商用車AMT電磁式中間軸制動器的設計

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的選取與計算，設計了一種新型電磁式中間軸制動器。此設計控制精度高、適應性強，一定程度上減小了齒間沖擊。

關鍵詞：AMT；中間軸制動器；沖擊

0 引言

電控機械式自動變速器（Automated Manual Transmission， AMT）是在傳統平行軸式手動變速器和干式離合器的基礎上，加裝電控執行機構和傳感器構成的，其具有手動變速器傳動效率高、制造成本低等優點，而且AMT制造相對簡單、生產繼承性好，所以具有廣闊的產業化前景，尤其是在重型商用車領域[1-3]。

對于帶有同步器的機械式自動變速箱，同步轉速通過同步器實現，而不帶同步器的變速器，采用滑動齒套換擋，升擋時需要將輸入軸轉速降到合理范圍內，才能較平順的進齒嚙合、實現換擋[4]。而使用中間軸制動器可快速準確的降低輸入軸轉速。國內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行參數計算，設計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，鋼片與制動器底座固定在一起。制動器工作時，電磁閥控制高壓氣體進入制動器氣缸，活塞在高壓氣的作用下向前運動，擠壓鋼片，使鋼片與摩擦片之間發生滑摩產生摩擦阻力矩，即制動力矩，從而降低中間軸轉速。當中間軸轉速降至目標轉速，氣缸內的高壓氣體經電磁閥排出，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 參數計算

2.1 同步所需理論力矩計算

2.1.1 轉動慣量計算

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：發動機及其飛輪、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動慣量。首先將上述各部分的轉動慣量轉換到安裝制動器側的中間軸上，然后再轉換到制動器上。

1）分離離合器換擋

分離離合器換擋時，制動器工作需要克服的轉動慣量及已知條件如下：

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

3 設計方案

本方案中間軸制動器由電磁鐵控制制動器工作，采用隨動式壓盤結構，在電磁鐵通電時，產生制動作用；電磁鐵斷電時，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總成，系統集成度高、適應性強，提高了裝配維修方便性。以下是本方案的設計結構圖。

在圖5中，具體對應關系為：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）；7-鋼片（4個）；8-齒輪泵外轉子；9-齒輪泵內轉子；10-小墊片；11-推力軸承；12-泵蓋：13-碟形彈簧（2個）；14-隨動壓盤；15-鋼球（3個）；16-限位壓盤；17-吸盤；18-限位環；19-推力軸承 （2個）；20-大墊片；21-電磁鐵；22-電磁鐵開關。

4 結論

本文通過對中間軸制動器參數的選取與計算，設計了一種新型的電磁式中間軸制動器。此設計為后續中間軸制動器控制策略的開發奠定基礎，也更好地推進AMT整機的設計與開發。

參考文獻：

[1] 王建忠.商用車機械式自動變速器控制策略關鍵技術研究[D].長春：吉林大學，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化設計[A].中國汽車工程學會.面向未來的汽車與交通——2013中國汽車工程學會年會論文集精選[C].中國汽車工程學會：中國汽車工程學會，2013：4.

[3] 楊俊英.重型商用車AMT換擋轉速同步控制技術研究[D].長春：吉林大學，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.電控機械式自動變速器制動裝置研究[J].汽車工程師，2011（06）：47-48.