某車型變速箱Rattle噪聲問題改善研究

陳洪方

（奇瑞汽車股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)工程研究院，安徽 蕪湖 241006）

某車型變速箱Rattle噪聲問題改善研究

陳洪方

（奇瑞汽車股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)工程研究院，安徽 蕪湖 241006）

隨著客戶對(duì)整車舒適性的要求越來越高，汽車制造商在整車NVH性能方面也正面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。就手動(dòng)變速箱而言，目前遇到的主要NVH問題包括Whine、Rattle、Clunk等。本文主要以公司某一車型售后抱怨的Rattle噪聲問題改善為案例，闡述了Rattle噪聲產(chǎn)生的機(jī)理，影響因素，解決措施及改善效果。

變速箱；Rattle噪聲；解決措施

CLC NO.:U463Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-32-04

引言

公司售后反饋某車型在3、4、5檔加速1500 rpm -2000 rpm時(shí)出現(xiàn)“燒電焊似的嗞嗞”異響。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，此車型60%手動(dòng)變速箱車主有此抱怨。對(duì)此問題客戶抱怨強(qiáng)烈，已嚴(yán)重影響此車的市場聲譽(yù)，問題亟待解決。為此我們成立了多功能專項(xiàng)整改小組，通過對(duì)故障車的測試分析此噪聲為變速箱Rattle噪聲。

1、問題分析

1.1 產(chǎn)生機(jī)理

近年來，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性不斷提高，缸內(nèi)平均有些壓力持續(xù)增大，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩波動(dòng)和轉(zhuǎn)速波動(dòng)也隨之增大，由于離合器式扭轉(zhuǎn)減震器的衰減能力限制，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸入到變速箱的扭矩波動(dòng)也越來越大，而對(duì)于手動(dòng)變速箱來說，由于自由轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪對(duì)之間存在齒輪嚙合側(cè)隙，受主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)激勵(lì)，當(dāng)從動(dòng)齒輪的角加速度大到產(chǎn)生的慣性力大于驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)，就產(chǎn)生了沖擊，從而產(chǎn)生寬頻打擊噪聲，即是變速箱Rattle噪聲，頻率范圍一般在500Hz-8000Hz。由于一般帶離合器的傳動(dòng)系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速范圍在1000rpm-2000rpm內(nèi)，加速時(shí)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，車內(nèi)便會(huì)聽到變速箱的打齒聲。

1.2 影響因素

從變速箱Rattle噪聲產(chǎn)生的機(jī)理及傳動(dòng)路徑來分析，影

響Rattle噪聲的主要因素有發(fā)動(dòng)機(jī)輸出不穩(wěn)、飛輪離合器系統(tǒng)減震問題、變速箱拖曳力矩及齒輪嚙合側(cè)隙不合理、整車隔聲性能不足、傳遞路徑衰減不足等。具體影響因素如下圖1所示。

2、影響因素排查

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火引起的2階轉(zhuǎn)速波動(dòng)是變速箱Rattle噪聲的激勵(lì)源，通過對(duì)比公司內(nèi)其它發(fā)動(dòng)機(jī)及競品轉(zhuǎn)速波動(dòng)情況，故障車型發(fā)動(dòng)機(jī)和競品發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速2階角加速度大小相當(dāng)。

2.2 變速箱

各檔位齒輪副齒輪嚙合側(cè)隙及從動(dòng)齒輪的慣量直接影響變速箱從動(dòng)齒輪的敲擊能量，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，原車搭載的變速箱從動(dòng)齒輪敲擊能量比競品悅動(dòng)大40%。變速箱殼體振動(dòng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，故障車變速箱殼體振動(dòng)和競品比較，在2500rpm以上有明顯差距。

2.3 離合器

通過對(duì)故障車更換不同剛度和阻尼的離合器驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，降低離合器剛度和增加阻尼可以提高離合器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的衰減效果，減小變速箱Rattle噪音。離合器的剛度、阻尼是影響Rattle的重要因素，剛度和阻尼的設(shè)定需要系統(tǒng)的匹配驗(yàn)證。

2.4 空氣傳動(dòng)路徑

故障車前艙各孔洞的密封性和競品有很大差距，尤其是轉(zhuǎn)向柱護(hù)套處。故障車的隔聲性能和Golf6相比在中高頻段內(nèi)有5-10dB的差距，變速箱Rattle噪聲的頻率屬中高頻，所以降低中高頻帶的漏聲量有利于減小變速箱Rattle噪聲傳到車內(nèi)。

表1 前艙各孔洞漏聲量

2.5 結(jié)構(gòu)傳遞路徑

拆除選換檔拉線對(duì)比試驗(yàn)表明選換檔拉線是變速箱Rattle噪聲傳遞的主要結(jié)構(gòu)路徑。通過測試發(fā)現(xiàn)換檔拉線振動(dòng)在2500rpm以下轉(zhuǎn)速和Golf6大小相當(dāng)，選檔拉線比換檔拉線傳遞的振動(dòng)大與Golf6存在明顯差距。

3、解決措施

3.1 減小變速箱齒輪嚙合側(cè)隙

根據(jù)分析對(duì)變速箱齒輪嚙合側(cè)隙做如表2所示參數(shù)優(yōu)化，側(cè)隙減小后變速箱殼體振動(dòng)比原始售后狀態(tài)降低明顯，2500rpm以下噪聲降低2-3dB(A)，但變速箱殼體振動(dòng)和競品相比，在2000rpm以上有明顯差距。 同時(shí)，較小的側(cè)隙意味著齒輪的加工精度、安裝精度提高，變速箱的制造成本大幅增加，所以解決變速箱Rattle噪聲不能單一的從減小側(cè)隙開展工作。

表2 變速箱齒隙優(yōu)化

3.2 降低離合器剛度增加阻尼

對(duì)離合器做不同方案匹配驗(yàn)證，最終選定如表3所示優(yōu)化方案，優(yōu)化后1K-10KHz頻率段噪聲降低1-2dB(A)。

表3 離合器參數(shù)優(yōu)化

3.3 提升整車密封性

對(duì)漏聲嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向護(hù)套處進(jìn)行打膠密封處理，添加膠塊

后，經(jīng)測試轉(zhuǎn)向護(hù)套區(qū)域漏聲問題略有改善，漏聲量由原車的41dB降低到27dB，但仍不能徹底解決此區(qū)域漏聲問題。

3.4 優(yōu)化傳遞路徑

由影響因素排查知選換檔拉線是變速箱Rattle噪聲傳遞的主要結(jié)構(gòu)路徑，因此優(yōu)化傳遞路徑主要從減小選換擋拉線振動(dòng)，增強(qiáng)傳遞路徑衰減能力考慮。通過對(duì)換擋拉線支架加軟墊、選換擋拉線加重量不同的配重塊、在不同位置布置配重塊測試驗(yàn)證，結(jié)合整車布置要求，最終選擇對(duì)換擋拉線支架加軟墊，在選檔拉線靠變速箱端加346g配重塊方案。此方案體現(xiàn)后選檔拉線振動(dòng)得到明顯衰減， 3、4、5檔加速均有改善， 1K-10KHz頻率段噪聲降低2-3dB(A)，減小了傳遞到車內(nèi)的Rattle噪聲。

通過本文所述方案的實(shí)施，此車型的Rattle噪聲問題改善效果通過客觀測試及專業(yè)人士和各服務(wù)站客戶抽查主觀評(píng)價(jià)，問題改善明顯，抱怨消除。

4、結(jié)論

通過本次變速箱Rattle噪聲問題的整改，總結(jié)如下：

（1）變速箱齒輪嚙合側(cè)隙和從動(dòng)齒輪的慣量對(duì)Rattle噪聲影響較大，但受制于加工制造水平和成本考慮，不能一味的減小側(cè)隙；

（2）離合器的剛度、阻尼是影響Rattle的重要因素，剛度和阻尼的設(shè)定需要系統(tǒng)的匹配驗(yàn)證，離合器匹配優(yōu)化有利于減小變速箱Rattle噪聲；

（3）選換檔拉線是Rattle噪聲傳遞到車內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)路徑，從方案實(shí)施周期及成本考慮，不失為一較優(yōu)選擇。

[1] 張軍鋒. 手動(dòng)變速器齒輪敲擊噪聲的實(shí)驗(yàn)分析：[碩士論文] [D].上海：上海交通大學(xué)，2012年.

[2] 趙彤航. 基于傳遞路徑分析的汽車車內(nèi)噪聲識(shí)別與控制[碩士論文] [D]. 長春：吉林大學(xué)，2008年.

[3] 楊叔子，楊克沖. 機(jī)型工程控制基礎(chǔ)[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005年.

Researching on improving transmission case rattle noise issue

Chen Hongfang
(CHERY AUTOMOBILE Co., Ltd. Engine Engineering Research Institute, Anhui Wuhu 241006)

As the increase in customers′ requirements for vehicle comfort, automakers are also facing increasingly serious challenges. At present for manual transmission case the main NVH issues we encountered include Whine、Rattle、Clunk. With the case of solving the rattle noise for some of our vehicle, this article discusses the mechanism of rattle noise generation, influencing factors, optimization proposals and effect.

Transmission case；Rattle noise；Optimization proposal

U463

A

1671-7988(2014)07-32-04

陳洪方，助理工程師，就職于奇瑞汽車股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)工程研究院，主要研究方向?yàn)閯?dòng)力總成質(zhì)量改進(jìn)。