一、問題描述

某搭載“三合一”集成式電驅(qū)總成的橫置前驅(qū)緊湊型純電動(dòng)轎車，在大角度的低速加速轉(zhuǎn)向行駛過程中，前機(jī)艙內(nèi)存在明顯的“嗡嗡”異響，但整車沒有抖動(dòng)或聳動(dòng)現(xiàn)象。并且，在左/右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向工況也都存在該異常噪聲，而車輛直行時(shí)則異響消失。由于低速轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的車內(nèi)背景噪聲較低，這種低沉的異響聲就容易被車內(nèi)的駕乘人員感知和抱怨。此外，車輛經(jīng)過持續(xù)地磨合行駛之后，該異響發(fā)生幾率有一定的降低。

二、問題排查

為了繼續(xù)排查該車型轉(zhuǎn)彎異響問題特征和異響源位置，在差速器輸出接口布置加速度振動(dòng)傳感器，分別在前機(jī)艙和車內(nèi)布置麥克風(fēng)，如圖所示。同時(shí)，通過CAN總線同步采集車速、電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出扭矩等信息。

在綜合性能試驗(yàn)場(chǎng)的光滑路面上，車輛在D檔下穩(wěn)定地轉(zhuǎn)彎行駛，如圖所示，車速保持在 20km/h 以內(nèi)，進(jìn)行多次的重復(fù)試驗(yàn)，采集各信道的信息。

頻數(shù)據(jù)的反復(fù)回放，并結(jié)合主客觀評(píng)價(jià)的對(duì)比辨識(shí)，可以發(fā)現(xiàn)車內(nèi)與前機(jī)艙內(nèi)的異常噪聲特征主要表現(xiàn)均在250 Hz～275 Hz的較寬頻帶，且無明顯的階次特征，轉(zhuǎn)彎過程的異常噪聲與差速器輸出端的殼體振動(dòng)特征相吻合，如圖所示。

三、原因分析

對(duì)故障零部件差速器的解析情況，初步推測(cè)差速器半軸墊片的摩擦性能可能是該車型轉(zhuǎn)彎異響的潛在原因。在車輛的大角度轉(zhuǎn)彎過程中，行星齒輪圍繞行星軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過與半軸齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)車輪的差速驅(qū)動(dòng)，保證車輛平穩(wěn)地過彎行駛。在行星錐齒輪與半軸錐齒輪的扭矩傳遞過程中，錐齒輪副之間的切向力可以分成軸向力和徑向力，其中的軸向力將直接通過墊片傳遞到差速器殼體的定位平面，形成正壓力，并分別產(chǎn)生行星/半軸齒輪與差速器殼體之間的運(yùn)動(dòng)摩擦副。在半軸齒輪、墊片和差速器之間摩擦副表面間隙逐步減小的過程中，如果潤滑油液分布不均勻或者油膜動(dòng)態(tài)壓力穩(wěn)定性降低，潤滑油膜發(fā)生破裂，摩擦副表面潤滑狀態(tài)將由混合潤滑轉(zhuǎn)化為邊界潤滑，金屬表面之間發(fā)生相互的接觸，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)表面摩擦系數(shù)的波動(dòng)，產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象，從而引起自激勵(lì)振動(dòng)噪聲問題，并通過驅(qū)動(dòng)半軸和減速器殼體等“結(jié)構(gòu)聲路徑”傳遞到車內(nèi)。   

四、改進(jìn)方案與試驗(yàn)驗(yàn)證

在保持差速器的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不變、不能影響可靠耐久的綜合性能、不重新調(diào)整差速器齒輪嚙合側(cè)隙等前提下，以及考慮到成本和后期整改的工程可行性等因素，采用的是對(duì)65 Mn材質(zhì)的半軸齒輪墊片表面處理工藝改進(jìn)的方案，試圖能夠快速有效地解決車輛轉(zhuǎn)彎的差速器異響問題。其具體措施方案為將原來的半軸齒輪墊片軟氮化處理方式，更改為磷化處理方式，并通過改進(jìn)磷化配方與工藝，在墊片表面生成超微細(xì)磷酸錳轉(zhuǎn)化涂層。

由于磷酸錳化表面處理工藝是金屬表面與磷酸鹽溶液之間的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，通過置換反應(yīng)而沉積出混合磷酸鹽氧化膜。如圖所示，其表面微觀形貌具有不連續(xù)性和多孔隙特征，有利于吸附油膜的形成，增加儲(chǔ)油能力，能夠降低欠邊界和混合潤滑工況的摩擦系數(shù)，顯著改善摩擦界面的粘滑性能，并提升耐磨性能。 

在整車上進(jìn)行了優(yōu)化方案的換裝對(duì)比驗(yàn)證，如圖所示，此純電動(dòng)車型在大角度低速轉(zhuǎn)彎工況的異常噪聲消失了，差速器輸出端伴隨的異常振動(dòng)特征也消失了，車輛的駕駛品質(zhì)明顯提升。

優(yōu)化前/后的差速器近場(chǎng)噪聲試驗(yàn)對(duì)比    

優(yōu)化前/后的差速器輸出端振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)比

參考文獻(xiàn)，張軍，《純電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛差速器異響測(cè)試分析及優(yōu)化》