变速器怠速异响原因分析

牟健宁 黄俊 韦仪贵

摘要：主机厂在对某型号新车进行试驾时，发现整车怠速时存在明显的“轰隆”异响声，但在踩离合后异响声消除，经换件验证确定异响与变速器有关。通过进一步分析验证，找出导致“轰隆”声的根本原因，制定相应改进措施，解决由该原因导致的异响，提升整车NVH性能。

关键词：变速器；轴承损伤；NVH

随着我国汽车工业的快速发展，乘用车市场快速增长，人们对整车的驾乘体验要求也越来越高，而整车NVH性能的好坏很大程度上左右着整车的驾乘体验。变速器作为整车动力传输的关键部件，不仅承接着发动机传来的动力，本身也是动力输出端，其NVH性能直接影响到整车驾驶感受。

变速器噪声主要有齿轮啮合时产生的噪声、轴承运转过程中产生的噪声以及变速器内部齿轴轮动力传输时冲击产生的噪声，这些都会直接影响乘客的驾乘体验。本文将重点分析以上异响源，分析变速器怠速异响的原因，制定优化方案。

故障现象

主机厂在某手动挡新车试驾过程中，发现整车在怠速时存在“轰隆”异响问题，但在踩离合后异响消除，主机厂将故障车和合格车的变速器进行ABA互换后，确认异响故障与变速器有关。

对故障变速器和合格变速器进行台架测试收集相关噪声分贝值数据，结果见表1。

从表1可知，故障变速器与合格变速器台架校验时的噪声数值，无太大差异，因此无法通过噪声大小确认异响源。但在对两台变速器校验过程中发现，故障变速器在各挡退回空挡后，有不断升高的“轰隆”异响声，而合格变速器无此异响。

确定异响源

为确认变速器内部故障，对变速器内部各子零件进行ABA互换。

1）故障变速器与合格变速器的输出轴总成进行互换，如图1所示。

结果：“轰隆”声跟随输出轴总成，因此初步确认变速器输出轴总成为“轰隆”声的异响源。

2）因输出轴总成由输出轴、一/二/三挡从动齿总成、一/二、三/四挡同步器及相关球形和滚针轴承组成，因此需进一步缩小异响源范围。继续将故障变速器与合格变速器输出轴总成上的一挡从动齿、一挡滚针轴承、一挡滚针轴承衬套和一挡同步环进行整体互换，如图2所示。

结果：“轰隆”声未跟随上述互换零件走，因此判断一挡从动齿总成、一挡滚针轴承、一挡滚针轴承衬套和一挡同步环并非异响源。

3）将故障变速器与合格变速器的二挡从动齿总成、二挡滚针轴承、一/二挡同步器及二挡同步环进行整体互换，如图3所示。

结果：“轰隆”声也未跟随上述互换零件走，因此可排除二挡从动齿总成、二挡滚针轴承、一二挡同步器和二挡同步环非异响源。

4）将故障变速器与合格变速器的三挡从动齿总成、三挡滚针轴承、三挡同步环进行整体互换，如图4所示。

结果：“轰隆”声跟随上述零件走，因此可判定异响在三挡从动齿总成、三挡同步环和三挡滚针轴承中。

5）依次将三挡同步环、三挡从动齿总成、三挡滚针轴承作為单变量进行互换，如图5所示。

结果：“轰隆”声，只跟随三挡滚针轴承走，至此异响源锁定为三挡滚针轴承。

验证分析

轴承噪声主要为：轴承本身固有振动引起的噪声、产品不符合技术要求所引起的噪声及轴承损伤引起的周期性振动和噪声或异物侵入引起的非周期性振动和噪声。

1）使用滚针轴承灵活度检具对故障三挡滚针轴承进行检查，结果显示：轴承异响严重。将故障三挡滚针轴承与合格三挡滚针轴承进行比较，发现故障三挡滚针轴承的部分滚针，在其中段位置整齐地分布着三角形凹痕（见图6），而合格件无此凹痕。根据凹痕形状及其整齐性，初步判断凹痕是由于圆形硬质物体挤压划伤导致。

2）检查与故障三挡滚针相关的对手件——输出轴及三挡从挡齿总成，结果发现：从动三挡齿总成齿轮侧内孔边沿存在部分轻微凹痕，这与故障三挡滚针的三角形凹痕相对应（见图7）。

3）对从动三挡齿总成及三挡滚针轴承的装配工艺进行排查。装配工艺为：先将三挡滚针轴承套入输出轴上，再使用合抱工装将由从动三挡齿总成、三挡同步环、三/四挡同步器组成的小整体，套进三挡滚针轴承上，最后由压机将三/四挡同步器压装到位。

经现场模拟，确认是在使用合抱工装组成的小整体套入三挡滚针时，由于视线遮挡，三挡从动齿总成未完全套入三挡滚针轴承，装配员工并不容易发觉，造成在压装三/四挡同步器时，三挡从动齿总成内孔边沿将三挡滚针轴承挤压刮伤，最终导致三挡滚针轴承产生周期性的振动和噪声（见图8）。

改进措施制定及跟踪验证

1.改进措施制定

变速器三挡从动齿总成装配工艺中，现有合抱工装容易遮挡视线，三挡从动齿总成未完全套入三挡滚针轴承时，装配员工不容易发现，造成在压装三/四挡同步器时，三挡从动齿总成内孔边沿将三挡滚针轴承挤压刮伤，主要采取的措施如下。

1）更改现有三挡从动齿总成安装工艺。由先装三挡滚针轴承，再套入由从动三挡齿总成、三挡同步环、三/四挡同步器组成的合抱体，然后再用压机压装，改为先装三挡滚针轴承，再单独将三挡从动齿总成安装到位并盘转齿轮一圈以上检查灵活性，然后再将由三挡同步环、三四挡同步器组成的合抱体，压装到位（见图9）。

2）在变速器出厂校验工艺中，增加各挡退回空挡后停留3～4s的要求，确保校验人员能充分识别出该异响。

2.跟踪验证

自采取上述措施后，已持续跟踪统计一年，该变速器在客户现场及售后市场的质量表现，均未再发现因滚针挤压划伤导致的怠速异响问题，证明上述措施有效、可行。

结语

通过以上措施的实施以及批量跟踪验证，结果证明上述措施有效，装配过程中滚针轴承挤压划伤导致的异响问题得到彻底解决，能够为变速器异响问题的分析、解决提供一些实践参考。