載貨汽車的一種新型半自動掛檔系統研究

郝真，郝書輝

載貨汽車的一種新型半自動掛檔系統研究

郝真1，郝書輝2

（1.日照市污染物排放總量控制辦公室，山東 日照 276826；2.山東時風集團有限責任公司，山東 高唐 252800）

設計了一種載貨汽車新型掛檔系統，即半自動掛檔系統。其核心是采用在掛檔操縱手球上增加一個開關裝置，用來控制電磁閥工作，通過電路、氣路、液路有效的連接使得傳動結構與離合分泵連接，實現離合。此種掛檔系統最大特點是駕駛員無需踩離合踏板就能實現掛檔操作，極大地減輕了駕駛員因頻踩離合踏板而引起的駕駛疲勞，使得駕駛載貨汽車更加舒適、方便、快捷，并且還能有效降低燃油消耗，減少了尾氣對環境的污染，國內首創。

半自動；掛檔；載貨汽車

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.016

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-46-03

前言

目前自動掛檔系統已成熟應用于小型載客汽車，為駕駛員帶來了極大地方便，但此種技術并未應用于國內載貨汽車，主要原因是載貨汽車載重較大、加之路況復雜，采用自動掛檔不僅成本較高，耗油大，而且容易損壞。腳踩離合，手動掛檔是傳統載貨汽車行駛過程中不變的規則，駕駛員在駕駛汽車過程中，選、掛、換檔無時不在，當車輛在人員密集、車輛較多、坡路、轉彎、路面坑洼路段行駛時，踩離合、掛檔將更加頻繁，駕乘員容易產生疲勞的感覺。為解決這一難題，筆者設計了一種載貨汽車新型半自動掛檔系統，使得駕駛員無需踩離合踏板就能實現掛檔操作，成本較低，且容易維修保養，極大地減輕了駕駛員因頻踩離合踏板而引起的駕駛疲勞，駕駛載貨汽車更加舒適、方便、快捷，并且還能有效降低燃油消耗，減少了尾氣對環境的污染，此項成果填補了卡車空白，獲得國家專利。

1、傳統手動掛檔操作原理分析

當發動載貨汽車后，通過腳踩離合踏板，離合總泵2開始工作，將儲液油壺1的制動液經過控制油路3打入離合分泵4，從而推動離合分泵4內的柱體作用在離合器分離撥叉5上，使得分離撥叉5在發動機離合器結構上撥動分離軸承和離合器，當發動機飛輪與變速箱分離后，可以開始操作手球進行掛檔。掛檔動作完成后，緩慢松開離合踏板，使得發動機和變速箱傳動連接，完成掛檔操作，汽車開始行駛，之后重復以上操作，完成更高檔位的換擋。手動掛檔技術原理示意圖見下圖1。

2、新型半自動掛檔系統操作原理分析

傳統手動掛檔系統需要駕駛人員頻繁操作離合器和掛檔手球，長時間操作容易產生駕駛疲勞，而且如果手腳配合操作不好還會使汽車顛簸，加速不平穩，影響行車安全。筆者研究設計的新型半自動掛檔系統有效解決了這一難題，其原理如下：在掛檔操縱手球6上增加一開關裝置7，用此開關通過電路5來控制電磁閥4的通斷。當按下開關7時，電磁閥4接通，使氣源通過氣路3連通氣缸2，氣缸2在氣源的作用下使得活塞右移，從而拉動與之相連接的分離撥叉1，實現離合器分離,再進行掛擋。在駕駛員不用踩離合的情況下，僅通過操縱掛檔手球完成了掛檔，方便快捷。新型半自動掛檔系統原理示意圖見下圖2。

3、新型半自動掛檔系統的保護性措施

這種半自動掛檔系統雖然已經過多次試驗，并且已經投放市場量產，能夠保證行車安全，但是為了確保車輛更加安全可靠，可以采用雙保險結構，即在增加一套半自動掛檔系統的前提下仍然保留原來的一套離合操縱系統。這樣即使在新增加系統故障的情況下，駕駛員也能通過正常的操縱離合踏板來實現掛、換檔操作，整套結構更安全、合理。新型半自動掛檔系統的保護性措施原理見下圖3。

從圖3可以看出，圖左側部分是由儲液室1、離合總泵2、離合分泵4、及控制油路3組成的原有的離合分離系統，圖右側部分6所是指新型的半自動掛檔系統，這兩套系統互不干涉。當使用原來的操縱形式進行掛檔前的離合操縱時，可以通過腳踩離合踏板實現對離合總泵2和離合分泵4進行操縱，使離合器分離。如果不操縱離合踏板而使用半自動掛檔系統6，原來的一套離合分離系統也不影響其功能，這樣起到了雙保險作用，安全性能能夠得到有效保障。

4、新型半自動掛檔系統的特點分析

表1 新型半自動掛檔系統特點

現在駕駛貨車的舒適度遠遠不及小型載客汽車，駕駛貨車的駕駛員經常跑長途，在各種復雜路況條件下行駛，而且行車時間一般較長，容易產生駕駛疲勞感，迫切需要能夠改善駕駛條件的車輛。這種半自動掛檔系統是載貨汽車的最佳選擇，適合于具有車載氣源的各種車型，包括各種重型卡車、輕型卡車、微型卡車、農用車、拖拉機、三輪汽車等，僅增加成本幾百元，具有較強的實用性，將它與傳統載貨汽車手動掛檔系統與小型載客汽車自動掛檔系統相比較，它還具有操作簡單、省時省力省油等優點，詳見表1。

5、新型半自動掛檔系統今后改進技術探討

上述半自動掛檔系統是需要通過操縱掛檔手球上的一個開關裝置來實現離合掛檔，今后可以考慮在汽車變速箱變檔搖臂上設置兩個開關，通過掛檔的微動作來實現兩個開關的通斷，進而實現控制電磁閥的開關，自動離合,這樣就無需再操作手球上的開關直接掛檔，掛檔操作將更加方便快捷。

[1] 陳家瑞.汽車構造［M］.北京:人民交通出版社,2005.

[2] 吳立安.汽車故障診斷與排除［M］,天津:天津科學技術出版社,2010.

[3] 李彥.汽車構造與維修［M］.天津:化學工業出版社,2009.

在穩定工況下，仿真結果與實際測量值偏差在5%以內，該模型計算的壓差指令可以用于鎖止離合器前饋控制命令。

4、總結

本文提出了一種鎖止離合器滑差控制算法，并通過臺架測試，獲取了必要的控制參數，將仿真與實際結果對比，證明了該算法的合理性，可以用于鎖止離合器的滑差控制當中。

Research on a new type of semi-automatic shift system of the truck

Hao Zhen1, Hao Shuhui2
( 1. Rizhao pollutant total amount control office, Shandong Rizhao 276826; 2. Shandong wind group Co., LTD., Shandong Gaotang 252800 )

We designed a new shift system of the truck which is semi-automatic shift system. Adding a switch to the handball shift manipulation device is the core which can control Solenoid valve working. It maked connection of the transmission structure and clutch cylinder through the effective connection of circuit, gas path and fluid road. The main feature is that the drivers doesn't need to step on the clutch pedal which can achieved shift operation. It greatly reduced driving fatigue caused by frequency stepping on clutch pedal. The domestic initiative shift system made driving trucks more comfortable, convenient, fast. And it also can effectively reduce the fuel consumption, reduce the exhaust pollution to the environment.

Semi-automatic; Shift; Truck

U463.8

A

1671-7988(2016)10-46-03

郝真，(1987.3-)，男，碩士研究生，日照市環境保護局中級工程師，主要從事環境保護管理等方面研究。

郝書輝，(1962.10-)，大學本科，山東時風集團有限責任公司高級工程師， 山東省首席技師，長期從事機械制造、輕卡汽車研發等方面研究，目前已獲20余項國家專利。