無級(jí)變速器補(bǔ)償缸功能失效分析

鄭榮亮 李良 文敏 麥賢承 劉玉舒 繆海遒

柳州上汽汽車變速器有限公司柳東分公司 廣西柳州市 545005

1 引言

無級(jí)變速器補(bǔ)償缸安裝在帶輪油缸外側(cè)，起到平衡帶輪油缸因高速轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的離心力的作用。補(bǔ)償缸功能失效會(huì)影響變速機(jī)構(gòu)速比控制的響應(yīng)速度及精度，整車踩油門變速遲緩，直接影響油耗等現(xiàn)象。本文簡(jiǎn)介一種無級(jí)變速器補(bǔ)償缸功能失效問題解決思路。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

無級(jí)變速器在工作過程中，補(bǔ)償缸隨著帶輪油缸不停做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于補(bǔ)償缸與帶輪油缸面積相等，兩者均由相同的轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生大小相等，方向相反的壓力。平衡掉帶輪油缸控制油腔內(nèi)的離心力，使得無級(jí)變速器速比變化處于比較精準(zhǔn)控制當(dāng)中。

圖1 系統(tǒng)裝配圖及結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及油路

潤(rùn)滑油從閥塊經(jīng)過分配后按照一定的流量值經(jīng)過以下油路后到達(dá)補(bǔ)償缸，見圖1：

閥塊→中殼體→分油盤→前殼體→補(bǔ)償缸蓋板→從動(dòng)帶輪軸→從動(dòng)活塞→補(bǔ)償缸

2.2 工作原理

補(bǔ)償缸功能：平衡從動(dòng)油缸內(nèi)油品因?yàn)樾D(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)壓，具體原理如圖2 ：

理論分析：無級(jí)變速器在固定速比和轉(zhuǎn)速工況下，不斷扭矩升，主動(dòng)壓力與從動(dòng)壓力的比值(KpKs)滿足以下曲線理論曲線，并且隨扭矩的增加，曲線與理論KpKs曲線重合，見圖3。

KpKs計(jì)算公式：

式中：

Ppri：主動(dòng)油缸壓力

Apri：主動(dòng)油缸面積

fcpri：主動(dòng)離心系數(shù)

np：主動(dòng)轉(zhuǎn)速

Psec：從動(dòng)油缸壓力

Asec：從動(dòng)油缸面積

Fcsec：主動(dòng)離心系數(shù)

ns：從動(dòng)轉(zhuǎn)速

Fspring：從動(dòng)彈簧壓力

圖2 補(bǔ)償缸工作原理

圖3 KpKs曲線示意圖

3 問題來源

某款無級(jí)變速器在進(jìn)行臺(tái)架KpKs標(biāo)定測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)其測(cè)量的KpKs與理論的偏置值較大，扭矩不斷升高，主動(dòng)壓力與從動(dòng)壓力的比值(KpKs)與理論曲線相比明顯偏高（正常值約1.8，異常值約2.2），并且隨扭矩的增加，比值逐漸減小，與補(bǔ)償缸工作原理不符分析認(rèn)為補(bǔ)償缸功能失效。

4 分析過程

4.1 原因分析

根據(jù)補(bǔ)償缸KpKs計(jì)算公式，推論出在一樣的硬件條件下，KpKs值主要與工作轉(zhuǎn)速與工作壓力有關(guān)，因而，只要控制轉(zhuǎn)速一致的情況下，分析油液壓力就可以確定原因。

圖4 補(bǔ)償缸功能失效魚骨圖

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查和補(bǔ)償缸工作原理及油路分析，確認(rèn)了以下原因（圖4）：

根據(jù)魚骨圖原因分析，把可疑因素集中為六點(diǎn)，并逐一排查，通過采集傳感器主動(dòng)油缸壓力、從動(dòng)油缸壓力、主動(dòng)轉(zhuǎn)速和從動(dòng)轉(zhuǎn)速的數(shù)值來計(jì)算KpKs，并通過計(jì)算出來的KpKs來與理論KpKs曲線進(jìn)行擬合評(píng)價(jià)，當(dāng)KpKs（理論計(jì)算）≈KpKs（物理特性）即認(rèn)為合格。

4.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

將上述六個(gè)因素通過控制變量的方法，設(shè)計(jì)以下試驗(yàn)并通過驗(yàn)證，見表1：

表1 補(bǔ)償缸試驗(yàn)結(jié)果匯總

分析結(jié)果從試驗(yàn)1到試驗(yàn)5，5組試驗(yàn)，KpKs曲線仍然異常。同時(shí)，第6組試驗(yàn)補(bǔ)償缸間隙配合與取消補(bǔ)償缸后試驗(yàn)結(jié)果與異常KpKs曲線一致，補(bǔ)償缸密封結(jié)構(gòu)配合與理論KpKs曲線一致，從而確定補(bǔ)償缸配合面密封異常是導(dǎo)致功能失效的主要原因。

5 制定對(duì)策

1、確定補(bǔ)償缸配合性泄漏為功能失效的主要原因，采用硫化橡膠密封結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)補(bǔ)償缸密封能力。

2.臺(tái)架試驗(yàn)：

硫化橡膠補(bǔ)償缸安裝在變速箱上做KpKs試驗(yàn)，計(jì)算出實(shí)際KpKs曲線，見圖5。對(duì)比KpKs理論曲線可知，補(bǔ)償缸硫化密封結(jié)構(gòu)有效，補(bǔ)償缸功能失效問題得到解決。

圖5 硫化補(bǔ)償缸KpKs曲線

6 結(jié)束語

根據(jù)理論分析了補(bǔ)償缸功能KpKs曲線，并以此做為補(bǔ)償缸功能是否失效的評(píng)判方法。這種方法在無級(jí)變速器補(bǔ)償缸功能失效問題分析提供了一個(gè)參考，提高解決此類問題的工作效率。