電控機械式自動變速器(AMT)具有結(jié)構(gòu)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(fā)展前景。AMT 系統(tǒng)的可靠性是商用車 AMT 變速器走向產(chǎn)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(fā)的要求，需設(shè)計一種氣動式商用車 AMT 變速器下線檢測臺架。
一、氣動式商用車 AMT變速器下線檢測臺架整體結(jié)構(gòu)
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(chǔ)，新增上位機裝置、TCU(變速器控制單元)、電源、氣泵空壓機、USB轉(zhuǎn)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(zhuǎn)CAN控制器相連，USB轉(zhuǎn)CAN控制器通過線束與TCU相連，TCU通過線束與AMT變速器(執(zhí)行機構(gòu)+機械變速器)相連，執(zhí)行機構(gòu)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(zhí)行機構(gòu)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(jīng)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(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
圖2 變速器試驗臺結(jié)構(gòu)示意圖
上位機裝置使用基于VS軟件自行開發(fā)的應(yīng)用程序(通過C++代碼實現(xiàn)發(fā)送和接收相關(guān)CAN報文)，其部分代碼如圖3所示，測試界面如圖4所示。
圖3 自行開發(fā)的應(yīng)用程序部分代碼
圖4 上位機裝置的測試界面
圖4中，上面部分為檔位按鈕(按下按鈕后發(fā)出相關(guān) CAN 報文)，下面部分為顯示當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)等各類信息。上位機裝置的軟件可實現(xiàn)以下功能：
(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(guān)電磁閥的觸動測試。
(4)實時顯示變速器當(dāng)前檔位、轉(zhuǎn)速、選換檔位置、電磁閥狀態(tài)、副軸制動器斜率和 AMT 變速器相關(guān)故障信息等。
二、功能實現(xiàn)與測試
本文所測試的氣動式商用車AMT變速器由選換檔執(zhí)行機構(gòu)和機械變速器組成，升檔或降檔通過驅(qū)動選換檔執(zhí)行機構(gòu)上的相關(guān)電磁閥實現(xiàn)，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(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使變速器輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在低轉(zhuǎn)速下。
(2)氣泵空壓機通過氣壓閥給AMT變速器執(zhí)行機構(gòu)輸入650kPa的氣壓。
(3)上位機裝置的應(yīng)用程序通過USB轉(zhuǎn)CAN控制器向TCU發(fā)送CAN報文，TCU接收到CAN報文后進行內(nèi)部軟件分析和計算，從而驅(qū)動試驗臺上AMT變速器執(zhí)行機構(gòu)的相關(guān)控制閥進行選換檔或電磁閥狀態(tài)等測試。同樣TCU也可以給上位機裝置發(fā)送反饋報文，上位機裝置通過解析報文后可以將當(dāng)前檔位、變速器輸入軸/輸出軸轉(zhuǎn)速、閥的狀態(tài)、AMT變速器是否有相關(guān)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(huán)，為驗證該系統(tǒng)測試的可靠性，同時實時采集了變速器工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。經(jīng)現(xiàn)場性能測試后，對采集的數(shù)據(jù)通過 VectorCAN 進行了篩選分析，其數(shù)據(jù)與測試結(jié)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(xiàn)了變速器主箱和后副箱各電磁閥、執(zhí)行機構(gòu)的動作狀態(tài)以及輸入軸、輸出軸換檔前后的轉(zhuǎn)速變化。
圖5 變速器5檔升6檔過程
(4)當(dāng) AMT 變速器處于某檔位時調(diào)節(jié)電機到高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由上位機裝置的應(yīng)用程序向TCU發(fā)送CAN報文，TCU接收到CAN報文后進行內(nèi)部軟件分析和計算，使得變速器回空檔后馬上驅(qū)動AMT變速器相關(guān)控制閥觸發(fā)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(yīng)用程序計算制動斜率，由于在觸發(fā)制動時執(zhí)行機構(gòu)氣缸充氣需要一段時間，在這段時間內(nèi)，制動性能不穩(wěn)定，因此計算時應(yīng)去掉這段時間的影響，這段時間為t1，其制動斜率=(觸發(fā)制動t1 后的輸入軸轉(zhuǎn)速-解除制動后的輸入軸轉(zhuǎn)速)/(制動時間-t1)。TB制動測試結(jié)果分析如圖6所示， 其TB制動斜率為4200rpm/s～4300rpm/s。
圖6 TB制動測試結(jié)果分析
三、結(jié)語
該商用車AMT變速器下線測試臺架的設(shè)計，在滿足臺架測試可靠性的前提下，考慮結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動可靠、測試方便等，使其達到最優(yōu)經(jīng)濟性能。
參考文獻略