DCT Click-clack噪聲分析及優(yōu)化

覃彥穎，李小亮，張韻然

（格特拉克 （江西）傳動系統(tǒng)有限公司，江西南昌330013）

0 引言

DCT即雙離合變速器 （Dual Clutch Transmission），是一款基于手動變速器 （MT）演變而成的雙離合自動變速器。簡單地說，雙離合器自動變速器相當于兩臺MT變速箱疊加起來的效果，它既繼承了手動變速器 （MT）傳動效率高、結構緊湊、成本低等諸多優(yōu)點，又克服了手動變速器 （MT）換擋過程動力中斷的不足，具有與自動變速器 （AT）相當的換擋品質，是近年來迅速發(fā)展的汽車自動變速器技術，應用前景被廣泛看好，各汽車制造商不惜投入巨資開展雙離合器的研發(fā)。但雙離合變速器跟手動變速器一樣，也會存在嘯叫和齒輪敲擊等問題［1］。Click-clack噪聲也是一種變速器敲擊噪聲，是DCT特有的NVH問題，通常發(fā)生在低擋位、低車速Tip In／Out工況，并且這些工況都是較為常用的工況，如倒庫、交通擁堵時起步及低速行駛Tip In／Out等工況，且該噪聲是一種瞬態(tài)變速器敲擊噪聲，噪聲級會產生顯著的跳躍現(xiàn)象，而人耳對其變化的幅度十分敏感［2］。由于人們對汽車的品質要求越來越高，而NVH是評價汽車品質的重要技術指標之一，因此，消除或改善雙離合變速器Click-clack噪聲勢在必行。

1 DCT結構及Click-clack噪聲產生原因分析

1.1 某6速DCT結構

此案例采用的某6速DCT自動變速器是一款干式雙離合器自動變速器。該變速器相當于兩臺MT變速箱系統(tǒng)疊加起來的效果，其中一套系統(tǒng)負責1擋、3擋、5擋，另一套系統(tǒng)負責2擋、4擋、6擋、倒擋。與MT不同的是，該6速DCT自動變速器采用TUC控制換擋，TCU主要根據油門開度和車速等信息來自動選取合適的擋位。

1.2 Click-clack噪聲定義

DCT變速器在Tip In／Out工況下預選擋位 （Pre-selected）齒輪副產生的 “咔嗒-咔嗒”噪聲，主要發(fā)生擋位一般在1擋和倒擋。

1.3 Click-clack噪聲產生原因分析

下文以倒擋Tip In／Out工況為例，介紹其Click-clack噪聲產生過程，如圖1所示：

（1）換擋桿從P擋位掛到R擋位，此時擋位狀態(tài)是R擋預選1擋；

（2） 松開剎車，然后Tip In／Out，輸入軸2產生扭矩／轉速波動通過如下途徑傳輸到輸入軸1：輸入軸2→2擋雙聯(lián)齒輪→倒擋齒輪→輸出軸2→主減齒輪→輸出軸1→1擋齒輪→輸入軸1；

（3）1擋齒輪與輸入軸1上1擋常嚙合齒輪產生扭矩／轉速波動，其相互撞擊產生齒輪敲擊聲，就是所說的Click-clack噪聲。

Click-clack噪聲產生的機制和Gear Rattle產生的機制相同，噪聲的大小跟空套齒輪的扭振激勵及拖曳扭矩有關。在此案例中，倒擋時，輸入軸1、離合器1摩擦盤可以整體看成是一個慣量較大的空套齒輪。齒輪產生敲擊噪聲的門檻值準則［1］為

圖1 倒擋Click-clack噪聲產生過程

2 Click-clack噪聲解決方案

（1）盡量縮短預選擋的在擋時間

Click-clack噪聲只發(fā)生在有預選擋的情況下，沒有預選擋，就沒有Click-clack噪聲。因此，理論上只要取消預選擋，就可以解決該噪聲問題；但預選擋是DCT換擋策略特性之一，其作用是縮短換擋時間，因此不能通過直接取消預選擋的方法來解決Click-clack噪聲；但是可以通過盡量縮短預選擋的在擋時間，來降低Click-clack噪聲發(fā)生的概率。

（2）當有預選擋的時候，優(yōu)化Tdrag

①軸和離合器摩擦盤總慣量J1

優(yōu)化軸和離合器摩擦盤的總慣量，涉及到變速器系統(tǒng)硬件的更改，需要消耗大量的時間、人力、物力等。

此案例中，某乘用車的Tip In／Out工況發(fā)動機輸出扭矩響應速率特性及離合器結合特性如圖2所示。

圖2 Tip In／Out發(fā)動機輸出扭矩響應速率特性及離合器結合特性

雖然發(fā)動機輸出扭矩響應速率特性有些急劇，但經過離合器結合特性的控制 （滑磨特性），輸入軸的扭矩瞬變特性已經變得較為緩和，如果繼續(xù)降低發(fā)動機扭矩響應或離合器結合響應特性，勢必會犧牲部分車輛加速性能。

③拖曳扭矩Tdrag

此案例拖曳扭矩Tdrag由2部分組成：一部分是變速器自身的拖曳扭矩TTM，主要受軸承、油等自身特性影響，修改困難；另一部分是通過變速器軟件的標定，人為加載到被動離合器（Passive Clutch）摩擦盤上的被動扭矩TPT（Passive Torque）。即軸和離合器摩擦盤的總拖曳扭矩Tdrag＝TTM+TPT，TPT的大小可以通過變速器控制軟件的標定實現(xiàn)。

綜上所述，盡量縮短預選擋在擋時間及修改被動離合器摩擦盤上的被動扭矩TPT是優(yōu)化或消除雙離合變速器 （DCT）Click-clack噪聲較為簡單、有效、經濟的方法，不涉及傳動系統(tǒng)硬件的更改，只需要通過變速器軟件的標定優(yōu)化即可，也不會影響整車加速性能。

3 扭振測試及分析

3.1 測試系統(tǒng)

此案例總拖曳扭矩Tdrag＝TTM+TPT，其中TTM可以通過EOL下線檢測臺架測試出來，TPT則需要通過扭振測試，獲得Tip In時輸入軸1常嚙合齒輪角加速度，再根據軸及離合器的總轉動慣量計算出來。扭振測試傳感器安裝位置如圖3所示，其中，變速器參考點振動傳感器用來采集變速器殼體參考點振動加速度信號，捕捉Click-clack噪聲特征；輸入軸轉速傳感器用來采集Click-clack噪聲產生的齒輪副松動齒輪的轉速脈沖信號，用以計算其角加速度。

3.2 數據分析

圖3 傳感器安裝位置

圖4 9組倒擋Tip In／Out工況輸入軸1的1擋常嚙合齒角加速度

4 被動扭矩大小的確定及標定效果驗證

4.1 被動扭矩TPT（Passive Torque）大小的確定

此案例中，變速自身拖曳扭矩TTM，即輸入軸1及離合1摩擦盤的總拖曳扭矩，可以通過EOL下線檢測臺架測試出來。拖曳扭矩TTM受變速器潤滑油的溫度影響，潤滑油作用類似于時變非線性的彈簧-阻尼單元，TTM尤其是受其黏度影響［4］。此案例中，潤滑油對軸和離合器拖曳扭矩產生的影響定義為 “扭矩補償值”。溫度-扭矩補償值曲線如圖5和圖6所示，設油溫40℃時扭矩補償值為0 N·m，油溫低于40℃時為正值，油溫高于40℃時為負值。此案例中 “輸入軸1+輸入軸2”及 “離合器摩擦盤1+離合器摩擦盤2”在40℃條件下的拖曳扭矩EOL下線檢測臺架測試值分別是0.794及0.473 N·m。

圖5 輸入軸溫度-拖曳扭矩補償值

圖6 離合器摩擦盤溫度-拖曳扭矩補償值

4.2 預選擋及被動扭矩TPT（Passive Torque）的標定

此案例標定使用到的軟件是INCA V7.1版本，硬件是ES581.4。標定的主要內容包括：預選擋退出條件、被動扭矩進入及退出條件、被動扭矩最大值、被動扭矩進入及退出時斜率、被動扭矩關閉條件等。倒擋相關標定參數說明如表1所示。

4.3 整車測試驗證

圖7是原始狀態(tài)倒擋Tip In／Out工況，從變速器參考點振動可發(fā)現(xiàn)明顯的Click-clack噪聲特征，如圖中圓圈。在Tip In／Out過程中，被動離合器一直處于打開狀態(tài)，無被動扭矩（Passive Torque）。

圖8是經過優(yōu)化標定之后倒擋Tip In／Out工況，從變速器參考點振動未發(fā)現(xiàn)Click-clack噪聲特征。在Tip In／Out過程中，被動離合器扭矩從0 N·m上升到1.5 N·m。

圖8 經過優(yōu)化標定之后倒擋Tip In／Out工況曲線

5 總結

以某6DCT250為例詳細闡述了DCT Click-clack噪聲產生的機制，分析了各種優(yōu)化方案的利弊。通過扭振測試，計算出相應齒輪的角加速，再結合EOL臺架拖曳扭矩的測試結果，計算出需要加載在被動離合器上的被動扭矩，然后結合變速器預選擋策略及被動離合器扭矩的標定方法，達到消除Click-clack噪聲、提升汽車品質的目的。