汽車變速器加載測試臺架液壓故障的處理研究

汪波

（安徽巨一自動化裝備有限公司 230051)

汽車變速器加載測試臺架液壓故障的處理研究

汪波

（安徽巨一自動化裝備有限公司 230051)

隨著智能汽車技術的發展，因此要求汽車內部部件持續工作。變速器作為不同行駛條件下控制速度變化的重要部件，在測試時對其液壓系統出現的故障應注意排查檢修。本文針對汽車變速器加載測試臺架液壓故障原理進行分析，旨在幫助相關工作人員提供一些工作上的思路。

變速器；加載測試臺架；液壓故障

隨著汽車制造技術的不斷發展，汽車變速器已經由原來的齒輪和軸構成的機械傳動變速器，升級為以液壓控制系統構成的手動及自動一體的變速器。不僅實現了速度上多種模式的切換，對于后續智能汽車的發展奠定了基礎。因此在對變速器的液壓系統進行測試時需要注意對其故障的排查檢修，確保變速器能夠持續運轉。但是變速器中的元件和閥門眾多，結構較為復雜，對于液壓系統的故障排除主要通過測試實驗完成。

1 測試臺架選取方案設計

1.1 測試臺架簡介

測試臺架作為變速器出廠前最后一道重要程序，是在變速器組裝完成之后，判斷變速器擋位更換運轉情況以及內部是否存在異常響聲和噪音的重要檢查系統。變速器主要包括機械傳動、電氣控制、計算機測試液壓傳動系統等幾個模塊構成。測試臺架有開放式和封閉式兩種。其中開放式測試臺架是將實驗裝置中全部傳動機件進行工作，傳動至耗能裝置，而耗能裝置能夠將傳動的能量全部消耗。封閉式測試臺架是用換能器將測試裝置的消耗的能量轉換為其他能量返回測試系統。

封閉式測試分為電封閉和機械封閉，目前的變速器可以均采用電封閉式進行。測試臺架帶有輸入及輸出傳動系統，通過連接變速器上電氣控制系統，實現模擬汽車電機發電時變速器的工作狀態。以此觀察變速器的液壓系統的運轉情況。試驗臺上存在多個儀表和傳感器，能夠對液壓系統的工作時的各種數據進行顯示，如輸入輸出轉速、變速器工作噪音、注油流量及排油流量、汽油溫度等。

1.2 測試方案選取

測試臺架選用交流電封閉式功率流試驗臺，電氣傳輸系統包括輸入及輸出交流電機、制動系統、矢量控制數字式交流變頻變速裝置。計算機控制系統主要包括操作控制和與儀表控制。操作控制是通過操作軟件完成試驗人員發出的測試指令和對現場數據進行交換；儀表控制對于測試時的轉速、流量、噪音等數據收集，傳輸至操作控制系統。

2 變速器液壓系統測試內容

2.1 液壓系統故障診斷測試

液壓控制變矩器測試。由于試驗是以實際行駛工作狀況中變速器出現的問題進行測試的，對于液壓控制的變矩器主要要有失速及時滯現象[1]。失速現象是現實中前進或者倒擋時，在同時踩踏加速和制動踏板時，此時發動機的扭矩為最大值，變速器的輸入端驅動軸若靜止，變矩器渦輪則會停止轉動，此時記錄發動機失速轉速。時滯現象是在空擋切換至前進或者倒退擋位時，變速器會需要一段時間進行擋位切換，這個時間段被稱為遲滯時間。測試需要對遲滯時間進行測試并記錄，時滯時間的長短反映了制動器及離合器的磨損情況。在測試時滯時間時，保持變速器工作溫度為50～80℃，調節擋位從N到D，記錄時滯時間，在降低擋位從N至D，如此反復三次，可以計算時滯時間的平均值。

油壓測試。在行駛過程中存在坡度不同的路，若行駛中變速器的運行出現怠速現象[2]，則會出現加速不良，無法換擋的現象。測試方法為，在變速器正常工作溫度下，駐車制動后在測壓孔上加設量程為2 MPa的儀表顯示油壓值。之后起動發動機，進行制動操作，對怠速或者失速的油壓值進行測定。若所有擋位油壓值均低與正常水平，則基本確定為油泵發生磨損；若發生失速現象時油壓較低，則表明彈簧閥的彈簧硬度不夠。若放開手動制動，進行升擋操作的瞬間主油壓下降之后再恢復，基本判定為蓄壓器損壞。

圖1 蓄能器原理圖

2.2 故障檢修處理

(1)蓄能器。在蓄能器和控制模塊之間存在卸荷按鈕，手動向開口方向旋動卸荷按鈕，若液壓系統壓力迅速喪失，則表示卸荷按鈕狀態正常。之后關閉蓄能器的截止把手，從而關閉液壓油進入蓄能器的管路，若液壓油仍然緩慢升高，表示蓄能器工作正常（圖1）。

(2)溢流閥。如圖2所示，溢流閥壓力設定過低導致液壓系統的壓力上升受限，此時可以按照溢流閥的順序，依次順時針升高系統保護閥、泵保護閥、蓄能器保護閥[3]。若升高閥門仍出現液壓系統壓力上升受限的現象，則確定該問題不是因為溢流閥壓力設定過低造成的。

圖2 溢流圖

(3)液壓回路。調節壓力繼電器上控制泵的卸荷壓力，當壓力達到21 MPa后，切換泵卸荷閥進行卸荷操作，若液壓控制系統的壓力長時間維持定值不波動，可以初步確認液壓回路內部不存在泄露狀況。之后關閉液壓系統，松動回油腔管的接頭部分，使其不在保持張緊狀態。開啟液壓控制系統，手動夾緊回油腔管接頭，觀察接頭部位是否存在漏油現象。若漏油，則表明執行夾緊的機件存在破損現象。

(4)齒輪泵。將液壓箱的蓋板掀開，拆卸液壓泵，并在其他變速器上連接該液壓泵，若壓力能夠迅速上升至21 MPa，則表明液壓泵不存在問題。進一步觀察液壓泵的齒輪和泵之間是否存在較大間隙。若間隙正常，在低壓段能滿足測試要求，高壓段存在流量的現象，則在齒輪泵內部可能出現細微滲漏。

3 變速器測試液壓系統實例

因為變速器的性能優劣直接關系到汽車性能的好壞。因此變速器的液壓控制系統測試要通過由現象到本質、由簡單到繁瑣的過程，才能查找出變速器真正的問題所在。故以奧迪汽車變速器5HP系列為實例進行測試步驟說明。

3.1 奧迪變速器簡介

奧迪的5HP系列變速器廣泛應用于奧迪A4、A6以及帕薩特等不同的汽車款式上，是同時具備手動及自動的變速器。5HP的含義為5擋變速液壓控制系統的，以行星齒輪為變速機構的自動變速器,，如5HP-19，19則代表著傳動比例。該變速器具有液力變矩器，在離合器鎖定狀態下實現3-5擋位的任意切換，從而具有極高的傳動效率。如圖3所示，是型號為5HP-19的自動變速器的傳動比數據。

圖3 5Hp-19自動變速器傳動化數據

其機件構造為，離合器采用拉維納行星齒輪傳動系統，即單行星齒輪和雙行星齒輪聯合傳動。該傳動系統將動力分別傳給前后太陽輪及行星架，在行星架和前太陽齒輪上設置制動器進行固定。單級行星的太陽齒輪上有制動器，與拉維納行星齒輪連接部分設有離合器。而在拉維納行星齒輪上還加設了一個單向離合器，從而阻礙拉維納齒輪出現逆時針轉動。

3.2 變速器測試

采用上述方法，對變速器進行測試，其結果如表1所示。

表1 變速器測試結果

其中*表示液力變矩器處于鎖定狀態，—表示液力變矩器處于非鎖鎖定狀態。

通過標準的傳動比計算值和實際測量值進行對比，可以看出該自動變速器在1～3擋時電磁閥不存在故障，2～5擋的液力變矩器處于鎖定狀態下在速度值顯著上升，則說明該變速器的電磁閥和液力變矩器能夠正常運轉。該變速器在液力變矩器的汽油管路處進行油液測試，通過記錄電子差速鎖在接通前后及斷開前后的油壓流量變化值，對比標準數據能夠得知油液的壓力和流量是否處于正常值。

通過對該變速器測試的觀察發現，在變速器切換擋位時，2-4擋位切換時出現了一定失速現象，失速現象的程度與輸出軸的負載和慣性程度存在一定的關系，即慣性及負載程度越大，失速程度也較為嚴重。因此拉維納行星架和單級行星齒輪之間連接的離合器存在換擋時不能及時接合的現象。需要對離合器的摩擦表面進行檢查，若表面磨損嚴重，則有可能出現接合延時的現象。同時再對電磁閥的閥芯彈簧進行檢查，確認是否存在故障。對離合器的供油腔道進行檢查，注意節流孔是否因堵塞現象造成供油延時導致離合器接合不及時。

經過對變速器的拆卸發現，調節壓力的電磁閥的彈簧長度過短，彈性不足。離合器的摩擦片磨損較為嚴重，需要進行更換。更換之后，對變速器重新清理之后組裝，進行換擋測試后失速現象及其輕微，且不存在換擋時的跳動現象，則變速器故障已解決。

4 結束語

通過測試臺架對液壓故障的測試及檢修，使用計算機分析技術與汽車檢修技術相結合，計算機對標準傳動數據與測試數據進行對比，從數據上快速發現異常項。相比于傳統的機械拆解，能夠顯著減少人工機械拆解的維修時間。通過對變速器的異常檢測值進行定位，尋找可能存在問題的的機件。之后進行原因分析，從而使檢修更加具有針對性。這樣能夠極大的提高檢修效率，準確定位故障部位，節省了檢修人員的工作時間。

[1]唐益飛.辛普森自動變速器五檔動力流分析及故障診斷[J].都市家教(下半月),2015,(1):272-272,273.

[2]王碩,王幼民,張航等.某新型變速器在線交檢試驗臺液壓系統的研制[J].荊楚理工學院學報,2015,30(4):37-41,47.

[3]陸開顏.奧迪車倒檔位置車輛前行的故障排除[J].汽車與配件,2014,(11):60-61.

U472.4文獻標示碼：A

汪波（1986—），男，工程師，本科，研究方向為汽車變速器與新能源電機裝配與測試設備開發。