CN101349609A - 一种cvt带轮加载试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种CVT带轮加载试验的方法，通过该方法可以获得CVT带轮的“传动速比－传递扭矩－钢带夹紧力”特性。该方法包括试验准备、试验过程和试验后数据处理等过程；主要步骤是通过设定不同的一轴输入转速，输入扭矩，目标速比LOW－TOP－OD范围内的传动速比，记录不同目标速比、输入转速、输入扭矩时的一轴活塞腔油压和二轴活塞腔油压。通过本试验方法可以为CVT带轮设计提供依据。

Description

一种CVT带轮加载试验方法

技术领域

本发明涉及一种汽车部件特性的试验方法，更具体地涉及一种采用液压工作的无级变速箱“传动速比-传递扭矩-钢带夹紧力”特性的试验方法。

背景技术

CVT变速箱所有的优异特性，比如友好的操控性、良好的平顺性以及低油耗等等，都来自于对带轮传动速比的连续、平顺、精确的控制。目前，所采用的带轮速比控制最典型的锥盘压，紧差速器驱动装置是利用液压驱动的(“活塞式”结构，如图1所示)金属带式无级变速器(VDT-CVT)是由金属带、主、从动工作轮(其轮轴被分别称为一轴和二轴)，液压泵、起步离合器和控制系统组成。其动力传递路线是发动机发出的动力经飞轮、离合器、主动工作轮、金属带、从动力工作轮，传给中间减速器与差速器，最后传递给驱动车轮。该变速传动系统中的主、从动工作轮是由固定部份和可动部份组成。工作轮的固定部份和可动部份之间形成V形槽。金属带在槽内与工作轮相啮合。当工作轮的可动部分作轴向移动时，即可改变金属带与主、从动工作轮的工作半径，从而改变金属带传动的传动比。主、从动工作轮的可动部分的轴向移动是根据汽车的行驶工况，通过液压控制系统进行连续地调节而实现无级变速传动的。这种变速器通常的控制方法，是利用二轴夹紧力传递所需要的扭矩，一轴夹紧力改变带轮传动速比。所以，如果要实现对传动扭矩和传动速比精确控制，就必须清楚的掌握二轴带轮夹压力和传动扭矩的关系，即夹压力、传动扭矩容量以及传动效率的关系；很明显，仅仅获得扭矩的相关参数还是远远不够的，还需要在车辆行驶过程中对传动速比进行精确的调节，因而还需要得出一轴夹压力和传动速比之间的关系。当然，传动扭矩和传动速比并不是独立的，它们之间存在者密切的联系，相互影响。由此可以得出，即使带轮结构具有可以无级连续改变速比的条件，如果不能平顺、精确的控制夹紧力，CVT变速箱优异的变速、节能特性就不可能充分体现出来；反而，很有可能造成速比变化缓慢或过激，从而导致糟糕的驾驶平顺性和操纵性。而二轴带轮夹压力和传动扭矩的关系和一轴夹压力和传动速比之间的关系都是通过试验得到的，目前国内还没有这方面的试验方法和规范。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种CVT带轮加载试验方法，确定二轴带轮夹压力和传动扭矩的关系和一轴夹压力和传动速比之间的关系，并确定该项试验的规范。

本发明为解决上述技术问题而采用如下的技术方案：一种CVT带轮加载试验方法，包括试验准备、试验过程和试验后数据处理等过程，试验准备过程完成将具有一轴(1)和二轴(4)的被测CVT带轮安装在测试台上并在一轴1活塞腔2和二轴3活塞腔4内加入液压油(润滑油)，预热至预定温度，一轴接动力装置，二轴接吸功装置，试验后数据处理过程是整理试验过程中记录的数据，并根据结果确定被测CVT带轮是否符合设计要求，其特征在于，试验过程包括以下步骤：

A.在CVT带轮工作的转速范围内确定一组从一轴(1)输入的转速，每次由动力装置输入一个确定的转速，直至全部输入完毕；

B.在CVT带轮工作的扭矩范围内确定一组从一轴(1)输入的扭矩，在步骤A中每输入一个转速时，依次输入确定的扭矩，直至全部输入完毕；

C.在CVT带轮工作的目标速比的范围内确定一组CVT带轮工作的目标速比，在步骤B中输入每个扭矩时，依次设定每个目标速比，直至全部设定完毕，并在每次设定一个目标速比时，记录一轴输入转速N_prim、输入扭矩T_in、一轴活塞腔油压P_prim(i)和二轴活塞腔油压P_sec(i)；

D.当步骤A确定的一轴输入转速全部输入完毕后，对步骤C记录的数据进行处理，按要求确定CVT带轮是否符合设计要求。

进一步的，所述测试台包括具有动力装置，吸功装置的加载台架，具有可闭环控制的液压输出加载装置以及闭环油温温控装置。

在步骤B中是按如下方法输入确定的扭矩的：将扭矩测量仪一直测量一轴上的扭矩，观察其数据，调节吸功装置，使扭矩测量测到确定的扭矩。

进一步地，在步骤C中是按如下方法设定确定的目标速比的：

C1.利用确定的目标速比i_cvt，通过以下公式可以得出一轴锥盘工作半径R_prim，

$i_{\mathrm{cvt}}=-\frac{\mathrm{\πd}}{{2R}_{\mathrm{prim}}}+1+\frac{\sqrt{{\mathrm{\π}}^2{d}^2+4\mathrm{dL}-8\mathrm{\πd}{R}_{\mathrm{prim}}-8d^2}}{2R_{\mathrm{prim}}}$

式中

d：一、二轴中心矩

L：钢带周长

该两个参数对确定的CVT带轮是确定的数值；

C2.利用步骤c1得到的一轴锥盘工作半径R_prim，通过下式可得到二轴活塞腔油压P_sec，并设定该二轴活塞腔油压，

$P_{\sec }=\frac{S_f*T_{\mathrm{in}}*\cos \mathrm{\α}}{2*\mathrm{\μ}*R_{\mathrm{prim}}*A_{\mathrm{Sec}}}$

式中：

S_f：安全系数，

α：锥盘倾角，

μ：钢带与锥盘传递计算用的摩擦系数，

R_prim：一轴锥盘运行半径，

A_Sec：二轴活塞腔有效工作面积，

对于确定的CVT带轮来说上面的参数是确定的；

C3.调节一轴活塞压P_Prim，可改变二轴输出转速N_out，通过一轴输入转速N_e ^T，利用下式可以调节到所要求的目标速比：

$i_{\mathrm{CVT}}=\frac{N_e^T}{N_{\mathrm{out}}}.$

本发明的积极效果是，分别通过对CVT带轮的一轴输入转速、一轴输入扭矩、和目标速比在全范围内实验，对不同的一轴输入转速、一轴输入扭矩、和目标速比记录一轴活塞腔油压P_prim(i)和二轴活塞腔油压P_sec(i)与输入参数的对应关系，为完成CVT带轮设计生产提供依据。本发明进一步的步骤提供了设定输入转矩和输入目标速比的方法，通过计算和绘图，可以精确地设定输入转矩和输入目标速，减少了盲目性，为试验快速进行提供了方便。

下面结合实施例和附图来进一步说明本发明。

附图说明

图1为带轮在试验台上联接示意图。

图2为对具体的CVT带轮的速比i_cvt和一轴锥盘工作半径R_prim关系示意图。

图3为对部份试验数据进行处理的三维图。

具体实施方式

如图1所示，将被测带轮安装在试验台上，带轮的一轴1接电机7，在带轮一轴1与电机7的输出轴连接处安装有转速/扭矩传感器6，二轴3接吸功机8，在二轴上安装有转速/扭矩传感器6，一轴1活塞腔2和二轴3活塞腔4内充满润滑油液压油，并将油温预热到90℃-100℃，并安装有油压控制装置/闭环温控装置9。

试验开始时，将被测带轮按图1要求安放在试验台上连接好各部件，给润滑油加热至90℃。

确定输入转速的范围为1000rpm至6000rpm，设定输入转速分别为1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000rpm。

确定输入扭矩的范围为20Nm至180Nm，设定输入扭矩为20、40、60、80、100、120、140、160、180Nm。

在CVT带轮的目标速比的范围内依LOW-TOP-OD的顺序依次设定目标速比 $i_{\mathrm{cvt}}^T=i_{\mathrm{cvt}}(\mathrm{LOW}...\mathrm{TOP}...\mathrm{OD})$ 尽可能密地选择目标速比的数值，对具体的CVT带轮，可以确定其目标速比与一轴锥盘运行半径R_prim一一对应的关系数据表如图2示，通过图2可获得目标速比与一轴锥盘运行半径的对应关系，由设定的目标速比i_cvt ^T查表得出相应的一轴锥盘运行半径 $R_{\mathrm{prim}}^T=R_{\mathrm{prim}}(\mathrm{LOW}...\mathrm{TOP}..\mathrm{OD}),$ 然后，依据公式

$P_{\sec }^T=P_{\sec }(\mathrm{LOW}...\mathrm{TOP}...\mathrm{OD})=\frac{S_f*T_{\mathrm{in}}^T*\cos \mathrm{\α}}{2*\mathrm{\μ}*R_{\mathrm{prim}}^T*A_{\mathrm{Sec}}}$

式中：

P_sec ^T：二轴活塞腔目标油压；

S_f：安全系数，一般取1.3；

α：锥盘倾角，目前应用的锥盘倾角通常为11度；

μ：钢带与锥盘传递计算用的摩擦系数，一般取0.09；

A_Sec：二轴活塞腔有效工作面积，由试验带轮的具体尺寸而定；

依据i_cvt ^T(i)、T_in ^T和P_sec ^T(i)，调节二轴活塞腔油压 $P_{\sec }\left(i\right)=P_{\sec }^T\left(i\right);$ 调节一轴活塞腔油压P_prim(i)实现目标速比i_cvt ^T(i)。

依次记录不同速比i_cvt ^T(i)时的一轴输入转速N_prim、输入扭矩T_in、一轴活塞腔油压P_prim(i)和二轴活塞腔油压P_sec(i)。

下表为当转速一定时(4000rpm)，在不同输入扭矩的情况下，不同时目标速比与一轴活塞腔油压P_prim(i)和二轴活塞腔油压P_sec(i)的对应关系表。

试验数据表(输入转速为4000rpm时)

试验数据表续一

试验数据表续二

图3为本试验进行数据处理后速比i_cvt、输入扭矩T_in和一、二轴压力比例P_prim/P_sec关系图。

Claims (4)

1.一种CVT带轮加载试验方法，包括试验准备、试验过程和试验后数据处理等过程；试验准备过程完成将具有一轴(1)和二轴(3)的被测CVT带轮安装在测试台上并在一轴(1)活塞腔(2)和二轴(3)活塞腔(4)内加入液压油，预热至预定温度，一轴接动力装置，二轴接吸功装置；试验后数据处理过程是整理试验过程中记录的数据，并根据结果确定被测CVT带轮是否符合设计要求，其特征在于：试验过程包括以下步骤：

A.在CVT带轮工作的转速范围内确定一组从一轴(1)输入的转速，每次由动力装置输入一个确定的转速，直至全部输入完毕；

B.在CVT带轮工作的扭矩范围内确定一组从一轴(1)输入的扭矩，在步骤A中每输入一个转速时，依次输入确定的扭矩，直至全部输入完毕；

C.在CVT带轮工作的目标速比的范围内确定一组CVT带轮工作的目标速比，在步骤B中输入每个扭矩时，依次设定每个目标速比，直至全部设定完毕，并在每次设定一个目标速比时，记录一轴输入转速N_prim、输入扭矩T_m、一轴活塞腔油压P_prim(i)和二轴活塞腔油压P_sec(i)；

D.当步骤A确定的一轴输入转速全部输入完毕后，对步骤C记录的数据进行处理，按要求确定CVT带轮是否符合设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种CVT带轮加载试验方法，其特征在于：所述测试台包括具有动力装置、吸功装置的加载台架，具有可闭环控制的液压输出加载装置以及闭环油温温控装置。

3.根据权利要求1所述的一种CVT带轮加载试验方法，其特征在于：在步骤B中是按如下方法输入确定的扭矩的：将扭矩测量仪一直测量一轴上的扭矩，观察其数据，调节吸功装置，使扭矩测量显示到确定的扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种CVT带轮加载试验方法，其特征在于：在步骤C中是按如下方法设定确定的目标速比的：

C1.利用确定的目标速比i_cvt，通过以下公式可以得出一轴锥盘工作半径R_prim，

$i_{\mathrm{cvt}}=-\frac{\mathrm{\πd}}{2R_{\mathrm{prim}}}+1+\frac{\sqrt{{\mathrm{\π}}^2{d}^2+4\mathrm{dL}-8\mathrm{\πd}{R}_{\mathrm{prim}}-8d^2}}{2R_{\mathrm{prim}}}$

式中

d：一、二轴中心矩

L：钢带周长

C2.利用步骤C1得到的一轴锥盘工作半径R_prim，通过下式可得到二轴活塞腔油压P_sec，并设定该二轴活塞腔油压，

$P_{\sec }=\frac{S_f*T_m*\cos \mathrm{\α}}{2*\mathrm{\μ}*R_{\mathrm{prim}}*A_{\mathrm{Sec}}}$

式中：

S_f：安全系数，

α：锥盘倾角，

μ：钢带与锥盘传递计算用的摩擦系数，

R_prim：一轴锥盘运行半径，

A_Sec：二轴活塞腔有效工作面积；

D3.调节一轴活塞压P_Prim，可改变二轴输出转速N_out，通过一轴输入转速N_e ^T，利用下式可以调节到所要求的目标速比：

$i_{\mathrm{CVT}}=\frac{N_e^T}{N_{\mathrm{out}}}.$

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