振動(dòng)測(cè)試在某雙離合器自動(dòng)變速器線束開發(fā)中的應(yīng)用

王維，董蕾，鄭芳芳

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

振動(dòng)測(cè)試在某雙離合器自動(dòng)變速器線束開發(fā)中的應(yīng)用

王維，董蕾，鄭芳芳

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

濕式雙離合器自動(dòng)變速器對(duì)線束有著嚴(yán)格的要求，通過接插件的選型、導(dǎo)線的選型、線束走向及布置、固定點(diǎn)的選擇等，確定出線束的具體方案，根據(jù)以上線束方案結(jié)合生產(chǎn)工藝制造出樣件。根據(jù)線束的工作環(huán)境制定線束的測(cè)試大綱，按照測(cè)試大綱完成一系列測(cè)試驗(yàn)證，特別是振動(dòng)測(cè)試，經(jīng)過所有的測(cè)試后，才能將線束應(yīng)用在雙離合器自動(dòng)變速器上。

濕式雙離合器自動(dòng)變速器；線束；振動(dòng)測(cè)試

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-132-04

引言

隨著用戶對(duì)車輛駕駛性和燃油經(jīng)濟(jì)性要求的不斷提高，雙離合器自動(dòng)變速器（DCT）得到越來越廣泛的應(yīng)用，國(guó)際市場(chǎng)DCT已量產(chǎn)多年，國(guó)內(nèi)合資品牌和自主品牌汽車廠商基本上也都在自主研發(fā)雙離合自動(dòng)變速器。

通常，雙離合自動(dòng)變速器中應(yīng)用了很多電磁閥及傳感器，電磁閥用來實(shí)現(xiàn)換擋控制，傳感器用來獲取變速器的溫度、轉(zhuǎn)速、位移的信號(hào)，如溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、位移傳感器等，而將這些電磁閥及傳感器的信號(hào)引出至變速箱控制單元將需要使用到線束，線束的設(shè)計(jì)開發(fā)以及布置方案將直接影響傳遞信號(hào)的質(zhì)量。

在線束的測(cè)試驗(yàn)證中，振動(dòng)測(cè)試都是不可或缺的，沒有通過振動(dòng)測(cè)試的線束在整車實(shí)際應(yīng)用中是存在風(fēng)險(xiǎn)的，將直接影響整車駕駛性及舒適性，甚至影響整車的安全性能。

1 雙離合自動(dòng)變速箱線束的類型

變速箱線束是變速箱電控系統(tǒng)的重要零部件之一，作用是將TCU（變速箱控制單元）與傳感器及電磁閥按照工作要求可靠地連接成一個(gè)回路，傳遞傳感器采集的信號(hào)給TCU（變速箱控制單元），傳遞TCU（變速箱控制單元）對(duì)電磁閥的控制信號(hào)，并通過與整車控制器的連接實(shí)現(xiàn)與整車的通訊，及TCU（變速箱控制單元）的電源供給和可靠接地。

濕式雙離合自動(dòng)變速器（濕式DCT）一般有兩類線束：

一類布置在變速箱內(nèi)部，一般稱之為箱內(nèi)線束。由于變速箱內(nèi)部的工作環(huán)境是高溫，泡油；所以箱內(nèi)線束的工作溫度與整箱工作溫度一致，本文提到的濕式雙離合自動(dòng)變速器的工作溫度是-40℃～140℃，同時(shí)箱內(nèi)線束還需要耐變速箱油。

另一類布置在變速箱外部，簡(jiǎn)稱變速箱外部控制線束。變速箱外部控制線束由于布置在變速箱外部，一般根據(jù)TCU（變速箱控制單元）的布置位置，變速箱外控制線束也分為兩類，一類為，若TCU布置在駕駛艙，則變速箱外部控制線束一部分布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，一部分在駕駛艙，中間通過過孔護(hù)套連接。另一類，TCU布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙，此種變速箱外部控制線束則整根均在發(fā)動(dòng)機(jī)艙。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)艙的環(huán)境比駕駛艙惡劣，故根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的環(huán)境設(shè)定變速箱外部控制線束的工作溫度，以及所需要耐受的化學(xué)品。通常變速箱外部控制線束的設(shè)定為-40℃～105℃；且線束上所有零部件均需要對(duì)玻璃清洗劑，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液、制動(dòng)液等耐受。

2 雙離合自動(dòng)變速箱測(cè)試項(xiàng)目

表1 雙離合自動(dòng)變速箱線束測(cè)試項(xiàng)目

根據(jù)雙離合自動(dòng)變速器中線束的工作環(huán)境，制定線束的測(cè)試大綱，一般需要進(jìn)行的測(cè)試有：導(dǎo)線保持力測(cè)試、導(dǎo)線電阻測(cè)試、絕緣阻抗測(cè)試、溫度階梯測(cè)試、溫度循環(huán)測(cè)試、恒溫測(cè)試、溫度沖擊測(cè)試、穩(wěn)態(tài)濕熱測(cè)試、濕熱循環(huán)測(cè)試、跌落測(cè)試、正弦振動(dòng)測(cè)試、隨機(jī)振動(dòng)測(cè)試、機(jī)械沖擊測(cè)試、耐油測(cè)試。以上測(cè)試除了導(dǎo)體本身的機(jī)械方面的測(cè)試外，其余均與溫度或振動(dòng)有關(guān)。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及參照標(biāo)準(zhǔn)見表1。以上測(cè)試項(xiàng)目在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中，DV測(cè)試及PV測(cè)試均需要通過。

2.1 線束振動(dòng)測(cè)試大綱

不管是箱內(nèi)線束還是線外線束，在驗(yàn)證測(cè)試時(shí)，均需要進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，目的是模擬環(huán)境中溫度與振動(dòng)的復(fù)合，驗(yàn)證線束在整車振動(dòng)環(huán)境下的性能。

試驗(yàn)方法根 ISO 16750-4-2010 中的5.3.1.2參照IEC 60068-2-14, Test Nb，在振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，按照?qǐng)D1和表1，提供溫度循環(huán)。

圖1 溫度循環(huán)曲線

備注：

T：溫度（℃）

t：時(shí)間（min）

Tmin：最低工作溫度（℃）(見表2)

Tmax：最高工作溫度（℃）（見表2）

a操作方式參照 ISO 16750-1 3.2章節(jié)

b一個(gè)循環(huán)

表2 溫度循環(huán)時(shí)間

正弦振動(dòng)：參照ISO 16750-3-2007 4.1.2.2.2.1（參考IEC 60068-2-6）掃頻速度≤0.5oct/min；每個(gè)面持續(xù)22小時(shí)。加速度與頻率參照?qǐng)D2跟表3。

圖2 最大加速度與頻率對(duì)照?qǐng)D

X-振動(dòng)頻率 Hz

Y-最大加速度m/s2

表3 最大加速度與頻率對(duì)照表

隨機(jī)振動(dòng)：參照ISO 16750-3-2007 4.1.2.2.2.2參考（IEC 60068-2-64）。每個(gè)面持續(xù) 22小時(shí)，試驗(yàn)參數(shù)請(qǐng)參照?qǐng)D3和表4。r.m.s.加速度為96.6m/s2

圖3 頻譜密度與頻率

X-振動(dòng)頻率 Hz

Y-PSD m/s2）2/Hz

表4 頻譜密度及頻率

機(jī)械沖擊：執(zhí)行半正弦沖擊試驗(yàn)，沖擊加速度a=50g，沖擊時(shí)間t=6ms，每周10次，共6個(gè)軸。參考EN 60068-2-29。

以上振動(dòng)測(cè)試評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為在執(zhí)行正弦振動(dòng)&隨機(jī)振動(dòng)&機(jī)械沖擊測(cè)試時(shí)，隨機(jī)選擇5個(gè)回路監(jiān)測(cè)，測(cè)試過程中接觸電阻＞7Ω不超過 1μs，且測(cè)試后線束外觀良好；導(dǎo)線、護(hù)套、插件表面無破損；端子無歪斜、在護(hù)套中不應(yīng)脫出，同時(shí)線束中線路導(dǎo)通率為100%，不應(yīng)有短路、錯(cuò)路、斷路現(xiàn)象。

以上振動(dòng)測(cè)試大綱在產(chǎn)品設(shè)計(jì)樣件階段需要進(jìn)行兩輪次的實(shí)驗(yàn)，分別在DV階段及PV階段，且每次試驗(yàn)要求為無條件通過。

2.2 振動(dòng)測(cè)試在線束中應(yīng)用

在線束隨整車投放到市場(chǎng)后，不可避免的出現(xiàn)一些電氣類故障，查詢?cè)蚝罂赡芤驗(yàn)榫€束導(dǎo)致的整車故障。之前就有一款雙離合自動(dòng)變速箱因?yàn)橄鋬?nèi)線束問題導(dǎo)致雙離合自動(dòng)變速器整箱各類短路故障頻發(fā)。經(jīng)查證后，發(fā)現(xiàn)是由于箱內(nèi)線束插件針腳短路導(dǎo)致整箱的故障。

圖4 線束故障區(qū)域

分別查證各個(gè)故障，發(fā)現(xiàn)為穿缸插件第2/3排之間、第5/6排端子（圖4）之間發(fā)生短路。

將故障件照X光發(fā)現(xiàn)，在線束端子根部，壓接導(dǎo)線區(qū)域的端子相互之間間隙過小，在整車震動(dòng)、高溫等環(huán)境下導(dǎo)致線束短路。圖5為某變速箱箱內(nèi)線束故障件端子根部X光照片。

圖5 某款變速箱箱線束故障件X光照片

備注：紅框內(nèi)短路

綠框內(nèi)合格

經(jīng)過魚刺圖（見圖6）對(duì)上述線束短路故障進(jìn)行分析，查找導(dǎo)致端子根部短路的根本原因，得出以下幾點(diǎn)：

圖6 故障件魚刺圖分析

2.2.1 插件點(diǎn)膠時(shí)電線受力牽扯，端子變形導(dǎo)致端子絕緣壓接區(qū)間距減小；見下圖。

圖7 點(diǎn)膠示意圖

端子插入方向不合理，導(dǎo)致端子間理論間距小；

EOL測(cè)試：500V電測(cè)手段不足，不能探測(cè)此類型不良品，導(dǎo)致故障件流入市場(chǎng)。

2.3 針對(duì)以上三點(diǎn)主要原因分別制定改進(jìn)措施

插件點(diǎn)膠時(shí)電線受力牽扯，端子變形導(dǎo)致端子絕緣壓接區(qū)間距減小。

插件插好膠芯后直接放入點(diǎn)膠治具，減小了搬運(yùn)過程中一些端子受力因素，另外產(chǎn)品放入灌膠載具方法同時(shí)優(yōu)化，改善后固定了中間兩排端子之間的間距，減少因電線受力牽扯，端子變形導(dǎo)致絕緣壓接間距減小，改善后的點(diǎn)膠治具見下圖：

圖8 優(yōu)化后點(diǎn)膠治具

端子插入方向不合理，導(dǎo)致端子間理論間距小。

改變當(dāng)中兩排插膠芯線端子方向改變180°，如下圖，改善后第二/三，第四/五排端子之間間距增大了，從原來1.2mm增大到2.35mm。優(yōu)化前后端子插入方向分別見下圖；

圖9 端子插入方向優(yōu)化

EOL測(cè)試：500V電測(cè)手段不足，不能探測(cè)此種不良品。

原下線檢測(cè)使用500V高壓進(jìn)行電測(cè)，檢查有無短路、錯(cuò)路等，但部分故障件在500V電壓下不能被排查出來，故將檢測(cè)電壓升高至1500V，提高檢測(cè)率。

經(jīng)過上述方法在設(shè)計(jì)及檢測(cè)雙重方面對(duì)線束進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的產(chǎn)品根據(jù)2.1中的振動(dòng)測(cè)試大綱進(jìn)行測(cè)試，若實(shí)驗(yàn)測(cè)試中沒有出現(xiàn)任何問題，則認(rèn)為線束是合格的，如果想進(jìn)一步考驗(yàn)線束的性能，可在溫度（提高最高工作溫度/降低最低工作溫度）及振動(dòng)時(shí)間（超過22H）上考慮。

3 總結(jié)

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)中，需要線束產(chǎn)品通過振動(dòng)測(cè)試后，才能將產(chǎn)品投入市場(chǎng)，投放市場(chǎng)的產(chǎn)品產(chǎn)生故障后，在優(yōu)化整改后，再通過振動(dòng)測(cè)試的產(chǎn)品方能投放市場(chǎng)，不然對(duì)于產(chǎn)品來說是有風(fēng)險(xiǎn)的。振動(dòng)測(cè)試結(jié)合實(shí)際功能和耐久驗(yàn)證，才能證明產(chǎn)品是可行的、可靠的。

[1] 師漢民,黃其柏.機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)[M].北京：華中科技大學(xué)出版社,2013.

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[3] 何丹婭.汽車電器與電子設(shè)備[M]．北京：人民交通出版社,1998．

[4] 凌永成,謝在玉.汽車電器設(shè)備[M]．北京：北京大學(xué)出版社,2007.

The application of vibration test in the design of dual clutch transmission wiring harness

Wang Wei, Dong Lei, Zheng Fangfang
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Wet dual clutch transmission has strict requirements for wire harness. By the selection of connectors. the selection of wire and harness layout, the selection of fixed points and so on make out harness concretescheme. And then combine manufacturing technique create prototype. According to the work environment of wiring harness formulate harness test outline. Based on test outline completed a series of tests. Especially the vibration test. After all the tests to apply the wiring harness on the dual clutch transmission.

Wet dual clutch transmission; wiring harness; vibration test

U467.3

A

1671-7988 (2017)13-132-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.046

王維，女，工程師，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)車輛工程專業(yè)、學(xué)士、先就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事DCT變速器電控系統(tǒng)開發(fā)。