一种气动式商用车AMT变速器下线检测台架设计

2021-08-20吴亮

机械工程与自动化 2021年3期

吴亮

(中国重汽集团大同齿轮有限公司,山西大同 037305)

0 引言

电控机械式自动变速器(AMT)具有结构简单、传动效率高、制造维护成本低等特点，在我国商用车市场具有广阔的发展前景。AMT系统的可靠性是商用车AMT变速器走向产品化的重要前提条件。由于实车考核的局限性，同时为了满足商用车AMT变速器开发的要求，需设计一种气动式商用车AMT变速器下线检测台架。

1 气动式商用车AMT变速器下线检测台架整体结构

图1为AMT变速器下线检测台架原理框图。以变速器试验台为基础，新增上位机装置、TCU(变速器控制单元)、电源、气泵空压机、USB转CAN控制器和线束等来搭建AMT下线检测台架。其中上位机装置通过USB线与USB转CAN控制器相连，USB转CAN控制器通过线束与TCU相连，TCU通过线束与AMT变速器(执行机构+机械变速器)相连，执行机构通过气管与气泵空压机相连，TCU和气泵空压机通过电源连接。

图1 AMT变速器下线检测台架原理框图

变速器试验台包括离合器盘、AMT变速器、传动轴、减速箱和电机。其中AMT变速器由选换档执行机构和机械变速器组成，离合器盘与AMT变速器输入端相连接， AMT变速器输出端经传动轴与减速箱输入端相连接，减速箱输出端与电机相连接。变速器试验台结构示意图如图2所示。

图2 变速器试验台结构示意图

图3 自行开发的应用程序部分代码

图4中，上面部分为档位按钮(按下按钮后发出相关CAN报文)，下面部分为显示当前档位、变速器输入轴/输出轴转速、阀的状态等各类信息。上位机装置的软件可实现以下功能：

图4 上位机装置的测试界面

(1) AMT变速器档位测试。

(2) AMT变速器副轴制动器(TB)制动性能测试。

(3) AMT变速器相关电磁阀的触动测试。

(4) 实时显示变速器当前档位、转速、选换档位置、电磁阀状态、副轴制动器斜率和AMT变速器相关故障信息等。

2 功能实现与测试

本文所测试的气动式商用车AMT变速器由选换档执行机构和机械变速器组成，升档或降档通过驱动选换档执行机构上的相关电磁阀实现，而AMT变速器上副轴制动器(TB)在AMT升档过程中使变速器传动轴减速，有助于缩短换档时间和动力中断时间，能有效地提升AMT变速器的传动动力性。以某气动式10档AMT变速器为例，其测试方法如下：

(1) 调节电机转速，使变速器输出轴转速稳定在低转速下。

(2) 气泵空压机通过气压阀给AMT变速器执行机构输入650 kPa的气压。

(3) 上位机装置的应用程序通过USB转CAN控制器向TCU发送CAN报文，TCU接收到CAN报文后进行内部软件分析和计算，从而驱动试验台上AMT变速器执行机构的相关控制阀进行选换档或电磁阀状态等测试。同样TCU也可以给上位机装置发送反馈报文，上位机装置通过解析报文后可以将当前档位、变速器输入轴/输出轴转速、阀的状态、AMT变速器是否有相关故障等各类信息显示出来。例如进行档位测试，按照“空档→1档→…→10档→…→1档→空档→倒档→空档”的换档循环，为验证该系统测试的可靠性，同时实时采集了变速器工作状态数据。经现场性能测试后，对采集的数据通过Vector CAN进行了筛选分析，其数据与测试结果基本一致。变速器从5档换向6档的过程如图5所示，清晰地展现了变速器主箱和后副箱各电磁阀、执行机构的动作状态以及输入轴、输出轴换档前后的转速变化。

图5 变速器5档升6档过程

(4) 当AMT变速器处于某档位时调节电机到高转速旋转，由上位机装置的应用程序向TCU发送CAN报文，TCU接收到CAN报文后进行内部软件分析和计算，使得变速器回空档后马上驱动AMT变速器相关控制阀触发副轴制动器(TB)进行制动，制动一定时间后解除制动。

(5) 通过上位机装置的应用程序计算制动斜率，由于在触发制动时执行机构气缸充气需要一段时间，在这段时间内，制动性能不稳定，因此计算时应去掉这段时间的影响，这段时间为t1，其制动斜率=(触发制动t1后的输入轴转速-解除制动后的输入轴转速)/(制动时间-t1)。TB制动测试结果分析如图6所示，其TB制动斜率为4 200 rpm/s～4 300 rpm/s。