韓小偉

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

雙離合自動變速器，顧名思義，就是帶有兩套離合器機(jī)構(gòu)的自動變速器，一般有兩種稱呼：一種是“真正雙離合變速器”，縮寫是DCT(Dual Clutch Transmission)，另一種是“直接換檔變速器”，縮寫是DSG(Direct Shift Gearbox)。它是自動變速器家族的最新產(chǎn)品，也是汽車科技和速度的代名詞。它具有換擋效率高、響應(yīng)速度快、加速性能優(yōu)、燃油經(jīng)濟(jì)性好、傳動性能佳等優(yōu)點，還有駕乘舒適性好、平順性高、產(chǎn)品成本相對較低等好處。所以近年來國內(nèi)多數(shù)主機(jī)廠，如上汽集團(tuán)、一汽集團(tuán)、廣汽集團(tuán)等，開始陸陸續(xù)續(xù)將裝配雙離合自動變速器的產(chǎn)品投入到市場當(dāng)中使用。單由于該產(chǎn)品在目前市場大量使用推廣階段、汽車新產(chǎn)品和變速器新技術(shù)的磨合下，產(chǎn)品匹配及設(shè)計制造環(huán)節(jié)會部分存在一定的缺陷和不足，如易受溫度影響，功能受限；如小排量汽車會出現(xiàn)低速扭矩不足現(xiàn)象；如產(chǎn)品換擋過程中振動產(chǎn)生的異響等問題。

本文主要針對某雙離合自動變速器車型在某種使用工況下，在變檔過程中，產(chǎn)生的振動噪聲問題，通過專項的整車測試及數(shù)據(jù)處理軟件，確認(rèn)激勵源，從主觀到客觀對問題展開分析，提供優(yōu)化雙離合器總成的方式解決振動噪聲問題的解決方案，以保證產(chǎn)品的最佳工作性能。

1 雙離合自動變速器的工作原理

雙離合變速器，結(jié)構(gòu)如圖1 所示，特點是含有兩套離合器系統(tǒng)，配有兩根動力輸出軸，每一根都分別的與一個離合相連，分別控制不同的檔位，從而在換擋過程中動力輸出連續(xù)。將兩套離合器各自負(fù)責(zé)的部分假想成兩個變速器，當(dāng)一個變速器工作時，另一個處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過兩個離合器間的切換實現(xiàn)兩個變速器的交替工作(當(dāng)車輛在奇數(shù)檔位行駛時，可預(yù)先掛好偶數(shù)檔)在保證動力不間斷的情況下，實現(xiàn)各檔位間的平穩(wěn)變換。以6 速雙離合變速器為例，一個控制1、3、5 檔，一個控制2、4、6、R 檔。如果離合器1 通過實心軸與擋位1、3、5 相連，那么離合器2 則通過空心軸與擋位2、4、6和倒擋相連。在使用1 檔的時候，2 檔就已經(jīng)準(zhǔn)備好了，其他擋位同理，所以換檔時間大大縮短，幾乎沒有延時。

圖1 雙離合自動變速器結(jié)構(gòu)

以該車型6 速雙離合自動變速器產(chǎn)品為例，結(jié)構(gòu)如圖2所示，是典型雙離合自動變速器的結(jié)構(gòu)特點，具有干式雙離合器系統(tǒng)，6 個前進(jìn)擋加1 倒檔。離合器1 控制奇數(shù)檔位1擋、3 擋、5 檔，離合器2 控制偶數(shù)檔位2 擋、4 擋、6 擋、R 檔。該變速器齒輪加工工藝是倒檔采用剃齒工藝，其它齒輪采用磨齒或珩齒工藝，變速器匹配的是單質(zhì)量飛輪和雙質(zhì)量飛輪，具體匹配哪種質(zhì)量的飛輪，這取決于發(fā)動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速波動。齒輪和軸均由精密工藝加工，軸頸光整加工。變速器齒輪嘯叫主觀評價分?jǐn)?shù)VER7.0 及以上。如果內(nèi)外輸入軸的轉(zhuǎn)動方向相反，那么內(nèi)外輸入軸間的軸承運轉(zhuǎn)噪聲對軸肩的表面加工質(zhì)量(FFT)非常敏感。同時預(yù)選檔策略對雙離合器變速器的振動噪聲表現(xiàn)有非常重要的影響。

圖2 該車型6 速雙離合自動變速器剖面圖

2 雙離合自動變速器的振動噪聲問題

主觀上感知的振動噪聲問題有換檔噪聲(Shift Noise) ，離合器切換噪聲 (Clutch Handover)，“咔嗒- 咔嗒”聲(Click-Clack Noise)，離合器顫振(Clutch Judder)，油泵泵油噪聲(wet clutch)，其他常規(guī)振動噪聲問題。

換檔噪聲是指在雙離合自動變速器在檔位預(yù)選，減擋過程中所產(chǎn)生的噪聲。該車型6 速雙離合自動變速器的換擋噪聲出現(xiàn)在車輛減速工況情況下，在雙離合自動變速器tip in/out 工況下預(yù)選檔位時，主要是在1 檔、2 檔和倒檔的時候?？梢詮能噧?nèi)聽到一聲短暫的類似金屬敲擊的聲音-“咔塔”“咔塔”聲，嚴(yán)重降低了車內(nèi)乘坐舒適性，誘發(fā)客戶不滿，所以該問題亟待解決。

專項的整車測試及數(shù)據(jù)處理軟件檢測數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3-4 所示，屬于換擋噪聲問題。

圖3 該車型6 速雙離合自動變速器換擋噪聲圖

3 振動噪聲原因分析

影響變速器換檔噪聲的因素見表1。

表1 變速器換檔噪聲的影響因素

先后經(jīng)過對變速器換擋點、離合器扭矩、換擋速度、車輛縱向加速度以及整車各種影響因素的分析，先后排除了變速器換擋點、換擋速度、車輛縱向加速度以及整車因素，問題的源頭在離合器扭矩上。原理是離合器傳遞的扭矩時而下降、時而上升，當(dāng)離合器扭矩相互切換時，變速器輸入軸會產(chǎn)生扭矩或轉(zhuǎn)速波動，這種波動會引起變速器內(nèi)部零件的敲擊。敲擊的響應(yīng)頻率與波動頻率一致。根本原因是該車的自動變速器雙離合器相互交換時，離合器2 執(zhí)行器(指的是分離撥叉)運動時產(chǎn)生軸向振動，使外輸入軸產(chǎn)生軸向和徑向的轉(zhuǎn)速波動。

具體產(chǎn)生原因是變速器在tip in/out 工況下，預(yù)選的檔位連接著被動離合器(passive clutch)，這個離合器的慣量較大，導(dǎo)致離合器完全打開。當(dāng)扭矩/轉(zhuǎn)速反向時，預(yù)選檔位的間隙瞬間被消除，且拖著一個比較大慣量的被動離合器。導(dǎo)致嚴(yán)重的瞬間沖擊聲。此聲音被定義為“咔嗒-咔嗒”聲。如果沒有預(yù)選檔，則無“咔嗒-咔嗒”聲。消除“咔嗒-咔嗒”聲的方法一般是預(yù)掛檔的時間盡量短。當(dāng)有預(yù)掛檔的時候，在被動離合器上加載一個負(fù)載扭矩。

4 優(yōu)化改進(jìn)

針對此換擋噪聲問題，經(jīng)過綜合分析后，解決辦法一方面是在離合器執(zhí)行器上加質(zhì)量塊，減小其運動時的軸向振動(DMF 的應(yīng)用)。另一方面優(yōu)化離合器2 的減振特性(SMF 的應(yīng)用)。

圖4 該車型6 速雙離合自動變速器換擋噪聲圖

具體解決離合器顫振的方案是通過軟件標(biāo)定優(yōu)化離合器滑磨過程。同時優(yōu)化整車傳動系統(tǒng)的優(yōu)化，優(yōu)化傳動軸等，降低整車上離合器顫振的敏感性。

為了降低在離合器滑動階段產(chǎn)生的扭矩震動噪聲，應(yīng)該降低輸入軸的徑向形變；校正離合器盤徑向偏移或傾斜。

避免離合器盤，壓盤和中心盤產(chǎn)生的幾何形狀缺陷；同時避免發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，輸出轉(zhuǎn)速，滑摩轉(zhuǎn)速產(chǎn)生共振問題。離合器滑動時候出現(xiàn)抖動和敲擊聲的振動噪聲問題此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和變速器輸入軸轉(zhuǎn)速不相等，見圖5。

圖5 該款6 速雙離合自動變速器改進(jìn)后換擋噪聲圖

通過多次對離合器執(zhí)行器上加質(zhì)量塊，減小其運動時的軸向振動，降低在離合器滑動階段產(chǎn)生的扭矩震動/噪聲，發(fā)現(xiàn)此款雙離合自動變速器的NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能和整車換檔性能得到了最佳,并通過了整車性能驗證，自動變速器換擋噪聲消失。

5 結(jié)論

通過在雙離合自動變速器變檔過程中產(chǎn)生的振動噪聲問題的分析與優(yōu)化，總結(jié)如下：

5.1 通過對換擋過程中變速器內(nèi)部瞬態(tài)聲響波動的監(jiān)控，可以為振動噪聲問題提供客觀數(shù)據(jù)支持，不但直觀而且也便于量化分析。

5.2 在車輛減速，在雙離合自動變速器tip in/out 工況下出現(xiàn)的換擋噪聲，在保證換檔性能的同時，進(jìn)行離合器扭矩控制優(yōu)化可以作為一種嘗試方案。

5.3 通過對雙離合自動變速器的NVH 的客觀評估，可以為汽車底盤傳動系匹配提供參考。