液動自動變速箱吸油口位置設計及驗證方法

溫華明，楊士先，王中華

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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液動自動變速箱吸油口位置設計及驗證方法

溫華明，楊士先，王中華

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：該方法模擬整車急加速，急減速以及左右轉彎過程中油液變化位置，設計液動自動變速箱的吸油口位置，并通過整箱臺架及整車道路試驗進行驗證。使變速箱在油液面發生變化的各種極限工況下，吸油過濾器始終能夠吸入足夠的油液，有效保證液壓控制系統正常工作需求。

關鍵詞：自動變速箱；吸油過濾器；吸油口位置；設計；驗證

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.018

CLC NO.: U467.2Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-52-03

前言

在電控液動的自動變速箱中，吸油過濾器作為變速箱過濾系統的一級過濾裝置，位于油底殼與油泵之間，經過濾器過濾后的油液進入油泵、液壓模塊，并分配給離合器，換擋撥叉等。自動變速箱中吸油過濾器吸油口處無法吸入足夠的油液，將導致液壓系統的主油路壓力發生較大的波動，無法提供的足夠壓力來滿足檔位的切換以及離合器的接合/釋放等。

正確的吸油口位置需要保證變速箱在油液面發生變化（上下坡、左右轉彎、急加速、急減速等工況）時，吸油口均位于油液面以下，能夠為液壓系統提供足夠的油液，防止壓力不足引起的功能失效，如動力不足、動力中斷等。

本文介紹了基于CATIVA V5軟件的吸油口位置的設計方法，以及相關的試驗驗證方法。以下分析及驗證基于某款液動式自動變速箱進行。

1、吸油口位置設計

1.1 概述

①需提供自動變速箱加油量；

②需提供整車水平狀態下變速箱的姿態（變速箱與水平面的夾角）；

圖1　油液水平面示意圖

③需提供變速箱離合器殼體，主殼體及相關密封零部件數模等；

④設計過程對整車水平狀態以及前、后、左、右分別傾斜45度的工況進行分析。

1.2 模型曲面處理

變速箱主殼體的初始狀態如圖2所示：

圖2　主殼體數模初始狀態

圖3　主殼體總成曲面

1.2.1 主殼體總成曲面的處理

主殼體總成曲面部分包括主殼體內表面，液壓模塊（HCU）外表面，傳感器線束外表面和HCU密封蓋內表面，最終生成如圖3所示的總成曲面，其具體步驟如圖4所示：

圖4　生成主殼體總成曲面流程圖

1.2.2 離合器殼體總成表面處理

離合器殼體的數模狀態如圖5所示，加注油量為6.5L離合器殼體總成包括離合器殼體，離合器總成和離合器密封蓋，最終得到的總成曲面應只有與主殼體接合面處的一條邊界，總成曲面如圖6所示，該總成曲面包括離合器殼體內表面，離合器總成外表面和離合器密封蓋內表面。

圖5　離合器殼體初始狀態

圖6　離合器總成曲面

離合器殼體總成曲面的生成過程參照圖7所示的流程圖：

圖7　生成離合器總成曲面流程圖

1.2.3 封閉曲面的建立

將離合器殼體總成曲面復制粘貼到主殼體曲面，縫合生成整體的曲面，對曲面的未封閉邊界進行提取、填充完成封閉，最終得出沒有邊界的封閉曲面，如圖8所示：

圖8　封閉的總成曲面

1.3 不同工況下的油液分布情況分析

1.3.1 整車水平工況下的油液分布區域

（1）用“封閉曲面”命令將曲面實體化；

（2）建立如圖1所示的變速箱在整機中的水平面；

（3）在水平面上建立一個能包絡整體輪廓的草繪，拉伸為包絡體，如圖9；

圖9　包絡體拉伸

圖10　相交實體

（4）將封閉實體與拉伸包絡體相交，得出其公共部分，如圖10；

（5）測量相交實體的體積，調整包絡體拉伸的拉伸距離，并重復操作，直至相交實體部分的體積為變速箱油量6.5L為止，此時的實體即為6.5L油液在整車水平工況下的油液分布區域，如圖11。

圖11　水平工況6.5L油液分布區域

1.3.2 前后傾斜45度工況油液分布區域

（1）分別建立與水平面呈45度的前傾斜平面和-45度的后傾斜平面，其旋轉軸采用位于水平面上與傳動軸線平行的直線；

（2）在建立的平面上參照水平工況下的操作步驟，通過“草繪”、“拉伸”、“相交”等操作生成相交實體，最終得出前傾、后傾（等效急減速，急加速）工況下的油液分布區域，如圖12。

圖12　前、后傾斜45度工況油液分布區域

1.3.3 左右傾斜45度工況油液分布區域

（1）分別建立以位于水平面上與前傾平面旋轉軸線垂直的直線為旋轉軸與水平面呈45度和-45度的左右傾斜平面；

（2）在建立的平面上參照水平工況下的操作步驟，得出左右傾斜（等效左右轉彎）工況下的油液分布區域，如圖13。

1.4 確定吸油口位置

（1）對所有工況下的油液分布區域分別進行相交操作，得出各工況下油液分布的公共區域；

（2）吸油過濾器設計過程將吸油口位置布置在公共區域內即可。

圖14　各工況公共油液分布區域

圖15　吸油過濾器吸油口設計區域

2、試驗驗證

完成吸油口位置設計后，通過整箱臺架及整車道路試驗進行進一步設計驗證。

2.1 整箱臺架試驗

利用傾斜翻轉臺架，將整箱前、后、左、右翻轉不同角度，實現油位的傾斜狀態，控制臺架電機輸入轉速，對不同溫度、轉速以及傾斜角度下的系統主油路壓力進行采集監測。

對各工況下采集到的主油路壓力進行分析，若主油路壓力波動均在滿足系統要求的波動范圍內，即表示各傾斜工況均能夠吸入足夠的油液用于建立系統壓力，否則表示吸入空氣。

2.2 整車道路試驗

為了保證整車形式過程中，在各種極限工況下均不會產生吸入空氣的現象，整車道路試驗按照以下工況進行：

表1

試驗過程中采集包括車速，油門開度，剎車開度，整車溫度以及整車加速度等信號，在加減速過程中盡可能快，使整車達到較大加速度，即保證油液變化幅度盡可能大。

對各工況下的試驗數據進行分析，判斷速度突變即油液面發生劇烈變化過程中，液壓系統主油路壓力波動量是否在正常波動范圍內，超出正常范圍即表示吸入空氣導致無法提供足夠油液建立系統壓力。吸入空氣時主油路壓力曲線如圖16所示。

圖16　整車試驗吸入空氣系統主油路壓力波動曲線

3、結論

利用該方法設計的自動變速箱吸油口位置，通過試驗驗證，能夠滿足整車在各種工況下的吸油需求。若驗證試驗過程中出現部分工況吸空現象，還可以通過微調吸油口位置進行設計優化。

對于液動自動變速箱而言，合適的吸油口位置可以有效避免因吸油不足可能導致的動力中斷等問題，對自動變速箱的設計開發有重要的意義。

參考文獻

[1] 李成.CATIA V5 從入門到精通.人民郵電出版社.

[2] 詹熙達.CATIA V5R20曲面設計實例精解.機械工業出版社.

中圖分類號：U467.2

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)04-52-03

作者簡介：溫華明，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

The Design and validate method for The Suction Position Of The hydraulic Automatic Transmission

Wen Huaming, Yang Shixian, Wang Zhonghua
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:This method introduce the design process for the suction position of the automatic transmission, by simulating the oil level during accelerate, decelerate, left-hand bend and right-hand bend of the vehicle, And be validated by the rig test of the transmission and the road test of the vehicle。With this，it could meet the basic requirement of the hydraulic control system, which means the suction filter could get sufficient oil all the time under many extremely conditions with the oil level changed.

Keywords:automatic transmission; suction filter; suction position; design; validate