自动变速箱清洁度水平对整机影响的验证方法

温华明，张保良，杨士先

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

自动变速箱清洁度水平对整机影响的验证方法

温华明，张保良，杨士先

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

变速箱的整机清洁度水平与各零部件表面所残留的污染物尺寸及重量密切相关，该部分污染物可能导致电磁阀卡滞，零部件表面磨损加剧等现象，严重影响变速箱的可靠性及耐久性。文章论述了一种验证变速箱整机清洁度对整机功能影响的方法，根据结果对变速箱整机的清洁度控制水平的合理性进行评估。

自动变速箱；清洁度；影响；验证方法

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

电控液动自动变速箱利用电信号驱动电磁阀控制油路的通断，将液压油分配到所需位置驱动各执行部件进行换挡以及离合器的接合和分离等动作。工作过程中，电磁阀浸没在油液中，当油液中存在污染物时，可能引起电磁阀卡滞而导致系统功能异常。

为了提高变速箱的寿命，变速箱的齿轮和轴承处均开设有润滑油道，将油液引入到运动表面之间，如果油液中存在污染物颗粒尤其是较硬材质污染物，将导致齿轮及轴承运动表面磨损加剧，降低变速箱的传递精度，进而影响变速箱的可靠性及耐久性。

为了保证整机的功能及可靠性要求，必须将变速箱的清洁度控制在一个合适的水平，避免油液中存在过多的污染物颗粒。而所定义的清洁度水平是否能够满足变速箱的需求，则需要相应的试验进行验证。

1、变速箱清洁度概述

变速箱相关的清洁度可分为两部分：油液清洁度和零部件清洁度。油品清洁度水平表示方法按照ISO 4406，主要指油液中悬浮的较小尺寸的颗粒的数量，该部分清洁度均由油品供应商按照相关标准进行严格的管控。

零部件清洁度是指零部件经过加工清洗后表面残留的污染物，该部分污染物材质一般与零部件本身材质一致，变速箱内单个零部件表面的污染物随着液压系统油液的循环，可以到达变速箱内各个位置，对变速箱造成影响。因此对变速箱内各个零部件均对污染物的最大尺寸及重量进行了定义，定义方法一般参照ISO 16232-10，清洁度结果表达方式。

本文所述变速箱清洁度为变速箱的零部件清洁度，它表示了变速箱内各零部件所定义清洁度的总和，即变速箱内允许的不同材质颗粒的最大尺寸及最大重量的要求。

2、验证思路

对零部件进行清洁，加注特定尺寸及重量的污染物，通过整机的耐久试验，在试验过程中对变速箱的整机状态进行实时监测，判断该清洁度水平对变速箱功能的影响。试验完成后，通过变速箱拆解后的对比分析，判断该变速箱清洁度状态下对各零部件的影响程度。

3、污染物制备

3.1 污染物尺寸及重量

污染物按照各零部件技术要求定义的零部件清洁度的最大尺寸，最大重量进行，用于验证在极限状态即最差的清洁度状态下，是否发生变速箱功能故障的现象。

3.2 污染物来源

根据行业内对变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等尺寸规格。目前市场上常见的污染物粉尘一般为用于滤清器评定的试验粉尘氧化硅试验粉尘（国际标准ISO 12103-1），而该粉尘中污染物尺寸均小于200μm的颗粒，不适用于本试验。

由于无法直接采购到用于变速箱清洁度验证的多种成分的大颗粒污染物，采用从变速箱各零部件本身材质上磨取污染物颗粒的方式。所需磨取的材质及重量应提前识别，按照各零部件原材料，统计出变速箱内可能存在的污染物材质种类及重量，利用砂轮机或者锉刀进行磨取。

污染物的磨取应尽可能包含所有零部件，但部分零部件存在无法获取其颗粒物的情况，比如橡胶类产品，该部分污染物重量用其他常见材质取代。

从零部件上磨取污染物可保证污染物成分与变速箱内可能存在的污染物成分一致，使试验结果更具有参考价值。

3.3 污染物筛选

完成污染物的磨取后，从标准分样筛中选择合适孔径的分样筛对污染物进行筛选。比如采用0.3mm，0.4mm孔径的分样筛进行组合筛选后，可得到理论上尺寸大于300μm，小于400微米的污染物颗粒。但是由于污染物的形状较不规则，采用分样筛筛选后，实际得到的污染物通常与理论尺寸规格存在一定的差异，因此需要对筛选后的污染物进行检测分析。

选取多种孔径分样筛组合（如0.2mm+0.22mm，0.22mm+0.26mm）得到的污染物作为分析样本，利用电子扫描显微镜下对污染物的尺寸规格进行统计。比如对于最大尺寸要求为450μm的污染物，要求检测样本中超过95%的污染物颗粒均小于450μm，即可作为最大尺寸450μm的污染物进行使用。

根据该方法确定不同材质不同规格污染物所需要采用的分样筛规格，进行大量污染物筛选称重后，得到加注到变速箱内的特定尺寸及重量的污染物。

4、变速箱装配

变速箱装配之前，对所有的零部件进行清洗，保证零部件表面清洁，并确认各零部件状态良好，可用于装配。对于经过耐久试验后可能产生磨损、划伤或者失效的零部件，对其表面状态进行拍照记录，各零部件根据需要进行相关的数据测量记录，方便试验后进行对比。

装配过程中，按照定义污染物的材质，尺寸和重量，将各零部件的污染物加注在可能导致风险的区域（比如齿轮件将污染物分布在齿轮表面，壳体上的污染物加注在油道内，液压控制模块污染物加注在内部油路中等）。装配完成后对变速箱进行试运转，对各个档位进行磨合测试，检测变速箱状态是否异常。

5、整机耐久试验

整机耐久试验工况根据变速箱所匹配的整车道路载荷谱进行定义，参照整车当量10万公里换挡次数，选取各档位中最多的换挡次数作为试验循环次数。试验过程中保证在每个循环内，液压控制模块内的电磁阀均进行动作，进而确定是否出现污染物导致的卡滞现象。

将变速箱安装在测试台架上，给变速箱提供转速，扭矩等输入，通过TCU控制变速箱内电磁阀等进行换挡、退档等动作，过程中保证变速箱工作温度在实际工作温度范围内，避免温度过高导致变速箱失效现象。

试验过程中通过采集变速箱的离合器压力曲线，如图3所示，通过试验过程中持续监测，与初始正常状态下压力曲线进行对比，记录耐久试验过程中几个电流点下离合器压力与正常状态下的差值，形成离合器压力偏差值的统计表，如图4所示，判断是否产生了压力异常的现象。另外过程中要实施观测是否出现无法换挡，退档等现象。

对于发现的影响整机性能的异常现象需要进行排查分析，确定是否由于污染物导致，若为污染物导致，则可确认该清洁度水平会影响整机产生影响，若为非清洁度因素导致，则继续进行试验，直至完成当量10万公里的换挡循环。

6、拆解分析

完成当量10万公里的测试后，对变速箱进行试运转，确认各档位运转过程是否存在异常，若无异常，则对变速箱进行拆解，对各零部件进行拆解分析，与试验前零部件的状态进行对比，确认经过耐久试验后各零部件的性能或者表面磨损情况，对变速箱各零部件进行全面的评估后，判断污染物在耐久试验中对整机正常工作带来的影响。

试验完成后应重点进行液压模块性能测试，检查是否产生电磁阀卡滞或者性能严重衰减现象。

7、结论

根据当前变速箱清洁度水平的试验验证结果，从变速箱的可靠性，换挡舒适性以及耐久性等方面进行全面评估，确认目前清洁度水平是否为可接受状态。如果在可接受的范围内，则可按照当前变速箱清洁度进行要求。如果不能接受，则需要在目前变速箱清洁度水平基础上，对整箱清洁度进行进一步的管控和提升。

[1] ISO 4406-1999.液压油液固体颗粒污染物水平的测定方法.

[2] ISO 16232-10.道路车辆液压油路元件清洁度表达方式.

[3] ISO 12103-1.道路车辆 用于滤清器评定的试验粉尘.第1部分:氧化硅试验粉尘.

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

温华明（1990-），男，工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，主要从事汽车自动变速箱液压系统方面工作。