Adapting to Evolving Damper NVH Requirements

燃費向上、排出ガス削減、および乗客の快適性向上といった新たな要求が、自動車メーカーが車両設計に取り組む方法を変えつつあり、業界全体および機械テストにさまざまな課題を提起しています。

過去10年間、MTS Systemsの主任R&DエンジニアであるByron Saari氏は、テストに関する課題に焦点を当ててきました。「約10年前に先進的なダンパーまたはショックアブソーバーのサプライヤーから非常に興味深い問い合わせが始まりました」とSaari氏は述べています。「彼らは 'chuckle' と呼ばれる構造伝播ノイズ現象をテストするのに適したNVHシステムについて尋ねました。これはかなりの難題でした」と述べています。

Byron Saariは、エラストマーテスト技術（前景）とリニア電磁駆動（背景）を統合して、構造伝播chuckleを研究する効果的な手段を開発しています。

Saari氏が目撃していたものは、ダンパーの騒音、振動、および荒れ具合（NVH）テストを複雑にする市場の動向の出現でした。たとえば、自動運転車の台頭は、乗り心地と快適性にさらなる重点を置くようになっています。軽量化された車両や静かなパワートレインは、燃費が向上し、排出ガスが削減されましたが、ショックアブソーバーが発生させる（および伝達される）騒音を制御することがより困難になりました。実際、パワートレイン、ドライブトレイン、および空力騒音がすべて徹底的に削減された今、残留ダンパー騒音はより顕著になっています。

空気中の「スイッシュ」は比較的容易に識別および低減できますが、構造伝播chuckleノイズはより深刻な問題を提起します。Chuckle（または「クラッター」、「ランブル」、「木材のトランク」とも呼ばれる）はまだ完全に理解されていません。これはショックアブソーバー本体での機械振動から発生します。上部マウントでのインピーダンス結合により、機械振動がキャビン内の音響ノイズに変換されます。そのため、Chuckleはモデルまたはプラットフォームに依存し、コンポーネントレベルで簡単に識別または解決することはできません。深刻なchuckleの問題は、プロトタイプ段階で発見されることがあり、車両開発予算とスケジュールに非常に支障をきたす可能性があります。

Chuckleは機械テストにも固有の課題を提起します。Swish分析とは異なり、chuckleテストには標準化された機器や手順がありません。テストラボでのレプリケーションは困難です。問題のノイズ署名が何であるかが常に明確ではないためです。

「特定のショックアブソーバーにchuckleを引き起こす周波数を分離できたとしても、既存のテストベンチの共振のために異なるテストベンチでそれを再現することができない場合があります」とSaari氏は述べています。「これらのすべての問題は、ダンパーサプライヤーがキャビン内のダンパーノイズに関するOEMの仕様を満たすのが非常に困難にしています。その結果、NVHテストは開発プロセスの非常に重要な部分になりました。」

従来のダンパーテスト機器はchuckleを特性化するのに適していません。機械振動を測定するには、ダンパーロッドの上部に加速度計が必要ですが、これはテストリグが結果に影響を与える可能性がある高い周波数では難しいです。

さらに、ダンパーテストシステムは通常、最大入力（正弦波または道路データ）で25 Hzまでのテストを実行するように設計されています。高い周波数がテストシステムで誤って励起された場合、通常は問題ではありません。残念ながら、chuckleは200 Hzから500 Hzの周波数で発生します。たとえば、25 Hzの正弦波が250 Hzの高調波を励起した場合、これはピストンロッドの出力で測定されます。このデータを分析すると、ダンパー設計に250 Hzのchuckle問題があると結論付けることになりますが、これは実際にはテストシステムの励起の高調波歪みの影響です。

「chuckleを分析するために本当に効果的であるためには、ダンパーNVHソリューションは非常に純粋な正弦波励起と非常に少ない総歪みを提供する必要があります」とSaari氏は述べています。

実際、Saari氏は、MTSでの長年の経験により、ダンパーおよびエラストマーのテストアプリケーション用のサーボ油圧テストシステムの研究開発を行う絶好の立場にあります。彼は世界中の顧客との仕事で、会社の両方の製品ポートフォリオを形成するのに役立ち、これらの複雑なテストの微妙なニュアンスについて深いドメイン知識を獲得しました。両方のドメインからの洞察を得たSaari氏は、ダンパーNVHの研究用テストシステムの新しい設計を構想しました。これは、エラストマーのテストシステムの能力とダンパーのテストシステムの能力を組み合わせたものです。

2014年、MTSは高周波応答性とプログラム可能性で有名な全電気EMAダンパーテストシステムの開発元であるRoehrig Engineering, Inc.を買収しました。リニア電磁駆動（EMA）技術の追加は、新しいダンパーNVHソリューションの始動に必要なスパークを提供しました。

その結果、Saari氏のダンパーNVHビジョンの実現は、従来のMTSエラストマーとダンパー技術と電磁駆動の融合を表しています。

Model 853 NVHダンパーシステムは、サーボ油圧ダンパー（左）、リニア電磁ダンパー（中央）、およびサーボ油圧エラストマー（右）のテスト技術から引用されています。