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无同步器机械变速器智能换档系统技术解析

信息来源:chuandong.biz  时间:2007-09-21  浏览次数:199

  汽车上广泛采用活塞式内燃机其扭矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾在传动系中设置变速器。变速器作为传动系的主要组成部分,其输入轴将发动机输出的扭矩和转速,通过变速器齿轮组传动比的变化,以适应汽车变化的行驶条件和配合发动机工作,使车辆具有较好的动力性和经济性。
  无同步变速器
  无同步变速器应用结合齿套换档时,待啮合的一对齿轮的结合齿套和结合齿圈上相应的内、外花键齿的圆周速度必须相等(同步)方能平顺地进入啮合而挂上档。若在二齿不同步时即强制挂档,将使二齿间发生冲击和噪声,影响齿的工作寿命,甚至折断。因此欲使无同步器变速器换档时不产生花键齿间冲击,需要进行较复杂的操作并应在短时间内迅速而正确地完成,这对于即使是技术很熟练的驾驶员也易造成疲劳。因此要求在变速器结构上采取措施,既保证平顺挂档,又使操作简化减轻驾驶员劳动强度。同步器即是在这样的要求下产生的。经多年努力,目前在各类型货车变速器里,亦即增加了换档同步器使货车换档方式与轿车一致;换档时机容易掌握,但换档时要求内外花键齿同步的原理还是一样的,只是内外花键齿啮合时的同步要求是通过同步器代替人来完成。这需要一定的换档推力和时间。驾驶员往往忽略了这样一个调整过程和时间,尽管档位已经换入但由于发动机与变速器输入轴转速差很大,使得驾驶员松开离合器时变速器与离合器的冲击力很大,这就造成了同步器的损坏率很高有超过70%的变速器的维修,都是因为驾驶员的操作不当导致同步器损坏,而这种损坏往往得不到重视,同步器的诞生给驾驶员带来了方便,但同时给维修人员带来了麻烦。
  多年来人们一直在研究如何延长变速器同步器的使用寿命,以及易于驾驶员换档操作的换档方式,开发过不少不同的同步器和换档系统,但由于种种原因未获得突破性进展。随着计算机技术不断发展和硬件成本的下降,以及移动网络技术在汽车上的普遍使用,上世纪90年代,研制开发出计算机控制的智能换档系统,这一系统的出现使得现在的自动控制无同步器换档系统成为了现实。
  智能换档无同步器变速器的工作原理是:智能换档无同步器变速器由计算机控制执行过程通过电磁阀控制气缸完成。传感器测量主轴的转速、中间轴的速度和发动机的输出扭矩等,计算机计算出换档时机综合确定应换档位,并自动完成无需移动离合器踏板,变速器结构与传统的机械变速器基本一样。
  无同步器变速器中的主轴速度与齿轮间的配合是通过电机和变速器的电器控制完成的。变速器齿轮的减速是通过变速器中间轴的变速器制动完成的。目前只有电-气控制全自动换档机械变速器选配无同步器换档机构。电-液控制重型货车全自动换档机械变速器选配无同步器换档机构的产品即将上市。
  无同步器变速器换档制动
  从低档换入高档时,需降低被换档齿轮的速度,同时中间轴亦要降低速度。中间轴降低速度后,将使被换档齿轮上结合齿圈与结合齿套内外花键齿同步,达到换档目的降低中间轴速度是通过安装在中间轴前端的中间轴减速器的制动(见图1)作用完成的。中间轴减速摩擦片(见图2)有2片,一片固定在中间轴一端另一片固定在滑动活塞上,活塞与变速器壳体相对固定不能转动,只可轴向移动。轴向移动时可使2片摩擦片接触,产生制动力降一低中间轴速度。中间轴制动只有在低档换入高档时起作用。
  资料图
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  另外从高档换入低档时需增大被换档齿轮的速度同时中间轴需增大速度。中间轴增大速度将使被换档齿轮的结合齿圈与结合齿套内外花键同步,达到换档目的。增大中间轴速度是通过增大发动机速度去完成的在这一换档过程中无需使用中间轴制动装置。
  无同步器变速器换档执行过程
  1.向上加档操作,以由1档换入2档为例(见图3)。
  无同步器机械变速器智能换档控制网络结构
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  (1)降低发动机扭矩(MR发动机控制系统)。
  (2)离合器分离(KB离合器控制系统/KR离合器控制装置)。
  (3)1档分离(GS变速器控制模块)。
  (4)中间轴减速器制动系统减速(GS变速器控制模块/门限缸第5气阀)。
  (5)换上2档(GS变速器控制模块)。
  (6)离合器接合(KB离合器控制系统/KR离合器控制装置)。
  (7)重新增大发动机扭矩(MR发动机控制系统)。
  2.向下减档操作,以由4档换入3档(见图六)。
  (1)降低发动机扭矩(MR发动机控制系统)。
  (2)离合器分离(KB离合器控制系统/KR离合器控制装置)。
  (3)4档分离(GS变速器控制模块)。
  (4)离合器接合(K日离合器控制系统/KR离合器控制装置)。
  (5)增大发动机转速(MR发动机控制系统)。
  (6)换上3档
  (7)根据载荷和速度,重新增大发动机扭矩(MR发动机控制系统)。
  以上操作过程是通过车辆局域网自动完成的。

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