一种新型电液伺服系统在机械自动变速器(AMT)中的应用研究

　　前言

　　AMT是对原有手动机械变速器的改造,由于国内车辆普遍装备固定轴式机械变速器,故在国内开展AMT技术研究大有前途。

　　目前国内外的AMT主要有电子式和电液式两种。电子式的AMT主要采用步进电机或伺服电机控制,这种变速器可控性好,其主要缺点是输出力矩小; 而电液式的AMT能够弥补上述的缺点,但由于它的液压系统主要由一些开关阀和节流阀组成,使得整个系统复杂化,且换挡不平稳。本文在参考了上述两种AMT 的优缺点基础上,设计出了一种新型电-液伺服式AMT。该变速器采用液压伺服系统作为操纵系统,引用转向器的油液代替常规的电动泵供油,充分利用了液压控 制系统的油液,节约了能源,提高了系统的效率,同时分别采用了由一个步进电机控制的数字摆动缸作为变速杆和叉形拨杆的动力源,简化了整个液压系统,且可控 性好,换挡品质高。

　　1 AMT的工作原理

　　AMT是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上,应用微电子驾驶和控制理论,以电子控制器(ECU)为核心,通过电动、液压或气动执行机 构对选换挡机构、离合器、油门进行操纵,来实现起步和换挡的自动操作。AMT的基本控制原理是:ECU根据驾驶员的操纵(油门踏板、制动踏板、转向盘、选 挡器的操纵)和车辆的运行状态(车速、发动机转速、变速器输入轴转速),综合判断,确定驾驶员的意图以及路面情况,采用相应的控制规律,发出控制指令,借 助于相应的执行机构,对车辆的动力传动系统进行自动操纵。

　　2 新型AMT的基本液压原理

　　常用电液式自动变速器的控制是采用电机持续工作,使液压泵连续供油,通过一系列的阀和传感器来对自动变速器的工作过程进行控制;由于自动变速器 是间隔式工作,工作的时间少于不工作的时间,所以电机连续工作,浪费了汽车发动机的能源,降低了整个系统的效率;另外,泵长期处于工作状态,还降低了泵的 使用寿命;整个系统还较多地使用阀和传感器,使得系统元器件增多,更复杂,不利于系统的检修,且体积大、成本高。

　　针对上述的不足之处,本文采用了一种新的控制方法,其基本原理图见图1。该方案是采用在常流式转向器的进油口接一个储能器,将该储能器的油液作 为变速器的动力油源,通过步进电机间隔式工作来控制数字阀开度的大小,从而控制了变速器进油量的供给,实现自动变速器的工作过程和汽车的平稳换挡。

　　图1中的虚线部分已被设计成了一种数字伺服缸,具体结构如图2所示。

　　3 数字伺服缸的结构及工作原理

　　在分析比较国内外数字缸结构形式的基础上,结合在自动变速器上的应用,确定了数字伺服缸的结构形式如图2所示。