商用車AMT電磁式中間軸制動器的設(shè)計(jì)

林洋 龍永紅 王建忠

摘 要：針對商用車AMT氣動式中間軸制動器難以精確控制和沖擊較大的問題，本文通過對中間軸制動器基本參數(shù)的選取與計(jì)算，設(shè)計(jì)了一種新型電磁式中間軸制動器。此設(shè)計(jì)控制精度高、適應(yīng)性強(qiáng)，一定程度上減小了齒間沖擊。

關(guān)鍵詞：AMT；中間軸制動器；沖擊

0 引言

電控機(jī)械式自動變速器（Automated Manual Transmission， AMT）是在傳統(tǒng)平行軸式手動變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，加裝電控執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器構(gòu)成的，其具有手動變速器傳動效率高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，而且AMT制造相對簡單、生產(chǎn)繼承性好，所以具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景，尤其是在重型商用車領(lǐng)域[1-3]。

對于帶有同步器的機(jī)械式自動變速箱，同步轉(zhuǎn)速通過同步器實(shí)現(xiàn)，而不帶同步器的變速器，采用滑動齒套換擋，升擋時(shí)需要將輸入軸轉(zhuǎn)速降到合理范圍內(nèi)，才能較平順的進(jìn)齒嚙合、實(shí)現(xiàn)換擋[4]。而使用中間軸制動器可快速準(zhǔn)確的降低輸入軸轉(zhuǎn)速。國內(nèi)外采用的中間軸制動器多為氣動控制，不僅需要整車提供清潔氣源，而且由于氣體的可壓縮性，導(dǎo)致制動過程不易精確控制，沖擊較大[5]。

本文針對上述問題，通過對中間軸制動器進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，設(shè)計(jì)一種新型的電磁式中間軸制動器總成。

1 中間軸制動器的工作原理

中間軸制動器的摩擦片通過花鍵與變速器中間軸連接在一起，隨中間軸一同旋轉(zhuǎn)，鋼片與制動器底座固定在一起。制動器工作時(shí)，電磁閥控制高壓氣體進(jìn)入制動器氣缸，活塞在高壓氣的作用下向前運(yùn)動，擠壓鋼片，使鋼片與摩擦片之間發(fā)生滑摩產(chǎn)生摩擦阻力矩，即制動力矩，從而降低中間軸轉(zhuǎn)速。當(dāng)中間軸轉(zhuǎn)速降至目標(biāo)轉(zhuǎn)速，氣缸內(nèi)的高壓氣體經(jīng)電磁閥排出，活塞在回位彈簧的作用下回到初始位置，鋼片與摩擦片間的滑摩解除，制動器停止工作。油泵為制動器提供冷卻油。

2 參數(shù)計(jì)算

2.1 同步所需理論力矩計(jì)算

2.1.1 轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算

由于制動器是在變速箱摘空擋后工作，所以它的工作對象包括：發(fā)動機(jī)及其飛輪、變速箱一軸及其附屬零件、中間軸及其附屬零件、二軸上的惰輪、倒擋軸附屬零件以及其自身的轉(zhuǎn)動慣量。首先將上述各部分的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)換到安裝制動器側(cè)的中間軸上，然后再轉(zhuǎn)換到制動器上。

1）分離離合器換擋

分離離合器換擋時(shí)，制動器工作需要克服的轉(zhuǎn)動慣量及已知條件如下：

綜上所述，本設(shè)計(jì)是將克服通電后摩擦錐面所產(chǎn)生的力矩使錐盤轉(zhuǎn)動的周向力F2通過壓盤滾道的坡度放大，從而產(chǎn)生一個(gè)較大的軸向壓力F1壓緊摩擦片產(chǎn)生降速用的摩擦力矩，這壓緊過程中回位彈簧變形產(chǎn)生的彈力忽略不計(jì)。

3 設(shè)計(jì)方案

本方案中間軸制動器由電磁鐵控制制動器工作，采用隨動式壓盤結(jié)構(gòu)，在電磁鐵通電時(shí)，產(chǎn)生制動作用；電磁鐵斷電時(shí)，解除制動作用；易于精確控制。另外，將冷卻油泵與制動器集成為一個(gè)總成，系統(tǒng)集成度高、適應(yīng)性強(qiáng)，提高了裝配維修方便性。以下是本方案的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。

在圖5中，具體對應(yīng)關(guān)系為：1-制動器殼體；2-軸總成；3-制動器齒輪；4-圓錐滾子軸承；5-固定齒座；6-摩擦片（5個(gè)）；7-鋼片（4個(gè)）；8-齒輪泵外轉(zhuǎn)子；9-齒輪泵內(nèi)轉(zhuǎn)子；10-小墊片；11-推力軸承；12-泵蓋：13-碟形彈簧（2個(gè)）；14-隨動壓盤；15-鋼球（3個(gè)）；16-限位壓盤；17-吸盤；18-限位環(huán)；19-推力軸承 （2個(gè)）；20-大墊片；21-電磁鐵；22-電磁鐵開關(guān)。

4 結(jié)論

本文通過對中間軸制動器參數(shù)的選取與計(jì)算，設(shè)計(jì)了一種新型的電磁式中間軸制動器。此設(shè)計(jì)為后續(xù)中間軸制動器控制策略的開發(fā)奠定基礎(chǔ)，也更好地推進(jìn)AMT整機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王建忠.商用車機(jī)械式自動變速器控制策略關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[2] 王巍巍，郭彥穎，楊俊英，等.商用車AMT變速器中間軸制動器的優(yōu)化設(shè)計(jì)[A].中國汽車工程學(xué)會.面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學(xué)會年會論文集精選[C].中國汽車工程學(xué)會：中國汽車工程學(xué)會，2013：4.

[3] 楊俊英.重型商用車AMT換擋轉(zhuǎn)速同步控制技術(shù)研究[D].長春：吉林大學(xué)，2008.

[4] 賈奉橋，劉海鷗，沈文臣，等.基于中間軸制動器AMT換擋品質(zhì)控制[J].液壓與氣動，2016（10）：86-91.

[5] 李惠軍，邱輝鵬，李曉亮.電控機(jī)械式自動變速器制動裝置研究[J].汽車工程師，2011（06）：47-48.