楊標(biāo)，李光明，王濤，康海波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某MPV怠速變速器異響問題分析與改進(jìn)

楊標(biāo)，李光明，王濤，康海波

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對某MPV車型怠速開空調(diào)工況變速器異響問題，通過對故障車進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，對比分析，確認(rèn)異響主因，并根據(jù)異響形成機(jī)理制定相應(yīng)改進(jìn)方案，最終通過調(diào)整離合器減振彈簧剛度成功解決了異響問題，為解決同類型的問題提供參考。

變速器；怠速異響；離合器；減振彈簧剛度

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)09-53-03

引言

根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年中國汽車市場繼續(xù)保持增長勢頭，全年汽車產(chǎn)銷量均超過2800萬輛，再創(chuàng)歷史新高，連續(xù)八年蟬聯(lián)全球第一。隨著中國汽車市場的日益成熟，用戶對汽車乘坐的舒適性要求也越來越高，汽車的NVH（noise，vibration，harshness）品質(zhì)越來越受到重視，汽車NVH性能成為衡量汽車制造質(zhì)量的一個重要指標(biāo)[1]。其中變速器的NVH問題已成為整車設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的主要技術(shù)難點(diǎn)之一。

1、故障現(xiàn)象

經(jīng)現(xiàn)場查看故障車輛發(fā)現(xiàn)，車輛啟動怠速過程中，打開空調(diào)，底盤傳出“咔噠咔噠”有規(guī)律的異響。車輛發(fā)倉周圍最為明顯，車內(nèi)異響相對減弱，但依然存在，主觀判斷客戶無法接受，容易引起客戶抱怨。關(guān)閉空調(diào)，異響隨即消失?；蛘卟认码x合踏板，異響也消失，通過反復(fù)松、踩離合踏板，車輛怠速聲音存在明顯差異。將車輛升起后查看，怠速開啟空調(diào)，通過辨認(rèn)異響由變速器發(fā)出。由此初步判斷，異響由變速器內(nèi)部產(chǎn)生，與空調(diào)開啟相關(guān)。為進(jìn)一步確認(rèn)異響的根本原因，我們對故障車進(jìn)行相關(guān)測試。

2、測試試驗(yàn)

2.1 測試設(shè)備

a）音頻傳感器

b）三向加速度傳感器

c）磁電傳感器

d）LMS數(shù)采前端

e）PC

2.2 測試方法

由于故障車輛主要表現(xiàn)為變速器異響，因此在變速器近場布置音頻傳感器，用于記錄異響相關(guān)音頻信息。同時聲音主要由振動產(chǎn)生，我們選擇將三向加速度傳感器布置在變速器殼體表面，用于記錄變速器殼體振動。此外為了解空調(diào)開啟對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，我們在發(fā)動機(jī)飛輪啟動齒、變速器一軸常嚙齒對應(yīng)位置安裝磁電傳感器，用于記錄發(fā)動機(jī)及變速器轉(zhuǎn)速信息。

具體傳感器布置位置見圖1-圖4：

圖1 音頻傳感器布置位置圖

圖2 三向加速地傳感器布置位置圖

圖3 飛輪端磁電傳感器布置位置圖

圖4 變速器端磁電傳感器 布置位置圖

將傳感器與LMS數(shù)采前端相連，調(diào)試設(shè)備，分別在怠速關(guān)空調(diào)和開空調(diào)工況下，采集故障車音頻、加速度和轉(zhuǎn)速信息。

2.3 測試數(shù)據(jù)

具體測試數(shù)據(jù)如圖5-圖10所示：

圖5 變速器近場音頻數(shù)據(jù)對比圖

由圖5音頻數(shù)據(jù)頻譜可知，相比怠速關(guān)空調(diào)，怠速開空調(diào)工況變速器近場噪音變大且頻譜呈現(xiàn)出更明顯的寬頻敲擊特征。其中左側(cè)為怠速關(guān)空調(diào)，右側(cè)為怠速開空調(diào)。

圖6 變速器殼體X方向加速度數(shù)據(jù)對比圖

圖7 變速器殼體Y方向加速度數(shù)據(jù)對比圖

圖8 變速器殼體Z方向加速度數(shù)據(jù)對比圖

由圖6-圖8變速器殼體加速度數(shù)據(jù)可知，X、Y、Z三個方向振動加速度，相比怠速關(guān)空調(diào)工況，空調(diào)開啟后殼體振動明顯增強(qiáng)，同樣呈現(xiàn)出更明顯的寬頻敲擊特征，與音頻數(shù)據(jù)頻譜相一致。其中，左側(cè)為怠速關(guān)空調(diào)，右側(cè)為怠速開空調(diào)。

圖9 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速對比圖

由圖9發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)可知，怠速開啟空調(diào)，相比怠速關(guān)空調(diào)工況，車輛發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速整體上升，同時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動量也明顯增大。其中，左側(cè)為怠速關(guān)空調(diào)，右側(cè)為怠速開空調(diào)。

圖10 變速器轉(zhuǎn)速對比圖

由圖10變速器一軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)可知，變速器轉(zhuǎn)速整體變化趨勢與發(fā)動機(jī)一致。怠速開啟空調(diào)，相比怠速關(guān)空調(diào)工況，變速器轉(zhuǎn)速升高，同時轉(zhuǎn)速波動量也增大。其中，左側(cè)為怠速關(guān)空調(diào)，右側(cè)為怠速開空調(diào)。

3、故障分析

根據(jù)以上測試數(shù)據(jù)對比分析，結(jié)合實(shí)車故障現(xiàn)象，初步判定：怠速異響是由空調(diào)開啟導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動加劇，進(jìn)而引起變速器內(nèi)部齒輪敲擊造成。

內(nèi)燃機(jī)由于燃燒以及往復(fù)活塞產(chǎn)生的慣性不平衡而引起轉(zhuǎn)矩波動，當(dāng)離合器嚙合時，曲軸的扭轉(zhuǎn)振動傳遞給變速器[2]。從而導(dǎo)致變速器內(nèi)部非工作部件（如空套齒輪、同步齒環(huán)、滑套等）產(chǎn)生不規(guī)則的來回敲打現(xiàn)象，傳遞至車內(nèi)變現(xiàn)為變速器敲擊噪聲[3]。車輛怠速關(guān)閉空調(diào)工況，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較為平穩(wěn)，同時離合器預(yù)減震彈簧衰減了部分扭轉(zhuǎn)振動，傳遞到變速器的波動幅值不足以引起內(nèi)部非工作部件的敲擊，因而無異響產(chǎn)生。但當(dāng)空調(diào)開啟時，由于發(fā)動機(jī)需要帶動空調(diào)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)，所需功率加大，發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加，而轉(zhuǎn)速的提升所增加的功率不足以抵消空調(diào)壓縮機(jī)所需的功率，此時發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況變得惡劣，導(dǎo)致其對外輸出的轉(zhuǎn)速波動變大[4]。由于離合器預(yù)減震彈簧衰減能力有限，發(fā)動機(jī)這種波動傳導(dǎo)至變速器內(nèi)部，引發(fā)內(nèi)部敲擊，導(dǎo)致變速器異響。

4、優(yōu)化方案

針對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩波動引起的變速器敲擊異響問題，目前主要有以下幾種途徑加以解決：從控制源頭方面，即控制發(fā)動機(jī)扭振；從改善傳遞路徑方面，主要有離合器參數(shù)調(diào)教、改善傳遞路徑減振隔振性能；從控制響應(yīng)敏感方面，增大變速器拖拽力矩，減小齒輪側(cè)隙等[3]。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，控制發(fā)動機(jī)扭振能和增大變速器拖拽力矩，減小齒輪側(cè)隙等方案，整體匹配驗(yàn)證的時間較長，此外單個零部件成本增加較大，實(shí)際落實(shí)難度較大。通常優(yōu)先考慮改善離合器減震隔振性能，通過調(diào)整離合器參數(shù)，涉及變化較小，產(chǎn)生的零部件成本變動也可以接受?；谝陨峡紤]，優(yōu)化方案主要以調(diào)整離合器參數(shù)，改善離合器減振性能為主。

故障車輛采用的膜片式離合器，通過從動盤上的兩級減振彈簧起到抑制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動和緩沖作用。調(diào)整減振彈簧剛度，即可改變離合器減振特性，因此我們選擇以下幾種減振彈簧剛度進(jìn)行驗(yàn)證，具體見表1：

表1 離合器參數(shù)

5、驗(yàn)證結(jié)果

通過更換故障車輛離合器從動盤，我們對車輛進(jìn)行了主觀評價(jià)，其中主觀評價(jià)結(jié)果見表2：

表2 主觀評價(jià)結(jié)果

根據(jù)主觀評價(jià)結(jié)果，更換了優(yōu)化件3的車輛怠速開關(guān)空調(diào)均無異響，為進(jìn)一步證實(shí)主觀評價(jià)結(jié)果，我們對該狀態(tài)車輛進(jìn)行了數(shù)據(jù)測試，測試數(shù)據(jù)見圖11-圖13：

圖12 變速器轉(zhuǎn)速

圖11 變速器音頻頻譜圖

圖13 變速器殼體X、Y、Z向加速度頻譜圖

通過對比，更換優(yōu)化件3的車輛，在怠速開空調(diào)工況，變速器近場音頻及殼體加速度頻譜圖均未出現(xiàn)明顯寬頻敲擊特征，并且變速器一軸轉(zhuǎn)速波動相比故障車減小。

經(jīng)過以上驗(yàn)證，更換優(yōu)化件3離合器從動盤的車輛異響消失，相關(guān)測試數(shù)據(jù)對比也證實(shí)了該方案的有效性。因此，我們最終決定將離合器從動盤減振彈簧剛度系數(shù)調(diào)整為，一級預(yù)減振：0.17 N·m/deg，二級預(yù)減振：1.3 N·m/deg，主減振：13.5N·m/deg。

6、結(jié)論

變速器異響是一種常見的故障模式，本文對故障車輛進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過對比分析，明確了異響的根源，從而才能有針對的提出優(yōu)化方案，最終解決異響問題。此外，在整車傳動系設(shè)計(jì)匹配過程中，必須考慮相匹配發(fā)動機(jī)的特有屬性，合理選擇相關(guān)零部件設(shè)計(jì)參數(shù)。

[1] 吳光強(qiáng),吳虎威,李迪.汽車變速器齒輪敲擊動力學(xué)問題研究綜述[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016(2):276-285. 1.0 Tangasawi,S Theodossiades,H Rahnejat,P Kelly.非線性振動沖擊現(xiàn)象誤認(rèn)為變速器空轉(zhuǎn)敲擊[J].傳動技術(shù),2011(12):18-32

[2] 田雄,李宏成,呂先鋒,畢金亮,唐禹.基于傳遞路徑試驗(yàn)分析的變速器敲擊噪聲優(yōu)化[J].振動工程學(xué)報(bào),2010(12):642-648

[3] 張亮,劉金強(qiáng),羅津,朱志國,黃振霞.某車型怠速開空調(diào)時變速器異響問題研究[J].大眾科技,2015(6):54-60.

Analysis and Improvement of a MPV transmission abnormal noise when idling

Yang Biao, Li Guangming, Wang Tao, Kang Haibo
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

According to the problem of a MPV transmission abnormal noise when the air conditioning idle is carried out, by collecting relevant data of the problematic car, compare and analyze, confirm the major cause of the abnormal noise, and make the corresponding improvement program according to the formation principle of the abnormal noise, finally solved the problem of the abnormal noise by adjusting the damping spring stiffness of the clutch,provide reference for solving similar problems.

transmission; abnormal idle noise; the clutch; damping spring stiffness

U472.4

A

1671-7988 (2017)09-53-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.09.020

楊標(biāo)，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。