手动变速器的线控方法资料.ppt

手动变速器的线控方法,ZY1013110 江文,纲要,背景介绍 线控方法简介 接口 执行器模式 安全性和舒适性 结论,背景介绍,2007年，一些原始设备制造商和重要的设备供应商对线控技术进行集中式的研究这种新技术包括线控驱动，线控制动，线控离合，线控换挡，线控转向等，换一句话说，此系统为从各自的人为界面到执行器之间没有机械式连接 在这些系统中，驾驶者的命令都为数字化的程序线控技术在设计的自由度和舒适性上有较大的益处，但也面临的一些挑战 取代传统机械式系统的电子接口和执行器有利于模块化，当其量产时成本也较低模块化的好处不仅仅为在汽车中安放位置的自由度较高，且腾出的位置有利于机械进行连接这种紧凑模式的应用为在生产产品的过程中更容易设置部分部件的标准化增加可能性 手动变速箱的线控系统同样考虑到燃油经济性，当其与自动驾驶模式结合起来时，我们就可以看到这种益处由于在当前的汽车中，采用12V电压的电子结构考虑到经济性，此结构目前并不能实现所有线控系统许多线控系统需要更高的电压此外，在安全性方面，开发工程师同样面临着较大的挑战设计的安全系统，不仅要考虑主电路出现故障时备份器件能控制，而且紧急装置能迅速启动如牵引操纵。

为了能评估不同线控系统的优点和不足之处，在生产的变速系统上建立的示范机车用来论证此线控技术在此过程中，线控技术为满足附加的要求所形成的特性的潜力是显而易见得线控方法简介,在应用手动变速器时，驾驶者在发动和驾驶汽车的过程中必须执行三个不同的行为：踩离合器，选档，换挡通常，这种换挡和选档的指令是通过一个绳索或杆系统进行转换线控技术提供了第三种方案，这种方案的实现需要结合集线器管理接口 在当前机车中，仅自动变速器有自动换挡设置的特性，通常换挡杆的纯机械的功能可简化为制动系统内的杆执行器，对某些汽车，即使是制动系统也是线控的然而，在手动变速器中唯一的电子器件为倒档灯开关 在此工程中，GM在保留传统功能基础上在技术方面更进一步机电一体化器件的引入取代了传统的杆或液压离合模式，使离合器应用系统获益良多此过程中，即使在设计中没有提供机电一体化磨损补偿也能使离合器踏板的特性独立于离合磨损 上图所示为离合器，换挡和选档指令转换的所有可能的情况，此图由GM欧洲功率传动部于去年分析得到的如其所述，在全线控系统应用以前，对简单变速器不需要机械模型此工程延续着一个多年前由GM提出的改革方案，即在不改变转矩传递部分和内部换挡系统的情况下针对市场开发出最新的自动手动变速器。

上图中的一些系统需要消费者更进一步的分析才能明白它的优点接口,接口的功能是将驾驶者关于离合器，换挡和选档行为的指令转换为系统的输入量并形成时间和执行速度的函数来确定执行器的位置然后，通过执行系统实现位置目标指令去获得与驾驶者指令一致的变速箱的响应为适应不同的开发目标，接口能理解为多种方式 对于当前的工程，可以看出任何手动变速器的内部（包括H形换挡器和离合踏板）安装线控系统是我们选择的方式在开发系统中有两种主要接口，驾驶者为实现离合须触动离合踏板同时移动换挡杆来触发换挡和选档事件电子机械式换挡杆的换挡取代了手动换挡过程对于离合器接口，一个通常的离合踏板箱几乎满足任何电控输出的位置，这为根据不同品牌来调整离合器的特性或通过简单替换在踏板箱中过于集中的弹性系统来满足顾客的需要提供了极大的可能性 由于没有主汽缸，可以选择不同的制动力水平来实现设计者或消费者的目标 线控离合系统能解决所有与踏板震动或实际中离合磨损影响踏板力特性相关的问题上图为此系统中不断革新的离合线控系统产生的不同踏板力特性的曲线 显而易见，在设计方面有很大的自由空间在所有情况下，一个合适的信号能传送到离合执行器内此外，在进行内部设计时，设计者可通过离合线控技术来增加设计的优势。

离合踏板的行程明显减少对于在此工程中开发的换挡和选档接口，需要处理一系列在一般手动驾驶者只花费几秒钟的想法和抉择 机电一体化系统的所有功能都比较完善如只有按下离合踏板才能对变速箱进行操作，或在换挡杆没到达换挡位置之前是禁止离合器结合考虑到这些情况，显然需要对离合和换挡执行系统进行闭环控制 换挡和选档得集线器管理接口如图所示，b和c为系统内部的不同视角换挡杆的位置同样非常重要，它包括被电子仪器记录的位置随时间变化的斜率，在三维感触轮廓中移动不同负载的止动器所产生的换挡感觉通过线控方法，工作团队须考虑不同换挡水平下的完全符合的换挡舒适度，此系统需要考虑独立于插入换挡箱内的换挡杆的啮合过程的力-位移特性在换挡和选档行为中，集线器管理接口还要进一步考虑到消费者的具体需求来调节力的水平如上图所示在设计中，集线器管理接口须固定在变速箱内部位置，只有当离合踏板被按下时才工作当汽车前进的速度超过阀值时反向啮合才能避免，如上图所示的倒车—锁止分支说明倒车阀值不能主动选择 感触轮廓的设计考虑到在交互阀值换挡中引导换挡杆的自由空间，或其设计满足顾客需要的机械式换挡模式执行器,对于线控离合系统，一种与工厂机车实验设备相结合的模式被选取，它考虑到应用于一般变速器轴承上的承载式离合器。

如下图所示 线控踏板被离合器执行模式所控制，它将踏板位置信号转换为液压信号来定位和推动应用轴承去如同往常一样开启或关闭干式离合器在应用轴承中另增加一个位移传感器将更有利于控制 在此离合器控制单元的功能中有大量与安全性和舒适性相关的附加特性值得开发线控系统中换挡和选档的执行过程可从多种角度理解：电子机械式，（电子）液压式，当应用在重型商业机车上甚至为充气式在以上三种可能性中，应用于客车上的线控系统主要采用电子液压式和电子机械式在这两种情况中，某些传统的器件被保留下来，其他部分被高效能的电子部分所代替尽管传统的纯机械式执行器件被淘汰了，但在费用方面，线控系统包括控制单元同其相差不大 电子液压系统和电子机械系统同样能提供足够的自由度，可根据宽泛的需求来调整其工作特性而纯机械部分则不能满足这种需求电子机械式执行器将电信号转换为机械移动的位移信号，这种转换可以是直接转换也可以是放大后转换当液压液，流通管道，泵被淘汰后，电子机械执行器将更完美 在某些线控领域内，电子液压执行器需要更大成本来取代传统部分在液压式双离合器变速器中能够看到此应用 在很长时期内，两种系统将会同时存在，它们根据其不同的特点或性能如模块化程度，功率密度，执行速度和准确性来获取合理的市场位置。

当考虑到一种系统状态或性能，该系统必须评估和平衡所要求的特性，质量，可控性，准确性和模块化程度 为评估该系统，GM联合AVL开发的评价工程通过线控系统进行电子机械换挡操作来证实线控技术换挡执行单元结构,在上图可以看到，换挡和选档执行器单元相交的部分，换挡和选档执行器单元固定在已生产的普通变速器的标准接口上换挡模式,换挡模式是基于一种轴方案，该轴由电动直接驱动齿轮啮合和分离需要换挡杆的线性移动，转速必须转而形成根据位移传感器检测的同步相位对换挡杆的力和位置的控制能力得到的线性运动在开发系统时可通过安装在轴上的线性引导螺母来实现因此，在执行器单元中该运动方式发生变化，由输入端的转动方式转化为线性运动方式 考虑到在换挡行为中转化过程，输出轮毂与变速器换挡轴直接连接 轴固定在换挡执行器的外壳内，并用螺栓固定在电机外壳和变速器上这种方案不需要改变变速器的基本部件选档模式,在选档模式中，最终目标是找到一种最简单的选档方法选档过程不需要考虑电驱动输出的高功率使换挡迅速，更不需要考虑在控制执行器力和行为的过程中的精度水平 在所选择的方法中，电机的转动运动方式不需要转化为线性运动方式，但选档杆可通过一个双状态的换挡传动来进行轻微的转动。

通过传动比可调节力和选档速度附加的位置传感器可以检测变速器的选档状态选档执行器单元被设计为一个附加装置当变速器的部件被转化为线控系统时，其不用驱动新增的部件 根据GM的传统，自动手动变速器不会改变转矩传递器件 变速器内部换挡系统可根据需要进行线控变换安全性和舒适性,在模糊条件或驾驶者出现失误时，线控换挡系统有明显的优势，这是一般手动变速器所没有的在危急情况或失误下这种优势得到利用，如在齿轮没有完全啮合前离合踏板被释放或在不恰当的发动机或行驶速度水平时的换挡失误这些情况都会导致手动系统受到非常严重的损伤而线控系统能避免这种损伤，换一句话说，线控系统能通过管理和约束驾驶者的不合理的指令线控系统通过检测潜在的错误能延迟离合器的啮合或终止啮合并重新考虑驾驶者的指令来选取不同的档位安全性和舒适性,标准接口同样会招了消费者的抱怨：有些情况下，在离合踏板和换挡杆上会出现干扰震动 踏板箱内的液压释放系统导致曲轴轴向的震动，这是离合踏板震动的原因 换挡杆上的机械连续（杆或绳索）导致换挡产生震动，此为换挡杆震动的缘由 利用线控系统以上情况可完全避免因震源和震动器件不存在直接连接换挡线控系统中的线控部分不能传递震动，从而明显增加了驾驶者的舒适性。

更有甚者，在换挡过程中任何由同步装置摩擦导致的震动都一清二楚结论,线控系统能将驾驶者从枯燥繁琐的换挡操作中释放出来 全线控系统现在还不能完全实现，但其具有能提供最高水平的换挡舒适度的潜能 线控系统使换挡或选档的性能方面有较高的自由度，可根据品牌和个人喜好调整离合器和换挡杆的特性 线控系统占用空间小，符合未来发展趋势，不久的将来，消费者能轻松、舒适、准确的进行换挡操作 线控系统是新型手动变速器传承了传统手动变速器的优点和进行革新的产物，其在安全性，舒适性及节油方面都有极大的发展 线控系统作为一个附加装置，可独立于变速器进行革新，同时能应用于任何变速器通过大规模生产，其成本不高谢谢！,。