eClutch电控离合器滚珠丝杠驱动系统设计文献综述

 2022-11-17 10:11

文 献 综 述

1 引言

据中国汽车工业协会提供,2017年1-11月,汽车产销2599.88万辆和2584.49万辆[1]。而石油等能源储量正在不断消耗,与此同时从石油中提炼汽油等燃料所造成的污染成为污染排放的主要来源。因此,减少汽车燃油消耗越发重要。同时离合器的自动操纵可提高起步、换档的平顺性,延长离合器的使用寿命,减轻驾驶员的劳动强度,具有重要的实用价值。

2 研究背景及意义

汽车系统的工程技术正朝着提高燃油经济性、舒适性、安全性的方向发展。而在市区行驶中,加速、减速、怠速、停车等行驶工况频繁出现。对手动变速的车辆来说,换挡操作频繁,而换挡过程中对离合踏板与挂挡操作颇为复杂,这给驾驶员带来了很大的换挡劳动负担。同时,对驾驶技术不太熟练的驾驶员来说甚至会造成交通事故。采用电控离合器不但可以简化换挡操作,还可以有效利用滑行行驶,降低油耗提高燃油经济性。

若车辆采用自动变速器,自动变速器按其类型可分为液力自动变速器(AT)、无级变速器(CVT)与机械自动变速器(AMT)。液力自动变速器(AT)是将发动机的机械能平稳地传给车轮的一种液力机械装置,这种变速系统诞生于 20 世纪 30 年代,经过 70 年的发展,其技术已十分成熟,以其良好的乘坐舒适性、方便的 操纵性、优越的动力性、良好的安全性奠定了在汽车工业的主导地位。但是其也存在结构复杂、价格昂贵、制造困难、传动效率较低、燃油经济性差、维护保养困难等缺点[2-3],虽然无级变速器(CVT)是汽车理想的传动方式,采用金属带和工作直径可变的主、从动带轮相配合传递动力,速比可以连续调节,能够使发动机按照最佳动力工作线或最佳经济工作线工作,最大限度的发挥发动机的动力性和燃油经济性[4-6],但其技术目前仍不成熟,金属传动带制造困难,能够传递的扭矩容量有限[7],其寿命和可靠性还有待提高,故目前装备无级变速器(CVT)的汽车比例还很小。而相较之下机械自动变速器(AMT)对于现有车辆改动小,特别适宜于手动变速器的改造。同时它还具有结构简单、成本低、传动效率高的特点[8-9],机械自动变速器(AMT)是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上加装自动换档和自动离合器控制系统,以电子控制单元 (ECU)为核心,通过执行机构控制离合器的分离与接合、选换档操作和发动机油门动作,来实现离合器和换档的自动操纵,实现自动变速功能[10-11]。故无论车辆是手动变速或自动变速,电控离合器都至关重要。

3 国内外研究情况

自动离合器是将现代电子控制技术应用于控制干式摩擦离合器。由于前文所提到的自动离合器所具有的优点,它也得到国内外学者越来越多的关注。目前,汽车业界和相关学者对其研究主要集中在基础理论研究和开发应用研究两个方面,下面将分别进行具体阐述。

(1)基础理论研究

要对离合器实现控制,首先必须了解离合器自身、周围相关部件和行车环境所具有的特性。而这些特性又相对比较复杂,具体如下:离合器本身的结构决定了它具有非线性特性;发动机作为车辆的动力来源,其输出也存在着非线性的动态特性;驾驶员操纵方式的不确定性;车辆行驶道路的复杂性。现阶段,国内外学者试图通过对离合器一些本身特性进行研究,从而得到离合器在结构、摩擦和减振性能方面的数学模型。另外,还有些国外学者通过传动系统中的数学模型对发动机的特性、轮胎特性以及行驶中路况、档位和载荷的影响。但在实际应用中还未见有良好效果。

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