电控机械式自动变速器选换挡执行器设计

电控机械式自动变速器选换挡执行器 《机电技术》2009年第3期机械设计制造 电控机械式自动变速器选换挡执行器设计 陈宁 (福建交通职业技术学院汽车运用与工程机械系,福建福州350000) 摘要:电控机械式自动变速器是在保持传统机械式变速箱机械结构基本不变的基础上,要求 变速箱具备自动换档 功能,本文设计出变速箱的选换档执行机构. 关键词:电控机械式自动变速器选换挡执行器设计 中图分类号:U463.212文献标识码:A文章编号:1672,4801(2009)03—076—02 胃l】吾 汽车电控机械式自动变速器(AMT)是在手动 变速器和干式离合器的基础上,应用电子技术和 自动变速理论,以电子控制单元(ECU)为核心, 通过液压或气动执行机构控制离合器的分离和接 合,变速器的选换档操作以及发动机油门的调节, 实现起步,换档的自动操纵.AMT控制的基本思想 是:根据驾驶员的意图(加速踏板,制动踏板, 选择器开关等)和车辆的状态(发动机转速,变 速器输入轴转速,车速和档位等),依据设定的控 制规律(变速器选换档规律和离合器控制规律 等),借助于相应的执行机构(选换档执行机构和 离合器执行机构),对车辆的动力传动系统进行联 合操纵….其基本控制思想如图1所示.因此,为 针对传统变速箱的自动化设 完成自动换档操作, 计成为AMT系统设计的重点.本文阐述了基于 CA5-75K65型变速箱的选换挡执行机构设计. 迥兰 魈 寒 蔼 图1AMT控制思想 1选换档执行机构的基本要求 选换档执行机构是以,汽哈尔滨变速器厂型 号为CA5—75K65的3轴五档式手动变速器为平台, 保留其绝大部分机构,只去除原操纵机构中的变 速杆总成,代替以自动换档机构,直接改动而成. 自动换档执行机构有电液,电气和全电3种.考 虑到客车上已有气源,故本采用电气执行机 76 构,以气动方式拨动换档轴,改变变速器档位. 为保证变速器在任何情况下都能有序准确地实现 所有档位的选换档动作,对选换档执行机构有如 下要求: (1)模拟手动换档机构实现退档,选档,挂 新档的动作; (2)要有足够大的力和足够快的速度.所设 计的推杆产生的力要大于选档或换档阻力,这样 才能保 证AMT执行机构动作能顺利完成.反应速度 和完成动作的速度要快,当ECU发出动作指令, 执行机构要在较短时间内完成动作.因为在换档 中产生动力传动中断,换档时间长,会影响到换 档品质和车辆的动力性: (3)要有保护装置,防止强行挂档.ECU向执 行器发出命令,执行换档操作,并将执行结果反 馈给ECU,当超载时(挂不上档)能迅速退出来并 重新挂档,即要求该执行器上有到位,超载的信 号反馈. 2设计方案和相关 CA5—75K65手动变速器上有两个独立的选档 和换档拨叉,绕各自的支点可以摆动到三个位置, 这两个拨叉合理的动作就可使变速器从当前档换 入目标档.选档和换档的基本动作是一致的,因 此选档和换档自动执行机构就可使用同一类设计 方案. 由于执行机构是安装在原有变速器上,所以该 设计要参照原变速器的一些参数和结构尺寸.选档 或换档执行机构的负载就是驱动齿轮变速器的拨 叉头进行换档所需要的;换档行程指的是换档时拨 又移动的距离.通过试验对原车选档力或换档力 (作用在拨叉头上的力)进行测量得到数据经圆整 为200N,各档换档行程为l2,15ram之间.考虑到 气动元件的系列化设计,选取参数如下: 机械设计制造《机电技术》2009年第3期 气缸选择系列,内径50mm,推杆直径 19mm.车上气压为p:0.8Mpa,计算气缸得到推力 为1570N,拉力为1343.292N.支承选择TCC形式 (铰轴座式),气缸可以绕中间铰轴摆动,使其直 线运动转变为拨叉绕支点的圆弧运动. 弹簧选择直径d:5mm,中径D:35mm,总 圈数n:5,刚度P’=48N/inln,最小工作载荷 PI=300N,最大工作载荷Pn:700N,工作行程h=8mm. 3换档执行过程的描述 如图2所示,左右两边的弹簧参数都一样,在 设计装配时要有一定的预紧力,该预紧力要能克服 选(换)档所需的力,选取300N.当气缸进气推 动拨杆8正常拨动选(换)档拨叉时,弹簧不会变 形,此时到位信号杆21相对于到位信号轴17运动, 直到轴上的传感器检测到信号说明移动到位,此时 应由ECU切换气路,停止气缸进气.根据实测换档 行程在1215mm之间,到位信号轴17上左右两个 传感器至中位传感器的距离取最大行程值15mm, 当行程小于15mm时,例如为12mm,拨杆已将选换 档拨又拨入档位,拨杆就停止不动了,由于这时刻 到位传感器没有检测到信号,气缸就会继续向前 (向后)运动,气缸的继续运动导致压缩其中一侧 弹簧,当弹簧的压缩量为3mm时到位传感器就检测 到信号,ECU接受到信号后发出命令停止气缸动作. 此时弹簧的作用就是行程补偿,使到位传感器发出 信号,但必须保证这时候的弹簧压缩量不会让超载 信号轴l0上的传感器误报警. 有级齿轮变速器有可能出现齿轮发生干涉现 象使变速器挂不上档,手动换档时驾驶员可重复执 行换档操作换入目标档,AMT必须有判断机能来实 现反复换档操作.当执行机构挂不上档是表现为气 缸推不动拨杆8,气缸动而拨杆8静止不动,超载 信号轴10(运动)与超载信号杆5(静止)有相对 运动,这时候一侧弹簧被压缩另一侧被释放.当弹 簧到达一定压缩量时超载信号轴10上的传感器发 出信号,取弹簧力700N,压缩量为8mm时报警. l一缸体2一旋塞3一弹簧4一滑块5一超载信号杆6一连接块 7,12,18一紧定螺钉8一拨杆9一导套1O一超载信号轴 n直射式光电传感器l3,14-螺栓15-到位信号板l6’气缸 17一到位信号轴19一超载信号板2O一螺母2l到位信号杆 图2选(换)档执行机构装配图 4结束语 经试验,基于CA5-75K65型变速箱的选换档执 行器设计是符合AMT系统工作要求的,换档过程可 靠而有效,实现了AMT自动换档的功能.对换档规 律的优化,以达到更高的换档品质,将是我们下一 阶段的研究重点. 参考文献 【1]李君,张建武,冯金芝,雷雨龙,葛安林.电控机械式自动变速器的发展,现状和展望[J].汽车 技术,2000(3) [2]葛安林.车辆自动变速理论与设计[M].北京:机械工业出版社,1993. 作者简介:陈宁(1982年,),女,福建交通职业技术学院汽车系助教,研究方向:汽车检测与维 修. 77