劉文軍 陳曉梅 畢金亮 王明正 宋福強(qiáng)

摘 要：某轎車(chē)采用雙離合變速器，在起步爬行工況存在明顯的整車(chē)抖動(dòng)現(xiàn)象，并且導(dǎo)致變速器異響。本文通過(guò)試驗(yàn)分析手段發(fā)現(xiàn)整車(chē)抖動(dòng)頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速差相關(guān)，結(jié)合離合器顫振的發(fā)生機(jī)理和發(fā)生條件，得出離合器執(zhí)行過(guò)程中壓力變化引起的顫振是整車(chē)爬行抖動(dòng)的主要原因，離合器壓力變化主要與本身結(jié)構(gòu)參數(shù)—離合器不平整度（MGF）相關(guān)，通過(guò)整車(chē)試驗(yàn)方法和主觀評(píng)價(jià)方法分析不同的離合器MGF值對(duì)整車(chē)抖動(dòng)的影響，從而獲得最優(yōu)MGF值，有效解決該車(chē)抖動(dòng)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：爬行抖動(dòng);壓力變化;不平整度

中圖分類(lèi)號(hào)：U461.4? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2020）01-0018-04

The Study on Creeping Judder Caused by Clutch Unevenness

LIU Wen-jun1，2， CHEN Xiao-mei1，2， BI Jin-liang1，2， WANG Ming-zheng1，2， SONG Fu-qiang1，2

（ 1.China FAW Group Co.， Ltd， changchun 130013 China; 2.State Key Laboratory of Comprehensive Technology on Automobile Vibration and Noise & Safety Control. changchun? 130011， China ）

Abstract：An obvious judder phenomenon happens when the vehicle with dual clutch transmission is creeping， which leads to abnormal noise of the transmission. By means of test analysis，it is found that the frequency of vehicle judder is related to engine speed， input shaft speed and speed difference. According to the mechanism and conditions of clutch judder，it is concluded that the main cause of vehicle creeping judder is the clutch pressure change which mainly related to body structure parameters - clutch unevenness （MGF）. The influence of different clutch MGF values on vehicle judder is analyzed by vehicle test method and subjective evaluation method. The optimal MGF value is obtained and the vehicle judder problem is effectively solved.

Keywords：Creeping Judder; Pressure Change; Unevenness

引言

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)消費(fèi)者對(duì)車(chē)輛乘坐舒適性的要求也在逐步提高，NVH作為汽車(chē)最直接體現(xiàn)駕乘感受的性能，逐漸被客戶(hù)和主機(jī)廠所重視，本文重點(diǎn)介紹國(guó)內(nèi)某自主雙離合變速器在起步爬行過(guò)程，由于離合器接合過(guò)程中存在顫振，該顫振經(jīng)過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到車(chē)身，使得車(chē)輛在前后方向存在明顯的低頻抖動(dòng)，這種抖動(dòng)會(huì)給車(chē)內(nèi)駕乘人員造成一種非常不適的振顫感覺(jué)，同時(shí)伴隨有變速器敲擊噪聲。針對(duì)這種抖動(dòng)現(xiàn)象，本文從離合器顫振產(chǎn)生機(jī)理、顫振影響因素等幾方面進(jìn)行分析，通過(guò)離合器不平整度參數(shù)MGF值匹配優(yōu)化，有效地解決了整車(chē)爬行抖動(dòng)問(wèn)題。

1? ? 離合器顫振機(jī)理分析

離合器滑摩時(shí)產(chǎn)生的周期性變化的扭振稱(chēng)之為離合器顫振，離合器顫振整體上可以分為兩類(lèi)[1]：

（1）離合器摩擦系數(shù)負(fù)斜率導(dǎo)致的自激顫振;

（2）離合器各部件形位偏差引起主從動(dòng)盤(pán)間壓緊力周期性波動(dòng)從而導(dǎo)致的顫振。

1.1? ?自激顫振

自激顫振是振動(dòng)中常見(jiàn)的一種非線性振動(dòng)現(xiàn)象，如果系統(tǒng)中存在負(fù)阻尼，其振動(dòng)幅值會(huì)不斷的增大。離合器摩擦系統(tǒng)的負(fù)阻尼是由離合器主、從動(dòng)盤(pán)間的摩擦系數(shù)變化引起的[2]。

當(dāng)摩擦系數(shù)的斜率為負(fù)時(shí)容易引發(fā)顫振，斜率越大，顫振發(fā)生的可能性越大，顫振強(qiáng)度也越大。摩擦系數(shù)為正斜率為所需要的摩擦特性，但是摩擦特性也會(huì)產(chǎn)生反向的突變，例如油、油脂、水、蒸汽、潮氣等進(jìn)入摩擦結(jié)合面，此時(shí)就有可能造成摩擦系數(shù)突變產(chǎn)生負(fù)斜率，從而引發(fā)顫振問(wèn)題。影響摩擦特性的主要因素有：潤(rùn)滑油、溫度、壓力等[3][4]。

1.2? 壓力波動(dòng)導(dǎo)致的強(qiáng)迫振動(dòng)

離合器的偏差及曲軸的軸向振動(dòng)會(huì)造成夾緊力的波動(dòng)而導(dǎo)致摩擦扭矩的周期性變化。利用經(jīng)典皮帶-滑塊系統(tǒng)建立如圖1所示的強(qiáng)迫振動(dòng)分析模型[5]。該模型中滑塊受到垂直向下的周期性正壓力為F（t）。

為了分析周期性外界激勵(lì)引發(fā)的強(qiáng)迫振動(dòng)，可將圖1模型轉(zhuǎn)化為振動(dòng)微分方程，如公式（1）所示：

（1）

式中滑塊質(zhì)量為m，彈簧剛度為k，阻尼器阻尼為c，滑塊與皮帶間摩擦系數(shù)為μ，周期性的正壓力為F（t）。

由于制造工藝、安裝精度等問(wèn)題產(chǎn)生的形位偏差導(dǎo)致離合器主、從動(dòng)盤(pán)間壓緊力F（t）周期性波動(dòng)，進(jìn)而會(huì)引發(fā)摩擦力矩周期性的波動(dòng)，最終導(dǎo)致離合器強(qiáng)迫振動(dòng)，并經(jīng)過(guò)各種傳遞路徑產(chǎn)生車(chē)輛前后方向的抖動(dòng)。

這種壓力變化引起的顫振主要分為3類(lèi)[6]：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的顫振，主要由曲軸軸向振動(dòng)或者膜片彈簧非垂直和分離系統(tǒng)傾斜;

（2）速差相關(guān)的顫振，主要由壓盤(pán)軸向偏差、摩擦片偏差和曲軸與輸入軸角度差引起的;

（3）變速器輸入軸轉(zhuǎn)速相關(guān)的顫振。

2? ? 爬行抖動(dòng)試驗(yàn)研究

本文通過(guò)試驗(yàn)的手段分析離合器顫振產(chǎn)生機(jī)理以及主客觀結(jié)合手段驗(yàn)證優(yōu)化措施的效果。

2.1? ?問(wèn)題確認(rèn)

匹配某自主濕式雙離合變速器轎車(chē)一、二擋起步爬行工況下，整車(chē)前后方向存在明顯的抖動(dòng)現(xiàn)象，在爬坡或者踩制動(dòng)帶負(fù)荷工況，抖動(dòng)現(xiàn)象更明顯，主觀評(píng)價(jià)不可接受，問(wèn)題出現(xiàn)工況的變速器油溫高于50℃，離合器壓力在半結(jié)合點(diǎn)附近，且具有一定的概率性，問(wèn)題車(chē)占比10%。

測(cè)試整車(chē)爬行抖動(dòng)工況車(chē)內(nèi)座椅導(dǎo)軌振動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)扭振（離合器主動(dòng)盤(pán)）、變速器輸入軸（離合器從動(dòng)盤(pán)）的扭振進(jìn)行處理分析，結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3、圖4。

結(jié)果分析：座椅導(dǎo)軌存在車(chē)輛前后方向（X方向）為主的抖動(dòng)，振動(dòng)頻率為11Hz，該頻率與離合器顫振頻率一致，由此判斷整車(chē)爬行抖動(dòng)是由離合器顫振引起的。此時(shí)，對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為830r/min，變速器輸入軸轉(zhuǎn)速為170 r/min，兩者速差為660 r/min，速差的一階頻率約為11Hz（660/60=11），該頻率與離合器顫振頻率相吻合，由此推斷該爬行抖動(dòng)為第二種與速差相關(guān)的離合器顫振引起，即離合器各部件形位偏差引起的主從動(dòng)盤(pán)間壓緊力周期性波動(dòng)從而導(dǎo)致的顫振。

2.2? ?原因分析

2.2.1 臺(tái)架檢測(cè)結(jié)果

對(duì)有顫振和無(wú)顫振的離合器進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)檢測(cè)，離合器傳遞基準(zhǔn)扭矩為15Nm，測(cè)試特定轉(zhuǎn)速差下的扭矩波動(dòng)量MGF值，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1：

上述證明：有顫振問(wèn)題離合器MGF值偏大，主要分布在0.6～1.0，而無(wú)顫振問(wèn)題離合器MGF值較小，主要分布在0.4以?xún)?nèi)。

2.2.2 整車(chē)測(cè)試結(jié)果

選取不平整度參數(shù)分別為0.2和1.0的兩套離合器裝車(chē)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6、圖7。

上述證明：離合器不平整度MGF值對(duì)爬行抖動(dòng)影響非常大，MGF為1.0時(shí)，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)和車(chē)內(nèi)振動(dòng)明顯大于MGF為0.2，通過(guò)臺(tái)架檢測(cè)結(jié)果和整車(chē)驗(yàn)證結(jié)果確認(rèn)離合器不平整度參數(shù)MGF偏大是造成離合器顫振的主要原因。

2.3? ?優(yōu)化措施

2.3.1 控制離合器不平整度MGF值

由于離合器不平整度MGF會(huì)嚴(yán)重影響廢品率，需要在0.2和1.0之間選擇合適的MGF值來(lái)解決離合器顫振問(wèn)題，由于試驗(yàn)資源有限，其它MGF值（0.4、0.6、0.8）的測(cè)試使用主觀評(píng)價(jià)來(lái)代替，通過(guò)主觀評(píng)價(jià)選擇合適的不平整度MGF值，選取6名經(jīng)驗(yàn)豐富的NVH評(píng)價(jià)工程師對(duì)裝配不同MGF值的離合器顫振情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)表2進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)打分，然后對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行綜合處理，結(jié)果見(jiàn)表3所示：

依據(jù)上述評(píng)價(jià)結(jié)果，7.0分屬于一般水平，滿(mǎn)足絕大多數(shù)客戶(hù)對(duì)整車(chē)抖動(dòng)的要求，所以選擇MGF為0.4。

作為臨界值，即離合器不平整度參數(shù)MGF值控制在0.4以?xún)?nèi)，同時(shí)可保證離合器的廢品率較低，滿(mǎn)足工程化要求。

3? ? 結(jié)論

（1）本文依托工程實(shí)際案例，結(jié)合理論研究和整車(chē)試驗(yàn)分析確定離合器顫振是引起起步爬行抖動(dòng)問(wèn)題的主要原因。

（2）通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)驗(yàn)證確認(rèn)離合器不平整度參數(shù)MGF值偏大是離合器顫振的主要原因。

（3）通過(guò)主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試分析，離合器不平整度參數(shù)MGF值控制在0.4以?xún)?nèi)，可以有效地改善整車(chē)爬行抖動(dòng)問(wèn)題，同時(shí)可保證離合器的廢品率較低，滿(mǎn)足工程化要求。

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