载货汽车的一种新型半自动挂档系统研究

郝真，郝书辉

载货汽车的一种新型半自动挂档系统研究

郝真1，郝书辉2

（1.日照市污染物排放总量控制办公室，山东 日照 276826；2.山东时风集团有限责任公司，山东 高唐 252800）

设计了一种载货汽车新型挂档系统，即半自动挂档系统。其核心是采用在挂档操纵手球上增加一个开关装置，用来控制电磁阀工作，通过电路、气路、液路有效的连接使得传动结构与离合分泵连接，实现离合。此种挂档系统最大特点是驾驶员无需踩离合踏板就能实现挂档操作，极大地减轻了驾驶员因频踩离合踏板而引起的驾驶疲劳，使得驾驶载货汽车更加舒适、方便、快捷，并且还能有效降低燃油消耗，减少了尾气对环境的污染，国内首创。

半自动；挂档；载货汽车

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

目前自动挂档系统已成熟应用于小型载客汽车，为驾驶员带来了极大地方便，但此种技术并未应用于国内载货汽车，主要原因是载货汽车载重较大、加之路况复杂，采用自动挂档不仅成本较高，耗油大，而且容易损坏。脚踩离合，手动挂档是传统载货汽车行驶过程中不变的规则，驾驶员在驾驶汽车过程中，选、挂、换档无时不在，当车辆在人员密集、车辆较多、坡路、转弯、路面坑洼路段行驶时，踩离合、挂档将更加频繁，驾乘员容易产生疲劳的感觉。为解决这一难题，笔者设计了一种载货汽车新型半自动挂档系统，使得驾驶员无需踩离合踏板就能实现挂档操作，成本较低，且容易维修保养，极大地减轻了驾驶员因频踩离合踏板而引起的驾驶疲劳，驾驶载货汽车更加舒适、方便、快捷，并且还能有效降低燃油消耗，减少了尾气对环境的污染，此项成果填补了卡车空白，获得国家专利。

1、传统手动挂档操作原理分析

当发动载货汽车后，通过脚踩离合踏板，离合总泵2开始工作，将储液油壶1的制动液经过控制油路3打入离合分泵4，从而推动离合分泵4内的柱体作用在离合器分离拨叉5上，使得分离拨叉5在发动机离合器结构上拨动分离轴承和离合器，当发动机飞轮与变速箱分离后，可以开始操作手球进行挂档。挂档动作完成后，缓慢松开离合踏板，使得发动机和变速箱传动连接，完成挂档操作，汽车开始行驶，之后重复以上操作，完成更高档位的换挡。手动挂档技术原理示意图见下图1。

2、新型半自动挂档系统操作原理分析

传统手动挂档系统需要驾驶人员频繁操作离合器和挂档手球，长时间操作容易产生驾驶疲劳，而且如果手脚配合操作不好还会使汽车颠簸，加速不平稳，影响行车安全。笔者研究设计的新型半自动挂档系统有效解决了这一难题，其原理如下：在挂档操纵手球6上增加一开关装置7，用此开关通过电路5来控制电磁阀4的通断。当按下开关7时，电磁阀4接通，使气源通过气路3连通气缸2，气缸2在气源的作用下使得活塞右移，从而拉动与之相连接的分离拨叉1，实现离合器分离,再进行挂挡。在驾驶员不用踩离合的情况下，仅通过操纵挂档手球完成了挂档，方便快捷。新型半自动挂档系统原理示意图见下图2。

3、新型半自动挂档系统的保护性措施

这种半自动挂档系统虽然已经过多次试验，并且已经投放市场量产，能够保证行车安全，但是为了确保车辆更加安全可靠，可以采用双保险结构，即在增加一套半自动挂档系统的前提下仍然保留原来的一套离合操纵系统。这样即使在新增加系统故障的情况下，驾驶员也能通过正常的操纵离合踏板来实现挂、换档操作，整套结构更安全、合理。新型半自动挂档系统的保护性措施原理见下图3。

从图3可以看出，图左侧部分是由储液室1、离合总泵2、离合分泵4、及控制油路3组成的原有的离合分离系统，图右侧部分6所是指新型的半自动挂档系统，这两套系统互不干涉。当使用原来的操纵形式进行挂档前的离合操纵时，可以通过脚踩离合踏板实现对离合总泵2和离合分泵4进行操纵，使离合器分离。如果不操纵离合踏板而使用半自动挂档系统6，原来的一套离合分离系统也不影响其功能，这样起到了双保险作用，安全性能能够得到有效保障。

4、新型半自动挂档系统的特点分析

表1 新型半自动挂档系统特点

现在驾驶货车的舒适度远远不及小型载客汽车，驾驶货车的驾驶员经常跑长途，在各种复杂路况条件下行驶，而且行车时间一般较长，容易产生驾驶疲劳感，迫切需要能够改善驾驶条件的车辆。这种半自动挂档系统是载货汽车的最佳选择，适合于具有车载气源的各种车型，包括各种重型卡车、轻型卡车、微型卡车、农用车、拖拉机、三轮汽车等，仅增加成本几百元，具有较强的实用性，将它与传统载货汽车手动挂档系统与小型载客汽车自动挂档系统相比较，它还具有操作简单、省时省力省油等优点，详见表1。

5、新型半自动挂档系统今后改进技术探讨

上述半自动挂档系统是需要通过操纵挂档手球上的一个开关装置来实现离合挂档，今后可以考虑在汽车变速箱变档摇臂上设置两个开关，通过挂档的微动作来实现两个开关的通断，进而实现控制电磁阀的开关，自动离合,这样就无需再操作手球上的开关直接挂档，挂档操作将更加方便快捷。

[1] 陈家瑞.汽车构造［M］.北京:人民交通出版社,2005.

[2] 吴立安.汽车故障诊断与排除［M］,天津:天津科学技术出版社,2010.

[3] 李彦.汽车构造与维修［M］.天津:化学工业出版社,2009.

在稳定工况下，仿真结果与实际测量值偏差在5%以内，该模型计算的压差指令可以用于锁止离合器前馈控制命令。

4、总结

本文提出了一种锁止离合器滑差控制算法，并通过台架测试，获取了必要的控制参数，将仿真与实际结果对比，证明了该算法的合理性，可以用于锁止离合器的滑差控制当中。

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，硕士研究生，日照市环境保护局中级工程师，主要从事环境保护管理等方面研究。

郝书辉，(1962.10-)，大学本科，山东时风集团有限责任公司高级工程师， 山东省首席技师，长期从事机械制造、轻卡汽车研发等方面研究，目前已获20余项国家专利。