CN114018569A

CN114018569A - 变速箱试验方法及试验台

Info

Publication number: CN114018569A
Application number: CN202111132761.9A
Authority: CN
Inventors: 张德维; 范述鑫; 赵志强; 冯子超
Original assignee: Shengrui Transmission Co Ltd
Current assignee: Shengrui Transmission Co Ltd
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-02-08

Abstract

本发明公开了一种变速箱试验台及试验方法，涉及试验方法及设备技术领域，采用与被测变速箱相匹配的发动机模拟整车环境给被测变速箱提供动力源，采用缓速器吸收被测变速箱的动能，并将发动机、被测变速箱和缓速器三者通过CAN通信汇集到一个测试平台上。本发明变速箱试验台及试验方法解决了现有技术中变速箱试验设备价格昂贵、测试结果准确性差、易损伤被测变速箱等技术问题，本发明变速箱试验台及试验方法能够很好的模拟整车环境，测试结果准确，对被测变速箱损害小，成本低，数据可共享。

Description

变速箱试验方法及试验台

技术领域

本发明涉及试验方法及设备技术领域，特别涉及一种用于检测乘用车AT变速箱的试验方法及试验台。

背景技术

变速箱是一种汽车配件，是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比。

变速箱在出厂之前，需要对其进行功能、性能、疲劳、耐久等试验。目前变速箱厂家所采用的变速箱试验台通常包括两台电机，一台电机通过一转换工装与被测变速箱连接，用于给被测变速箱提供动力；另一台电机作为负载吸收能量。此种结构的变速箱试验台存在如下缺点：

一、不能真实模拟整车环境，极限工况不能完全模拟，而整车路试受环境影响，导致恶劣工况下驾驶员安全存在隐患；

二、电机不能模拟汽车发动机的扭振，并且扭矩响应速度与汽车发动机不一致，冷却系统与整车也存在差异，导致变速箱测试结果不准确；

三、电机作为负载不能平稳的吸收被测变速箱输出轴传递的能量，冲击较大，对被测变速箱损害较大；

四、价格昂贵，一台试验台售价通常在几百万，致使变速箱厂家设备成本较高。

发明内容

针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种变速箱试验方法及试验台，此变速箱试验方法及试验台能够很好的模拟整车环境，测试结果准确，对被测变速箱损害小，成本低。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种变速箱试验方法，采用发动机模拟整车环境给被测变速箱提供动力源，采用缓速器吸收所述被测变速箱的动能；具体包括以下步骤：S1、将所述被测变速箱档位设置在D档，控制所述缓速器档位由0至2，提供一个负载；S2、提供油门开度给所述发动机，使所述发动机升转速达到试验条件需求数值，确认数据状态；S3、调节所述缓速器的扭矩数值，使扭矩数值达到带载试验条件需求数值；S4、按试验要求保持相应的时间，确认数据状态；S5、调节所述缓速器的扭矩数值，使扭矩数值达到卸载试验条件需求数值；S6、提供油门开度给所述发动机，使所述发动机降转速达到怠速需求数值；所述步骤S1至S6为所述被测变速箱一个档位的试验步骤，所述变速箱试验方法还需将所述被测变速箱的各前进档位一一进行试验，各档位的试验步骤均包括所述步骤S1至S6。

其中，在所述步骤S1之前还包括准备步骤，所述准备步骤包括：S01、确认现场供气、供水、供油正常；S02、给用于控制所述发动机（32）的ECU（30）和用于控制所述被测变速箱（44）的TCU（40）上电与上位机（10）进行通信，所述上位机（10）确认无故障后，给用于控制所述缓速器（62）的缓速器控制器（60）上电；S03、切换所述缓速器的档位，是否有进气排气声音，验证工作状态是否正常；S04、将所述被测变速箱档位设置在N档，所述发动机点火，确认数据状态。

其中，在所述步骤S04和所述步骤S2中，若数据异常将触发发动机熄火；在所述步骤S4中，若所述被测变速箱数据异常，将触发报警信息，先判断报警等级，根据所述报警等级自动切断所述发动机供油及所述缓速器负载，以保护所述被测变速箱。

一种用于实现上述的变速箱试验方法的变速箱试验台，包括与所述被测变

速箱相匹配的所述发动机，及与所述被测变速箱传动连接的所述缓速器，还包括控制系统；所述控制系统包括上位机，所述上位机内安装有CANape软件，所述上位机通信连接有CAN控制器，所述CAN控制器通信连接有ECU、TCU和缓速器控制器。

其中，所述控制系统还包括与所述CAN控制器通信连接的用于给所述ECU提供油门开度信号的模拟量模块，所述模拟量模块与所述ECU电连接。

其中，所述控制系统还包括网关，所述网关连接在所述CAN控制器与所述缓速器控制器之间，用于将CAN协议转换成J1939协议。

其中，所述控制系统还包括用于检测所述被测变速箱油压的传感器，所述传感器与所述CAN控制器通信连接。

其中，所述被测变速箱与所述缓速器之间通过传动轴传动连接。

其中，所述缓速器为液力缓速器，所述缓速器的热交换器通过管路连接冷却塔，所述管路上设有过滤装置。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明变速箱试验方法及试验台采用发动机模拟整车环境给被测变速箱提供动力源，采用缓速器吸收所述被测变速箱的动能。本发明变速箱试验方法及试验台与现有技术相比具有如下优点：

一、采用与被测变速箱相匹配的发动机为动力源，能够更加真实的模拟整车环境，能够完全模拟极限工况，能够有效的保证在路试恶劣工况下驾驶员的安全；

二、采用与被测变速箱相匹配的发动机为动力源，模拟的环境更真实，变速箱测试结果更准确；

三、采用缓速器作为负载，可将机械能转化成液压能，能够平稳的吸收被测变速箱输出轴传递的能量，冲击小，对被测变速箱损害小；

四、价格低廉，成本不过万余，能够大大的降低变速箱厂家的设备成本。

且本发明变速箱试验方法及试验台将发动机、被测变速箱和缓速器三者通过CAN通信汇集到一个测试平台上，试验数据更直观，有利于产品试验验证分析及数据共享，并且具有异常处理机制，在被测变速箱触发报警时，能够判断报警等级，并根据报警等级自动切断发动机供油及缓速器负载，可有效的保护被测变速箱。

综上所述，本发明变速箱试验方法及试验台解决了现有技术中变速箱试验设备价格昂贵、测试结果准确性差、易损伤被测变速箱等技术问题，本发明变速箱试验方法及试验台能够很好的模拟整车环境，测试结果准确，对被测变速箱损害小，成本低，数据可共享。

附图说明

图1是本发明变速箱试验台的结构示意图；

图中：10、上位机，20、CAN控制器，30、ECU，32、发动机，40、TCU，42、传感器，44、被测变速箱，50、传动轴，60、缓速器控制器，62、缓速器，620、缓速器本体，622、热交换器，624、控制阀，70、冷却塔，80、模拟量模块，90、网关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。

实施例一：

如图1所示，一种变速箱试验方法，采用与被测变速箱44相匹配的发动机32模拟整车环境给被测变速箱44提供动力源，采用缓速器62吸收被测变速箱44的动能，包括准备步骤和测试步骤。

准备步骤包括以下具体步骤：

S01、确认现场供气、供水、供油正常；

S02给用于控制发动机（32）的ECU（30）和用于控制被测变速箱（44）的TCU（40）上电与上位机（10）进行通信，上位机（10）确认是否存在故障，确认无故障后给用于控制缓速器（62）的缓速器控制器（60）上电；

S03、手动控制缓速器62的手柄切换档位，听是否有进气排气的声音，有明显的进气排气声音，验证其工作状态正常；

S04、将被测变速箱44档位设置在N档（空档），发动机32点火，确认数据状态，若数据异常则自动触发发动机32熄火。

测试步骤包括以下具体步骤：

S1、将被测变速箱44的档位设置在D档（前进档），因变速箱前进档有多个档位，以8AT变速箱为例，其D档共有八个档位，分别为D1至D8。本发明变速箱试验方法中需要一个档位一个档位的依次进行试验，因此在被测变速箱44试验刚开始时需要将其档位设置在D1档，控制缓速器62的档位由“0”至“1”，再至“2”，提供一个负载。

S2、提供油门开度给发动机32，使发动机32升转速达到试验条件需求数值（此数值为与被测变速箱44的档位相匹配的转速值），确认数据状态，若数据异常则自动触发发动机32熄火。

S3、调节缓速器62的扭矩数值，使扭矩数值达到带载试验条件需求的数值，此数值根据试验的项目及被测变速箱44的档位进行确定，如进行变速箱疲劳试验时，若被测变速箱44的档位为D1档，缓速器62的扭矩需要调到2000N/m；被测变速箱44的档位升高，缓速器62的扭矩减小，此数值在变速箱试验规范中均有说明，在此不再一一列举。

S4、按试验要求保持相应时间（此时间按变速箱试验规范），确认数据状态，若被测变速箱44数据异常，将触发报警信息，先判断报警等级，根据报警等级自动切断发动机32供油及缓速器62负载，以保护被测变速箱44。报警信息包括温度、转速等，例如：温度上限为100℃，当温度大于100℃时，则为一级报警，蜂鸣器响，以提醒工作人员来处理；当温度大于105℃时，则为二级报警，继电器断开，自动切断发动机32供油及缓速器62负载。其它报警信息等级确定与此类似，故在此不再一一列举。

S5、调节缓速器62的扭矩数值，使扭矩数值达到卸载试验条件需要数值，约50 N/m。

S6、提供油门开度给发动机32，使发动机32降转速达到怠速需求数值，约为750～850rpm。

上述步骤S1至S6为被测变速箱44一个档位的试验步骤，结束后需要更换被测变速箱44的档位，如从D1档位调至D2档位，重复步骤S1至S6，以此类推，直至D8档位试验结束，完成被测变速箱44的试验。

实施例二：

如图1所示，一种变速箱试验台，用于实现实施例一所述的变速箱试验方法，包括发动机32、缓速器62和控制系统。

如图1所示，发动机32为与被测变速箱44相匹配的发动机，被测变速箱44与发动机32直接连接，发动机32用于模拟整车环境给被测变速箱44提供动力源。缓速器62与被测变速箱44传动连接，缓速器62用于吸收被测变速箱44的输出轴输出的动能。本实施方式中缓速器62优选为液力缓速器，包括缓速器本体620、热交换器622和控制阀624，被测变速箱44与缓速器本体620传动连接，本实施方式优选被测变速箱44与缓速器本体620通过传动轴50传动连接，进一步的优选传动轴50为万向传动轴。

如图1所示，热交换器622通过管路连接冷却塔70，缓速器62设有用于控制热交换器622进水、出水的控制阀624，即热交换器622与冷却塔70之间的通断由控制阀624控制。本实施方式优选在热交换器622与冷却塔70之间的管路上设有过滤装置（图中未示出），用于滤去水中的杂质，有利于延长缓速器62的使用寿命。过滤装置优选过滤网，可安装在管路的连接处。运行时发动机32提供的机械能通过被测变速箱44和传动轴50传递到缓速器62，驱动缓速器62的转子搅动工作腔内的液压油，将机械能（转速、转矩）转化为液压油的热能，热交换器622的冷却水吸收液压油的热能，再通过冷却塔70降温冷却。

如图1所示，控制系统包括上位机10、CAN控制器20、ECU（电子控制单元，也叫行车电脑）30、TCU（变速器控制单元）40和缓速器控制器60。上位机10内安装有CANape软件（车载控制器匹配的标定系统），上位机10与CAN控制器20通过CAN协议（控制器局域网总线）通信连接，CAN控制器20通信连接ECU30、TCU40和缓速器控制器60。CAN控制器20与ECU30和TCU40通过CAN协议通信连接，CAN控制器20与缓速器控制器60之间连接有网关90，网关90用于将CAN协议转换为J1939协议，以保证缓速器控制器60与上位机10、ECU30和TCU40之间的通信连接。本实施方式中CAN控制器20优选为CANcaseXL，为一硬件接口部件，用于连接上位机10与ECU30、TCU40和缓速器控制器60。

如图1所示，控制系统还包括模拟量模块80，模拟量模块80与CAN控制器20之间通过CAN协议通信连接，模拟量模块80与ECU30之间通过导线电连接，模拟量模块80用于将上位机10发送给ECU30的油门开度的信号传输给ECU30，以控制发动机32的运行。本实施方式中模拟量模块80优选为iCAN-4404，模拟量模块80的两路模拟量输入通道模拟油门踏板的特性曲线，模拟量输出通道的正负端子分别电连接ECU30上的发动机踏板信号的信号端子与接地端子，以模拟实际油门踏板。

如图1所示，控制系统还包括传感器42，传感器42用于检测被测变速箱44的油压，传感器42与CAN控制器20通过CAN协议通信连接。本实施方式优选传感器42为一组传感器，分别安装在被测变速箱44的各油口处，可检测被测变速箱44的实时油压。

如图1所示，本发明变速箱试验台将控制发动机32的ECU30、控制被测变速箱44的TCU40、控制缓速器62的缓速器控制器60三者通过CAN通信议整体集成，通过上位机10上安装的CANape软件进行控制：

发动机通信：

1）将发动机油门、车速、刹车、发动机工作状态、制动踏板的状态等信号，通过CAN通信协议发送到CAN网络上。有的信号是根据真实值发出的，例如发动机的扭矩信号，是将当前的真实扭矩信号发到CAN网络上；有的非关键信号是粗略模拟的，例如发动机水温信号，是将固定值80℃发到CAN网络上。

2）发动机油门信号通过上位机及CAN通信与油门踏板信号一一对应，实现实际命令油门信号关联上述油门踏板信号，进而模拟实际油门踏板。

3）发动机刹车两根针脚短接为不刹车，断开为刹车，因此使用TCU的数字量输出通道驱动继电器来模拟发动机刹车信号。

缓速器通信：

1）将缓速器信号与发动机相互关联

缓速器控制器是J1939协议通过网关转换成ECU的CAN协议，使两者信号能相互发送及接收。

缓速器工作时接收以下报文：

1. 车速CCVS；

2. 传动轴转速TCO1；

3. 油门EEC2。

缓速器工作时外发以下报文：

1. 缓速器状态报文ERC1；

2. 缓速器配置状态RCF1、RCF1.BAM、RCF1.DT。

2）缓速器手柄控制在“1”的位置是定速行驶，既当前车速保持恒定，以拨下手柄瞬时记录为设定车速V_set。如车速超过V_set，缓速器激活，控制车速在V_set （0～3km/h）范围内，根据车速变化情况缓速器控制器自动调节缓速器扭矩0～100%实现力矩平衡。

3）调节缓速器档位“2”、“3”、“4”、“5”可以实现当时工况扭矩的25%、50%、75%、100%。

4）将缓速器负载扭矩%信号可通过上位机命令实现自动控制，也可人工手动控制。

本发明变速箱试验方法及试验台可实现变速箱的功能、性能、疲劳、耐久等试验，能够真实的模拟整车环境，可长期自动、重复性地运行指定工况，对被测变速箱损害小，试验台的硬件部分采用发动机和缓速器替代现有技术中的电机，价格相对现有技术低很多，极大的降低了成本。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.变速箱试验方法，其特征在于，采用发动机（32）模拟整车环境给被测变速箱（44）提供动力源，采用缓速器（62）吸收所述被测变速箱（44）的动能；具体包括以下步骤：

S1、将所述被测变速箱（44）档位设置在D档，控制所述缓速器（62）档位由0至2，提供一个负载；

S2、提供油门开度给所述发动机（32），使所述发动机（32）升转速达到试验条件需求数值，确认数据状态；

S3、调节所述缓速器（62）的扭矩数值，使扭矩数值达到带载试验条件需求数值；

S4、按试验要求保持相应的时间，确认数据状态；

S5、调节所述缓速器（62）的扭矩数值，使扭矩数值达到卸载试验条件需求数值；

S6、提供油门开度给所述发动机（32），使所述发动机（32）降转速达到怠速需求数值；

所述步骤S1至S6为所述被测变速箱（44）一个档位的试验步骤，所述变速箱试验方法还需将所述被测变速箱（44）的各前进档位一一进行试验，各档位的试验步骤均包括所述步骤S1至S6。

2.根据权利要求1所述的变速箱试验方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括准备步骤，所述准备步骤包括：

S01、确认现场供气、供水、供油正常；

S02、给用于控制所述发动机（32）的ECU（30）和用于控制所述被测变速箱（44）的TCU（40）上电与上位机（10）进行通信，所述上位机（10）确认无故障后，给用于控制所述缓速器（62）的缓速器控制器（60）上电；

S03、切换所述缓速器（62）的档位，是否有进气排气声音，验证工作状态是否正常；

S04、将所述被测变速箱（44）档位设置在N档，所述发动机（32）点火，确认数据状态。

3.根据权利要求2所述的变速箱试验方法，其特征在于，

在所述步骤S04和所述步骤S2中，若数据异常将触发发动机（32）熄火；

在所述步骤S4中，若所述被测变速箱（44）数据异常，将触发报警信息，先判断报警等级，根据所述报警等级自动切断所述发动机（32）供油及所述缓速器（62）负载，以保护所述被测变速箱（44）。

4.用于实现权利要求1-3任一权利要求所述的变速箱试验方法的变速箱试验台，其特征在于，包括与所述被测变速箱（44）相匹配的所述发动机（32），及与所述被测变速箱（44）传动连接的所述缓速器（62），还包括控制系统；

所述控制系统包括上位机（10），所述上位机（10）内安装有CANape软件，所述上位机（10）通信连接有CAN控制器（20），所述CAN控制器（20）通信连接有ECU（30）、TCU（40）和缓速器控制器（60）。

5.根据权利要求4所述的变速箱试验台，其特征在于，所述控制系统还包括与所述CAN控制器（20）通信连接的用于给所述ECU（30）提供油门开度信号的模拟量模块（80），所述模拟量模块（80）与所述ECU（30）电连接。

6.根据权利要求4所述的变速箱试验台，其特征在于，所述控制系统还包括网关（90），所述网关（90）连接在所述CAN控制器（20）与所述缓速器控制器（60）之间，用于将CAN协议转换成J1939协议。

7.根据权利要求4所述的变速箱试验台，其特征在于，所述控制系统还包括用于检测所述被测变速箱（44）油压的传感器（42），所述传感器（42）与所述CAN控制器（20）通信连接。

8.根据权利要求4所述的变速箱试验台，其特征在于，所述被测变速箱（44）与所述缓速器（62）之间通过传动轴（50）传动连接。

9.根据权利要求4所述的变速箱试验台，其特征在于，所述缓速器（62）为液力缓速器，所述缓速器（62）的热交换器（622）通过管路连接冷却塔（70），所述管路上设有过滤装置。