高扭矩CVT液力變矩器減振器的性能優化

卓惟 劉立娟 文敏 汪杰強 米世生

摘 要：液力變矩器作為CVT變速箱中的關鍵部件之一，在車輛行駛過程中起到傳遞扭矩及減振的作用。本文闡述了液力變矩器的減振性能優化在整車NVH提升上的應用。

關鍵詞：液力變矩器;CVT;減振性;NVH

1 引言

液力變矩器在無級變速器中廣泛應用，其設計、分析及性能驗證等具有重要的意義。文中以某無級變速器扭矩提升后所搭載的液力變矩器為例，通過對其關鍵部件——減振器進行仿真及參數修正，闡述了液力變矩器減振器的設計參數與整車的駕駛舒適性的量化關系。

2 液力變矩器結構及工作原理

如圖1所示，液力變矩器由：殼體、減振器組件、渦輪組件、泵輪組件、導輪組件，五大組件構成，其工作原理說明如下：

液壓系統給液力變矩器內腔充油，如紅色箭頭方向所示，變速器油從解鎖腔流入，從鎖止腔流出。鎖止壓盤向右移動，與鎖止面分離，液力變矩器處于解鎖狀態。此時液力變矩器傳動性質為液力傳動，起到無極變速及增扭的作用。動力傳遞路徑為：發動機——殼體——泵輪——變速器油——渦輪——渦輪軸——變速箱。

液力變矩器鎖止執行時，如黑色箭頭方向所示，變速器油從鎖止腔流入，從解鎖腔流出。此時液力變矩器處于鎖止狀態，鎖止壓盤向左移動，與鎖止面貼合，此時液力變矩器傳動性質為剛性傳動，起到傳遞扭矩以及減振的作用。動力傳遞路徑為：發動機——殼體——鎖止壓盤——渦輪軸——變速箱，見圖1。

車輛在液力變矩器鎖止的瞬間以及保持鎖止的狀態下行駛時，減振組件中的一階、二階彈簧組可以對發動機端傳來扭矩波動進行有效過濾，從而使駕駛員獲得更舒適的駕駛體驗。

3 液力變矩器的仿真分析

某CTV變速箱進行提高扭矩提升后，在標定測試過程中發現：液力變矩器執行鎖止動作時，發動機輸入轉速與渦輪輸出轉速數值出現波動，同時伴隨有整車抖動的現象。現對搭載在整車上的液力變矩器減振性能進行仿真分析，校核減振組件與動力總成的匹配性。

3.1 仿真參數設定

3.2 仿真結果

3.2.1 變速箱扭振仿真結果

液力變矩器的減振組件設計標準為：節氣門開度為100%時，渦輪軸扭振值≤500rad/s2。

如圖2所示，變速箱處于EOD狀態，在發動機轉速處于0rpm至2000rpm區間，渦輪軸扭振值大于500rad/s2。變速箱處于ELOW速比狀態、LOW速比狀態，發動機轉速在0rpm至4500rpm區間，渦輪軸扭振值均大于500rad/s2。減震組件參數與動力總成參數不匹配。

3.2.2 減振彈簧行程仿真結果

當前減振彈簧總體行程設計參數為：可旋轉壓縮角度63.91°。匹配仿真結果如圖3所示，變速箱在各速比狀態下，減振彈簧所需的旋轉壓縮角度為64.30°，超出設計的可旋轉壓縮角度范圍;彈簧產生壓并，導致渦輪軸扭振值過大，使整車行駛過程中產生抖動。

4 優化方案

參考減震彈簧仿真結果，將發動機各工況輸入仿真軟件，計算減振彈簧所需理論剛度。

如圖4所示，所需減振器內圈減振彈簧剛度有二階，為Ki1、Ki2，外圈減振彈簧剛度有兩階，為Ko1、Ko2;減振組件總剛度為三階，為Keq1、Keq2、Keq3。

5 試驗驗證及效果

將減振組件優化后的液力變矩器搭載至變速箱上，對搭載新狀態動力總成系統的車輛進行扭振測試[1]，驗證液力變矩器減振特性能否達到設計標準。

如圖5所示，紅線為發動機轉速及扭振曲線，綠線為渦輪軸轉速及扭振曲線，從發動機怠速工況900rpm開始，在節氣門開度為100%的狀態下加速至3900rpm，渦輪軸扭振值始終≤500rad/s2，行駛過程中駕駛員與乘客未感受到車輛產生異常抖動。經試驗驗證，將減震組件總剛度設定為三階后，液力變矩器減振特性滿足設計標準。

6 結束語

本文通過對液力變矩器的減振組件進行仿真分析、結構優化及試驗驗證，提高了液力變矩器與高扭矩發動機的匹配性，使整車的NVH性能滿足客戶要求。

參考文獻：

[1]金科、劉立娟、文敏、米世生等帶液力變矩器自動變速器扭振測試研究[J].時代汽車，2019年第二期

[2]田華.液力變矩器現代設計理論的研究[D].長春：吉林大學，2005.