覃彥穎，李小亮，張韻然

（格特拉克 （江西）傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，江西南昌330013）

0 引言

DCT即雙離合變速器 （Dual Clutch Transmission），是一款基于手動(dòng)變速器 （MT）演變而成的雙離合自動(dòng)變速器。簡單地說，雙離合器自動(dòng)變速器相當(dāng)于兩臺(tái)MT變速箱疊加起來的效果，它既繼承了手動(dòng)變速器 （MT）傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，又克服了手動(dòng)變速器 （MT）換擋過程動(dòng)力中斷的不足，具有與自動(dòng)變速器 （AT）相當(dāng)?shù)膿Q擋品質(zhì)，是近年來迅速發(fā)展的汽車自動(dòng)變速器技術(shù)，應(yīng)用前景被廣泛看好，各汽車制造商不惜投入巨資開展雙離合器的研發(fā)。但雙離合變速器跟手動(dòng)變速器一樣，也會(huì)存在嘯叫和齒輪敲擊等問題［1］。Click-clack噪聲也是一種變速器敲擊噪聲，是DCT特有的NVH問題，通常發(fā)生在低擋位、低車速Tip In／Out工況，并且這些工況都是較為常用的工況，如倒庫、交通擁堵時(shí)起步及低速行駛Tip In／Out等工況，且該噪聲是一種瞬態(tài)變速器敲擊噪聲，噪聲級會(huì)產(chǎn)生顯著的跳躍現(xiàn)象，而人耳對其變化的幅度十分敏感［2］。由于人們對汽車的品質(zhì)要求越來越高，而NVH是評價(jià)汽車品質(zhì)的重要技術(shù)指標(biāo)之一，因此，消除或改善雙離合變速器Click-clack噪聲勢在必行。

1 DCT結(jié)構(gòu)及Click-clack噪聲產(chǎn)生原因分析

1.1 某6速DCT結(jié)構(gòu)

此案例采用的某6速DCT自動(dòng)變速器是一款干式雙離合器自動(dòng)變速器。該變速器相當(dāng)于兩臺(tái)MT變速箱系統(tǒng)疊加起來的效果，其中一套系統(tǒng)負(fù)責(zé)1擋、3擋、5擋，另一套系統(tǒng)負(fù)責(zé)2擋、4擋、6擋、倒擋。與MT不同的是，該6速DCT自動(dòng)變速器采用TUC控制換擋，TCU主要根據(jù)油門開度和車速等信息來自動(dòng)選取合適的擋位。

1.2 Click-clack噪聲定義

DCT變速器在Tip In／Out工況下預(yù)選擋位 （Pre-selected）齒輪副產(chǎn)生的 “咔嗒-咔嗒”噪聲，主要發(fā)生擋位一般在1擋和倒擋。

1.3 Click-clack噪聲產(chǎn)生原因分析

下文以倒擋Tip In／Out工況為例，介紹其Click-clack噪聲產(chǎn)生過程，如圖1所示：

（1）換擋桿從P擋位掛到R擋位，此時(shí)擋位狀態(tài)是R擋預(yù)選1擋；

（2） 松開剎車，然后Tip In／Out，輸入軸2產(chǎn)生扭矩／轉(zhuǎn)速波動(dòng)通過如下途徑傳輸?shù)捷斎胼S1：輸入軸2→2擋雙聯(lián)齒輪→倒擋齒輪→輸出軸2→主減齒輪→輸出軸1→1擋齒輪→輸入軸1；

（3）1擋齒輪與輸入軸1上1擋常嚙合齒輪產(chǎn)生扭矩／轉(zhuǎn)速波動(dòng)，其相互撞擊產(chǎn)生齒輪敲擊聲，就是所說的Click-clack噪聲。

Click-clack噪聲產(chǎn)生的機(jī)制和Gear Rattle產(chǎn)生的機(jī)制相同，噪聲的大小跟空套齒輪的扭振激勵(lì)及拖曳扭矩有關(guān)。在此案例中，倒擋時(shí)，輸入軸1、離合器1摩擦盤可以整體看成是一個(gè)慣量較大的空套齒輪。齒輪產(chǎn)生敲擊噪聲的門檻值準(zhǔn)則［1］為

圖1 倒擋Click-clack噪聲產(chǎn)生過程

2 Click-clack噪聲解決方案

（1）盡量縮短預(yù)選擋的在擋時(shí)間

Click-clack噪聲只發(fā)生在有預(yù)選擋的情況下，沒有預(yù)選擋，就沒有Click-clack噪聲。因此，理論上只要取消預(yù)選擋，就可以解決該噪聲問題；但預(yù)選擋是DCT換擋策略特性之一，其作用是縮短換擋時(shí)間，因此不能通過直接取消預(yù)選擋的方法來解決Click-clack噪聲；但是可以通過盡量縮短預(yù)選擋的在擋時(shí)間，來降低Click-clack噪聲發(fā)生的概率。

（2）當(dāng)有預(yù)選擋的時(shí)候，優(yōu)化Tdrag

①軸和離合器摩擦盤總慣量J1

優(yōu)化軸和離合器摩擦盤的總慣量，涉及到變速器系統(tǒng)硬件的更改，需要消耗大量的時(shí)間、人力、物力等。

此案例中，某乘用車的Tip In／Out工況發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩響應(yīng)速率特性及離合器結(jié)合特性如圖2所示。

圖2 Tip In／Out發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩響應(yīng)速率特性及離合器結(jié)合特性

雖然發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩響應(yīng)速率特性有些急劇，但經(jīng)過離合器結(jié)合特性的控制 （滑磨特性），輸入軸的扭矩瞬變特性已經(jīng)變得較為緩和，如果繼續(xù)降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩響應(yīng)或離合器結(jié)合響應(yīng)特性，勢必會(huì)犧牲部分車輛加速性能。

③拖曳扭矩Tdrag

此案例拖曳扭矩Tdrag由2部分組成：一部分是變速器自身的拖曳扭矩TTM，主要受軸承、油等自身特性影響，修改困難；另一部分是通過變速器軟件的標(biāo)定，人為加載到被動(dòng)離合器（Passive Clutch）摩擦盤上的被動(dòng)扭矩TPT（Passive Torque）。即軸和離合器摩擦盤的總拖曳扭矩Tdrag＝TTM+TPT，TPT的大小可以通過變速器控制軟件的標(biāo)定實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，盡量縮短預(yù)選擋在擋時(shí)間及修改被動(dòng)離合器摩擦盤上的被動(dòng)扭矩TPT是優(yōu)化或消除雙離合變速器 （DCT）Click-clack噪聲較為簡單、有效、經(jīng)濟(jì)的方法，不涉及傳動(dòng)系統(tǒng)硬件的更改，只需要通過變速器軟件的標(biāo)定優(yōu)化即可，也不會(huì)影響整車加速性能。

3 扭振測試及分析

3.1 測試系統(tǒng)

此案例總拖曳扭矩Tdrag＝TTM+TPT，其中TTM可以通過EOL下線檢測臺(tái)架測試出來，TPT則需要通過扭振測試，獲得Tip In時(shí)輸入軸1常嚙合齒輪角加速度，再根據(jù)軸及離合器的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算出來。扭振測試傳感器安裝位置如圖3所示，其中，變速器參考點(diǎn)振動(dòng)傳感器用來采集變速器殼體參考點(diǎn)振動(dòng)加速度信號(hào)，捕捉Click-clack噪聲特征；輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器用來采集Click-clack噪聲產(chǎn)生的齒輪副松動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，用以計(jì)算其角加速度。

3.2 數(shù)據(jù)分析

圖3 傳感器安裝位置

圖4 9組倒擋Tip In／Out工況輸入軸1的1擋常嚙合齒角加速度

4 被動(dòng)扭矩大小的確定及標(biāo)定效果驗(yàn)證

4.1 被動(dòng)扭矩TPT（Passive Torque）大小的確定

此案例中，變速自身拖曳扭矩TTM，即輸入軸1及離合1摩擦盤的總拖曳扭矩，可以通過EOL下線檢測臺(tái)架測試出來。拖曳扭矩TTM受變速器潤滑油的溫度影響，潤滑油作用類似于時(shí)變非線性的彈簧-阻尼單元，TTM尤其是受其黏度影響［4］。此案例中，潤滑油對軸和離合器拖曳扭矩產(chǎn)生的影響定義為 “扭矩補(bǔ)償值”。溫度-扭矩補(bǔ)償值曲線如圖5和圖6所示，設(shè)油溫40℃時(shí)扭矩補(bǔ)償值為0 N·m，油溫低于40℃時(shí)為正值，油溫高于40℃時(shí)為負(fù)值。此案例中 “輸入軸1+輸入軸2”及 “離合器摩擦盤1+離合器摩擦盤2”在40℃條件下的拖曳扭矩EOL下線檢測臺(tái)架測試值分別是0.794及0.473 N·m。

圖5 輸入軸溫度-拖曳扭矩補(bǔ)償值

圖6 離合器摩擦盤溫度-拖曳扭矩補(bǔ)償值

4.2 預(yù)選擋及被動(dòng)扭矩TPT（Passive Torque）的標(biāo)定

此案例標(biāo)定使用到的軟件是INCA V7.1版本，硬件是ES581.4。標(biāo)定的主要內(nèi)容包括：預(yù)選擋退出條件、被動(dòng)扭矩進(jìn)入及退出條件、被動(dòng)扭矩最大值、被動(dòng)扭矩進(jìn)入及退出時(shí)斜率、被動(dòng)扭矩關(guān)閉條件等。倒擋相關(guān)標(biāo)定參數(shù)說明如表1所示。

4.3 整車測試驗(yàn)證

圖7是原始狀態(tài)倒擋Tip In／Out工況，從變速器參考點(diǎn)振動(dòng)可發(fā)現(xiàn)明顯的Click-clack噪聲特征，如圖中圓圈。在Tip In／Out過程中，被動(dòng)離合器一直處于打開狀態(tài)，無被動(dòng)扭矩（Passive Torque）。

圖8是經(jīng)過優(yōu)化標(biāo)定之后倒擋Tip In／Out工況，從變速器參考點(diǎn)振動(dòng)未發(fā)現(xiàn)Click-clack噪聲特征。在Tip In／Out過程中，被動(dòng)離合器扭矩從0 N·m上升到1.5 N·m。

圖8 經(jīng)過優(yōu)化標(biāo)定之后倒擋Tip In／Out工況曲線

5 總結(jié)

以某6DCT250為例詳細(xì)闡述了DCT Click-clack噪聲產(chǎn)生的機(jī)制，分析了各種優(yōu)化方案的利弊。通過扭振測試，計(jì)算出相應(yīng)齒輪的角加速，再結(jié)合EOL臺(tái)架拖曳扭矩的測試結(jié)果，計(jì)算出需要加載在被動(dòng)離合器上的被動(dòng)扭矩，然后結(jié)合變速器預(yù)選擋策略及被動(dòng)離合器扭矩的標(biāo)定方法，達(dá)到消除Click-clack噪聲、提升汽車品質(zhì)的目的。