摘 要：隨著自動(dòng)變速技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)農(nóng)用運(yùn)輸車來(lái)說(shuō)自動(dòng)換擋的控制已是關(guān)鍵的技術(shù)，而對(duì)換擋品質(zhì)的研究也越來(lái)越被關(guān)注。本文提出了電磁離合器在自動(dòng)變速器中的應(yīng)用技術(shù)，研制了車輛電控電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器。簡(jiǎn)要介紹了其結(jié)構(gòu)組成，工作原理和電執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器；電執(zhí)行機(jī)構(gòu)；電子控制裝置；控制分析

目前，車輛上使用的自動(dòng)變速器大都采用電控液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)變速器，結(jié)構(gòu)不夠靈活而復(fù)雜，制造成本高，由于采用電控液壓執(zhí)行系統(tǒng)，控制頻響特性不好。為此，筆者對(duì)傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)明了一種車輛電控電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器，在齒輪變速箱中設(shè)置有一系列電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，組成一套能夠自動(dòng)變換擋位的自動(dòng)變速器，一系列電執(zhí)行機(jī)構(gòu)均由電磁離合器組成。

1.結(jié)構(gòu)組成

車輛電控電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器有電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器和電子控制裝置組成。

1.1 電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器

電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器以定軸或動(dòng)軸輪系齒輪變速箱為基礎(chǔ)[1，2]，在齒輪變速箱中設(shè)置有一系列電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，組成一套車輛電控電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器，一系列電執(zhí)行機(jī)構(gòu)均由電磁離合器組成。擋位變換依靠電執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成，齒輪變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變速，電磁離合器實(shí)現(xiàn)擋位變換。電磁離合器包括電磁離合器主動(dòng)部件、電磁離合器左右從動(dòng)部件、工作線圈，電磁離合器主動(dòng)部件分別與電磁離合器左右從動(dòng)部件相接觸，電磁離合器左、右從動(dòng)部件分別與齒輪變速箱中相應(yīng)的齒輪聯(lián)接，工作線圈均安裝在齒輪變速箱的箱體內(nèi)相應(yīng)位置上。

如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2與變速器輸入軸3聯(lián)接，變速器輸入軸3與輸入軸齒輪4鑄造成為一體，變速器輸出軸16通過(guò)滾針軸承與輸入軸3相聯(lián)接，同時(shí)3和16分別通過(guò)軸承裝入箱體29的二個(gè)軸承孔內(nèi)。變速器輸出軸16的端頭部位以及尾頭部位分別通過(guò)花鍵聯(lián)接電磁離合器主動(dòng)部件6和14，中間部位分別用鍵聯(lián)接輸出軸齒輪（2）10與輸出軸齒輪（3）11，同時(shí)此部位又空套裝有輸出軸齒輪（1）9與輸出軸齒輪（4）12。電磁離合器主動(dòng)部件6左側(cè)與電磁離合器左從動(dòng)部件5接觸，5與輸入軸齒輪4 聯(lián)接；6的右側(cè)與電磁離合器右從動(dòng)部件8接觸，8與輸出軸齒輪（1）9聯(lián)接； 6外圍裝有工作線圈7，工作線圈7安裝在箱體29上。電磁離合器主動(dòng)部件14左側(cè)與電磁離合器左從動(dòng)部件13接觸，13與輸出軸齒輪（4）12聯(lián)接；14的外圍裝有工作線圈15，工作線圈15安裝在箱體29上。中間軸28兩端通過(guò)軸承分別裝入箱體29另外兩個(gè)軸承孔內(nèi)；在中間軸28左端分別用鍵聯(lián)接中間軸齒輪（5）27和中間軸齒輪（4）26，（5）27與輸入軸齒輪4嚙合，（4）26與輸出軸齒輪（1）9嚙合；在中間軸28中部位空套裝有中間軸齒輪（2）20和中間軸齒輪（3）25，在中間軸28中部位還裝有電磁離合器主動(dòng)部件22通過(guò)花鍵聯(lián)接，22外圍裝有工作線圈23，23安裝在箱體29上。電磁離合器主動(dòng)部件22左側(cè)與電磁離合器左從動(dòng)部件24接觸， 22右側(cè)與電磁離合器右從動(dòng)部件21接觸，24與中間軸齒輪（3）25聯(lián)接，21與中間軸齒輪（2）20聯(lián)接，中間軸齒輪（3）25與輸出軸齒輪2（10）嚙合。中間軸齒輪（2）20與輸出軸齒輪（3）11嚙合。在中間軸28右部位裝有中間軸齒輪17，17與安裝在倒檔齒輪軸18上的倒檔齒輪19嚙合，倒檔齒輪軸18安裝在箱體29上，倒檔齒輪19又與輸出軸齒輪（4）12嚙合。

1.2 電子控制裝置

電子控制裝置[3]是一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，其輸入接口電路與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器、檔位控制開關(guān)相連，輸出接口電路與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)及換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁離合器驅(qū)動(dòng)裝置相連。

電執(zhí)行器自動(dòng)變速器采用電源電控系統(tǒng)，由于是電流提供動(dòng)力，所以此操作系統(tǒng)稱為電壓、電流操作系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)的作用是將輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)輸入電子控制系統(tǒng)，由電子控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算、比較處理后，根據(jù)預(yù)先編制的換擋程序確定擋位和換擋點(diǎn)。改變電磁離合器的結(jié)合和分離，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋電執(zhí)行器換擋控制原理如圖2。

變速器換擋控制也就是通過(guò)改變速比，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器的潛力，使汽車能在合適的牽引力和車速下工作，以適應(yīng)道路情況和行駛工況的要求，使汽車獲得良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

2. 工作原理

圖1中發(fā)動(dòng)機(jī)1通過(guò)聯(lián)軸器2直接與變速器輸入軸3相連接，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用。圖中6、14、22均為電磁離合器的主動(dòng)部分，7、15、23為主動(dòng)部分配套的通電工作線圈，離合器又有左右從動(dòng)部分與之主動(dòng)部分相互配合使用。電磁離合器的從動(dòng)部分與變速齒輪固定聯(lián)結(jié)在一起，在變速換擋過(guò)程中，只有一個(gè)離合器接合其余均處于分離狀態(tài)。在接合的離合器中，主動(dòng)部分也是只和其中的一個(gè)從動(dòng)元件相接合，或左從動(dòng)元件或右從動(dòng)元件不能同時(shí)接合。

當(dāng)需要一擋時(shí)，電磁離合器工作線圈23左線圈通電，其他電磁離合器工作線圈斷電，電磁離合器主動(dòng)部件22與電磁離合器左從動(dòng)部件24結(jié)合，這時(shí)動(dòng)力傳遞線路為：發(fā)動(dòng)機(jī)1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→中間軸齒輪（5）27→中間軸28→電磁離合器主動(dòng)部件22→電磁離合器左從動(dòng)部件24→中間軸齒輪（3）25→輸出軸齒輪（2）10→變速器輸出軸16；

當(dāng)需要二擋時(shí)，電磁離合器工作線圈23右線圈通電，其他電磁離合器工作線圈斷電，電磁離合器主動(dòng)部件22與電磁離合器右從動(dòng)部件21結(jié)合，這時(shí)動(dòng)力傳遞線路為：發(fā)動(dòng)機(jī)1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→中間軸齒輪（5）27→中間軸28→電磁離合器主動(dòng)部件22→電磁離合器右從動(dòng)部件21→中間軸齒輪（2）20→輸出軸齒輪（3）11→變速器輸出軸16；

當(dāng)需要三擋時(shí)，電磁離合器工作線圈7右線圈通電，其他電磁離合器工作線圈斷電，電磁離合器主動(dòng)部件6與電磁離合器右從動(dòng)部件8結(jié)合，這時(shí)動(dòng)力傳遞線路為：發(fā)動(dòng)機(jī)1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→中間軸齒輪（5）27→中間軸28→中間軸齒輪（4）26→輸出軸齒輪（1）9→電磁離合器右從動(dòng)部件8→電磁離合器主動(dòng)部件6→變速器輸出軸16；

當(dāng)需要四擋時(shí)，電磁離合器工作線圈7左線圈通電，其他電磁離合器工作線圈斷電，電磁離合器主動(dòng)部件6與電磁離合器左從動(dòng)部件5結(jié)合，這時(shí)動(dòng)力傳遞線路為：發(fā)動(dòng)機(jī)1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→電磁離合器左從動(dòng)部件5→電磁離合器主動(dòng)部件6→變速器輸出軸16；

當(dāng)需要倒擋時(shí)，電磁離合器工作線圈15左線圈通電，其他電磁離合器工作線圈斷電，電磁離合器主動(dòng)部件14與電磁離合器左從動(dòng)部件13結(jié)合，這時(shí)動(dòng)力傳遞線路為：發(fā)動(dòng)機(jī)1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→中間軸齒輪（5）27→中間軸28→中間軸齒輪（1）17→倒擋齒輪19→輸出軸齒輪（4）12→電磁離合器左從動(dòng)部件13→電磁離合器主動(dòng)部件14→變速器輸出軸16。

如果增加電磁離合器的數(shù)量，可以增加擋位數(shù)量，反之相反。

3.結(jié)束語(yǔ)

車輛電控電執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器以定軸或動(dòng)軸輪系齒輪變速箱為基礎(chǔ)，裝備若干個(gè)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)，擋位變換依靠電執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁離合器完成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)成靈活（可用于定軸或動(dòng)軸輪系）、變擋控制方式軟件化、生產(chǎn)成本低、控制頻響特性好等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳德陽(yáng)，王林超.《自動(dòng)變速器圖冊(cè)》[M]，人民交通出版社，2007.

[2]黃縱益.現(xiàn)代轎車自動(dòng)變速器原理和設(shè)計(jì)[M]同濟(jì)大學(xué)出版社，2005.

[3]柏軍玲.電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的開發(fā)研究[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2007，36（5）：75-82.

[4]吳曉剛，王旭東.電磁離合器電流的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定PID控制[J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào)，2007，11（4）：335-339.

[5]楊慶，張德明.HCS12單片機(jī)PWM功能在汽車自動(dòng)變速器中的應(yīng)用[J].微型電腦應(yīng)用，2007，23（11）：34-36.

作者簡(jiǎn)介

杜迎慧（1983-），女，河南商丘，新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士研究生，研究方向：車輛工程。