双离合自动变速器振动噪声问题分析与常规对策

韩小伟

（芜湖职业技术学院，安徽 芜湖 241000）

双离合自动变速器，顾名思义，就是带有两套离合器机构的自动变速器，一般有两种称呼：一种是“真正双离合变速器”，缩写是DCT(Dual Clutch Transmission)，另一种是“直接换档变速器”，缩写是DSG(Direct Shift Gearbox)。它是自动变速器家族的最新产品，也是汽车科技和速度的代名词。它具有换挡效率高、响应速度快、加速性能优、燃油经济性好、传动性能佳等优点，还有驾乘舒适性好、平顺性高、产品成本相对较低等好处。所以近年来国内多数主机厂，如上汽集团、一汽集团、广汽集团等，开始陆陆续续将装配双离合自动变速器的产品投入到市场当中使用。单由于该产品在目前市场大量使用推广阶段、汽车新产品和变速器新技术的磨合下，产品匹配及设计制造环节会部分存在一定的缺陷和不足，如易受温度影响，功能受限；如小排量汽车会出现低速扭矩不足现象；如产品换挡过程中振动产生的异响等问题。

本文主要针对某双离合自动变速器车型在某种使用工况下，在变档过程中，产生的振动噪声问题，通过专项的整车测试及数据处理软件，确认激励源，从主观到客观对问题展开分析，提供优化双离合器总成的方式解决振动噪声问题的解决方案，以保证产品的最佳工作性能。

1 双离合自动变速器的工作原理

双离合变速器，结构如图1 所示，特点是含有两套离合器系统，配有两根动力输出轴，每一根都分别的与一个离合相连，分别控制不同的档位，从而在换挡过程中动力输出连续。将两套离合器各自负责的部分假想成两个变速器，当一个变速器工作时，另一个处于空转状态。通过两个离合器间的切换实现两个变速器的交替工作(当车辆在奇数档位行驶时，可预先挂好偶数档)在保证动力不间断的情况下，实现各档位间的平稳变换。以6 速双离合变速器为例，一个控制1、3、5 档，一个控制2、4、6、R 档。如果离合器1 通过实心轴与挡位1、3、5 相连，那么离合器2 则通过空心轴与挡位2、4、6和倒挡相连。在使用1 档的时候，2 档就已经准备好了，其他挡位同理，所以换档时间大大缩短，几乎没有延时。

图1 双离合自动变速器结构

以该车型6 速双离合自动变速器产品为例，结构如图2所示，是典型双离合自动变速器的结构特点，具有干式双离合器系统，6 个前进挡加1 倒档。离合器1 控制奇数档位1挡、3 挡、5 档，离合器2 控制偶数档位2 挡、4 挡、6 挡、R 档。该变速器齿轮加工工艺是倒档采用剃齿工艺，其它齿轮采用磨齿或珩齿工艺，变速器匹配的是单质量飞轮和双质量飞轮，具体匹配哪种质量的飞轮，这取决于发动机输出的转速波动。齿轮和轴均由精密工艺加工，轴颈光整加工。变速器齿轮啸叫主观评价分数VER7.0 及以上。如果内外输入轴的转动方向相反，那么内外输入轴间的轴承运转噪声对轴肩的表面加工质量(FFT)非常敏感。同时预选档策略对双离合器变速器的振动噪声表现有非常重要的影响。

图2 该车型6 速双离合自动变速器剖面图

2 双离合自动变速器的振动噪声问题

主观上感知的振动噪声问题有换档噪声(Shift Noise) ，离合器切换噪声 (Clutch Handover)，“咔嗒- 咔嗒”声(Click-Clack Noise)，离合器颤振(Clutch Judder)，油泵泵油噪声(wet clutch)，其他常规振动噪声问题。

换档噪声是指在双离合自动变速器在档位预选，减挡过程中所产生的噪声。该车型6 速双离合自动变速器的换挡噪声出现在车辆减速工况情况下，在双离合自动变速器tip in/out 工况下预选档位时，主要是在1 档、2 档和倒档的时候。可以从车内听到一声短暂的类似金属敲击的声音-“咔塔”“咔塔”声，严重降低了车内乘坐舒适性，诱发客户不满，所以该问题亟待解决。

专项的整车测试及数据处理软件检测数据结果如图3-4 所示，属于换挡噪声问题。

图3 该车型6 速双离合自动变速器换挡噪声图

3 振动噪声原因分析

影响变速器换档噪声的因素见表1。

表1 变速器换档噪声的影响因素

先后经过对变速器换挡点、离合器扭矩、换挡速度、车辆纵向加速度以及整车各种影响因素的分析，先后排除了变速器换挡点、换挡速度、车辆纵向加速度以及整车因素，问题的源头在离合器扭矩上。原理是离合器传递的扭矩时而下降、时而上升，当离合器扭矩相互切换时，变速器输入轴会产生扭矩或转速波动，这种波动会引起变速器内部零件的敲击。敲击的响应频率与波动频率一致。根本原因是该车的自动变速器双离合器相互交换时，离合器2 执行器(指的是分离拨叉)运动时产生轴向振动，使外输入轴产生轴向和径向的转速波动。

具体产生原因是变速器在tip in/out 工况下，预选的档位连接着被动离合器(passive clutch)，这个离合器的惯量较大，导致离合器完全打开。当扭矩/转速反向时，预选档位的间隙瞬间被消除，且拖着一个比较大惯量的被动离合器。导致严重的瞬间冲击声。此声音被定义为“咔嗒-咔嗒”声。如果没有预选档，则无“咔嗒-咔嗒”声。消除“咔嗒-咔嗒”声的方法一般是预挂档的时间尽量短。当有预挂档的时候，在被动离合器上加载一个负载扭矩。

4 优化改进

针对此换挡噪声问题，经过综合分析后，解决办法一方面是在离合器执行器上加质量块，减小其运动时的轴向振动(DMF 的应用)。另一方面优化离合器2 的减振特性(SMF 的应用)。

图4 该车型6 速双离合自动变速器换挡噪声图

具体解决离合器颤振的方案是通过软件标定优化离合器滑磨过程。同时优化整车传动系统的优化，优化传动轴等，降低整车上离合器颤振的敏感性。

为了降低在离合器滑动阶段产生的扭矩震动噪声，应该降低输入轴的径向形变；校正离合器盘径向偏移或倾斜。

避免离合器盘，压盘和中心盘产生的几何形状缺陷；同时避免发动机转速，输出转速，滑摩转速产生共振问题。离合器滑动时候出现抖动和敲击声的振动噪声问题此时发动机转速和变速器输入轴转速不相等，见图5。

图5 该款6 速双离合自动变速器改进后换挡噪声图

通过多次对离合器执行器上加质量块，减小其运动时的轴向振动，降低在离合器滑动阶段产生的扭矩震动/噪声，发现此款双离合自动变速器的NVH（Noise、Vibration、Harshness）性能和整车换档性能得到了最佳,并通过了整车性能验证，自动变速器换挡噪声消失。

5 结论

通过在双离合自动变速器变档过程中产生的振动噪声问题的分析与优化，总结如下：

5.1 通过对换挡过程中变速器内部瞬态声响波动的监控，可以为振动噪声问题提供客观数据支持，不但直观而且也便于量化分析。

5.2 在车辆减速，在双离合自动变速器tip in/out 工况下出现的换挡噪声，在保证换档性能的同时，进行离合器扭矩控制优化可以作为一种尝试方案。

5.3 通过对双离合自动变速器的NVH 的客观评估，可以为汽车底盘传动系匹配提供参考。