帶液力變矩器自動(dòng)變速器扭振測(cè)試研究

金科 劉立娟 文敏 米世生

摘要：隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展完善，自動(dòng)變速器在汽車銷售的占比也越來(lái)越高，人們對(duì)搭載自動(dòng)變速器的汽車的期待也越發(fā)具體而精細(xì)。對(duì)于自主研發(fā)的自動(dòng)變速器無(wú)論從傳統(tǒng)的AT，還是從近幾年流行的DCT和CVT，各主機(jī)廠都格外重視，定義成自主品牌升級(jí)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大和主機(jī)廠的投入，自動(dòng)變速器設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、生產(chǎn)都逐步走向成熟。因?yàn)樯婕暗今{乘感受，NVH成為各大廠商評(píng)價(jià)自動(dòng)變速器的關(guān)鍵點(diǎn)，并逐漸被重視。變速器作為傳遞動(dòng)力的部件，承擔(dān)著減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩振動(dòng)的責(zé)任，本文主要研究帶液力變矩器自動(dòng)變速器的扭振測(cè)試，以定量的方式評(píng)估自動(dòng)變速器對(duì)減弱發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩振動(dòng)、提升整車NVH的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：液力變矩器;扭振測(cè)試;自動(dòng)變速器

1 帶液力變矩器自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)概述

自動(dòng)變速器為駕駛員提供了更佳的操作便利性，使得操作疲勞感受下降，駕乘感受上升。自動(dòng)變速器配備的液力變矩器使汽車起步和加速過(guò)程更佳平順。車輛起步時(shí)，液力變矩器內(nèi)部摩擦片處于釋放狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩通過(guò)曲軸傳遞給液力變矩器的泵輪，泵輪通過(guò)液力傳動(dòng)把扭矩傳遞遞給渦輪，渦輪與變速器輸入軸相連，進(jìn)而把發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸入給變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)車輛正常行駛過(guò)程中，液力變矩器內(nèi)部摩擦片處于結(jié)合狀態(tài)，渦輪與液力變矩器殼體相連，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩通過(guò)液力變矩器殼體直接傳遞給渦輪，渦輪再將扭矩輸出給變速器輸入軸。液力變矩器兩種不同狀態(tài)的配合，讓車輛在行駛過(guò)程中既能保證順利起步，也能在駕駛時(shí)到一定車速后保證動(dòng)力的完全輸出和燃油經(jīng)濟(jì)性。液力變矩器在這個(gè)過(guò)程中充當(dāng)了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中間紐帶，使得液力變矩器除了傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩外，還增加了減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩高頻波動(dòng)的責(zé)任。

2 自動(dòng)變速器承受扭振來(lái)源與減小

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的扭矩傳遞給曲軸時(shí)，在其各個(gè)斷面上因其所受扭矩的不同而產(chǎn)生角位移，當(dāng)扭矩有瞬態(tài)的變化如突然加大或減小，傳遞扭矩的軸按其固有扭振頻率扭轉(zhuǎn)振動(dòng)即為發(fā)動(dòng)機(jī)軸系的扭振。變速器承受此扭矩時(shí)，也會(huì)一并承受此扭振，并傳導(dǎo)到變速器后面離合器、齒輪、鋼帶（CVT）等傳動(dòng)部件，影響變速器部件耐久壽命，過(guò)大的扭振傳導(dǎo)到傳動(dòng)部件會(huì)出現(xiàn)異響、頓挫等NVH問(wèn)題。

發(fā)動(dòng)機(jī)的扭振可以通過(guò)液力變矩器液力傳動(dòng)過(guò)程和減震彈簧的過(guò)濾減少傳遞到變速器的輸入軸。當(dāng)液力變矩器摩擦片處于釋放狀態(tài)時(shí)，扭矩通過(guò)油液的方式傳遞給渦輪，此時(shí)變速器處于“軟”連接狀態(tài)，高頻的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩振動(dòng)會(huì)被油液過(guò)濾，輸出給變速器的扭矩不會(huì)出現(xiàn)高頻的振動(dòng)，扭矩穩(wěn)定，扭振很小;當(dāng)液力變矩器摩擦片處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)，扭矩通過(guò)摩擦片傳遞給渦輪，此時(shí)變速器處于“硬”連接狀態(tài)，但是在液力變矩器內(nèi)部分布著一圈減震彈簧，如果扭振過(guò)大，會(huì)通過(guò)減震彈簧過(guò)濾掉高頻的波動(dòng)。在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，由于液力變矩器渦輪、泵輪、摩擦片、減震彈簧等處于變速器內(nèi)部，以扭矩的監(jiān)測(cè)方式并不好進(jìn)行操作。此文章即討論以記錄轉(zhuǎn)速的方式監(jiān)測(cè)液力變矩器減弱扭振的狀態(tài)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行主觀和客觀的評(píng)價(jià)。

3 扭振測(cè)試方案

發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭振通過(guò)液力變矩器傳遞給輸入軸，我們用角加速度來(lái)評(píng)估振動(dòng)的幅值，用幅值大小判斷扭振的大小。要測(cè)得輸入與輸出的角加速度，我們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸入軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，用西門子的LMS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)盤有60個(gè)齒，以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在10006000rpm范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，即現(xiàn)有信號(hào)盤每個(gè)齒能測(cè)得10006000hz范圍的頻率，轉(zhuǎn)速傳感器采用森薩塔電流式霍爾傳感器，最大檢測(cè)頻率在8000-12000hz之間。變速器輸入軸上采用相同的信號(hào)盤齒數(shù)和轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)安裝，并在變速器中殼上安裝振動(dòng)傳感器以監(jiān)控殼體振動(dòng)情況。安裝點(diǎn)如圖1所示。傳感器信號(hào)線和振動(dòng)傳感器連接至LMS前端轉(zhuǎn)速信號(hào)口，即可以對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行采集了。

對(duì)于整車來(lái)講，油門踏板開度即輸出扭矩大小、變速器速比、液力變矩器狀態(tài)直接關(guān)系到扭振的大小。以下列出不同油門開度、變速器速比狀態(tài)下的測(cè)試方案。

測(cè)試準(zhǔn)備：

■整車行駛路面：平直柏油路面或環(huán)道，不得有顛簸、路面斷口、碎石等。

■車況：車況滿足預(yù)備量產(chǎn)狀態(tài)，各模塊功能齊全，變速器控制模塊能夠執(zhí)行結(jié)合、釋放液力變矩器操作，能夠鎖定各檔速比。

■駕駛員：5年以上駕駛工程車經(jīng)驗(yàn)。

測(cè)試工況以表1規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，工況分為了液力變矩器釋放和結(jié)合兩個(gè)不同狀態(tài)，在固定速比下，駕駛員持續(xù)踩20%、50%、100%WOT油門，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)膌OOOrpm上升到5000rpm。

4 評(píng)價(jià)與數(shù)據(jù)分析

對(duì)測(cè)試結(jié)果分為主觀評(píng)估和數(shù)據(jù)分析兩個(gè)評(píng)價(jià)。

（l）主觀評(píng)估

主觀評(píng)估評(píng)分值分為1-5分，1分最差，5分最好，3分及以下都應(yīng)該被整改;實(shí)際測(cè)試過(guò)程中需要根據(jù)測(cè)試人員實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)分。如表2。

（2）數(shù)據(jù)收集與分析

用LMS軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)收集，在軟件中設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)速的通道，如圖3。設(shè)置振動(dòng)傳感器的通道。

設(shè)置信號(hào)跟蹤狀態(tài)：定義轉(zhuǎn)速的電平、脈沖數(shù)、以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行跟蹤，從10005000rpm，在上升狀態(tài)下以步長(zhǎng)1rpm進(jìn)行采集。如圖4。

設(shè)置完成后，即可以按照工況表1進(jìn)行測(cè)試，并做數(shù)據(jù)收集。

數(shù)據(jù)在做后處理時(shí)，轉(zhuǎn)速信號(hào)以角加速度形式進(jìn)行輸出，如圖4設(shè)置，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體階次進(jìn)行階次切片，選取與發(fā)動(dòng)機(jī)本體階次一致的角加速度值來(lái)進(jìn)行評(píng)估。

圖5即為在5檔速比下，發(fā)動(dòng)機(jī)本體的角加速度（紅色線）與經(jīng)過(guò)液力變矩器后的輸入軸角加速度（綠色線）的對(duì)比值，此值峰值應(yīng)小于400rad/s^2，可以被接受。

5 結(jié)束語(yǔ)

變速器的扭振測(cè)試關(guān)系到變速器本體零件耐久性能和駕駛車輛平順性的關(guān)鍵點(diǎn)。用以上測(cè)試方法，分別用主觀打分和角加速度測(cè)試的方式進(jìn)行評(píng)估能夠總體得到液力變矩器的減震性能，為后期整車耐久路試和平順性調(diào)試提供數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣忠翰，李高慶等西門子LMS設(shè)備介紹及其應(yīng)用.

[2]李鐵法雷奧液力變矩器技術(shù)評(píng)審報(bào)告

作者簡(jiǎn)介——

金科（1985-），男，湖北天門人，本科，主任工程師。研究方向：變速器試驗(yàn)認(rèn)證。