CVT變速箱壓力脈動超差分析與改進方案研究

吳毅　龐世松　何易崇　馬保仁　范明林

摘 要：本文針對CVT變速箱臺架測試出現(xiàn)壓力脈動超差問題進行分析與研究。調(diào)查結(jié)果說明壓力脈動值與吸油濾清器尺寸強相關(guān)，對吸油濾清器尺寸進行控制，為變速箱油路開發(fā)設(shè)計與問題解決提供了方案指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：CVT變速箱 壓力脈動 吸油濾清器

Analysis of Pressure Pulsation Out-of-Tolerance of CVT Gearbox and Research on Improvement Scheme

Wu Yi Pang Shisong He Yichong Ma Baoren Fan Minglin

Abstract：This article analyzes and studies the pressure pulsation out-of-tolerance problem in the CVT gearbox bench test. The survey results show that the pressure pulsation value is strongly related to the size of the suction filter， and the size of the suction filter is controlled， which provides program guidance for the development and design of the transmission oil circuit and problem solving.

Key words：CVT gearbox， pressure pulsation， suction filter

1 引言

隨著全球工業(yè)技術(shù)越來越成熟，消費者對汽車的NVH性能要求越來越高，越來越多的變速箱廠商自主研發(fā)生產(chǎn)自動變速箱。其中CVT變速箱因為換擋過渡平順、大變速范圍、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等特點，受到眾多消費者和變速器廠商青睞。本文通過解決CVT變速箱壓力脈動超差問題，為提高整機NVH性能提供了思路。

2 問題描述及失效影響分析

2.1 問題描述

2020年4月15日，SAGW-LD在進行1.（28E）二家前進擋、倒擋摩擦片和2.（25D）二家前進擋活塞、倒擋活塞、平衡活塞PTR驗證時，對CVT變速箱整箱臺架測試出現(xiàn)壓力脈動超差，結(jié)果在27.3～40.5bar區(qū)間（標準<25bar），超差率83.3%（圖1）。

2.2 失效影響分析

（1）壓力脈動超差會導(dǎo)致整車啟動后產(chǎn)生異響，影響NVH性能，引起客戶抱怨，特別是在零下寒冷天氣中冷啟動車輛時異響越是明顯。

（2）一方面機油在低溫時粘度大、流動性差，另一方面CVT變速箱內(nèi)部壓力差過大，吸油濾清器無法很好地吸取機油，造成吸真空，除異響外有可能造成變速箱內(nèi)部零件潤滑不當而導(dǎo)致零件受損。

3 原因分析及要因確認

問題發(fā)生后，我們對整機進行調(diào)查，首先確認試驗中心是否存在變化點，接著排查產(chǎn)線在裝配過程、工具工裝及零件是否符合標準要求，然后排查與壓力脈動有關(guān)聯(lián)的各個零件質(zhì)量，最后整合調(diào)查信息，根據(jù)每個影響因素確定要因，并對要因進行控制。

3.1 試驗中心狀態(tài)確認分析

確認試驗中心臺架、工裝未發(fā)生變化，人員操作標準化，判斷為非可疑影響因素，但發(fā)現(xiàn)于今年3月份將常規(guī)壓力傳感器更換為快插件壓力傳感器，故通過互換傳感器驗證是否為傳感器導(dǎo)致超差。對三臺變速箱分別使用快插件壓力傳感器和常規(guī)壓力傳感器，結(jié)果如表1顯示，使用快插件壓力傳感器測的變速箱壓力脈動值比常規(guī)壓力傳感器測的變速箱壓力脈動值大13.5bar左右，故判斷使用快插件壓力傳感器為要因。

3.2 調(diào)查車間產(chǎn)線裝配過程、工具工裝及零件是否正確

對產(chǎn)線進行排查，人員、工具、工裝及防錯傳感器無問題，裝配標準化作業(yè)，零件為最新狀態(tài)。判斷裝配過程、工具工裝及零件為非可疑影響因素。

3.3 對影響壓力脈動數(shù)值的零件狀態(tài)進行確認分析

隨機選取壓力脈動值超差和合格的變速箱各一臺。為了確認壓力脈動值超差問題是否與油泵總成零件質(zhì)量有關(guān)，將兩臺變速箱油泵互換進行驗證。驗證結(jié)果如表2，

互換驗證結(jié)果表明，壓力脈動超差問題與油泵零件質(zhì)量無關(guān)。

其次確認壓力脈動超差與油泵及吸油濾清器之間配合是否存在關(guān)聯(lián)，繼續(xù)使用兩臺變速箱進行互換驗證，分別互換油泵和吸濾、復(fù)原油泵和吸濾。結(jié)果如表3。

結(jié)果表明，壓力脈動超差與油泵及吸濾之間配合無關(guān)。

接著對吸油濾清器與油底殼配合及零件質(zhì)量確認分析，在排查問題過程中發(fā)現(xiàn)CVT油底殼不涂膠安裝時和吸濾有干涉，存在局部翹起的現(xiàn)象如下圖3，對比檢查庫存和線旁吸濾，發(fā)現(xiàn)線旁吸濾頂面凸起呈拱形如圖4，排查該問題發(fā)生率100%。

設(shè)計要求吸濾進油口與油底殼之間間隙>4mm，實測值<2mm，分別對油底殼和吸油濾清器全尺寸測量，發(fā)現(xiàn)吸油濾清器11.56尺寸超差，實測值16.4mm。鎖定吸濾尺寸超差，導(dǎo)致吸油不暢引起壓力脈動超差。

3.4 吸油濾清器零件質(zhì)量分析

通過對吸油濾清器全面性梳理，發(fā)現(xiàn)主要是由于內(nèi)部濾材夾持點高度增大，濾材變厚，經(jīng)過激光焊接后，下殼體應(yīng)力向吸油口集中，從而發(fā)生吸油口凸起，尺寸超差問題。具體分析如圖5，

4 制定問題解決方案

經(jīng)過以上調(diào)查分析確認，基本確定使用快插件壓力傳感器和吸油濾清器零件質(zhì)量是導(dǎo)致壓力脈動超差問題的要因。需要對每個要因制定方案。詳細措施如下：

4.1 試驗中心解決方案

為了避免壓力脈動值偏大問題，試驗中心臺架目前采用常規(guī)壓力傳感器對進行發(fā)運測試的變速箱測量壓力脈動。

4.2 吸油濾清器零件解決方案

由于前期三坐標測量選取下殼體邊緣取點成面，計算這個面到上殼體距離，該取點方式未選取最高的面，導(dǎo)致尺寸超差未能有效識別。現(xiàn)針該問題，規(guī)定三坐標必須選取吸油濾清器進油口邊緣取點形成面，再計算這個面到上殼體的距離。

吸油濾清器進油口凸起，一方面因為內(nèi)部尺寸干涉量大于濾紙變形量，另一方面運用激光焊接工藝導(dǎo)致殼體應(yīng)力往進油口集中。故采取修模的方式，增加加強筋，優(yōu)化邊緣R角，增強殼體抵抗變形的能力，從而抑制殼體焊接后變形凸起。修模后的樣件對比故障件，尺寸得到改善，CVT變速箱壓力脈動值合格。

5 結(jié)語

此次壓力脈動超差問題為一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，該問題涉及試驗、人員、工具工裝及零件質(zhì)量等可疑因素，對每個因素逐一驗證確認的工作量較大。對于同類零件設(shè)計開發(fā)，在前期時除了配合尺寸鏈校核工作外，還需要考慮零件制作工藝對零件本體的不良影響。