三缸机搭载6AT状态下的变速器敲击的研究

杨超 王君 宋贵涛 高培龙 孙长友

摘 要：文章首先对变速器噪声产生机理进行研究，了解到变速器敲击噪声具有宽频带特性，并结合整车NVH试验测试数据进行分析，定位到此次变速器的敲击噪声来自输入轴末端，通过对变速器结构的分析，提出更换驱动板来增加输入轴和液力变矩器之间的间隙的方法，成功地解决了变速器的敲击噪声。

关键词：变速器;NVH;敲击;试验

中图分类号：U463.212  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）22-63-03

Abstract： This paper firstly studies the mechanism of transmission noise， transmission knock noise has wide frequency band characteristics， and analyzes the NVH test data of the whole vehicle， this transmission knock noise comes from the end of the input shaft， through the analysis of transmission structure， the method of replacing drive plate to increase the clearance between input shaft and torque converter is put forward， transmission knock noise is successfully solved.

Keywords： Transmission; Noise vibration harshness; Knock; Test

CLC NO.： U463.212  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）22-63-03

1 引言

隨着我国经济的不断发展，人们的生活水平显著提高，汽车已经成为现代城市家庭生活中必不可少的。汽车的出现虽然方便了我们的日常生活，但是同时也带来了十分严重的噪声污染问题，对人的身体健康造成不良的影响[1]。同时消费者希望乘坐汽车时舒适性越来越高，享受驾驶的乐趣。因此解决汽车的噪声问题已经迫在眉睫。

汽车的噪声（Noise）、振动（Vibration）、声振粗糙度（Harshness）简称为NVH性能。如今NVH性能是衡量一辆汽车好坏的重要指标。

变速器噪声是汽车主要噪声源之一，其中齿轮啸叫和齿轮敲击噪声是最常见的噪声[2]。啸叫一般发生在啮合承载齿轮上，产生的原因主要是承载齿轮在实际运行过程中产生应力变形，还有齿轮加工误差、安装误差等多因素影响，由此产生齿轮的碰撞和冲击，形成啸叫噪声[3]。齿轮敲击噪声一般发生在啮合非承载齿轮上，非承载齿轮在旋转方向上没有任何约束，当发动机扭矩出现明显波动时，非承载零件在正常的工作间隙内产生来回敲打现象，这就是齿轮敲击噪声[4]。

2 本文的研究意义和内容

2.1 本文的研究意义

通过对变速器噪声产生机理进行研究，分析每一种噪声独有的特性，以便找到主要的噪声源。通过振动噪声测试技术和信号分析处理方法，研究振动和噪声的频谱特性，从而分析振动和噪声产生的原因，找到问题所在，提出相应的对策解决振动噪声问题。

2.2 本文的主要研究内容

根据车厂反馈，某车型三缸机搭载6AT变速器存在敲击噪声，针对此问题，对该车型进行整车NVH试验，查找故障原因。通过对变速器各个测点的振动数据进行分析，找到敲击噪声的产生的源头，之后根据实际情况，采取相应整改措施，更换新的零件，重新进行整车NVH试验，验证整改方案的有效性。

3 变速器敲击噪声的研究

3.1 变速器敲击噪声源识别

分别在变速器上一级减速齿轮、液力变矩器及输入轴末端粘贴3向加速度传感器，在变速器上粘贴声压传感器。表1是整车NVH试验行驶工况。

图1是原机液力变矩器振动colormap图，图2是原机输入轴末端振动colormap图。从colormap图可以看出，在液力变矩器测点1800rpm以上，1800～5800Hz出现了一条敲击的宽频带，敲击振动比较小。在输入轴末端测点，1200～ 1980rpm并无任何异常现象，在1980rpm以上，变速器开始直结，在1200～6400Hz出现了十分严重的敲击现象，而且此敲击现象只出现在输入轴的轴向（输入轴末端测点X向），因此初步怀疑是变速器输入轴轴向窜动过大导致的变速器敲击噪声。通过对变速器结构进行分析，输入轴的轴向窜动激励源来自输入轴前端液力变矩器，液力变矩器和输入轴前端通过花键相配合，如果液力变矩器的和输入轴前端接合过于紧密，则液力变矩器轴向窜动会造成输入轴的轴向窜动。通过更换轴向尺寸小的驱动板，来增大液力变矩器和输入轴前端的轴向间隙，再次进行整车NVH试验，来验证分析的准确性。

3.2 更换驱动板对变速器敲击噪声的影响

液力变矩器的轴向定位是通过发动机飞轮端驱动板来实现的，找到和原机驱动板定位尺寸一致的驱动板，只是厚度相对于原机驱动板有所减小，安装后会增大液力变矩器和输入轴前端的轴向间隙。更换完驱动板后进行整车NVH试验，以验证想法的准确性。分别在一级减速齿轮、液力变矩器和输入轴末端粘贴三向加速度传感器。

图3是改善后液力变矩器振动colormap图，图4是改善后输入轴末端振动colormap图。更换驱动板后，从colormap图可以看出，在液力变矩器测点和输入轴末端测点，均未看到敲击宽频带，说明敲击现象已经消失，从而验证了此前想法的准确性，输入轴末端的敲击现象就是由于输入轴前端和液力变矩器接合过紧，导致它们之间的间隙过小，导致在输入轴末端产生敲击;更换驱动板后，增加了输入轴前端和液力变矩器之间的间隙，从而使得液力变矩器的轴向窜动不会传递到输入轴上，没有激励源的输入轴自然不会产生敲击噪声。

图5是变速器近场噪声对比图，从图中可以看出，在变速器直结后，变速器近场噪声在高频区域内十分杂乱，主观感受就是可以听见十分明显的变速器敲击噪声，更换驱动板后，在相同的区域内，变速器近场噪声变得十分“干净”，通过声音诊断技术回放两块区域的声音，发现改善后变速器敲击噪声消失。

4 总结

本文通过对变速器敲击噪声的产生机理进行分析，了解到变速器敲击噪声具有宽频带特性，从而找到噪声源来自输入轴末端;通过NVH测试技术和信号分析确定变速器噪声的频谱特性，找到变速器敲击噪声是由于输入轴末端轴向窜动造成的，通过更换驱动板来增加液力变矩器和输入轴轴向间隙的方法来消除此敲击噪声，并得到了十分显著的效果。

参考文献

[1] 刘韬韬，刘月兰.噪声危害分析[J].兵团教育学院学报，2005.（6）：32- 34.

[2] Gisbert Lechner Harald Naunheimer，Joachim Ryborz.Automotive transmissions[M].Germany，1994，195-202.

[3] 李润芳，王健军.齿轮系统动力学——振动、冲击、噪声[M].北京：科学出版社，1996，58-69.

[4] Chang-Kook Chae，Kwang-Min Won，Koo-Tae Kang. Measurement of Transmission Rattle Sensitivityand Calculation of Driveline Torsi -onal Vibrationfor Gear Rattle Analysis[J].SAE， 2005-01-1785.