一種氣動式商用車AMT變速器下線檢測臺架設計

吳 亮

(中國重汽集團 大同齒輪有限公司,山西 大同 037305)

0 引言

電控機械式自動變速器(AMT)具有結構簡單、傳動效率高、制造維護成本低等特點，在我國商用車市場具有廣闊的發展前景。AMT系統的可靠性是商用車AMT變速器走向產品化的重要前提條件。由于實車考核的局限性，同時為了滿足商用車AMT變速器開發的要求，需設計一種氣動式商用車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構

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

圖1 AMT變速器下線檢測臺架原理框圖

變速器試驗臺包括離合器盤、AMT變速器、傳動軸、減速箱和電機。其中AMT變速器由選換檔執行機構和機械變速器組成，離合器盤與AMT變速器輸入端相連接， AMT變速器輸出端經傳動軸與減速箱輸入端相連接，減速箱輸出端與電機相連接。變速器試驗臺結構示意圖如圖2所示。

圖2 變速器試驗臺結構示意圖

圖3 自行開發的應用程序部分代碼

圖4中，上面部分為檔位按鈕(按下按鈕后發出相關CAN報文)，下面部分為顯示當前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉速、閥的狀態等各類信息。上位機裝置的軟件可實現以下功能：

圖4 上位機裝置的測試界面

(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變速器相關電磁閥的觸動測試。

(4) 實時顯示變速器當前檔位、轉速、選換檔位置、電磁閥狀態、副軸制動器斜率和AMT變速器相關故障信息等。

2 功能實現與測試

本文所測試的氣動式商用車AMT變速器由選換檔執行機構和機械變速器組成，升檔或降檔通過驅動選換檔執行機構上的相關電磁閥實現，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) 調節電機轉速，使變速器輸出軸轉速穩定在低轉速下。

(2) 氣泵空壓機通過氣壓閥給AMT變速器執行機構輸入650 kPa的氣壓。

(3) 上位機裝置的應用程序通過USB轉CAN控制器向TCU發送CAN報文，TCU接收到CAN報文后進行內部軟件分析和計算，從而驅動試驗臺上AMT變速器執行機構的相關控制閥進行選換檔或電磁閥狀態等測試。同樣TCU也可以給上位機裝置發送反饋報文，上位機裝置通過解析報文后可以將當前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉速、閥的狀態、AMT變速器是否有相關故障等各類信息顯示出來。例如進行檔位測試，按照“空檔→1檔→…→10檔→…→1檔→空檔→倒檔→空檔”的換檔循環，為驗證該系統測試的可靠性，同時實時采集了變速器工作狀態數據。經現場性能測試后，對采集的數據通過Vector CAN進行了篩選分析，其數據與測試結果基本一致。變速器從5檔換向6檔的過程如圖5所示，清晰地展現了變速器主箱和后副箱各電磁閥、執行機構的動作狀態以及輸入軸、輸出軸換檔前后的轉速變化。

圖5 變速器5檔升6檔過程

(4) 當AMT變速器處于某檔位時調節電機到高轉速旋轉，由上位機裝置的應用程序向TCU發送CAN報文，TCU接收到CAN報文后進行內部軟件分析和計算，使得變速器回空檔后馬上驅動AMT變速器相關控制閥觸發副軸制動器(TB)進行制動，制動一定時間后解除制動。

(5) 通過上位機裝置的應用程序計算制動斜率，由于在觸發制動時執行機構氣缸充氣需要一段時間，在這段時間內，制動性能不穩定，因此計算時應去掉這段時間的影響，這段時間為t1，其制動斜率=(觸發制動t1后的輸入軸轉速-解除制動后的輸入軸轉速)/(制動時間-t1)。TB制動測試結果分析如圖6所示，其TB制動斜率為4 200 rpm/s～4 300 rpm/s。

圖6 TB制動測試結果分析

3 結語

該商用車AMT變速器下線測試臺架的設計，在滿足臺架測試可靠性的前提下，考慮結構簡單、驅動可靠、測試方便等，使其達到最優經濟性能。