高扭矩CVT液力变矩器减振器的性能优化

卓惟 刘立娟 文敏 汪杰强 米世生

摘 要：液力变矩器作为CVT变速箱中的关键部件之一，在车辆行驶过程中起到传递扭矩及减振的作用。本文阐述了液力变矩器的减振性能优化在整车NVH提升上的应用。

关键词：液力变矩器;CVT;减振性;NVH

1 引言

液力变矩器在无级变速器中广泛应用，其设计、分析及性能验证等具有重要的意义。文中以某无级变速器扭矩提升后所搭载的液力变矩器为例，通过对其关键部件——减振器进行仿真及参数修正，阐述了液力变矩器减振器的设计参数与整车的驾驶舒适性的量化关系。

2 液力变矩器结构及工作原理

如图1所示，液力变矩器由：壳体、减振器组件、涡轮组件、泵轮组件、导轮组件，五大组件构成，其工作原理说明如下：

液压系统给液力变矩器内腔充油，如红色箭头方向所示，变速器油从解锁腔流入，从锁止腔流出。锁止压盘向右移动，与锁止面分离，液力变矩器处于解锁状态。此时液力变矩器传动性质为液力传动，起到无极变速及增扭的作用。动力传递路径为：发动机——壳体——泵轮——变速器油——涡轮——涡轮轴——变速箱。

液力变矩器锁止执行时，如黑色箭头方向所示，变速器油从锁止腔流入，从解锁腔流出。此时液力变矩器处于锁止状态，锁止压盘向左移动，与锁止面贴合，此时液力变矩器传动性质为刚性传动，起到传递扭矩以及减振的作用。动力传递路径为：发动机——壳体——锁止压盘——涡轮轴——变速箱，见图1。

车辆在液力变矩器锁止的瞬间以及保持锁止的状态下行驶时，减振组件中的一阶、二阶弹簧组可以对发动机端传来扭矩波动进行有效过滤，从而使驾驶员获得更舒适的驾驶体验。

3 液力变矩器的仿真分析

某CTV变速箱进行提高扭矩提升后，在标定测试过程中发现：液力变矩器执行锁止动作时，发动机输入转速与涡轮输出转速数值出现波动，同时伴随有整车抖动的现象。现对搭载在整车上的液力变矩器减振性能进行仿真分析，校核减振组件与动力总成的匹配性。

3.1 仿真参数设定

3.2 仿真结果

3.2.1 变速箱扭振仿真结果

液力变矩器的减振组件设计标准为：节气门开度为100%时，涡轮轴扭振值≤500rad/s2。

如图2所示，变速箱处于EOD状态，在发动机转速处于0rpm至2000rpm区间，涡轮轴扭振值大于500rad/s2。变速箱处于ELOW速比状态、LOW速比状态，发动机转速在0rpm至4500rpm区间，涡轮轴扭振值均大于500rad/s2。减震组件参数与动力总成参数不匹配。

3.2.2 减振弹簧行程仿真结果

当前减振弹簧总体行程设计参数为：可旋转压缩角度63.91°。匹配仿真结果如图3所示，变速箱在各速比状态下，减振弹簧所需的旋转压缩角度为64.30°，超出设计的可旋转压缩角度范围;弹簧产生压并，导致涡轮轴扭振值过大，使整车行驶过程中产生抖动。

4 優化方案

参考减震弹簧仿真结果，将发动机各工况输入仿真软件，计算减振弹簧所需理论刚度。

如图4所示，所需减振器内圈减振弹簧刚度有二阶，为Ki1、Ki2，外圈减振弹簧刚度有两阶，为Ko1、Ko2;减振组件总刚度为三阶，为Keq1、Keq2、Keq3。

5 试验验证及效果

将减振组件优化后的液力变矩器搭载至变速箱上，对搭载新状态动力总成系统的车辆进行扭振测试[1]，验证液力变矩器减振特性能否达到设计标准。

如图5所示，红线为发动机转速及扭振曲线，绿线为涡轮轴转速及扭振曲线，从发动机怠速工况900rpm开始，在节气门开度为100%的状态下加速至3900rpm，涡轮轴扭振值始终≤500rad/s2，行驶过程中驾驶员与乘客未感受到车辆产生异常抖动。经试验验证，将减震组件总刚度设定为三阶后，液力变矩器减振特性满足设计标准。

6 结束语

本文通过对液力变矩器的减振组件进行仿真分析、结构优化及试验验证，提高了液力变矩器与高扭矩发动机的匹配性，使整车的NVH性能满足客户要求。

参考文献：

[1]金科、刘立娟、文敏、米世生等带液力变矩器自动变速器扭振测试研究[J].时代汽车，2019年第二期

[2]田华.液力变矩器现代设计理论的研究[D].长春：吉林大学，2005.