汽车变速器加载测试台架液压故障的处理研究

汪波

（安徽巨一自动化装备有限公司 230051)

汽车变速器加载测试台架液压故障的处理研究

汪波

（安徽巨一自动化装备有限公司 230051)

随着智能汽车技术的发展，因此要求汽车内部部件持续工作。变速器作为不同行驶条件下控制速度变化的重要部件，在测试时对其液压系统出现的故障应注意排查检修。本文针对汽车变速器加载测试台架液压故障原理进行分析，旨在帮助相关工作人员提供一些工作上的思路。

变速器；加载测试台架；液压故障

随着汽车制造技术的不断发展，汽车变速器已经由原来的齿轮和轴构成的机械传动变速器，升级为以液压控制系统构成的手动及自动一体的变速器。不仅实现了速度上多种模式的切换，对于后续智能汽车的发展奠定了基础。因此在对变速器的液压系统进行测试时需要注意对其故障的排查检修，确保变速器能够持续运转。但是变速器中的元件和阀门众多，结构较为复杂，对于液压系统的故障排除主要通过测试实验完成。

1 测试台架选取方案设计

1.1 测试台架简介

测试台架作为变速器出厂前最后一道重要程序，是在变速器组装完成之后，判断变速器挡位更换运转情况以及内部是否存在异常响声和噪音的重要检查系统。变速器主要包括机械传动、电气控制、计算机测试液压传动系统等几个模块构成。测试台架有开放式和封闭式两种。其中开放式测试台架是将实验装置中全部传动机件进行工作，传动至耗能装置，而耗能装置能够将传动的能量全部消耗。封闭式测试台架是用换能器将测试装置的消耗的能量转换为其他能量返回测试系统。

封闭式测试分为电封闭和机械封闭，目前的变速器可以均采用电封闭式进行。测试台架带有输入及输出传动系统，通过连接变速器上电气控制系统，实现模拟汽车电机发电时变速器的工作状态。以此观察变速器的液压系统的运转情况。试验台上存在多个仪表和传感器，能够对液压系统的工作时的各种数据进行显示，如输入输出转速、变速器工作噪音、注油流量及排油流量、汽油温度等。

1.2 测试方案选取

测试台架选用交流电封闭式功率流试验台，电气传输系统包括输入及输出交流电机、制动系统、矢量控制数字式交流变频变速装置。计算机控制系统主要包括操作控制和与仪表控制。操作控制是通过操作软件完成试验人员发出的测试指令和对现场数据进行交换；仪表控制对于测试时的转速、流量、噪音等数据收集，传输至操作控制系统。

2 变速器液压系统测试内容

2.1 液压系统故障诊断测试

液压控制变矩器测试。由于试验是以实际行驶工作状况中变速器出现的问题进行测试的，对于液压控制的变矩器主要要有失速及时滞现象[1]。失速现象是现实中前进或者倒挡时，在同时踩踏加速和制动踏板时，此时发动机的扭矩为最大值，变速器的输入端驱动轴若静止，变矩器涡轮则会停止转动，此时记录发动机失速转速。时滞现象是在空挡切换至前进或者倒退挡位时，变速器会需要一段时间进行挡位切换，这个时间段被称为迟滞时间。测试需要对迟滞时间进行测试并记录，时滞时间的长短反映了制动器及离合器的磨损情况。在测试时滞时间时，保持变速器工作温度为50～80℃，调节挡位从N到D，记录时滞时间，在降低挡位从N至D，如此反复三次，可以计算时滞时间的平均值。

油压测试。在行驶过程中存在坡度不同的路，若行驶中变速器的运行出现怠速现象[2]，则会出现加速不良，无法换挡的现象。测试方法为，在变速器正常工作温度下，驻车制动后在测压孔上加设量程为2 MPa的仪表显示油压值。之后起动发动机，进行制动操作，对怠速或者失速的油压值进行测定。若所有挡位油压值均低与正常水平，则基本确定为油泵发生磨损；若发生失速现象时油压较低，则表明弹簧阀的弹簧硬度不够。若放开手动制动，进行升挡操作的瞬间主油压下降之后再恢复，基本判定为蓄压器损坏。

图1 蓄能器原理图

2.2 故障检修处理

(1)蓄能器。在蓄能器和控制模块之间存在卸荷按钮，手动向开口方向旋动卸荷按钮，若液压系统压力迅速丧失，则表示卸荷按钮状态正常。之后关闭蓄能器的截止把手，从而关闭液压油进入蓄能器的管路，若液压油仍然缓慢升高，表示蓄能器工作正常（图1）。

(2)溢流阀。如图2所示，溢流阀压力设定过低导致液压系统的压力上升受限，此时可以按照溢流阀的顺序，依次顺时针升高系统保护阀、泵保护阀、蓄能器保护阀[3]。若升高阀门仍出现液压系统压力上升受限的现象，则确定该问题不是因为溢流阀压力设定过低造成的。

图2 溢流图

(3)液压回路。调节压力继电器上控制泵的卸荷压力，当压力达到21 MPa后，切换泵卸荷阀进行卸荷操作，若液压控制系统的压力长时间维持定值不波动，可以初步确认液压回路内部不存在泄露状况。之后关闭液压系统，松动回油腔管的接头部分，使其不在保持张紧状态。开启液压控制系统，手动夹紧回油腔管接头，观察接头部位是否存在漏油现象。若漏油，则表明执行夹紧的机件存在破损现象。

(4)齿轮泵。将液压箱的盖板掀开，拆卸液压泵，并在其他变速器上连接该液压泵，若压力能够迅速上升至21 MPa，则表明液压泵不存在问题。进一步观察液压泵的齿轮和泵之间是否存在较大间隙。若间隙正常，在低压段能满足测试要求，高压段存在流量的现象，则在齿轮泵内部可能出现细微渗漏。

3 变速器测试液压系统实例

因为变速器的性能优劣直接关系到汽车性能的好坏。因此变速器的液压控制系统测试要通过由现象到本质、由简单到繁琐的过程，才能查找出变速器真正的问题所在。故以奥迪汽车变速器5HP系列为实例进行测试步骤说明。

3.1 奥迪变速器简介

奥迪的5HP系列变速器广泛应用于奥迪A4、A6以及帕萨特等不同的汽车款式上，是同时具备手动及自动的变速器。5HP的含义为5挡变速液压控制系统的，以行星齿轮为变速机构的自动变速器,，如5HP-19，19则代表着传动比例。该变速器具有液力变矩器，在离合器锁定状态下实现3-5挡位的任意切换，从而具有极高的传动效率。如图3所示，是型号为5HP-19的自动变速器的传动比数据。

图3 5Hp-19自动变速器传动化数据

其机件构造为，离合器采用拉维纳行星齿轮传动系统，即单行星齿轮和双行星齿轮联合传动。该传动系统将动力分别传给前后太阳轮及行星架，在行星架和前太阳齿轮上设置制动器进行固定。单级行星的太阳齿轮上有制动器，与拉维纳行星齿轮连接部分设有离合器。而在拉维纳行星齿轮上还加设了一个单向离合器，从而阻碍拉维纳齿轮出现逆时针转动。

3.2 变速器测试

采用上述方法，对变速器进行测试，其结果如表1所示。

表1 变速器测试结果

其中*表示液力变矩器处于锁定状态，—表示液力变矩器处于非锁锁定状态。

通过标准的传动比计算值和实际测量值进行对比，可以看出该自动变速器在1～3挡时电磁阀不存在故障，2～5挡的液力变矩器处于锁定状态下在速度值显著上升，则说明该变速器的电磁阀和液力变矩器能够正常运转。该变速器在液力变矩器的汽油管路处进行油液测试，通过记录电子差速锁在接通前后及断开前后的油压流量变化值，对比标准数据能够得知油液的压力和流量是否处于正常值。

通过对该变速器测试的观察发现，在变速器切换挡位时，2-4挡位切换时出现了一定失速现象，失速现象的程度与输出轴的负载和惯性程度存在一定的关系，即惯性及负载程度越大，失速程度也较为严重。因此拉维纳行星架和单级行星齿轮之间连接的离合器存在换挡时不能及时接合的现象。需要对离合器的摩擦表面进行检查，若表面磨损严重，则有可能出现接合延时的现象。同时再对电磁阀的阀芯弹簧进行检查，确认是否存在故障。对离合器的供油腔道进行检查，注意节流孔是否因堵塞现象造成供油延时导致离合器接合不及时。

经过对变速器的拆卸发现，调节压力的电磁阀的弹簧长度过短，弹性不足。离合器的摩擦片磨损较为严重，需要进行更换。更换之后，对变速器重新清理之后组装，进行换挡测试后失速现象及其轻微，且不存在换挡时的跳动现象，则变速器故障已解决。

4 结束语

通过测试台架对液压故障的测试及检修，使用计算机分析技术与汽车检修技术相结合，计算机对标准传动数据与测试数据进行对比，从数据上快速发现异常项。相比于传统的机械拆解，能够显著减少人工机械拆解的维修时间。通过对变速器的异常检测值进行定位，寻找可能存在问题的的机件。之后进行原因分析，从而使检修更加具有针对性。这样能够极大的提高检修效率，准确定位故障部位，节省了检修人员的工作时间。

[1]唐益飞.辛普森自动变速器五档动力流分析及故障诊断[J].都市家教(下半月),2015,(1):272-272,273.

[2]王硕,王幼民,张航等.某新型变速器在线交检试验台液压系统的研制[J].荆楚理工学院学报,2015,30(4):37-41,47.

[3]陆开颜.奥迪车倒档位置车辆前行的故障排除[J].汽车与配件,2014,(11):60-61.

U472.4文献标示码：A

汪波（1986—），男，工程师，本科，研究方向为汽车变速器与新能源电机装配与测试设备开发。