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        新型車輛電控電執(zhí)行機構(gòu)自動變速器

        2016-05-10 07:41:06杜迎慧
        卷宗 2016年3期
        關鍵詞:自動變速器控制分析

        摘 要:隨著自動變速技術(shù)的廣泛應用,對農(nóng)用運輸車來說自動換擋的控制已是關鍵的技術(shù),而對換擋品質(zhì)的研究也越來越被關注。本文提出了電磁離合器在自動變速器中的應用技術(shù),研制了車輛電控電執(zhí)行機構(gòu)自動變速器。簡要介紹了其結(jié)構(gòu)組成,工作原理和電執(zhí)行機構(gòu)的控制分析。

        關鍵詞:自動變速器;電執(zhí)行機構(gòu);電子控制裝置;控制分析

        目前,車輛上使用的自動變速器大都采用電控液壓執(zhí)行機構(gòu)的自動變速器,結(jié)構(gòu)不夠靈活而復雜,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,筆者對傳統(tǒng)的自動變速器進行了改進,發(fā)明了一種車輛電控電執(zhí)行機構(gòu)自動變速器,在齒輪變速箱中設置有一系列電執(zhí)行機構(gòu),組成一套能夠自動變換擋位的自動變速器,一系列電執(zhí)行機構(gòu)均由電磁離合器組成。

        1.結(jié)構(gòu)組成

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

        1.1 電執(zhí)行機構(gòu)自動變速器

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

        如圖1所示,發(fā)動機1通過聯(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通過滾針軸承與輸入軸3相聯(lián)接,同時3和16分別通過軸承裝入箱體29的二個軸承孔內(nèi)。變速器輸出軸16的端頭部位以及尾頭部位分別通過花鍵聯(lián)接電磁離合器主動部件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。電磁離合器主動部件6左側(cè)與電磁離合器左從動部件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。電磁離合器主動部件14左側(cè)與電磁離合器左從動部件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28兩端通過軸承分別裝入箱體29另外兩個軸承孔內(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部件22通過花鍵聯(lián)接,22外圍裝有工作線圈23,23安裝在箱體29上。電磁離合器主動部件22左側(cè)與電磁離合器左從動部件24接觸, 22右側(cè)與電磁離合器右從動部件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]是一個單片機控制系統(tǒng),其輸入接口電路與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器、檔位控制開關相連,輸出接口電路與發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)及換擋執(zhí)行機構(gòu)電磁離合器驅(qū)動裝置相連。

        電執(zhí)行器自動變速器采用電源電控系統(tǒng),由于是電流提供動力,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)動機轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的電信號輸入電子控制系統(tǒng),由電子控制系統(tǒng)經(jīng)過計算、比較處理后,根據(jù)預先編制的換擋程序確定擋位和換擋點。改變電磁離合器的結(jié)合和分離,實現(xiàn)自動換擋電執(zhí)行器換擋控制原理如圖2。

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

        2. 工作原理

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

        當需要一擋時,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,電磁離合器主動部件22與電磁離合器左從動部件24結(jié)合,這時動力傳遞線路為:發(fā)動機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→電磁離合器主動部件22→電磁離合器左從動部件24→中間軸齒輪(3)25→輸出軸齒輪(2)10→變速器輸出軸16;

        當需要二擋時,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,電磁離合器主動部件22與電磁離合器右從動部件21結(jié)合,這時動力傳遞線路為:發(fā)動機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→電磁離合器主動部件22→電磁離合器右從動部件21→中間軸齒輪(2)20→輸出軸齒輪(3)11→變速器輸出軸16;

        當需要三擋時,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,電磁離合器主動部件6與電磁離合器右從動部件8結(jié)合,這時動力傳遞線路為:發(fā)動機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→電磁離合器右從動部件8→電磁離合器主動部件6→變速器輸出軸16;

        當需要四擋時,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,電磁離合器主動部件6與電磁離合器左從動部件5結(jié)合,這時動力傳遞線路為:發(fā)動機1→變速器輸入軸3→輸入軸齒輪4→電磁離合器左從動部件5→電磁離合器主動部件6→變速器輸出軸16;

        當需要倒擋時,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,電磁離合器主動部件14與電磁離合器左從動部件13結(jié)合,這時動力傳遞線路為:發(fā)動機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→電磁離合器左從動部件13→電磁離合器主動部件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

        車輛電控電執(zhí)行機構(gòu)自動變速器以定軸或動軸輪系齒輪變速箱為基礎,裝備若干個電執(zhí)行機構(gòu),擋位變換依靠電執(zhí)行機構(gòu)電磁離合器完成,具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)成靈活(可用于定軸或動軸輪系)、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。

        參考文獻

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

        [2]黃縱益.現(xiàn)代轎車自動變速器原理和設計[M]同濟大學出版社,2005.

        [3]柏軍玲.電控機械式自動變速器的開發(fā)研究[J].中國制造業(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)絡整定PID控制[J].電機與控制學報,2007,11(4):335-339.

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

        作者簡介

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

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