電動車變速器駐車機(jī)構(gòu)試驗臺架設(shè)計與測控

李睿 陳勇 董遠(yuǎn) 王哲

摘 要：文章基于某款正在開發(fā)的純電動車兩擋全電控自動變速器的駐車機(jī)構(gòu)，針對其特點(diǎn)和功能需求，設(shè)計了駐車機(jī)構(gòu)性能試驗臺架。進(jìn)行了大量駐車機(jī)構(gòu)臺架試驗，對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析評價，證明了其測控系統(tǒng)性能穩(wěn)定，亦驗證了該試驗臺架設(shè)計和測控的合理性與準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：兩擋AMT;駐車機(jī)構(gòu);臺架試驗

中圖分類號：U469.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B? 文章編號：1671-7988（2019）04-28-04

CLC NO.： U469.7? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2019）04-28-04

前言

我國目前正在大力發(fā)展新能源汽車，其中純電動汽車正處在舉足輕重的地位。使用兩擋自動變速器可以提高現(xiàn)有純電動汽車的動力性與舒適性，是市場需求和技術(shù)發(fā)展的大勢所趨[1]。在兩擋變速器上應(yīng)用電控駐車機(jī)構(gòu)代替原機(jī)械拉索式結(jié)構(gòu)[2]，能直接提升電動汽車的整車安全性能。為了驗證所設(shè)計的駐車機(jī)構(gòu)能否滿足設(shè)計性能要求，設(shè)計了一種試驗臺架，對其實(shí)時控制并進(jìn)行了性能驗證。

1 駐車機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案需求分析

本研究所使用的某純電動汽車兩檔自動變速器駐車機(jī)構(gòu)如圖1所示。

該款自動變速器的目標(biāo)車型為某款自主品牌純電動汽車，旨在將其原來的單擋兩級減速器更換為帶有駐車機(jī)構(gòu)的兩擋電控自動變速器，其車型參數(shù)如表1所示。

該駐車機(jī)構(gòu)由驅(qū)動電機(jī)帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成駐入與脫出動作，機(jī)械執(zhí)行部分主要由棘輪、棘爪、滑塊、推桿、導(dǎo)向銷及壓塊等構(gòu)成[3]。其作為一種安全裝置，某些性能指標(biāo)需要達(dá)到理論計算的要求。駐車機(jī)構(gòu)在變速箱內(nèi)的布置方式如圖2所示。

1.1 坡道自鎖性能分析

車輛在坡道上掛入P檔駐車后要能夠可靠地保持在原地，不能發(fā)生溜坡現(xiàn)象。駐車機(jī)構(gòu)駐入后，壓塊與棘爪、導(dǎo)向銷接觸，棘爪將棘輪鎖合。以上坡駐車為例，如圖3、4所示。

3 駐車機(jī)構(gòu)實(shí)驗

為了驗證該駐車機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算和該試驗臺架的設(shè)計，需通過一些試驗對駐車機(jī)構(gòu)和臺架的性能進(jìn)行驗證。

3.1 臨界駐車車速試驗

試驗時首先啟動驅(qū)動電機(jī)帶動慣量盤，控制其正向旋轉(zhuǎn)模擬前進(jìn)工況，此時開始執(zhí)行棘爪注入動作，通過記錄棘爪轉(zhuǎn)動角度來分析從開始駐車到駐車行程結(jié)束的全過程，觀察其能否順利鎖合。而后同樣條件下控制啟動驅(qū)動電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)重復(fù)試驗步驟。

前進(jìn)與倒車工況下臨界駐車車速試驗結(jié)果如圖10所示。由圖可見，棘輪轉(zhuǎn)速會在駐車執(zhí)行動作開始后迅速下降，在震蕩2～3S后駐車成功，棘輪軸停止轉(zhuǎn)動。經(jīng)若干次試驗發(fā)現(xiàn)兩種工況下的臨界駐車車速經(jīng)換算后約為3.8km/h左右，稍高于計算結(jié)果但仍處于合理區(qū)間，故該駐車機(jī)構(gòu)的臨界駐車車速可以滿足設(shè)計性能要求。

3.2 自鎖/脫出性能試驗

首先模擬車輛在坡道上駐車，驗證駐車機(jī)構(gòu)自鎖與脫出的可靠性。首先執(zhí)行注入動作，完全嚙合后控制驅(qū)動電機(jī)對棘輪所在軸順時針或逆時針加載扭矩以模擬上坡坡道和下坡坡道兩種工況，所需扭矩值可通過將5%、10%、15%、20%、

25%、30%坡度代入（12）、（13）式計算得到。保持扭矩值不變，觀察棘爪與棘輪能否保持自鎖狀態(tài)。然后執(zhí)行脫出動作，觀察棘爪能否順利脫出。

對各種工況下的坡道自鎖/脫出分別進(jìn)行了若干次試驗，試驗結(jié)果如表3所示（扭矩單位為N/m）。表中可見0至30%坡度下棘爪與棘輪保持可以保持自鎖狀態(tài)，脫出過程較為順利，可以滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)論

本文針對某純電動車變速器的駐車機(jī)構(gòu)，設(shè)計、搭建了以駐車完成度為評價指標(biāo)的試驗臺架，設(shè)計了臺架的測控系統(tǒng)并對其進(jìn)行實(shí)時測控。其后進(jìn)行了臨界駐車車速試驗、坡道自鎖與脫出實(shí)驗，并對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行了分析與評價，確認(rèn)了駐車機(jī)構(gòu)的實(shí)際性能參數(shù)滿足設(shè)計要求。經(jīng)過多次試驗，證明該試驗臺架設(shè)計合理準(zhǔn)確、測控性能可靠，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

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