朱思捷

(安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車與機(jī)械工程系，合肥 230051)

離合器傳遞扭矩不均引起變速箱異響的試驗研究

朱思捷

(安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車與機(jī)械工程系，合肥 230051)

針對某MPV車型蠕動爬行時緩慢踩剎車變速箱異響進(jìn)行探索性試驗研究，通過整車道路試驗對異響進(jìn)行評估。對試驗結(jié)果的分析處理，得出雙離合器傳遞扭矩的不均勻性與變速箱異響之間的關(guān)聯(lián)性。調(diào)整雙離合器從動盤的安裝工藝，解決該車型的異響問題。試驗研究所得結(jié)論對離合器設(shè)計和變速箱異響檢測有重要參考價值。

雙離合器；變速箱；異響；蠕動；試驗研究

汽車NVH問題主要是指汽車在行駛過程中產(chǎn)生的噪聲和振動，異響是汽車NVH問題的直接體現(xiàn)，很容易被客戶感知。隨著生活水平的提高，用戶對舒適性的要求也越來越高，異響問題會嚴(yán)重影響用戶對汽車品質(zhì)的評價，甚至成為用戶最終是否選擇購買的關(guān)鍵因素。某MPV車型部分車輛在停車入庫時存在“噠噠噠”響聲，主要表現(xiàn)為爬行時緩慢踩剎車，人耳能聽到異常聲音，該異響會大大降低該車型的品質(zhì)，嚴(yán)重影響用戶的用車體驗和汽車的性能[1-4]，快速解決該異響問題迫在眉睫。

本文主要對該車型蠕動剎車產(chǎn)生的異響問題進(jìn)行研究，對存在此類問題的車輛進(jìn)行整車道路試驗，模擬蠕動爬行緩慢剎車工況，采集整個過程的試驗數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，為解決類似問題提供借鑒。

1 問題描述

根據(jù)駕駛員的用車反饋及現(xiàn)場測試異響車輛，發(fā)現(xiàn)車輛在蠕動爬行時緩慢踩剎車直至車輛停止的過程，車廂內(nèi)時不時伴隨異常噪音“噠噠噠”，給一定油門行駛沒有發(fā)現(xiàn)任何異常。該異響容易使駕駛員或者乘客產(chǎn)生煩躁情緒，為了避免用戶抱怨，必須抑制此異響問題。

2 原因分析

圖1 可能產(chǎn)生異響問題的激勵源

該MPV匹配的雙離合自動變速器，在蠕動爬行緩慢踩剎車工況下，出現(xiàn)變速器敲齒噪音。變速器敲齒噪音一般是由激勵源激勵，經(jīng)傳遞路徑傳遞到駕駛室，進(jìn)而被駕駛員感知。通過對異響車輛主觀評價后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)離合器完全結(jié)合時異響消失；當(dāng)離合器完全斷開時車輛也無任異響；當(dāng)離合器處于滑膜階段時如D擋蠕動，也無任何異響；只有當(dāng)離合器處于滑膜階段且緩慢踩剎車異響才會出現(xiàn)。針對上述情況做出如下判斷：首先可能是發(fā)動機(jī)的二次點(diǎn)火激勵引起變速器敲齒或者是發(fā)動機(jī)的扭振過大造成的，其次是雙質(zhì)量飛輪減振效果不好，發(fā)動機(jī)角加速度經(jīng)雙質(zhì)量飛輪衰減后過大，最后可能是離合器的原因。利用FTA工具[5]對可能產(chǎn)生異響的激勵源進(jìn)行分析，如圖1所示。做出上述判斷后，對異響車輛進(jìn)行整車道路試驗，通過對數(shù)據(jù)分析處理，找出產(chǎn)生異響的激勵源。

3 數(shù)據(jù)測試

3.1 測試準(zhǔn)備

本次試驗的樣車為異響車輛，所采用的測試系統(tǒng)為32通道的LMS Test.Lab采集系統(tǒng)，測試傳感器為一個角加速度傳感器(測試扭振)、兩個三向振動加速度傳感器和一個麥克風(fēng)，另外，本次試驗還需檢測離合器輸入轉(zhuǎn)速信號、變速箱輸入軸1和輸入軸2的轉(zhuǎn)速信號。其中角加速度傳感器用來檢測雙質(zhì)量飛輪的轉(zhuǎn)速，即發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速；兩個三向振動加速度傳感器一個布置在變速箱殼體上，另一個布置在座椅導(dǎo)軌上；麥克風(fēng)布置在主駕右耳。將上述所用信號接入LMS采集系統(tǒng)。部分傳感器布置實(shí)物圖如圖2所示。

圖2 傳感器布置實(shí)物圖

3.2 測試與數(shù)據(jù)分析

整個測試過程時間歷程為100s，期間不斷重復(fù)蠕動爬行緩慢剎車的工況，在這100s內(nèi)異響多次出現(xiàn)。圖3是采集的轉(zhuǎn)速信號，對采集的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到圖4的角加速度信號。

從圖4發(fā)現(xiàn)，輸入軸1和輸入軸2的最大角加速度為200rad/s^2，滿足變速箱對發(fā)動機(jī)全轉(zhuǎn)速段角加速度小于500rad/s^2的設(shè)計要求。發(fā)動機(jī)角加速度最大為500rad/s^2，說明發(fā)動機(jī)的扭振不是很大。通過測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在蠕動爬行工況踩剎車時發(fā)動機(jī)的角加速度經(jīng)雙質(zhì)量飛輪衰減后滿足變速箱對發(fā)動機(jī)角加速度輸出的要求，發(fā)動機(jī)扭振同樣滿足設(shè)計要求，說明該異響問題不是發(fā)動機(jī)扭振偏大和雙質(zhì)量飛輪減振不足造成的。

圖5—圖7是對振動加速度信號進(jìn)行頻譜分析，得到的頻譜云圖。從圖中能夠明顯發(fā)現(xiàn)兩條顏色較深的曲線，一條對應(yīng)的頻率范圍為26-35Hz，另一條對應(yīng)的頻率范圍為10-15Hz。該車型匹配四沖程四缸發(fā)動機(jī)，其怠速轉(zhuǎn)速為800±30r/min，對應(yīng)的2階點(diǎn)火頻率[6]為25.7-27.7Hz。由此可以說明圖5—圖7最上方顏色較深的曲線是由發(fā)動機(jī)2階點(diǎn)火引起的。另外一條顏色較深的則是由離合器激勵[7]的。

圖3 轉(zhuǎn)速信號

圖4 角加速度信號

注：圖5—圖7中左邊云圖為貼在變速器上的振動傳感器，右邊云圖為貼在座椅導(dǎo)軌上的振動傳感器

異響和振動都是具有強(qiáng)相關(guān)性的，從變速箱與座椅振動信號頻譜分析結(jié)果來看，都是發(fā)動機(jī)激振和離合器激勵造成的。從圖8發(fā)現(xiàn)，異響產(chǎn)生對應(yīng)的頻譜都是寬頻帶的。對麥克風(fēng)采集的信號進(jìn)行回放，當(dāng)出現(xiàn)“噠噠噠”異響時，基本與離合器滑摩頻率相對應(yīng)，與發(fā)動機(jī)激振頻率相干性不強(qiáng)，故初步確認(rèn)異響是由離合器滑摩時轉(zhuǎn)速波動造成的。

4 對比測試

將離合器從整車上拆下后返廠檢測發(fā)現(xiàn)，離合器主從動盤滑摩時轉(zhuǎn)速差過大，從而造成離合器傳遞到變速箱輸入端的扭矩不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生敲齒噪音。該廠通過調(diào)整離合器從動盤的安裝相位角，保證了離合器滑摩時轉(zhuǎn)速差不會超過允許值。將通過工藝調(diào)整后的離合器裝到原來的車子上進(jìn)行整車道路試驗，模擬蠕動爬行時緩慢踩剎車的工況，然后采集整個過程的數(shù)據(jù)。整個試驗過程中，車內(nèi)主觀感受無異響[8]，說明異響的確是離合器激勵引起的。

圖9 轉(zhuǎn)速信號

圖10 角加速度信號

圖9是采集的轉(zhuǎn)速信號，對采集的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，得到圖10的角加速度信號。

從圖10發(fā)現(xiàn)，輸入軸1和輸入軸2的最大角加速度不超過150rad/s^2，依然滿足變速箱對發(fā)動機(jī)全轉(zhuǎn)速段角加速度小于500rad/s^2的設(shè)計要求，但相較于圖四，輸入軸的角加速度變小，且角加速度的波動明顯減小。

圖11—圖13是離合器更換工藝后對變速箱和座椅導(dǎo)軌采集的振動信號作頻譜云圖處理的結(jié)果。從圖中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)2階點(diǎn)火頻率依然是主要的激勵源，無論是變速箱上的傳感器還是座椅導(dǎo)軌上的傳感器頻譜云圖顯示離合器滑摩產(chǎn)生的激勵消失了，異響也隨之消失。

注：圖11—13中左邊云圖為貼在變速器上的振動傳感器，右邊云圖為貼在座椅導(dǎo)軌上的振動傳感器

圖14 麥克風(fēng)信號頻譜云圖處理

對照圖14麥克風(fēng)頻譜信號也能發(fā)現(xiàn)，無明顯的寬頻帶噪聲。根據(jù)更換離合器前后的測試結(jié)果，說明該異響是由于離合器激勵的，離合器滑摩時轉(zhuǎn)速波動較大，引起傳遞到變速器上的扭矩不均勻性，從而引起敲齒噪音。

5 總 結(jié)

NVH問題越來越被重視，而變速器由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多，很容易出現(xiàn)異響問題，比如敲齒、嘯叫等。但由于離合器傳遞扭矩的不均勻性引起變速器敲齒現(xiàn)象并不多見，因此在產(chǎn)品開發(fā)過程中要注意這些容易被忽略的問題。同時在對異響問題分析時合理判斷激勵源，再輔以測試，有針對性地制定措施進(jìn)行驗證。

[1] 林逸，馬天飛，姚為民，等. 汽車NVH特性研究綜述[J]. 汽車工程，2002,24(3)：177- 181.

[2] 楊允輝，燕逸飛，黃從奎. 某輕型車變速器怠速異響分析優(yōu)化[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2016,(8)：255- 258.

[3] 靳豹，賈艷賓. 某SUV怠速車內(nèi)異響分析[J]. 噪聲與振動控制，2015, 35(2)：77- 79,85.

[4] 褚志剛，鄧兆樣，王亮，等. 中型載貨汽車怠速異響噪聲源識別[J]. 振動與沖擊，2009, 28(3)：171- 173.

[5] 侯鎖軍，史文庫，毛陽. 應(yīng)用傳遞路徑分析方法對方向盤振動貢獻(xiàn)量的研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報，2013(3)：132- 136.

[6] 陳旭，李郭銳，劉慶，等. 某車型方向盤怠速振動的控制[J]. 噪聲與振動控制，2016, 36(1)：45- 47,82.

[7] 馮振東，盧炳武，王占歧. 離合器從動盤扭轉(zhuǎn)特性對變速器怠速噪聲的影響[J]. 汽車技術(shù)，1989(9)：6- 12.

[8] 王登峰，劉宗巍，梁杰，等. 車內(nèi)噪聲品質(zhì)的主觀評價試驗與客觀量化描述[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2006, 36(2)：21- 45.

[責(zé)任編輯：李德才]

Experimental Research of Abnormal Sound Caused By Automotive Transmission Clutch Uneven Torque

ZHU Si- jie

(Department of Automotive and Mechanical Engineering，Anhui Communications Vocational and Technical College, Hefei 230051,China)

An exploratory experiment is carried out for the abnormal sound caused by automobile transmission clutch when a MPV brakes slowly after creep. The abnormal sound is assessed through vehicle road test. From the comparison and analysis results, the correlation between clutch uneven torque and abnormal sound is confirmed. Finally through phase of clutch driven plate adjustment, the problem of abnormal sound is solved. The conclusion of experimental research will be of great significance in clutch design and transmission abnormal sound detection.

double clutch；transmission；abnormal sound；creep；experimental research

2016-08-16

2016-10-28

朱思捷(1979— )，男，浙江金華人，安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)械工程系講師，烏克蘭國立技術(shù)大學(xué)碩士；研究方向：機(jī)械與汽車制造。

U463.2

A

2096-2371(2017)02-0094-05