孟威(黑龍江省道路運(yùn)輸培訓(xùn)中心)

DABS10—5型變速器自動(dòng)換擋裝置總體設(shè)想

孟威
(黑龍江省道路運(yùn)輸培訓(xùn)中心)

摘要:作者多年來從事汽車?yán)碚撗芯考靶滦推嚳偝刹考难芯?，通過對(duì)DABS10—5型手動(dòng)變速器換擋理論的深入研究，提出了改進(jìn)其換擋操縱的方案設(shè)想，即使其手動(dòng)換擋模式改變成按照汽車各種工況下自動(dòng)變換擋位的操縱模式，同時(shí)完成了控制電機(jī)的選型工作。該方案包括電控氣動(dòng)式、電控液動(dòng)式、電磁鐵和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)、電控電動(dòng)式等。

關(guān)鍵詞:變速器;自動(dòng)換擋;裝置;總體設(shè)想

中圖分類號(hào):U467

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)04－0174－01

1　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

DABS10—5型變速器自動(dòng)換擋裝置是在DABS10—5型變速器變速箱(手動(dòng)檔)原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，主要改變手動(dòng)換擋操縱部分。即在總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變的情況下通過加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)化。因此DABS10—5型變速器自動(dòng)換擋裝置實(shí)際上是由一個(gè)電腦來控制一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來完成操作離合器和選檔的兩個(gè)動(dòng)作。DABS10—5型變速器自動(dòng)換擋裝置的核心技術(shù)是微機(jī)控制，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過電腦控制換擋輔助系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)手動(dòng)機(jī)械變速箱需要人工操作離合器和換擋的動(dòng)作。

該裝置其中主要包括傳感部分、電控部分和執(zhí)行部分。傳感部分包括各種傳感器以及從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元傳送來的各種信號(hào)，控制部分主要是自動(dòng)變速控制單元，執(zhí)行部分主要指控制自動(dòng)離合和換擋的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2　自動(dòng)換擋裝置執(zhí)行部分設(shè)計(jì)方案

(1)電控氣動(dòng)式

氣動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)ECU的指令控制單元閥，使換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地完成離合器接合與分離和變速器檔位選擇等動(dòng)作的。當(dāng)汽車上安裝儲(chǔ)氣罐時(shí)，動(dòng)力可以直接由儲(chǔ)氣罐提供。

由于氣體的體積可壓縮性，換擋速度變慢，對(duì)于有氣源的車輛因無需再為AMT增加能源、調(diào)壓與蓄能器等設(shè)備，仍有可用之處;但是在轎車上，因?yàn)閷?duì)換擋品質(zhì)要求較高，應(yīng)用比較少，所以本裝置不采用電控氣動(dòng)式方案。

(2)電磁鐵和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)

該方案采用一種由電磁鐵和電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋控制，具體結(jié)構(gòu)由選檔機(jī)構(gòu)、換擋機(jī)構(gòu)和檔位檢測機(jī)構(gòu)組成。選檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括換擋軸、下鐵芯、下線圈、電磁鐵下殼體、銜鐵、電磁鐵上殼體、上線圈、上鐵芯。下鐵芯與換擋軸連接，并可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過穿過銜鐵中心孔的連接螺桿將下鐵芯連為一體。電磁鐵上殼體和下殼體內(nèi)安裝由線圈，通過銜鐵上的螺紋將電磁鐵下殼體和上殼體連為一整體。鐵芯在線圈中心孔內(nèi)可上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)換擋軸上下運(yùn)動(dòng)完成選檔動(dòng)作。

該方案由于電磁鐵動(dòng)作速度快，可大大減少選檔過程時(shí)間，并且電磁鐵工作時(shí)無磨損，可靠性高。具有結(jié)構(gòu)簡單、布置方便、選檔時(shí)間短的特點(diǎn)。但是由于電磁鐵只有兩個(gè)極端位置，中間位置由斷電后彈簧回位來確定，這樣就使得選檔過程的不可靠性，故不采取該方案。

(3)電控電動(dòng)式

隨著汽車電子產(chǎn)品性能的不斷提升，完全實(shí)現(xiàn)了在變速控制系統(tǒng)中采用電力拖動(dòng)。油門、離合器以及選換擋裝置的動(dòng)作采取電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)來完成。用三個(gè)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)選、換擋和離合器的操縱，電機(jī)根據(jù)ECU的指令控制執(zhí)行器。

電控電動(dòng)式自動(dòng)換擋裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其缺點(diǎn)是電機(jī)的動(dòng)作沒有液壓控制系統(tǒng)來的精確，換擋操作比較遲緩，但因其性價(jià)比最高，而且缺點(diǎn)可以完善，故本裝置采用電控電動(dòng)式。

3　電機(jī)選型

電動(dòng)機(jī)的種類繁多，形式各異，然而并不一定分別具有相互獨(dú)立的特性，這樣一來，最佳電動(dòng)機(jī)的選擇必須根據(jù)實(shí)際工程來確定電動(dòng)機(jī)的用途以及電動(dòng)機(jī)所需的特性。

首先是考慮用何種電動(dòng)機(jī)。由于汽車上的電源基本上都是12V的直流電，所以電機(jī)應(yīng)該采用12V的直流電機(jī)為宜。

其次是對(duì)機(jī)械負(fù)載的主要運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。包括容負(fù)載的慣量及機(jī)械負(fù)載的結(jié)構(gòu)等。為了使負(fù)載和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠正常運(yùn)行，需要對(duì)段選用的電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩作必要的計(jì)算，才能確定該電動(dòng)機(jī)是否符合要求。

本設(shè)計(jì)為換擋和離合控制機(jī)構(gòu)的簡化，選擇電機(jī)為電動(dòng)推桿。

電動(dòng)推桿工作原理是電動(dòng)機(jī)通過一對(duì)齒輪減速后帶動(dòng)一對(duì)絲杠螺母把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)完成推拉動(dòng)作。推力和拉力相等。

根據(jù)市場上供應(yīng)的電動(dòng)推桿，LAM4電動(dòng)推桿比較符合要求，下面是LAM4電動(dòng)推桿不同型號(hào)電動(dòng)推桿的相關(guān)參數(shù)。

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收稿日期:2014－12－08