商用车AMT电磁式中间轴制动器的设计

林洋 龙永红 王建忠

摘 要：针对商用车AMT气动式中间轴制动器难以精确控制和冲击较大的问题，本文通过对中间轴制动器基本参数的选取与计算，设计了一种新型电磁式中间轴制动器。此设计控制精度高、适应性强，一定程度上减小了齿间冲击。

关键词：AMT；中间轴制动器；冲击

0 引言

电控机械式自动变速器（Automated Manual Transmission， AMT）是在传统平行轴式手动变速器和干式离合器的基础上，加装电控执行机构和传感器构成的，其具有手动变速器传动效率高、制造成本低等优点，而且AMT制造相对简单、生产继承性好，所以具有广阔的产业化前景，尤其是在重型商用车领域[1-3]。

对于带有同步器的机械式自动变速箱，同步转速通过同步器实现，而不带同步器的变速器，采用滑动齿套换挡，升挡时需要将输入轴转速降到合理范围内，才能较平顺的进齿啮合、实现换挡[4]。而使用中间轴制动器可快速准确的降低输入轴转速。国内外采用的中间轴制动器多为气动控制，不仅需要整车提供清洁气源，而且由于气体的可压缩性，导致制动过程不易精确控制，冲击较大[5]。

本文针对上述问题，通过对中间轴制动器进行参数计算，设计一种新型的电磁式中间轴制动器总成。

1 中间轴制动器的工作原理

中间轴制动器的摩擦片通过花键与变速器中间轴连接在一起，随中间轴一同旋转，钢片与制动器底座固定在一起。制动器工作时，电磁阀控制高压气体进入制动器气缸，活塞在高压气的作用下向前运动，挤压钢片，使钢片与摩擦片之间发生滑摩产生摩擦阻力矩，即制动力矩，从而降低中间轴转速。当中间轴转速降至目标转速，气缸内的高压气体经电磁阀排出，活塞在回位弹簧的作用下回到初始位置，钢片与摩擦片间的滑摩解除，制动器停止工作。油泵为制动器提供冷却油。

2 参数计算

2.1 同步所需理论力矩计算

2.1.1 转动惯量计算

由于制动器是在变速箱摘空挡后工作，所以它的工作对象包括：发动机及其飞轮、变速箱一轴及其附属零件、中间轴及其附属零件、二轴上的惰轮、倒挡轴附属零件以及其自身的转动惯量。首先将上述各部分的转动惯量转换到安装制动器侧的中间轴上，然后再转换到制动器上。

1）分离离合器换挡

分离离合器换挡时，制动器工作需要克服的转动惯量及已知条件如下：

综上所述，本设计是将克服通电后摩擦锥面所产生的力矩使锥盘转动的周向力F2通过压盘滚道的坡度放大，从而产生一个较大的轴向压力F1压紧摩擦片产生降速用的摩擦力矩，这压紧过程中回位弹簧变形产生的弹力忽略不计。

3 设计方案

本方案中间轴制动器由电磁铁控制制动器工作，采用随动式压盘结构，在电磁铁通电时，产生制动作用；电磁铁断电时，解除制动作用；易于精确控制。另外，将冷却油泵与制动器集成为一个总成，系统集成度高、适应性强，提高了装配维修方便性。以下是本方案的设计结构图。

在图5中，具体对应关系为：1-制动器壳体；2-轴总成；3-制动器齿轮；4-圆锥滚子轴承；5-固定齿座；6-摩擦片（5个）；7-钢片（4个）；8-齿轮泵外转子；9-齿轮泵内转子；10-小垫片；11-推力轴承；12-泵盖：13-碟形弹簧（2个）；14-随动压盘；15-钢球（3个）；16-限位压盘；17-吸盘；18-限位环；19-推力轴承 （2个）；20-大垫片；21-电磁铁；22-电磁铁开关。

4 结论

本文通过对中间轴制动器参数的选取与计算，设计了一种新型的电磁式中间轴制动器。此设计为后续中间轴制动器控制策略的开发奠定基础，也更好地推进AMT整机的设计与开发。

参考文献：

[1] 王建忠.商用车机械式自动变速器控制策略关键技术研究[D].长春：吉林大学，2014.

[2] 王巍巍，郭彥颖，杨俊英，等.商用车AMT变速器中间轴制动器的优化设计[A].中国汽车工程学会.面向未来的汽车与交通——2013中国汽车工程学会年会论文集精选[C].中国汽车工程学会：中国汽车工程学会，2013：4.

[3] 杨俊英.重型商用车AMT换挡转速同步控制技术研究[D].长春：吉林大学，2008.

[4] 贾奉桥，刘海鸥，沈文臣，等.基于中间轴制动器AMT换挡品质控制[J].液压与气动，2016（10）：86-91.

[5] 李惠军，邱辉鹏，李晓亮.电控机械式自动变速器制动装置研究[J].汽车工程师，2011（06）：47-48.