某自动变速箱油泵异响问题研究

杨士先，徐诚，闫亚潘，张保良

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某自动变速箱油泵异响问题研究

杨士先，徐诚，闫亚潘，张保良

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章对某自动变速箱油泵异响现象进行了描述，并对油泵异响故障进行了原因分析，介绍了问题分析的过程和方法，找到了某自动变速箱油泵异响的根本原因，解决了该自动变速箱油泵异响的故障，提高了自动变速箱的NVH性能。

自动变速箱；油泵；NVH 异响

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)09-50-03

前言

变速箱是汽车动力系统的重要组成部分，自动变速箱与传统的手动变速箱相比，具有操控便捷、行驶平稳等优势，而且随着近些年自动变速箱新技术的不断发展，自动变速箱的油耗也在不断降低。随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，搭载自动变速箱的车型正越来受到消费者的青睐。

自动变速箱的NVH性能是评价变速箱性能的重要标准之一。NVH性能不仅影响驾乘者的主观体验，也对自动变速箱的效率和寿命有潜在影响。自动变速箱的NVH性能与其内部各零部件的性能和精度密切相关，其中油泵噪音是一个重要因素。本文主要对某自动变速箱油泵异响问题进行分析，找到了导致油泵异响问题的关键因素，解决了油泵异响问题，提高了自动变速箱的NVH性能，从而提高了客户的驾乘感受。

1、自动变速箱油泵结构

自动变速箱油泵按主流结构分类，可以分为内啮合渐开线齿轮泵、内啮合摆线齿轮泵、外啮合齿轮泵、叶片泵、转子泵等。本文研究的自动变速箱油泵结构为内啮合摆线齿轮泵。

图1为某自动变速箱所用的内啮合摆线齿轮泵结构图。其主要由油泵体、油泵盖、外齿轮、内齿轮、驱动轴等部件组成。油泵安装在自动变速箱内部，驱动齿轮（10）通过驱动轴（5）带动油泵内齿轮（2）转动，从而带动外齿轮（1）一起转动，通过内、外齿轮齿间空隙将油液源源不断的从进油口输送到出油口，实现其输油功能。

图1 内啮合摆线齿轮泵结构图

2、油泵异响的故障现象

异响特点：该异响发生在各个档位挂档完成之后，通常出现在输入转速为800rpm开始进行升速时或在降速至800rpm附近时，发出1~3次金属敲击声响，无明显阶次特征（无法与轴频、齿频及其倍频相对应）。频域信号表现为宽频噪声，时域信号表现为异响处峰值/RMS值升高。

图2 异响时域信号

3、油泵异响的分析方法

故障分析需要在不同的阶段使用不同的方法，下面举例介绍解决油泵异响故障过程中使用的分析方法。

3.1 故障树分析法

采用故障树分析法，将可能导致油泵异响的因素归纳如下：

3.2 对比分析法

通过将异响油泵与标杆油泵的不同点进行对比，初步判断可能导致油泵异响的要因。

3.2.1对比异响油泵和标杆油泵的结构差异，如图3、4所示：

对比结论：异响油泵的导油槽均设计在泵体一侧；标杆油泵的导油槽泵体、泵盖对称设计。

导油槽设计不对称，可能会对内齿轮产生不对称的液压力，这种液压力有可能导致内齿轮窜动产生异响。需要进一步分析确认。

图3 异响油泵导油槽

图4 标杆油泵导油槽

3.2.2 全尺寸测量异响油泵和标杆油泵，得出尺寸差异。例如内齿轮同轴度差异，如图5所示：

对比结论：内齿轮齿根圆（D5）相对于旋转中心（D7）的同轴度是标杆泵的3.8倍。同轴度差有可能导致齿轮副在转动时发生干涉，产生噪音。异响油泵齿轮的同轴度差会不会导致在转动时发生干涉，需要进一步分析。

图5 内齿轮示意图

3.3 仿真分析法

通过仿真软件对不同的尺寸和结构进行分析，初步判定其对油泵噪音的影响。

3.3.1 对不同导油槽结构的油泵进行CFD仿真分析，如图6所示。

图6 导油槽CFD仿真示意图

CFD仿真分析结果如下：

→ 异响油泵对称计算点压力差最大约1bar;

→ 标杆油泵对称计算点几乎没有压力差；

→ 小结：异响油泵内齿轮在低压腔油槽处存在约2.5N的周期性轴向力。

根据仿真结果看出：异响油泵内齿轮在低压腔油槽处存在约2.5N的周期性轴向力。由于内齿轮与泵体、泵盖之间的轴向间隙非常小，内齿轮在转动中受到轴向力之后可能会与泵体、泵盖刮擦产生噪音。需要进一步验证。

3.3.2 对不同精度的内外齿轮进行运动仿真分析，如图7、8所示：

图8 标杆油泵运动仿真示意图

图7 异响油泵运动仿真示意图

运动仿真分析结果如下：

→ 内齿轮同轴度误差大于某个限值后齿轮副会发生干涉；

→ 在内齿轮齿顶倒角后，会降低使齿轮副不发生干涉对应的同轴度误差要求；

根据仿真结果结合测量结果可以看出：标杆齿轮同轴度误差低于限值，运动不发生干涉；异响齿轮同轴度误差大于限值，运动发生干涉。齿轮运动中发生干涉会不会使油泵产生此类异响，需要进一步验证。

3.4 试验验证法

对仿真分析得出的结论进行试验验证，作为判定要因的最终依据。

3.4.1 验证油泵导油槽设计不合理导致的轴向力是否是油泵异响的要因。

将异响油泵的泵盖上加工如图9所示导油槽，使其运转时内齿轮不承受周期性轴向力。然后进行装配、试验。

图9 导油槽加工示意图

试验结果表明油泵导油槽设计不合理不是油泵产生此类异响的要因。

3.4.2 验证油泵内、外齿轮精度差是否是油泵异响的要因。

针对齿轮全尺寸检测结果，分选同轴度误差低于限值的内、外齿轮替换原齿轮进行装配、验证。

例如分选同轴度：

试验结果表明内、外齿轮精度差是油泵产生此类异响的要因。

3.4.3 验证内齿轮齿顶无倒角是否是造成油泵异响的要因。

将内齿轮同轴度超差导致干涉的部位进行倒角处理，如图10所示。然后进行装配、试验。

图10 内齿轮齿顶倒角示意图

试验结果表明内齿轮齿顶无倒角是造成油泵异响的要因。

4、油泵异响的处理结论

由以上分析可以得出：某自动变速箱油泵异响的根本原因是油泵内外齿轮运动干涉。造成油泵内外齿轮运动干涉的具体原因有以下两点：

①内外齿轮精度差；

②内齿轮齿顶无倒角。

为解决此类油泵异响问题，同时考虑到齿轮加工的工艺保证能力，我们采取两种方法同时实施的方案。即增加内齿轮齿顶倒角的同时控制内外齿轮精度。通过此方案的实施，油泵此类异响问题未再次发生，问题得到解决。

5、结语

自动变速箱的设计制造是一个复杂的工程，目前国内自动变速箱还处在发展的阶段，很多功能、参数、问题都需要进一步研究。以本次油泵异响问题研究为例，过程中使用了FTA故障树分析法、对比分析法、仿真分析法、试验验证法等方法。这些研究方法可以为技术质量人员对其它问题的研究提供参考借鉴，从而不断提高自动变速箱的自主设计制造能力。

[1] 齐晓杰.汽车液压与气压传动.机械工业出版社,2005.

[2] 李壮云.液压气动与液力工程手册.电子工业出版社,2008.

[3] 刘品,张也晗.机械精度设计与检测基础.哈尔滨工业大学出版社,2003.

Study on the Abnormal sound of an Automatic transmission Oil pump

Yang Shixian, Xu Cheng, Yan Yapan, Zhang Baoliang
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, abnormal sound phenomena in an automatic transmission oil pump was described, and the reason of abnormal sound of oil pump was analyzed, the process and method of problem analysis was introduced, the root cause of abnormal sound of the automatic transmission oil pump was found, the abnormal sound of the automatic transmission oil pump was solved, the NVH performance of the automatic transmission was improved.

automatic transmission; oil pump; NVH abnormal sound

U472.4

A

1671-7988 (2017)09-50-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.09.019

杨士先，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。