趙瓊

江鈴汽車股份有限公司，江西南昌 330001

0 引言

離合器是汽車的主要零部件，也是傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。除確保正常換擋、正常傳扭及防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載外，還需有相當(dāng)強(qiáng)的減振能力來(lái)承擔(dān)傳動(dòng)系統(tǒng)由于變速箱齒輪及后橋齒輪敲擊等產(chǎn)生的NVH噪聲的優(yōu)化和解決[1]。

傳動(dòng)系統(tǒng)NVH的主觀簽發(fā)為滿足整車一致性要求，目標(biāo)定義6.5分以上。通常離合器的各工況整車調(diào)校及最終各參數(shù)凍結(jié)需要3個(gè)月的周期，在目前汽車行業(yè)高速發(fā)展情況下需要一套穩(wěn)健且快速的離合器調(diào)校流程來(lái)支持新品開發(fā)[2]。

1 離合器從動(dòng)盤結(jié)構(gòu)介紹

汽車的動(dòng)力總成中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火引起的不規(guī)則轉(zhuǎn)速以及載荷快速變化產(chǎn)生的振動(dòng)，導(dǎo)致車輛噪聲和變速箱出現(xiàn)“咔嗒咔嗒”聲。特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，較高的點(diǎn)火壓力以及為減少燃油消耗而特別設(shè)計(jì)的較低的怠速及驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速和扭矩的增大，都會(huì)對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生重大影響。但客戶仍要求有較好表現(xiàn)，離合器從動(dòng)盤是解決方案中的關(guān)鍵部件[3]。

離合器從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 離合器從動(dòng)盤的結(jié)構(gòu)

集成在離合器從動(dòng)盤中的減振機(jī)構(gòu)是從發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪整個(gè)動(dòng)力總成中調(diào)節(jié)扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)特性的主要零件，嵌在從動(dòng)盤窗口中的螺旋彈簧有效地限制發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和變速箱輸入軸之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。由于每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的集成體都有其自身的特征，因此扭轉(zhuǎn)減振器是需要匹配的。較好的彈簧和減振特性會(huì)產(chǎn)生顯著的解耦效果。

2 離合器從動(dòng)盤各減振機(jī)構(gòu)的減振特性

離合器從動(dòng)盤減振機(jī)構(gòu)由預(yù)減振和主減振組成，控制手動(dòng)變速箱汽車傳動(dòng)系振動(dòng)特性的5個(gè)影響因素：

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)波動(dòng);

(2)離合器扭振減振器特性;

(3)傳動(dòng)元件間隙;

(4)傳動(dòng)系拖曳力矩;

(5)整個(gè)傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

修改離合器的特定參數(shù)使扭轉(zhuǎn)減振器特性最優(yōu)同時(shí)也是最經(jīng)濟(jì)的解決方案。離合器扭轉(zhuǎn)減振器特性曲線[4]如圖2所示。

圖2 離合器扭轉(zhuǎn)減振器特性曲線

2.1 預(yù)減振機(jī)構(gòu)的減振特性

離合器預(yù)減振的彈簧剛度通常在0.10 ～0.80 Nm/(°)情況下提供汽車怠速及爬行工況所要求的減振性能，同時(shí)為減小剛度引起變速器輸入軸共振的可能性，需要考慮一定量的阻尼。

預(yù)減振的減振特性曲線如圖3所示。

圖3 預(yù)減振和主減振的減振特性曲線

2.2 主減振機(jī)構(gòu)的減振特性

主減振機(jī)構(gòu)彈簧由于受物理尺寸影響(最大彈簧變形被雙頭鉚釘控制)，設(shè)定扭矩要高于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩10%～20%應(yīng)付瞬間扭矩峰值，曲線斜率是彈簧的剛度，通常使用盡可能小的彈簧剛度同時(shí)依然保持傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的能力，滿足汽車驅(qū)動(dòng)工況下傳動(dòng)系統(tǒng)NVH性能。主減振的減振特性曲線如圖3所示。

3 離合器調(diào)校流程

離合器調(diào)校是傳動(dòng)系統(tǒng)匹配及NVH屬性達(dá)成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是離合器總成參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)的關(guān)鍵，所以廣泛應(yīng)用于離合器設(shè)計(jì)和汽車開發(fā)中[5-6]。

3.1 調(diào)校流程

離合器調(diào)校流程如圖4所示。由圖4可以看出，調(diào)校流程中整車NVH匹配需求信息是建立NVH仿真模型計(jì)算的重要輸入，模擬仿真可以減少樣件試制1/3的數(shù)量；整車駕駛性標(biāo)定成熟度是調(diào)校有效性的關(guān)鍵，可以減少調(diào)校的工作量和縮短周期；極限樣件實(shí)車駕評(píng)和客觀測(cè)試是產(chǎn)品工藝可行性的驗(yàn)證；3～5件擴(kuò)大樣本量驗(yàn)證是整車NVH一致性的穩(wěn)健保證。以上流程的應(yīng)用可以縮短1/3調(diào)校周期。

3.2 調(diào)校測(cè)試數(shù)據(jù)分析

某整車怠速工況發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩波動(dòng)和變速箱輸入軸扭矩波動(dòng)優(yōu)化前后測(cè)試數(shù)據(jù)如圖5所示。

以怠速工況為例，調(diào)校流程為：

第一步：根據(jù)NVH調(diào)試需求清單中的參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)外特性和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)定測(cè)試目標(biāo)進(jìn)行離合器初步選型，同時(shí)建立模型進(jìn)行仿真計(jì)算。仿真計(jì)算符合NVH屬性目標(biāo)的預(yù)減振剛度0.7 Nm/(°)和阻尼0.6 Nm。

第二步：準(zhǔn)備測(cè)試樣件1和樣件2，樣件1和樣件2的測(cè)試值見表1，首先選擇符合預(yù)減振剛度和阻尼的離合器樣件1進(jìn)行實(shí)車怠速工況測(cè)試，變速箱輸入軸二階角加速度為220 rad/s2。

表1 樣件1和樣件2的測(cè)試值

第三步：根據(jù)測(cè)試結(jié)果評(píng)估離合器的減振能力，如圖5所示。

第四步：根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，需將剛度微調(diào)到0.6 Nm/(°)，采用樣件2進(jìn)行實(shí)車怠速工況測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示變速箱輸入軸二階角加速度降到140 rad/s2，如圖5所示。

第五步：主觀駕駛評(píng)估，并把客觀測(cè)試與主觀打分進(jìn)行整合，找出相關(guān)性，如圖6所示，其主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

圖6 整車怠速工況主觀傳動(dòng)系統(tǒng)NVH打分與客觀測(cè)試相關(guān)性

表2 主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

第六步：階段性簽發(fā)。

第七步：試制極限樣件(阻尼范圍)進(jìn)行測(cè)試和主觀駕評(píng)。

第八步：擴(kuò)大樣本量進(jìn)行測(cè)試和主觀駕評(píng)。

第九步：最終簽發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)離合器調(diào)校流程及典型工況測(cè)試數(shù)據(jù)分析，制定離合器各減振機(jī)構(gòu)功能參數(shù)，且縮短離合器的調(diào)校周期和減少調(diào)校過(guò)程中的樣件數(shù)量，對(duì)整車NVH屬性目標(biāo)達(dá)成，尤其主客觀評(píng)估整合對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)開發(fā)周期具有重要意義。目前已在某車企整車開發(fā)流程中應(yīng)用，效果顯著。