自動變速箱清潔度水平對整機影響的驗證方法

溫華明，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

自動變速箱清潔度水平對整機影響的驗證方法

溫華明，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

變速箱的整機清潔度水平與各零部件表面所殘留的污染物尺寸及重量密切相關，該部分污染物可能導致電磁閥卡滯，零部件表面磨損加劇等現象，嚴重影響變速箱的可靠性及耐久性。文章論述了一種驗證變速箱整機清潔度對整機功能影響的方法，根據結果對變速箱整機的清潔度控制水平的合理性進行評估。

自動變速箱；清潔度；影響；驗證方法

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.052

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-164-03

前言

電控液動自動變速箱利用電信號驅動電磁閥控制油路的通斷，將液壓油分配到所需位置驅動各執行部件進行換擋以及離合器的接合和分離等動作。工作過程中，電磁閥浸沒在油液中，當油液中存在污染物時，可能引起電磁閥卡滯而導致系統功能異常。

為了提高變速箱的壽命，變速箱的齒輪和軸承處均開設有潤滑油道，將油液引入到運動表面之間，如果油液中存在污染物顆粒尤其是較硬材質污染物，將導致齒輪及軸承運動表面磨損加劇，降低變速箱的傳遞精度，進而影響變速箱的可靠性及耐久性。

為了保證整機的功能及可靠性要求，必須將變速箱的清潔度控制在一個合適的水平，避免油液中存在過多的污染物顆粒。而所定義的清潔度水平是否能夠滿足變速箱的需求，則需要相應的試驗進行驗證。

1、變速箱清潔度概述

變速箱相關的清潔度可分為兩部分：油液清潔度和零部件清潔度。油品清潔度水平表示方法按照ISO 4406，主要指油液中懸浮的較小尺寸的顆粒的數量，該部分清潔度均由油品供應商按照相關標準進行嚴格的管控。

零部件清潔度是指零部件經過加工清洗后表面殘留的污染物，該部分污染物材質一般與零部件本身材質一致，變速箱內單個零部件表面的污染物隨著液壓系統油液的循環，可以到達變速箱內各個位置，對變速箱造成影響。因此對變速箱內各個零部件均對污染物的最大尺寸及重量進行了定義，定義方法一般參照ISO 16232-10，清潔度結果表達方式。

本文所述變速箱清潔度為變速箱的零部件清潔度，它表示了變速箱內各零部件所定義清潔度的總和，即變速箱內允許的不同材質顆粒的最大尺寸及最大重量的要求。

2、驗證思路

對零部件進行清潔，加注特定尺寸及重量的污染物，通過整機的耐久試驗，在試驗過程中對變速箱的整機狀態進行實時監測，判斷該清潔度水平對變速箱功能的影響。試驗完成后，通過變速箱拆解后的對比分析，判斷該變速箱清潔度狀態下對各零部件的影響程度。

3、污染物制備

3.1 污染物尺寸及重量

污染物按照各零部件技術要求定義的零部件清潔度的最大尺寸，最大重量進行，用于驗證在極限狀態即最差的清潔度狀態下，是否發生變速箱功能故障的現象。

3.2 污染物來源

根據行業內對變速箱零部件的污染物尺寸要求，需要的污染物要包含300μm，450μm，600μm等尺寸規格。目前市場上常見的污染物粉塵一般為用于濾清器評定的試驗粉塵氧化硅試驗粉塵（國際標準ISO 12103-1），而該粉塵中污染物尺寸均小于200μm的顆粒，不適用于本試驗。

由于無法直接采購到用于變速箱清潔度驗證的多種成分的大顆粒污染物，采用從變速箱各零部件本身材質上磨取污染物顆粒的方式。所需磨取的材質及重量應提前識別，按照各零部件原材料，統計出變速箱內可能存在的污染物材質種類及重量，利用砂輪機或者銼刀進行磨取。

污染物的磨取應盡可能包含所有零部件，但部分零部件存在無法獲取其顆粒物的情況，比如橡膠類產品，該部分污染物重量用其他常見材質取代。

從零部件上磨取污染物可保證污染物成分與變速箱內可能存在的污染物成分一致，使試驗結果更具有參考價值。

3.3 污染物篩選

完成污染物的磨取后，從標準分樣篩中選擇合適孔徑的分樣篩對污染物進行篩選。比如采用0.3mm，0.4mm孔徑的分樣篩進行組合篩選后，可得到理論上尺寸大于300μm，小于400微米的污染物顆粒。但是由于污染物的形狀較不規則，采用分樣篩篩選后，實際得到的污染物通常與理論尺寸規格存在一定的差異，因此需要對篩選后的污染物進行檢測分析。

選取多種孔徑分樣篩組合（如0.2mm+0.22mm，0.22mm+0.26mm）得到的污染物作為分析樣本，利用電子掃描顯微鏡下對污染物的尺寸規格進行統計。比如對于最大尺寸要求為450μm的污染物，要求檢測樣本中超過95%的污染物顆粒均小于450μm，即可作為最大尺寸450μm的污染物進行使用。

根據該方法確定不同材質不同規格污染物所需要采用的分樣篩規格，進行大量污染物篩選稱重后，得到加注到變速箱內的特定尺寸及重量的污染物。

4、變速箱裝配

變速箱裝配之前，對所有的零部件進行清洗，保證零部件表面清潔，并確認各零部件狀態良好，可用于裝配。對于經過耐久試驗后可能產生磨損、劃傷或者失效的零部件，對其表面狀態進行拍照記錄，各零部件根據需要進行相關的數據測量記錄，方便試驗后進行對比。

裝配過程中，按照定義污染物的材質，尺寸和重量，將各零部件的污染物加注在可能導致風險的區域（比如齒輪件將污染物分布在齒輪表面，殼體上的污染物加注在油道內，液壓控制模塊污染物加注在內部油路中等）。裝配完成后對變速箱進行試運轉，對各個檔位進行磨合測試，檢測變速箱狀態是否異常。

5、整機耐久試驗

整機耐久試驗工況根據變速箱所匹配的整車道路載荷譜進行定義，參照整車當量10萬公里換擋次數，選取各檔位中最多的換擋次數作為試驗循環次數。試驗過程中保證在每個循環內，液壓控制模塊內的電磁閥均進行動作，進而確定是否出現污染物導致的卡滯現象。

將變速箱安裝在測試臺架上，給變速箱提供轉速，扭矩等輸入，通過TCU控制變速箱內電磁閥等進行換擋、退檔等動作，過程中保證變速箱工作溫度在實際工作溫度范圍內，避免溫度過高導致變速箱失效現象。

試驗過程中通過采集變速箱的離合器壓力曲線，如圖3所示，通過試驗過程中持續監測，與初始正常狀態下壓力曲線進行對比，記錄耐久試驗過程中幾個電流點下離合器壓力與正常狀態下的差值，形成離合器壓力偏差值的統計表，如圖4所示，判斷是否產生了壓力異常的現象。另外過程中要實施觀測是否出現無法換擋，退檔等現象。

對于發現的影響整機性能的異常現象需要進行排查分析，確定是否由于污染物導致，若為污染物導致，則可確認該清潔度水平會影響整機產生影響，若為非清潔度因素導致，則繼續進行試驗，直至完成當量10萬公里的換擋循環。

6、拆解分析

完成當量10萬公里的測試后，對變速箱進行試運轉，確認各檔位運轉過程是否存在異常，若無異常，則對變速箱進行拆解，對各零部件進行拆解分析，與試驗前零部件的狀態進行對比，確認經過耐久試驗后各零部件的性能或者表面磨損情況，對變速箱各零部件進行全面的評估后，判斷污染物在耐久試驗中對整機正常工作帶來的影響。

試驗完成后應重點進行液壓模塊性能測試，檢查是否產生電磁閥卡滯或者性能嚴重衰減現象。

7、結論

根據當前變速箱清潔度水平的試驗驗證結果，從變速箱的可靠性，換擋舒適性以及耐久性等方面進行全面評估，確認目前清潔度水平是否為可接受狀態。如果在可接受的范圍內，則可按照當前變速箱清潔度進行要求。如果不能接受，則需要在目前變速箱清潔度水平基礎上，對整箱清潔度進行進一步的管控和提升。

[1] ISO 4406-1999.液壓油液固體顆粒污染物水平的測定方法.

[2] ISO 16232-10.道路車輛液壓油路元件清潔度表達方式.

[3] ISO 12103-1.道路車輛 用于濾清器評定的試驗粉塵.第1部分:氧化硅試驗粉塵.

Validation method of the influence to the automatic transmission by the cleanness level

Wen Huaming, Zhang Baoliang, Yang Shixian
( Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The cleanness level of the transmission is associated with the size and weight of the contamination particles remain on all the parts of the transmission.The particles will cause the Solenoid be clamped and lost its function, the surface of the parts wear more faster,it will influence the reliability and durability of the transmission very badly。This paper introduce a method to verify the influence of the cleanness level of the transmission,with the result,we could evaluate if the level is suitable to the transmission.

automatic transmission; cleanness; influence; validation method

U463.3

A

1671-7988(2016)10-164-03

溫華明（1990-），男，工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，主要從事汽車自動變速箱液壓系統方面工作。