陈维灯

上海汽车变速器有限公司AMT集成工程师

AMT变速箱倒档锁与标定的匹配分析*

陈维灯

上海汽车变速器有限公司AMT集成工程师

AMT变速箱在整车PT耐久试验中，液压分离及换挡机构的电磁阀电流特性时发生选档回位卡滞故障，本文针对这一问题产生的根本原因及可能引起的后果进行分析，并且提出有效的解决方案，即更改五倒档互锁机构，同时更改KIT学习电磁阀特性的学习策略。确保从变速箱系统角度出发，实现AMT变速箱软硬件的匹配。

AMT变速箱五倒档互锁机构 电磁阀 自学习 卡滞

0 引言

AMT变速箱由于其良好的燃油经济性、操控的舒适性、较低的制造和维修成本而不断在市场上得到广泛的认可，本文所指的AMT是为了更好的适应市场需求而开发的一款高性价比变速箱，采用新一代液压换挡及分离机构（简称KIT）。因此，变速箱本体与KIT的匹配是AMT变速箱能否实现系统功能的关键。

该变速箱本体的档位结构与其他手动变速箱一样，为“王”字形，即五档和倒档在同一个档区。原变速箱平台上有五倒档互锁结构，目的是防止在车辆行驶过程中，由于人为误操作，直接从五档挂入倒档导致变速箱损坏或引发安全事故。在AMT变速箱中，基于系统安全性考虑，需要保留五倒档互锁机构，目的是为了防止由于液压换挡机构（KIT）失控，造成强制从五档挂入倒档而导致车辆安全事故。因此，五倒档互锁机构与KIT的标定是否匹配将直接影响变速箱功能的完整性。

1 失效描述

根据项目进度，今年5月开始AMT的PT耐久试验。当试验进行到10420 KM时，发生了选档回位卡滞。通过采集变速箱数据，发现车辆在整车的选换挡过程中并没有出现选档回位卡滞，仅仅在KIT做电磁阀i-0自学习时发生了选档回位卡滞。如图1（选档回位卡滞）所示，选档轴在缓慢向上回位时，卡滞在811Bit（电磁阀位置传感器读数）位置，无法回到5／R档区的860Bit位置。通过换算，卡滞的位置距离正常位置越1 mm处。

图1 选档回位卡滞位置Fig.1 the stuck position of shift system

2 失效分析

2.1 变速箱本体拆解分析

通过拆卸变速箱操纵盖总成，手动操纵选换档机构，并观察五倒档互锁机构的工作状态，发现在倒档锁片在无倒档限位弹簧垫的缓慢回位压力作用下发生卡滞，卡滞发生的位置刚好距离正常位置约1 mm，如图2（五倒档机构卡滞位置）所示，由此判断软件报出的故障可以与硬件发生故障的根源对应，故障根源锁定。通过拆卸五倒档互锁机构，发现在倒档锁轴上对应的卡滞位置有刮痕，如图3（失效件分析）所示，同时可以观察在倒档锁片上相对应的位置有锋利圆角。

图2 五倒档机构卡滞位置Fig.2 the stuck position of 5th／Reverse gear lock system

图3 失效件分析Fig.3 the failure parts analyze

通过查阅图纸，倒档锁片与倒档锁轴的配合位置的图纸与零件实物对比，如图4（倒档锁片图纸与零件实物对比）所示，发现倒档锁片圆角R1位置为毛坯面，通过查看供应商提供的文件包，发现其Φ10孔的机加工顺序为：铸造毛坯（包含预铸R1圆角）→粗车内孔→精车内孔。由此可以分析，孔的端面圆角处锋利刃口为机加工内孔后所形成。因此要避免出现锋利刃口，必须改变零件的制造工艺。

通过分析五倒档互锁机构，发现倒档锁片在工作中为单边受力结构，如下图5（五倒档互锁机构受力分析）所示；故倒档锁片锋利圆角刃口加剧了卡滞的发生。

图4 倒档锁片图纸与零件实物对比Fig.4 the failure parts and drawing of 5th／Reverse gear lock plate

图5 五倒档互锁机构受力分析Fig.5 the force analysis of 5th／Reverse gear lock system

2.2 KIT标定分析

通过变速箱在试验过程中采集的数据分析，选档回位卡滞并没有发生在正常的选档回位过程中，卡滞仅仅发生在KIT做电磁阀i-0学习时发生。通过采集数据发现，变速箱正常选档回位速度约300 mm／s，而KIT做电磁阀i-0学习时的速度小于1 mm／s。故如果发生轻微卡滞，正常选档回位时由于倒档锁片运动速度较快，倒档锁片的惯性会克服卡滞的阻力，而速度较慢时，由于没有惯性冲击，卡滞必然发生。同时由于卡滞发生造成倒档锁片与倒档锁轴相配合面磨损加剧，卡滞将越来越严重。

2.3 失效分析结论

从变速箱本体和KIT标定综合考虑，选档回位卡滞过程分析如下：

1）在选档回位时，五倒档限位弹簧垫会上压倒档锁片，由于下压点相对倒档锁片是单边受力，由于倒档锁轴与倒档锁片之间为间隙配合，当锁片有锋利毛刺时，倒档锁片在单边倾斜受力时就有可能发生卡滞。

2）最初，由于锁片与锁轴之间表面粗糙度较好，在回位时的摩擦阻力不足以导致选档回位卡滞，随着工作次数及刮擦次数的增加，锁轴表面粗糙度变差，且锁片的圆角被磨锋利，导致倒档锁片与倒档锁轴之间的相互运动阻力增加。

3）在正常选换档过程中，由于选档回位速度较快，倒档锁片与倒档锁轴之间摩擦阻力小于冲击力，不足以造成卡滞，当KIT控制缓慢回位时，倒档锁片与锁轴间阻力大于冲击力，造成卡滞。

因此，从变速箱系统的角度分析，倒档锁片倒角锋利、倒档锁片在工作过程中单边受力、和KIT的电磁阀i-0自学习的特殊工况是导致变速箱选档回位卡滞的主要原因。

3 改进措施

3.1 变速箱本体改进措施

由于受限于目前AMT变速箱操纵机构空间限制，不可能做大的设计变更，故只能做局部优化如下图所示：1）加大倒档锁片在倒档锁轴上配合的长度，如图6所示（倒档锁片更改前后对比），使倒档锁片在单向受力时有更小的偏摆量，避免倒角刃口与倒档锁轴直接刮擦运动。2）更改倒档锁片的加工工艺为：铸造（不预铸R1圆角）→粗加工Φ10孔→精加工圆角内孔→成型刀具加工圆角R1，由此保证圆角与内孔的光滑过度。3）倒档限位扭簧增加在与倒档锁片配合位置增加一圈无节距弹簧，如图7所示（倒档限位扭簧更改前后对比），减小锁片在工作过程中的单边受力。

图6 倒档锁片更改前后对比Fig.6 the comparison of 5th／Reverse gear lock plate before and after the change

图7 倒档限位扭簧更改前后对比Fig.7 the comparison of spring before and after the change

3.2 KIT标定更改措施

由于KIT做电磁阀i-0自学习工况是导致选档卡滞的主要因素之一，因此改变i-0自学习策略可以直接消除卡滞发生的工况。图8（当前KIT做电磁阀i-0自学习策略）所示，红色虚线表示发生卡滞的位置，该处位于5／R档区与3／4档区之间。此处刚好与倒档锁片回位位置重叠。

图8 电磁阀自学习策略Fig.8 the electromagnetic valve self-learning strategy

故建议KIT做i-0自学习时避开5／R档区与3／4档区之间倒档锁片工作位置，如图9（建议更改后KIT做电磁阀i-0自学习策略）所示：如KIT需要做i-0自学习时，先让选档轴以正常速度向下运动一段距离，以避开倒档锁片工作位置，然后做i-0学习，即缓慢向下运动一段距离X，再向上缓慢回位一段距离X，然后再以正常选档回位速度回位。

图9 建议更改后KIT做电磁阀i-0自学习策略Fig.9 the electromagnetic valve self-learning strategy after change

4 验证

目前，该设计变更已经顺利实施并完成装配，通过分析装配完之后的变速箱，发现倒档锁运转良好，无卡滞发生。下一步计划通过台架及整车验证其效果。

5 小结

AMT变速箱相对于MT变速箱多了一个自动液压换挡执行机构，故其在正常使用时的工况在很大程度上不同于由人操控的MT变速箱。在设计和失效分析上，必须从系统的角度出发，通过综合分析变速箱本体结构与KIT的选换挡控制策略，才能正确判断故障的根源以及指导今后设计更加相匹配的AMT变速箱总成。

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The Matching analyze between reverse lock and calibration on AMT

Chen Weideng
Shanghai Automobile Gear Works，Shanghai 201800，China

During the vehicle powertrain durability test，there was an error occurred in the AMT transmission.The shift system was tuck on when the electromagnetic valve doing self-learning.This paper gives a detailed analyzes，and provides a resolution for a systematic failure，modify the 5th／Reverse gear lock system and update the self-learning strategy of electromagnetic valve，which ensure the hardware and calibration match well.

AMT gearbox 5th／Reverse gear lock system electromagnetic valve self-learning stuck

U463.211＋.2

B

1006-8244（2015）04-032-05