Шум и вибрация являются ключевыми факторами, которые водители используют для оценки качества своего автомобиля. Погремушки, скрипы и вибрации могут оказать негативное влияние на восприятие. Поэтому изготовители оборудования должны правильно устанавливать свойства шума, вибрации и шероховатости (NVH = шум, вибрация и резкость) для каждого компонента автомобиля.
Нигде ценности NVH и их влияние на восприятие бренда не являются более важными, чем чувство руля. Если на этапе проектирования не предпринимается никаких действий, рулевое колесо может вибрировать во время движения автомобиля. Это приводит к слышимым и ощутимым вибрациям, которые водитель может найти неприятными.
Картинная галерея
Электроусилитель руля установлен на стойке
Производители больших роскошных автомобилей часто используют монтируемый в стойку электроусилитель руля (R-EPS = электроусилитель руля, установленный в рулевой рейке) в качестве идеального решения для устранения проблемы NVH и оптимизации ощущения рулевого управления. Однако из-за высокой стоимости этих компонентов это решение не подходит для небольших автомобилей в сегментах A и B.
Электроусилитель руля, установленный в рулевой колонке (C-EPS = электроусилитель рулевого управления, установленный на колонке), является наиболее распространенным типом гидроусилителя руля в этих автомобилях. Это намного более рентабельно, чем R-EPS, потому что электродвигатель за переборкой гораздо ближе к рулю и водителю. Таким образом, электродвигатель не должен выдерживать высокие температуры в моторном отсеке и может быть изготовлен из более легких и менее дорогих материалов такими же недорогими способами. Однако в некоторых случаях это решение может вызвать вибрацию рулевого колеса, что может отрицательно повлиять на качество восприятия бренда. Возникает вопрос: «Как можно решить проблемы с NVH экономически эффективно и избежать раздражающих вибраций рулевого колеса?»
подшипник
Роликовый подшипник - структура, выбор и преимущества
Найдите источник вибраций
Первый шаг к решению этой проблемы - понять, что такое C-EPS и как он работает. В общем и целом, его основной функцией является уменьшение усилий водителя при повороте рулевого колеса для перемещения колес. Это достигается тем, что соответствующая величина дополнительного крутящего момента генерируется как функция входного крутящего момента от рулевого колеса.
Для правильного баланса важно измерить входной крутящий момент. Для этого необходимо учитывать взаимодействие нескольких компонентов рулевой колонки. Одним из таких компонентов является зона рулевой колонки, которая расположена перед двигателем. Это разделено на два и связано меньшим, более гибким валом, также называемым "полым валом" или "торсионным стержнем". Полый вал достаточно мал, чтобы вращаться под действием противоположных сил верхней и нижней опор. В то время как верхняя опора поворачивается водителем, нижняя опора препятствует движению из-за трения между шинами и поверхностью дороги. Эта функция имеет то преимущество, что она позволяет измеримое смещение, которое можно использовать для расчета правильного крутящего момента, создаваемого электродвигателем.
Тихий автомобильный проект
Поставщик компонентов внедряет оборудование для испытаний на шум в своей «Эхо-камере»
Проблема: игольчатый подшипник контактирует металл-металл
Для того чтобы верхняя и нижняя части колонны скользили друг над другом таким образом, они должны быть отделены от опоры. Для этой цели обычно используется игольчатый подшипник, который создает контакт металл-металл. Именно этот контакт металл-металл создает вибрацию. Потому что вибрации дороги и стойки могут распространяться на колонку и через гидроусилитель руля.
Другая проблема, которая может возникнуть из-за этого контакта - это вибрационная коррозия (рассол). Это может привести к неточным измерениям крутящего момента и, таким образом, негативно повлиять на реакцию управления. Чтобы избежать этого, вал должен быть термически обработан, а твердость увеличена. Однако это, в свою очередь, приводит к повышению затрат. Итак, как можно предотвратить восприятие NVH и, как следствие, негативное влияние на опыт вождения?
Решение: использовать композитные подшипники
Ключ заключается в том, чтобы найти способ избежать контакта металл-металл, например, с помощью композитных подшипников. Вместо роликовых элементов игольчатых подшипников композитные подшипники имеют скользящий слой из полимеров, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ). Поскольку это соединение решает проблему вибрационной коррозии, более дорогостоящее упрочнение больше не требуется, и в системе обеспечивается демпфирование вибрации.
Эксплуатационные характеристики таких композитных подшипников из ПТФЭ в системах C-EPS были определены в ходе обширных измерений шума в акустической лаборатории. Это создает среду с незначительным фоновым шумом, который позволяет точно измерять слышимую и ощутимую вибрацию рулевой колонки во время движения автомобиля.
Обзор 1-го совещания пользователей промышленного оборудования
С правильной коробкой передач для эффективной трансмиссии
Снижение звукового давления благодаря композитным подшипникам из ПТФЭ
Результаты текущего испытания, проведенного компанией Saint-Gobain на его композитном подшипнике Norglide-SM075CG-PTFE по сравнению с игольчатым подшипником, показывают, что во время стимуляции вращения рулевой колонки звуковое давление трещотки зубчатого колеса заметно снижается почти на 8 дБ (A). Для клиента это будет означать значительное снижение слышимой и ощутимой вибрации рулевой колонки, что значительно улучшает качество восприятия автомобиля.
Композитные подшипники предлагают производителям автомобилей еще больше преимуществ, особенно когда дело доходит до процесса установки. Они помогают компенсировать значения допусков аналогов, так что, например, устраняется необходимость в дорогостоящей прецизионной базе на валу.
Лучший возможный опыт вождения желательно
Независимо от вашего бюджета, для водителей важно, чтобы их автомобиль предлагал наилучшие впечатления от вождения. Нигде это не важнее, чем ощущение руля - так как руки водителя находятся на руле большую часть времени во время вождения. Чрезмерная вибрация заметна сразу.
Новые решения, такие как композитные подшипники на основе ПТФЭ вместо традиционных альтернатив, могут помочь производителям снизить уровень шума и вибрации в салоне автомобиля, поэтому у водителей небольших автомобилей также будет хорошее чувство руля. В случае системы рулевого управления это работает без какой-либо модернизации. Такие небольшие изменения могут существенно повлиять на эксплуатационные характеристики автомобиля, что принесет долгосрочные выгоды для бизнеса производителя оригинального оборудования.
Книга «Практическое руководство по проектированию привода» помогает в выборе основных компонентов систем электропривода: двигателя, коробки передач, привода, сетевого питания и их дополнительных компонентов. Расчет также ведется интенсивно.
Технология привода
Конструкция подшипника качения
Складская техника
Подшипники скольжения - основы, свойства и применение
Коробка передач / сборник
Разрабатывать, оптимизировать и разбираться в коробках передач
роликовый подшипник
Роликовые подшипники вместо шариковых подшипников - преимущества и применение
* Альфред Летбридж - доктор наук, инженер по NVH в Сен-Гобене.