一种双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法与流程

本发明涉及变速箱振动噪声分析技术领域，具体涉及一种双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法。

背景技术：

齿轮敲击噪声是变速箱主要噪声之一，主要发生在非承载齿轮副，因主动齿轮受到输入转速/扭矩波动激励作用，在“无负载”条件下具有侧隙的空套从动齿轮无法严格跟随主动齿轮的瞬态转速波动，从而发生齿轮敲击。齿轮敲击噪声因具有明显的宽频噪声特性而区别于其他传动系统噪声，易使得驾乘人员感到烦躁不安并误认为变速箱出现故障，该问题的解决直接影响到车辆品质以及nvh。

nvh为噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness)的英文缩写。这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。车辆的nvh问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的nvh问题有关系，而各大公司有近20％的研发费用消耗在解决车辆的nvh问题上。

齿轮敲击噪声也会影响到车辆的nvh，其主要激励通常为发动机输出扭矩波动过大；而在双离合变速箱搭载车型上，左右驱动轮因凹凸不同地面激励导致轮速差异并通过传动半轴传递至差速器，导致输出轴轮速波动显著，在存在预选策略情况时，也将会导致齿轮敲击噪声。

目前，针对变速箱齿轮敲击噪声主要是从发动机扭振降低、飞轮扭振衰减或壳体辐射衰减等方面着手解决；但是凹凸路面激励引起的双离合变速箱车型齿轮敲击，是此类变速箱结构特性而普遍存在的现象，倘若粗暴取消双离合器变速箱的预选挡策略，将有损其固有优势即换挡速度，而且可能导致严重的换挡噪声振动问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法，能够解决现有技术中无法解决双离合变速箱预换挡策略会导致变速箱齿轮敲击噪声的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法，包括以下步骤：

标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差；

根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，判断在预选挡位时是否更改预选挡策略，以消除齿轮敲击噪声。

在一些可选的方案中，所述的标定各个挡位预选工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差，包括以下步骤：

使车辆分别在各个预升降挡工况下行驶在不同的路面；

分别获取各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差；

确定各个预选挡位下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差。

在一些可选的方案中，所述的预升降挡工况包括不同油门开度使车辆从怠速加速到最大挡位的设定时速、最大挡位的设定时速松油门不带制动降速到怠速和车辆在不同时速匀速行驶。

使车辆会行驶在各种预升降挡工况下，可以使车辆在各个预升降挡工况行驶，以获得更多的实验数据，使标定数据更加丰富准确。

在一些可选的方案中，所述的不同的路面包括光滑沥青路、比利时路、长波路、扭曲路、鹅卵石路、破损颠簸路、井盖路、砂石路、砾石路和搓板路。

在不同的路面上进行试验，车辆会产生各种不同的左右驱动轮的轮速，可获得不同的左右驱动轮轮速极差，以获得不同轮速差是否会产生齿轮敲击声的试验数据，以使标定的数据也就会更加丰富准确。

在一些可选的方案中，所述的分别获取各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差，具体包括：

在车辆行驶时，实时获取左右驱动轮轮速和齿轮敲击噪声；

根据左右驱动轮轮速确定驱动轮轮速极差；

根据驱动轮轮速极差和对应的齿轮敲击噪声，确定各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差。

在一些可选的方案中，所述的根据左右驱动轮轮速确定驱动轮轮速极差，具体包括：

根据获取各个时刻前后时间段内的左右驱动轮轮速，计算各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差；

根据各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差，确定各个时刻对应的左右轮速差；

根据各个时刻对应的左右轮速差，确定设定时间窗口内的驱动轮轮速极差。

在一些可选的方案中，在计算各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差时，采用高斯加权移动平均滤波器对各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的原始数据进行平滑处理。

采用高斯加权移动平均滤波器对原始数据进行平滑处理，可排除干扰项，降低高斯噪声的影响。

在一些可选的方案中，所述的实时获取齿轮敲击噪声，具体包括：

在车辆行驶时，通过设置在车内和车外预设位置的麦克风传感器获取音频，通过设置在设定位置的振动加速传感器获取振动加速度数据；

分析处理振动加速度数据，结合音频判断是否存在齿轮敲击噪声。

分别通过车外测试得到的客观数据(车外麦克风)与车内的主观评价(车内麦克风)一起来确认是否发生了敲击。排除车内可能被外界干扰导致主观听起来有，实际客观数据上没有敲击声的情况。提高试验数据的准确性。在一些可选的方案中，所述的根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，判断在预选挡位时是否更改预选挡策略，具体包括：

根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，设定各个预选挡位的驱动轮轮速阈值；

判断实时获取的左右轮速极差是否大于或者等于驱动轮轮速阈值，若是，则改预选挡策略为触发预选空挡，若否，则维持或者恢复预选挡策略。这样可使在不损换挡性能的提前下，大幅提升现有产品在凹凸路面上齿轮敲击噪声品质。在一些可选的方案中，在标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差时，在天气良好且无风或微风条件下进行，且关闭车辆门窗以及辅助设备。

可以使采集到的数据尽量避开其他因素的影响，避免测试的齿轮敲击噪声受其他因素影响。排除了轮胎和路面接触产生的胎噪、路噪等对主观干扰，提升判断准确率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该方法首先标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差；再根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，判断在预选挡位时是否更改预选挡策略，以消除齿轮敲击噪声。通过标定建立驱动轮轮速极差与双离合器变速箱的齿轮敲击噪声的相关性，统计出相应驱动轮轮速极差阈值，并可集成至变速箱tcu中，指导换挡策略优化，提升齿轮敲击噪声品质。

另外，本方法在不损换挡性能的提前下，不仅可以提升现有产品在凹凸路面上齿轮敲击噪声品质，也能完全适用到相同变速箱在不同应用上(不同车型，不同发动机等)，还能指导新产品上tcu软件标定关于齿轮敲击噪声品质优化开发工作。另外，利用左右驱动轮轮速极差评估不同路面激励差异。结合车内噪音评价结果和振动噪声数据分析结果，综合判断整车在不同路面上变速箱齿轮敲击噪声。排除了轮胎和路面接触产生的胎噪、路噪等对主观干扰，提升判断准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法的流程图；

图2为本发明实施例中双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法的工作分析流程；

图3为本发明实施例中s1步骤的流程图；

图4为本发明实施例中触发更改预选挡策略的判断示意图；

图5为本发明实施例中未触发更改预选挡策略的判断示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

双离合变速箱简称dct，英文全称为dualclutchtransmission，中文翻译过来应该为“双离合变速器”，因为其有两组离合器，所以也有不少人干脆就叫它双离合变速器。离合器位于发动机与变速器之间，是发动机与变速器动力传递的“开关”，它是一种既能传递动力，又能切断动力的传动机构。它的作用主要是保证汽车能平稳起步，变速换挡时减轻变速齿轮的冲击载荷并防止传动系过载。

双离合变速箱的工作原理可以简单理解为一个离合器对应奇数挡，另一离合器对应偶数挡。当车辆挂入一个挡位时，另一个离合器及对应的下一个挡位已经位于预备状态，只要当前挡位分离就可以立刻接合下一个挡位，因此双离合变速箱的换挡速度要比一般的自动变速箱甚至手动变速箱还快。

图1为本发明实施例中双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法的流程图，图2为本发明实施例中双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法的工作分析流程，如图1和图2所示，本发明提供一种双离合器变速箱齿轮敲击噪声优化方法，包括以下步骤：

s1：标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差。

图3为本发明实施例中步骤s1的流程图，参见图2和图3，在一些可选的实施例中，所述的标定各个挡位预选工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差，包括以下步骤：

s11：使车辆分别在各个预升降挡工况下行驶在不同的路面上。

在一些可选的实施例中，所述的预升降挡工况包括不同油门开度使车辆从怠速加速到最大挡位的设定时速、最大挡位的设定时速松油门不带制动降速到怠速和车辆在不同时速匀速行驶。

在本实施例中，首先制定试验工况表。试验工况表包含发动机转速，变速箱挡位，油门开度和车速等，定义加速、减速和匀速三种工况。加速工况定义为，d挡位，分别设定油门开度从10％，20％，40％,60％和100％，使发动机怠速转速升速到60km/h；减速工况定义为，d挡位松油门不带制动，从最高车速减速到发动机怠速转速；匀速工况定义，d挡位整车匀速在10km/h，20km/h，30km/h，40km/h，50km/h，60km/h。这样的设计可以使车辆会行驶在各种预升降挡工况下，可以使车辆在各个预升降挡工况行驶，以获得更多的实验数据，使标定更加的准确。

在一些可选的实施例中，不同的路面包括光滑沥青路、比利时路、长波路、扭曲路、鹅卵石路、破损颠簸路、井盖路、砂石路、砾石路和搓板路。车辆在上述试验工况表行驶会有不同的预升降挡工况，因为在不同的路面上进行试验，车辆会产生各种不同的左右驱动轮的轮速，可获得不同的左右驱动轮轮速极差，以获得不同轮速差是否会产生齿轮敲击声的试验数据，选用的路面情况差别越多，获得的试验数据就会越多，标定的数据也就会更加的准确。在其他实施中，也可以选择更多的道路状况进行试验，以获得更多的试验数据。

s12：分别获取各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差。

在一些可选的实施例中，步骤s12具体包括：

s121：在车辆行驶时，实时获取左右驱动轮轮速和齿轮敲击噪声。

在一些可选的实施例中，在车辆行驶时，在车辆行驶时，通过设置在车内和车外预设位置的麦克风传感器获取音频，通过设置在设定位置的振动加速传感器获取振动加速度数据；分析处理振动加速度数据，结合音频判断是否存在齿轮敲击噪声。

再次参见图2，在本实施例中，首先进行试验前整车测试准备，粘贴和固定麦克风传感器和振动加速传感器。具体地，调整好搭载双离合器变速箱的整车车辆状况，并准备好需要用到的数据测试和采集设备，在布置振动加速传感器和麦克风传感器时，在车内和车外各布设一个麦克风传感器。设置在车内的麦克风传感器放置在驾驶员人耳处附件，驾驶人员可以根据自己的听觉判断是否有齿轮敲击声。设置在车外侧麦克风传感器固定在变速箱近场，正对变速箱中部壳体表面距离为0.1m，试验人员可以通过分析收集到音频信息来判断是否有齿轮敲击声。设置在设定位置的振动加速传感器，设置在左悬置支架处，具体的振动加速传感器安装的设定位置应充分考虑车辆的实际机械结构而选择合适的粘贴位置或固定位置。在其他实施例中，根据车型的不同，振动加速传感器可根据需求调整位置。

整车测试和评价，在判断是否为敲击声时，分别对车外的麦克风传感器和振动加速度传感器采集的数据作时频分析处理得到客观评价，判断彩图上是否存在周期性宽频噪声振动特征，再结合车内主观评价，综合判断在不同路面上是否存在明显齿轮敲击噪声。

分别通过车外测试得到的客观评价数据与车内的主观评价一起来确认是否发生了敲击。排除车内可能被外界干扰导致主观听起来有，实际客观数据上没有敲击声的情况。

另外，在判断是否有敲击声时，若在某个轮速极差点听到敲击声，但是在后续一定时间段内相同或更高轮速极差区间均没有听到敲击声，则判断该敲击声为无效的敲击声；若在某个轮速极差点听到有敲击声，且后续一定时间段内相同或更高轮速极差区间均有敲击声，则判断该敲击声为有效的敲击声。在一些可选的实施例中，在标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差时，在天气良好且无风或微风条件下进行，且关闭车辆门窗以及辅助设备。这样的设计可以使采集到的数据尽量避开其他因素的影响，避免测试的齿轮敲击噪声受其他因素影响。在本实施例中，在进行齿轮敲击噪声采集的同时，同步采集变速箱tcu中的信号。

变速箱控制单元tcu获取的数据主要包括左右驱动轮速、发动机转速、整车车速、变速箱在选挡、变速箱预选挡、变速箱输入内轴转速、变速箱输入外轴转速和变速箱油温等。

s122：根据左右驱动轮轮速确定驱动轮轮速极差。

在一些可选的实施例中，步骤s122具体包括：

a：根据获取各个时刻前后时间段内的左右驱动轮轮速，计算各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差。

在一些可选的实施例中，在计算各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差时，采用高斯加权移动平均滤波器对各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的原始数据进行平滑处理。

高斯滤波是一种线性平滑滤波，适用于消除高斯噪声，广泛应用于图像处理的减噪过程。高斯加权移动平均滤波器就是对整幅图像进行加权平均的过程，每一个像素点的值，都由其本身和邻域内的其他像素值经过加权平均后得到。高斯滤波的具体操作是：用一个模板(或称卷积、掩模)扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值。

在本实施例中，采用高斯加权移动平均滤波器对原始数据进行平滑处理，可排除干扰项，降低高斯噪声的影响。

在本实施例中，首选从tcu中读取左驱动轮速s1[rpm]和右驱动轮速s2[rpm]；再计算左右驱动轮速平均偏差，具体地，设定长度为50ms的窗口，即某一时刻前后25ms内的左右驱动轮轮速，使用高斯加权移动平均滤波器对原始数据进行平滑处理(若数据的采样率为10ms，即对在50ms内的共5个点进行平均处理)。

具体算法在matlab中实现，左驱动轮轮速平均偏差d1[rpm]＝smoothdata(s1(1:5),'gaussian',50)，右驱动轮轮速平均偏差d2[rpm]＝smoothdata(s2(1:5),'gaussian',50)。

b：根据各个时刻前后时间段内左右驱动轮速的平均偏差，确定各个时刻对应的左右轮速差。

具体地，左右轮速差d[rpm]＝d2–d1。

c：根据各个时刻对应的左右轮速差，确定设定时间窗口内的驱动轮轮速极差。

具体的，设定时间窗口为50ms，每个时间点对应一个左右轮速差，取时间设定时间窗口内的最大值和最小值确定驱动轮轮速极差md[rpm]＝max(d)–min(d)。

s123：根据驱动轮轮速极差和对应的齿轮敲击噪声，确定各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差。

具体地，建立齿轮敲击噪声与驱动轮轮速极差md[rpm]和双离合器在选挡/预选挡挡位之间相关性分析。

s13：确定各个预选挡位下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差。

在本实施例中，通过各个预选挡位下所有产生齿轮敲击噪声的驱动轮轮速极差，确定各个预选挡位下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差。

例如，具体地，l21[rpm]，在2挡预选1挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差19[rpm]；

l23[rpm]，在2挡预选3挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差30[rpm]；

l32[rpm]，在3挡预选2挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差8[rpm]；

l34[rpm]，在3挡预选4挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差25[rpm]；

...

lij[rpm]，在i挡预选j挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差md[rpm]。

s2：根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，判断在预选挡位时是否更改预选挡策略，以消除齿轮敲击噪声。

在一些可选的实施例中，步骤s2具体包括：

s21：根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，设定各个预选挡位的驱动轮轮速阈值。

例如，在2挡预选1挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差19[rpm]，2挡预选1挡工况的驱动轮轮速阈值就为19[rpm]；在2挡预选3挡工况，能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差30[rpm]，2挡预选3挡工况的驱动轮轮速阈值就为30[rpm]。

s22：判断实时获取的左右轮速极差是否大于或者等于驱动轮轮速阈值，若是，则改预选挡策略为触发预选空挡，若否，则维持或者恢复预选挡策略。

在本实施例中，判断实时获取的左右轮速极差是否大于或者等于驱动轮轮速阈值，若是，将导致该工况下齿轮敲击噪声，则改预选挡策略为触发预选空挡，若否，将不会导致该工况下齿轮敲击噪声，变速箱tcu维持或恢复至原换挡策略。

图4为本发明实施例中触发更改预选挡策略的判断示意图；图5为本发明实施例中未触发更改预选挡策略的判断示意图；参见图4和图5所示，其中abs1_frontleftwheelspd为左驱动轮速s1[rpm]，abs1_frontrightwheelspd为右驱动轮速s2[rpm]，ssp_veh_vel_if为车速v[rpm]。vbi_fl_filt_dbg为左驱动轮速平均偏差d1[rpm]，vbi_fr_filt_dbg为右驱动轮速平均偏差d2[rpm]，vbi_whl_spd_diff_filt_dbg为左右轮速极差md[rpm]，vbi_pre_select_n_flg_dbg为触发更改预选挡策略标识。

图4中可以看到左右轮速极差大于阈值时，即触发更改预选挡策略，触发预选空挡，左右轮速差小于阈值时，恢复至原换挡策略。

参见图5所示，没有左右轮速极差大于阈值的情况，所以没有触发更改预选挡策略，一直维持原换挡策略。

下面给出两个具体的实施方式：

1、某搭载双离合器变速箱的整车小油门行驶在搓板路面，在车速为20-30km/h(变速箱3挡预选2挡)，存在较明显齿轮敲击噪声。

通过对车辆在此路面的噪声评价、振动噪声数据和对应tcu数据，按照上述方法标定出此工况下齿轮敲击噪声阈值l32为8rpm。按此阈值设定该项目变速箱tcu中此处标定量，使得当左右驱动轮轮速极差md大于或等于8rpm时，指导变速箱tcu激活预选空挡策略；当驱动轮轮速极差md小于8rpm时，指导变速箱tcu维持原换挡策略即恢复预选挡策略，齿轮敲击声品质得到较好提升。

2、某搭载双离合器变速箱的整车匀速行驶在鹅卵石路面，在车速为10-15km/h(变速箱2挡预选1挡)，存在较明显齿轮敲击噪声。

通过对车辆在此路面的噪声评价、振动噪声数据和对应tcu数据，按照上述方法标定出此工况下齿轮敲击噪声阈值l23为19rpm。按此阈值设定该项目变速箱tcu中此处标定量，使得当左右驱动轮轮速极差md大于或等于19rpm时，指导变速箱tcu激活预选空挡策略；当驱动轮轮速极差md小于19rpm时，指导变速箱tcu维持原换挡策略即恢复预选挡策略，齿轮敲击声品质得到较好提升。

综上所诉，该方法首先标定各个预选挡位工况下能引起齿轮敲击噪声的最小驱动轮轮速极差；再根据标定的各个预选挡位的最小驱动轮轮速极差，判断在预选挡位时是否更改预选挡策略，以消除齿轮敲击噪声。通过标定建立驱动轮轮速极差与双离合器变速箱齿轮敲击噪声的相关性，统计出相应的驱动轮轮速极差阈值，并集成至变速箱tcu中，指导换挡策略优化，提升齿轮敲击噪声品质。在不损换挡性能的提前下，可大幅提升现有产品在凹凸路面上齿轮敲击噪声品质，也能完全适用到相同变速箱在不同应用上(不同车型，不同发动机等)，还能指导新产品上tcu软件标定关于齿轮敲击噪声品质优化开发工作。另外，利用左右驱动轮轮速极差评估不同路面激励差异。结合主观评价结果和振动噪声数据分析结果，综合判断整车在不同路面上变速箱齿轮敲击噪声。排除了轮胎和路面接触产生的胎噪、路噪等对主观干扰，提升判断准确率。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。