基于正独立式机械双流传动的AMT选换挡执行机构

　　目前,国内外AMT(automated mechanicaltransmission)技术的研究平台基本上是单流定轴式机械传动装置.即在MT(mechanicaltransmission)上加装一套ASCS(automated shift control sys-tem)系统实现车辆的自动换挡操纵. ASCS系统通常由传感器、控制单元以及执行机构三部分组成,其中,执行机构是整个系统的基础,其设计精度及可靠性对于整个ASCS系统的可靠性有着至关重要的决定作用[1].

　　执行机构通常由主离合器执行机构、选位换挡执行机构以及电动油门执行机构(仅在非电控发动机中使用)组成.由于主离合器执行机构的运动为直线往复运动,其运动方式相对较为简单,因此,本文中重点讨论选位换挡执行机构的设计.

　　常见的选位换挡执行机构有电动、气动、液动三种[2].液动执行机构具有体积小、响应速度快、功率密度大等优点.根据正独立式机械双流传动装置车辆自身的特点,选换挡执行机构采用电控液动方案.

　　ASCS系统对于选换挡执行机构有两个基本的要求:一是要满足传动装置的换挡力要求;二是在满足换挡力的基础上尽量缩短选换挡时间.因此,本文中首先计算正独立式机械双流传动装置在直驶过程中的换挡力,根据换挡力的大小以及对换挡时间的要求进行了选换挡执行机构的选位及换挡油缸的参数计算,并通过实车试验对最终的选换挡执行机构的响应特性进行了验证。

　　1　正独立式机械双流传动换挡力计算

　　图1为正独立式机械双流传动装置简图,换挡过程中传动装置各部件的受力分析见图1 (a).功率传递路线如图1(b)所示,动力经主离合器输入传动装置后分为变速和转向两流传递,两路功率通过行星排汇流后通过行星架输出到驱动轮.本文以3挡升4挡为例,分析了主离合器分离后传动装置的换挡过程,推导出同步器同步转矩Tm,并计算出不同条件下的同步器操纵换挡力Fc.

　　取2轴为分离体,由动力学平衡可得

　　取1轴为分离体,由动力学平衡可得

　　取3轴为分离体,由动力学平衡可得

　　由单星排的转矩及转速特性可知

　　由此得到同步器操纵力Fc与同步器传递转矩Tm间的关系为[3]

　　图1(a)及式(1)~(6 )中:Tm为换挡过程中同步器体作用于2轴上的转矩;Tt,Tq,Tj分别为汇流行星排的太阳轮、齿圈、行星架传递的转矩;T3为折算到输出轴上的地面阻力矩;Tis为太阳轮反作用于1轴的力矩;T′m为同步器体作用于1轴上的力矩;J1,J2分别为1,2轴上所有转动质量的转动惯量之和;J3为整车平动质量转换到3轴上的转动惯量以及3轴上所有转动质量的转动惯量之和;i3,i4,is分别为传动装置中3,4挡以及1轴与行星排太阳轮的传动比;ω1,ω2,ω3分别为1,2,3轴的转速;γ为同步器摩擦锥面的锥角;rc为同步器摩擦锥面作用半径;μ为同步器摩擦锥面的摩擦系数.