离合器传递扭矩不均引起变速箱异响的试验研究

1、离合器传递扭矩不均引起变速箱异响的试验研究摘要：针对某MPV车型蠕动爬行时缓慢踩刹车变速箱异响进行探索性试验研究，主要通过整车道路试验对异响进行评估。通过对试验结果的分析处理，得出双离合器传递扭矩的不均匀性与变速箱异响之间的关联性。最终调整双离合器从动盘的安装工艺，解决了该车型的异响问题。该试验研究所得结论对离合器设计和变速箱异响检测有重要参考价值。关键词：双离合器；变速箱；异响；蠕动；试验研究中图分类号：U463.2 文献标识码：A 汽车NVH问题主要是指汽车在行驶过程中产生的噪声和振动，异响是汽车NVH问题的直接体现，很容易被客户感知。随着生活水平的提高，用户对舒适性的要求也越来越高，异响

2、问题会严重影响用户对汽车品质的评价，甚至成为用户最终是否选择购买的关键因素。某MPV车型部分车辆在停车入库时存在“哒哒哒”响声，主要表现为爬行时缓慢踩刹车，人耳能听到异常声音，该异响会大大降低该车型的品质，严重影响用户的用车体验和汽车的性能1-4，快速解决该异响问题迫在眉睫。本文主要对该车型蠕动刹车产生的异响问题进行研究，对该车型存在异响问题的车辆进行整车道路试验，模拟蠕动爬行缓慢刹车工况，采集整个过程的试验数据并进行分析处理，为解决类似问题提供借鉴。1 问题描述根据驾驶员的用车反馈及现场测试异响车辆，发现车辆在蠕动爬行时缓慢踩刹车直至车辆停止的过程，车厢内时不时伴随异常噪音“哒哒哒”，给一定

3、油门行驶没有发现任何异常。该异响容易使驾驶员或者乘客产生烦躁情绪，避免用户抱怨，必须抑制此异响问题。2 原因分析该MPV匹配的双离合自动变速器，在蠕动爬行缓慢踩刹车工况下，出现变速器敲齿噪音。变速器敲齿噪音一般是由激励源激励，经传递路径传递到驾驶室，进而被驾驶员感知。通过对异响车辆主观评价后，发现当离合器完全结合时异响消失；当离合器完全断开时车辆也无任异响；当离合器处于滑膜阶段时如D挡蠕动，也无任何异响；只有当离合器处于滑膜阶段且缓慢踩刹车异响才会出现。针对上述情况做出如下判断：首先可能是发动机的二次点火激励引起变速器敲齿或者是发动机的扭振过大造成的，其次是双质量飞轮减振效果不好，发动机角加速

4、度经双质量飞轮衰减后过大，最后可能是离合器的原因。利用FTA工具5对可能产生异响的激励源进行分析，如图1所示。做出上述判断后，对异响车辆进行整车道路试验，通过对数据分析处理，找出产生异响的激励源。图1 可能产生异响问题的激励源3数据测试3.1 测试准备本次试验的样车为异响车辆，所采用的测试系统为32通道的LMS Test.Lab采集系统，测试传感器为一个角加速度传感器（测试扭振）、两个三向振动加速度传感器和一个麦克风，另外本次试验还需检测离合器输入转速信号、变速箱输入轴1和输入轴2的转速信号。其中角加速度传感器用来检测双质量飞轮的转速，即发动机的转速；两个三向振动加速度传感器一个布置在变速箱壳

5、体上，另一个布置在座椅导轨上；麦克风布置在主驾右耳。将上述所用信号接入LMS采集系统。部分传感器布置实物图如图2所示。图2 传感器布置实物图3.2 测试与数据分析整个测试过程时间历程为100s，期间不断重复蠕动爬行缓慢刹车的工况，在这100s内异响多次出现。图3是采集的转速信号，对采集的转速数据进行差分处理，得到图4的角加速度信号。从图4发现，输入轴1和输入轴2的最大角加速度为200rad/s2，满足变速箱对发动机全转速段角加速度小于500rad/s2的设计要求。发动机角加速度最大为500rad/s2，说明发动机的扭振不是很大。通过测试数据发现，在蠕动爬行工况踩刹车时发动机的角加速度经双质量飞

6、轮衰减后满足变速箱对发动机角加速度输出的要求，发动机扭振同样满足设计要求，说明该异响问题不是发动机扭振偏大和双质量飞轮减振不足造成的。图5图7是对振动加速度信号进行频谱分析，得到的频谱云图。从图中能够明显发现两条颜色较深的曲线，一条对应的频率范围为26-35Hz，另一条对应的频率范围为10-15Hz。该车型匹配四冲程四缸发动机，其怠速转速为800±30r/min，对应的2阶点火频率6为25.7-27.7Hz。由此可以说明图5图7最上方颜色较深的曲线是由发动机2阶点火引起的。另外一条颜色较深的则是由离合器激励7的。 图3 转速信号 图4 角加速度信号 图5 X向振动频谱云图处理 图6

7、Y向振动频谱云图处理 图7 Z向振动频谱云图处理注：图5图7中左边云图为贴在变速器上的振动传感器，右边云图为贴在座椅导轨上的振动传感器异响和振动都是具有强相关性的，从变速箱与座椅振动信号频谱分析结果来看，都是发动机激振和离合器激励造成的。从图8发现，异响产生对应的频谱都是宽频带的。对麦克风采集的信号进行回放，当出现“哒哒哒”异响时，基本与离合器滑摩频率相对应，与发动机激振频率相干性不强，故初步确认异响是由离合器滑摩时转速波动造成的。图8 麦克风信号频谱云图处理4 对比测试将离合器从整车上拆下后返厂检测发现，离合器主从动盘滑摩时转速差过大，从而造成离合器传递到变速箱输入端的扭矩不均匀，进而产生敲

8、齿噪音。该厂通过调整离合器从动盘的安装相位角，保证了离合器滑摩时转速差不会超过允许值。将通过工艺调整后的离合器装到原来的车子上进行整车道路试验，模拟蠕动爬行时缓慢踩刹车的工况，然后采集整个过程的数据。整个试验过程中，车内主观感受无异响8，说明异响的确是离合器激励引起的。 图9 转速信号 图10 角加速度信号图9是采集的转速信号，对采集的转速数据进行差分处理，得到图10的角加速度信号。从图10发现，输入轴1和输入轴2的最大角加速度不超过150rad/s2，依然满足变速箱对发动机全转速段角加速度小于500rad/s2的设计要求，但相较于图四，输入轴的角加速度变小，且角加速度的波动明显减小。图11图

9、13是离合器更换工艺后对变速箱和座椅导轨采集的振动信号作频谱云图处理的结果。从图中发现发动机2阶点火频率依然是主要的激励源，无论是变速箱上的传感器还是座椅导轨上的传感器频谱云图显示离合器滑摩产生的激励消失了，异响也消失了。 图11 X向振动频谱云图处理 图12 Y向振动频谱云图处理 图13 Z向振动频谱云图处理注：图11图13中左边云图为贴在变速器上的振动传感器，右边云图为贴在座椅导轨上的振动传感器图14 麦克风信号频谱云图处理对照图14麦克风频谱信号也能发现，无明显的宽频带噪声。根据更换离合器前后的测试结果，说明该异响是由于离合器激励的，离合器滑摩时转速波动较大，引起传递到变速器上的扭矩不均

10、匀性，从而引起敲齿噪音。5 总结NVH问题越来越被重视，而变速器由于内部结构复杂、零部件较多，是很容易出现异响问题的，比如敲齿、啸叫等。但由于离合器传递扭矩的不均匀性引起变速器敲齿现象并不多见，因此在产品开发过程中要注意这些容易被忽略的问题。同时在对异响问题分析时合理判断激励源，再辅以测试，有针对性地制定措施进行验证。参考文献：1林逸，马天飞，姚为民，等. 汽车NVH特性研究综述J. 汽车工程，2002,24（3）：177-181.2杨允辉，燕逸飞，黄从奎. 某轻型车变速器怠速异响分析优化J. 汽车实用技术，2016,（8）：255-258.3 靳豹，贾艳宾. 某SUV怠速车内异响分析J. 噪声与振动控制，2015, 35（2）：77-79,85.4 褚志刚，邓兆样，王亮，等. 中型载货汽车怠速异响噪声源识别J. 振动与冲击，2009, 28（3）：171-173.5 侯锁军，史文库，毛阳. 应用传递路径分析方法对方向盘振动贡献量的研究J. 西安交通大学学报，2013,（3）：132-136.6 陈旭，李郭锐，刘庆，等. 某车型方向