一種氣動式商用車AMT變速器下線檢測臺架設(shè)計(jì)

吳 亮

(中國重汽集團(tuán) 大同齒輪有限公司,山西 大同 037305)

0 引言

電控機(jī)械式自動變速器(AMT)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造維護(hù)成本低等特點(diǎn)，在我國商用車市場具有廣闊的發(fā)展前景。AMT系統(tǒng)的可靠性是商用車AMT變速器走向產(chǎn)品化的重要前提條件。由于實(shí)車考核的局限性，同時為了滿足商用車AMT變速器開發(fā)的要求，需設(shè)計(jì)一種氣動式商用車AMT變速器下線檢測臺架。

1 氣動式商用車AMT變速器下線檢測臺架整體結(jié)構(gòu)

圖1為AMT變速器下線檢測臺架原理框圖。以變速器試驗(yàn)臺為基礎(chǔ)，新增上位機(jī)裝置、TCU(變速器控制單元)、電源、氣泵空壓機(jī)、USB轉(zhuǎn)CAN控制器和線束等來搭建AMT下線檢測臺架。其中上位機(jī)裝置通過USB線與USB轉(zhuǎn)CAN控制器相連，USB轉(zhuǎn)CAN控制器通過線束與TCU相連，TCU通過線束與AMT變速器(執(zhí)行機(jī)構(gòu)+機(jī)械變速器)相連，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過氣管與氣泵空壓機(jī)相連，TCU和氣泵空壓機(jī)通過電源連接。

圖1 AMT變速器下線檢測臺架原理框圖

變速器試驗(yàn)臺包括離合器盤、AMT變速器、傳動軸、減速箱和電機(jī)。其中AMT變速器由選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械變速器組成，離合器盤與AMT變速器輸入端相連接， AMT變速器輸出端經(jīng)傳動軸與減速箱輸入端相連接，減速箱輸出端與電機(jī)相連接。變速器試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 變速器試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 自行開發(fā)的應(yīng)用程序部分代碼

圖4中，上面部分為檔位按鈕(按下按鈕后發(fā)出相關(guān)CAN報(bào)文)，下面部分為顯示當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)等各類信息。上位機(jī)裝置的軟件可實(shí)現(xiàn)以下功能：

圖4 上位機(jī)裝置的測試界面

(1) AMT變速器檔位測試。

(2) AMT變速器副軸制動器(TB)制動性能測試。

(3) AMT變速器相關(guān)電磁閥的觸動測試。

(4) 實(shí)時顯示變速器當(dāng)前檔位、轉(zhuǎn)速、選換檔位置、電磁閥狀態(tài)、副軸制動器斜率和AMT變速器相關(guān)故障信息等。

2 功能實(shí)現(xiàn)與測試

本文所測試的氣動式商用車AMT變速器由選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和機(jī)械變速器組成，升檔或降檔通過驅(qū)動選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的相關(guān)電磁閥實(shí)現(xiàn)，而AMT變速器上副軸制動器(TB)在AMT升檔過程中使變速器傳動軸減速，有助于縮短換檔時間和動力中斷時間，能有效地提升AMT變速器的傳動動力性。以某氣動式10檔AMT變速器為例，其測試方法如下：

(1) 調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使變速器輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在低轉(zhuǎn)速下。

(2) 氣泵空壓機(jī)通過氣壓閥給AMT變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入650 kPa的氣壓。

(3) 上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序通過USB轉(zhuǎn)CAN控制器向TCU發(fā)送CAN報(bào)文，TCU接收到CAN報(bào)文后進(jìn)行內(nèi)部軟件分析和計(jì)算，從而驅(qū)動試驗(yàn)臺上AMT變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)控制閥進(jìn)行選換檔或電磁閥狀態(tài)等測試。同樣TCU也可以給上位機(jī)裝置發(fā)送反饋報(bào)文，上位機(jī)裝置通過解析報(bào)文后可以將當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)、AMT變速器是否有相關(guān)故障等各類信息顯示出來。例如進(jìn)行檔位測試，按照“空檔→1檔→…→10檔→…→1檔→空檔→倒檔→空檔”的換檔循環(huán)，為驗(yàn)證該系統(tǒng)測試的可靠性，同時實(shí)時采集了變速器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。經(jīng)現(xiàn)場性能測試后，對采集的數(shù)據(jù)通過Vector CAN進(jìn)行了篩選分析，其數(shù)據(jù)與測試結(jié)果基本一致。變速器從5檔換向6檔的過程如圖5所示，清晰地展現(xiàn)了變速器主箱和后副箱各電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)以及輸入軸、輸出軸換檔前后的轉(zhuǎn)速變化。

圖5 變速器5檔升6檔過程

(4) 當(dāng)AMT變速器處于某檔位時調(diào)節(jié)電機(jī)到高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序向TCU發(fā)送CAN報(bào)文，TCU接收到CAN報(bào)文后進(jìn)行內(nèi)部軟件分析和計(jì)算，使得變速器回空檔后馬上驅(qū)動AMT變速器相關(guān)控制閥觸發(fā)副軸制動器(TB)進(jìn)行制動，制動一定時間后解除制動。

(5) 通過上位機(jī)裝置的應(yīng)用程序計(jì)算制動斜率，由于在觸發(fā)制動時執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸充氣需要一段時間，在這段時間內(nèi)，制動性能不穩(wěn)定，因此計(jì)算時應(yīng)去掉這段時間的影響，這段時間為t1，其制動斜率=(觸發(fā)制動t1后的輸入軸轉(zhuǎn)速-解除制動后的輸入軸轉(zhuǎn)速)/(制動時間-t1)。TB制動測試結(jié)果分析如圖6所示，其TB制動斜率為4 200 rpm/s～4 300 rpm/s。

圖6 TB制動測試結(jié)果分析

3 結(jié)語

該商用車AMT變速器下線測試臺架的設(shè)計(jì)，在滿足臺架測試可靠性的前提下，考慮結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動可靠、測試方便等，使其達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性能。