CN106679970B - 双离合变速器敲击声仿真实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双离合变速器敲击声仿真实验装置及实验方法，测试平台支承在弹性支座上，在测试平台上设有振动装置，测试平台用于固定安装待测变速器；还设有驱动电机，驱动电机通过万向联轴器与待测变速器的输入轴连接；还设有模拟负载，模拟负载与待测变速器的输出轴连接。调节消隙装置，敲击声最小时，记录相关参数；启动喷油泵，喷油嘴喷出润滑油，至敲击声不再变小，记录相关参数；通过以上步骤得到降低双离合变速器敲击声的实验参数。通过设置的模拟平台，能够方便地模拟敲击声产生的工况，通过设置的消隙装置和喷油嘴，能够方便地模拟齿侧间隙和阻滞力矩。

Description

双离合变速器敲击声仿真实验装置及方法

技术领域

本发明涉及变速器实验装置领域，特别是一种用于双离合变速器的敲击声仿真实验装置及方法。

背景技术

双离合变速器的结构如图2中所示，分别具有两个互相套接的主动轴和两根输出轴，每个主动轴与输入轴之间设有一个离合器，一个主动轴对应驱动奇数挡从动齿轮，另一个主动轴对应驱动偶数挡和倒挡从动齿轮，其中各个从动齿轮与输出轴活动套接，并通过同步器与输出轴连接传动。该结构的优点在于，不需要中断从发动机到变速器的动力传送就可以换挡。但是该结构也存在一个缺点，就是在低速状态下，会产生较大的敲击（Rattle）噪声。该噪声的存在会较大的影响用户的使用体验。

目前各大汽车企业对于敲击噪声的研究主要是先对变速器做相关实验，然后再根据实验分析结果对相关结构进行改良。然而，一般的台架实验设备不能随意的调整变速器的转速波动，即不能完全模拟真实的变速器输入转速。因此难以达到实验的要求。

2001 年，Kim T C 等以变速器 A 为研究对象，以变速器 B 为基准对比，得出变速器 A在发动机低转速以及滑行工况时容易产生恼人的敲击噪声。但实验并不能知道是哪一对或几对产生了敲击，产生敲击的形式是单边敲击还是双边敲击。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双离合变速器敲击声仿真实验装置及方法，能够方便地模拟敲击声产生的工况，并采集敲击声进行比较，并能够模拟较多的参数设置，以测试改进双离合变速器之后的效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，测试平台支承在弹性支座上，在测试平台上设有振动装置，测试平台用于固定安装待测变速器；

还设有驱动电机，驱动电机通过万向联轴器与待测变速器的输入轴连接，在万向联轴器或输入轴上设有可调偏心飞轮；

还设有模拟负载，模拟负载与待测变速器的输出轴连接。

优选的方案中，在测试平台的顶部设有多条T型槽。

优选的方案中，所述的弹性支座为橡胶柱或减振弹簧。

优选的方案中，所述的模拟负载为阻尼器，模拟负载通过T型螺杆固定安装在测试平台的顶部。

优选的方案中，所述的驱动电机为可调速电机或伺服电机；

驱动电机通过可调底座安装在测试平台上。

优选的方案中，所述的振动装置为带有偏心块的电机。

优选的方案中，还设有消隙装置；

所述的消隙装置为消隙齿片，消隙齿片具有和从动齿轮或主动齿轮相同的齿参数，消隙齿片可调节的偏转一个角度同轴安装在从动齿轮或主动齿轮上，以减小齿侧间隙，所述的消隙齿片采用弹性材料。

优选的方案中，还设有多个喷油嘴，喷油嘴与喷油泵连接，喷油嘴对着从动齿轮。

优选的方案中，喷油嘴沿着从动齿轮的切向，喷油嘴沿着与从动齿轮运动方向相反的方向。

一种采用上述的仿真实验装置的实验方法，包括以下步骤：

一、将待测变速器固定安装在测试平台上，将输出轴连接模拟负载，输入轴连接驱动电机；

二、依次启动驱动电机和振动装置，调节模拟负载的阻尼，直至敲击声达到最大，记录相关参数；

三、a、调节消隙装置，以相同参数再次测试，采集敲击声进行比对，反复测试直至在不影响转动的前提下，敲击声最小，记录相关参数；

或者b、启动喷油泵，喷油嘴喷出润滑油，采集敲击声进行比对，从慢到快调节喷油泵的转速，直至随着喷油泵的转速增加而敲击声不再变小，记录相关参数；

四、同时进行步骤三的a和b步骤，直至敲击声最小，记录相关参数；

通过以上步骤得到降低双离合变速器敲击声的实验参数。

发明人仔细分析了现有的双离合变速器，首先利用有限元仿真分析，得出以下的结论：1、敲击声主要来自非承载从动齿轮。2、影响双离合变速器敲击声的主要参数有齿侧间隙、转速波动、转动惯量和阻滞力矩。3、在有限元中模拟的结果，对敲击声产生影响的显著程度按顺序为：波动振幅＞转动惯量＞阻滞力矩＞齿侧间隙。以此发现为基础，发明人进一步设计了本发明的装置。

本发明提供了一种双离合变速器敲击声仿真实验装置及方法，通过设置的模拟平台，能够方便地模拟敲击声产生的工况，通过设置的驱动电机、振动装置和模拟负载能够方便地模拟转速波动和转动惯量的变化，通过设置的消隙装置和喷油嘴，能够方便地模拟齿侧间隙和阻滞力矩，从而在实测条件下，定量分析各个参数对双离合变速器敲击声的影响，达到最终优化或消除敲击声的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中双离合变速器的结构示意图。

图3为本发明中主动齿轮与从动齿轮啮合的结构示意图。

图4为本发明中消隙装置的结构示意图。

图5为图3中A处的局部放大示意图。

图6为本发明中喷油嘴的布置示意图。

图7为本发明中机械式阻尼器的结构示意图。

图中：驱动电机1，可调底座2，万向联轴器3，测试平台4，弹性支座5，待测变速器6，从动齿轮61，螺孔6101，轴肩部6102，主动齿轮62，消隙齿片63，消隙齿6301，定位孔6302，槽型孔6303，第一离合器601，第二离合器602，第一主动轴603，第二主动轴604，一挡从动齿轮605，二挡从动齿轮606，三挡从动齿轮607，四挡从动齿轮608，五挡从动齿轮609，六挡从动齿轮610，同步器611，主动轴齿轮612，输入轴613，第一从动轴614，第二从动轴615，倒挡从动齿轮616，喷油泵7，模拟负载8，振动装置9，T型螺杆10，柔性联轴器11，喷油嘴12，可调偏心飞轮13，调隙前的齿侧间隙H，调隙后的齿侧间隙h。

具体实施方式

实施例1：

如图1~6中，一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，测试平台4支承在弹性支座5上，优选的方案中，所述的弹性支座5为橡胶柱或减振弹簧，进一步优选的，靠近待测变速器6输入轴的一端采用较硬的弹性支座5，而靠近待测变速器6输出轴的一端采用较软的弹性支座5。由此结构，以模拟车辆的实际悬挂承载结构。

在测试平台4上设有振动装置9，测试平台4用于固定安装待测变速器6；优选的，优选的方案中，所述的振动装置9为带有偏心块的电机。所述的电机为调速电机，优选的采用可切换的两路输出驱动偏心块的旋转，一路为由变频器直接控制的电机直接驱动偏心块转动，另一路通过增速器驱动偏心块转动，偏心块的偏心度为可调的结构，通过调节振动装置9的转速、偏心度能够较为真实的路上的振动波动。即有利于模拟真实行车的路况。

如图1中，还设有驱动电机1，驱动电机1通过万向联轴器3与待测变速器6的输入轴连接；优选的方案中，所述的驱动电机1为可调速电机或伺服电机；由于产生变速器敲击声通常集中在转速3000转/分钟以下，因此可采用电机直接连接的方案。采用万向联轴器3除了能够便于不同轴连接之外，万向联轴器3还能够产生类似发动机的抖动。进一步的，在万向联轴器或输入轴上设有可调偏心飞轮；所述的偏心飞轮优选为多片盘状的结构，固设在万向联轴器或输入轴上，优选固设在万向联轴器上，由此结构，便于应对不同型号的待测变速器6。在偏心飞轮上，设有可调节重量，可调径向位置的偏心块。具体为，偏心块通过螺栓固设在沿偏心飞轮径向的滑槽上，可以通过松开螺栓调节偏心块的径向位置。另一个可选的，偏心块为多个，各个偏心块的重量不同，通过更换不同的偏心块，或者不同的振动状态。由此结构，实现对发动机输出波动的模拟。

优选的方案中，在测试平台4的顶部设有多条T型槽。由此结构，便于调节驱动电机1的安装位置。

驱动电机1通过可调底座2安装在测试平台4上。本例中的可调底座2为T型螺杆支承的底座，通过螺母调节底座的高度位置。

还设有模拟负载8，模拟负载8与待测变速器6的输出轴通过柔性联轴器11连接。优选的，在模拟负载8与待测变速器6的输出轴之间还设有扭矩传感器，优选的扭矩传感器设置在柔性联轴器11的位置，用于测量待测变速器6的输出扭矩。优选的方案中，所述的模拟负载8为阻尼器，模拟负载8通过T型螺杆10固定安装在测试平台4的顶部。以便于调节模拟负载8的位置，适应不同型号的变速器6。

优选的，阻尼器为电磁式阻尼器、磁粉式阻尼器和机械式可调阻尼器。

本例中采用机械式阻尼器，如图7中，可转动的旋转阻尼片81与待测变速器6的输出轴固定连接，轴向阻尼片82与固定的壳体滑动连接，能够沿着轴向运动，还设有固定安装在壳体的压力电机83，压力电机83与螺杆84固定连接，螺杆84与轴向阻尼片82的支架上的螺母85螺纹连接，使用时通过压力电机83的旋转，调节轴向阻尼片82与旋转阻尼片81之间的压力，从而得到需要的阻尼。进一步优选的，轴向阻尼片82和旋转阻尼片81均为多片，成对布置，每对轴向阻尼片82和旋转阻尼片81的间距不同，即在不同的压力下，不同数量的轴向阻尼片82与旋转阻尼片81互相摩擦，压力越大，互相接触的轴向阻尼片82和旋转阻尼片81就越多，从而产生的摩擦力也越大。另一可选的方案中，其中轴向阻尼片82或旋转阻尼片81为带有弧形盘状结构，随着压力电机83的转动，轴向阻尼片82与旋转阻尼片81之间先是部分的接触，随着压力增大，轴向阻尼片82与旋转阻尼片81之间的接触部分就越多。从而产生的摩擦力也越大。由于轴向阻尼片82和旋转阻尼片81之间存在磨损的问题，压力电机83的转角由扭矩传感器进行控制，即采用恒扭矩控制。

进一步优选的，在驱动电机1、模拟负载8和振动装置9的其中一个或多个之外设有隔音装置，以避免驱动电机1、模拟负载8和振动装置9产生的噪音影响变速器敲击声的采集。

还设有采集装置，采集装置与计算机连接，采集装置为现有技术中常用的声音采集和分析装置，此处不再赘述。

优选的方案如图3、4中，还设有消隙装置；由此结构，便于在实验过程中调节齿侧间隙。

所述的消隙装置为消隙齿片63，消隙齿片63具有和从动齿轮61或主动齿轮62相同的齿参数，消隙齿片63可调节的偏转一个角度同轴安装在从动齿轮61或主动齿轮62上，以减小齿侧间隙。具体如图3~5中所示，图中调隙前的齿侧间隙H明显大于调隙后的齿侧间隙h。进一步优选的，所述的消隙齿片63采用弹性材料，例如弹簧或者在齿的表面包覆有橡胶层。

如图4中所示，在消隙齿片63上设有与齿轮相同参数的齿，消隙齿片63通过定位孔6302与齿轮的轴肩部6102定位，在消隙齿片63上设有多个槽型孔6303，螺栓穿过槽型孔6303与齿轮的螺孔6101固定连接。

优选的方案如图6中所示，还设有多个喷油嘴12，喷油嘴12与喷油泵7连接，喷油嘴12对着从动齿轮。由此结构，用于在实验过程中模拟施加给从动齿轮61的阻滞力矩。

优选的方案中，喷油嘴12沿着从动齿轮的切向，喷油嘴12沿着与从动齿轮运动方向相反的方向。由此结构，使从动齿轮61的齿面被压紧在主动齿轮62的齿面上，从而有效减少敲击声，该结构经测试非常有效地降低了非承载从动齿轮产生的敲击声，经主观测试，符合使用者的要求。

实施例2：

一种采用上述的仿真实验装置的实验方法，包括以下步骤：

一、将待测变速器6固定安装在测试平台4上，将输出轴连接模拟负载8，输入轴连接驱动电机1；

二、依次启动驱动电机1和振动装置9，调节模拟负载8的阻尼和驱动电机的转速，以及振动装置9的振动频率，直至敲击声达到最大，记录相关参数；即驱动电机的转速、振动装置9的振动频率和模拟负载8的阻尼，以便于再次重现故障原因。

三、a、调节消隙装置，以相同参数再次测试，采集敲击声进行比对，反复测试直至在不影响转动的前提下，敲击声最小，记录相关参数；主要是记录消隙齿片63的偏心角，以及消隙齿片63所采用的材质。

或者b、启动喷油泵7，喷油嘴12喷出润滑油，优选润滑油来自变速器自身的润滑油，采用循环的方式喷出，采集敲击声进行比对，从慢到快调节喷油泵7的转速，直至随着喷油泵7的转速增加而敲击声不再变小，记录相关参数；

四、同时进行步骤三的a和b步骤，直至敲击声最小，记录相关参数；

通过以上步骤得到降低双离合变速器敲击声的实验参数。

发明人仔细分析了现有的双离合变速器，首先利用有限元仿真分析，得出以下的结论：1、敲击声主要来自非承载从动齿轮。2、影响双离合变速器敲击声的主要参数有齿侧间隙、转速波动、转动惯量和阻滞力矩。3、在有限元中模拟的结果，对敲击声产生影响的显著程度按顺序为：波动振幅＞转动惯量＞阻滞力矩＞齿侧间隙。以此发现为基础，发明人进一步设计了本发明的装置。经过实验测试，通过对齿侧间隙和阻滞力矩的组合优化，配合壳体以及柔性支承的改进，能够有效克服双离合变速器的敲击声，能够达到不影响用户体验的程度。

双离合变速器由于其结构的特点，敲击声一直是较难克服的技术问题，由于波动振幅和转动惯量在优化过程中实现的难度较大，尤其是对于已经成型的变速器而言实现的成本较高。因此，由本发明的实验结果可以得出，通过采用喷出润滑油产生足够的阻滞力矩的方案，能够在很大程度上克服敲击声。而调节齿侧间隙，必要的话采用弹性材质的消隙齿片63，也能够大幅降低敲击声，达到主观测试的要求，二者的组合，足以克服双离合变速器的敲击声技术难题。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，其特征是：测试平台（4）支承在弹性支座（5）上，在测试平台（4）上设有振动装置（9），测试平台（4）用于固定安装待测变速器（6）；还设有驱动电机（1），驱动电机（1）通过万向联轴器（3）与待测变速器（6）的输入轴连接,在万向联轴器（3）或输入轴上设有可调偏心飞轮（13）；

还设有模拟负载（8），模拟负载（8）与待测变速器（6）的输出轴连接；

所述的模拟负载（8）为阻尼器，模拟负载（8）通过T型螺杆（10）固定安装在测试平台（4）的顶部；

还设有消隙装置；

所述的消隙装置为消隙齿片（63），消隙齿片（63）具有和从动齿轮（61）或主动齿轮（62）相同的齿参数，消隙齿片（63）可调节的偏转一个角度同轴安装在从动齿轮（61）或主动齿轮（62）上，以减小齿侧间隙，所述的消隙齿片（63）采用弹性材料；

还设有多个喷油嘴（12），喷油嘴（12）与可调速的 喷油泵（7）连接，喷油嘴（12）对着从动齿轮；

喷油嘴（12）沿着从动齿轮的切向，喷油嘴（12）沿着与从动齿轮运动方向相反的方向。

2.根据权利要求1所述的一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，其特征是：在测试平台（4）的顶部设有多条T型槽。

3.根据权利要求1所述的一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，其特征是：所述的弹性支座（5）为橡胶柱或减振弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，其特征是：所述的驱动电机（1）为可调速电机；

驱动电机（1）通过可调底座（2）安装在测试平台（4）上。

5.根据权利要求1所述的一种双离合变速器敲击声仿真实验装置，其特征是：所述的振动装置（9）为带有偏心块的电机。

6.一种采用权利要求1所述的仿真实验装置的实验方法，其特征是包括以下步骤：

一、将待测变速器（6）固定安装在测试平台（4）上，将输出轴连接模拟负载（8），输入轴连接驱动电机（1）；

二、依次启动驱动电机（1）和振动装置（9），调节模拟负载（8）的阻尼，直至敲击声达到最大，记录相关参数；

三、a、调节消隙装置，以相同参数再次测试，采集敲击声进行比对，反复测试直至在不影响转动的前提下，敲击声最小，记录相关参数；

或者b、启动喷油泵（7），喷油嘴（12）喷出润滑油，采集敲击声进行比对，从慢到快调节喷油泵（7）的转速，直至随着喷油泵（7）的转速增加而敲击声不再变小，记录相关参数；

四、同时进行步骤三的a和b步骤，直至敲击声最小，记录相关参数；

通过以上步骤得到降低双离合变速器敲击声的实验参数。