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SmartShift变速器介绍

2009-09-11 00:00:00 薛文祥

    SmartShiftTM是中国重汽精心打造的智能手自一体变速系统(AMT-Automatic Mechanical Transmission),换挡过程由电控系统自动控制(也可以由驾驶员手动发出换挡请求),能大幅降低驾驶员劳动强度、明显提高行车舒适性。其变速器包括16个前进挡和4个倒挡,结构在国内外独树一帜,采用双中间轴且由前副箱、主箱、后副箱构成的2X4X2结构,后副箱采用行星减速结构,使承载能力更强,结构可靠。

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    该系列变速器适用功率范围在336~460马力之间的重型车用发动机,是目前国内重型卡车的首选变速器。

●  SmartShiftTM系统简介

    中国重汽SmartShiftTM智能手自一体系统由电控换挡系统和机械式变速器(HW20716A)组成。安装本产品需要整车配置电控发动机、CAN通讯系统。使用本产品时,不需要驾驶员控制离合器,换挡过程由控制系统完成。驾驶员可以选择自动功能或手动功能,自动功能下选挡和换挡完全由控制系统自动完成,期间驾驶员可以进行手动干预;手动功能下驾驶员通过手柄完成换挡动作会非常简单。

    系统组成

    SmartShiftTM系统由机械式变速器和电控换挡系统组成。电控换挡系统和电控离合器执行机构集成于变速器上,换挡手柄、显示仪表、控制电脑等外围设备安装于车辆驾驶室内。SmartShiftTM系统需要使用整车的油门踏板、电控发动机、制动器、和ABS等。

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SmartShiftTM示意图

    变速器性能简介

    SmartShiftTM系统采用的变速器为重汽HW20716A变速器,其最大输入扭矩为2000Nm,最高输入转速:2600rpm,速比参数见下表:

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    表中标注质量中不包括润滑油和离合器分离装置;所指长度为离合器前止口端面到输出法兰端面;当带有取力器时,加油量增加0.5L。

●  HW20716A变速器结构

    HW20716A系列变速器的箱体由前副箱、主箱、后副箱三段式结构组成。前副箱有2个挡,主箱有4个前进挡和1个倒挡,后副箱有2个挡,一共组成16个前进挡和4个倒挡。选换挡机构包括小盖气缸与电磁阀、范围挡气缸与电磁阀、插分挡气缸与电磁阀、离合器助力缸、换挡手柄等。

    HW20716A变速器动力传递路线见下图:

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    HW20716A变速器主箱双副轴结构

    HW20716A变速器主箱结构采用双副轴结构,两根副轴相间180度,副箱采用行星减速机构。动力从输入轴输入后,分流到两根副轴上,然后汇集到主轴,最后通过副箱行星减速机构后输出。

    在理论上每根副轴只传递1/2的扭矩,所以采用双副轴可以使变速器的中心距及齿轮厚度减小,从而缩短整个变速器的轴向长度,减轻变速器的重量。

为了满足正确的啮合并使载荷尽可能地平均分配,主轴则采用铰接式浮动结构,见下图。

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    因为主轴上各挡齿轮在主轴上浮动,这样就取消了传统的滚针轴承,使主轴总成的结构更简单。在工作时,两个副轴齿轮对主轴齿轮所施加的径向力大小相等,方向相反,从而使主轴只承受扭矩,不承受弯矩,改善了主轴和轴承的受力状况,大大提高了变速器的使用可靠性和寿命。

    “对齿”及对齿程序

    为了解决双副轴齿轮与主轴齿轮的正确啮合,必须进行“对齿”。

    所谓“对齿”,即组装变速器时,将两根副轴传动齿轮上印有标记的轮齿分别插入输入轴齿轮上印有标记的两组轮齿的齿槽中,见下图。

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    “对齿”程序是:先在一轴齿轮的任意两个相邻齿上打上记号,然后在与其相对称的另一侧两相邻齿上打上记号。两组记号间的齿数应相等。在每根副轴传动齿轮上与齿轮键槽正对的那个齿上打个记号,以便识别。装配时,使两根副轴传动齿轮上有标记的齿分别啮入一轴齿轮左右两侧标有记号的两齿之中。

    选换挡机构

    HW20716A变速器换挡模式为电控气动换挡,各气缸及电磁阀见图。

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    选换挡时由驾驶员控制手柄或者由控制系统自动发出换挡信号,各电磁阀接收到相应信号后控制相关气缸完成选换挡动作。

    取力机构

    HW20716A变速器采取主箱副轴取力,为后取力,旋向与发动机旋向相同。取力器由强制润滑系统供给润滑油,不必另外加注润滑油。

    变速器的润滑系统

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    HW20716A变速器采用强制润滑和齿轮飞溅润滑相结合的润滑方式,大流量强制润滑油泵使润滑油流到各个部分,使同步器、轴承及齿轮得到润滑冷却。同时,变速器装有滤清器,以确保到各部位润滑油的清洁。

●  SmartShiftTM使用方法

    在任何换挡过程中,组合仪表上的挡位指示标志会闪烁。仪表上显示信息如图所示:

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组合仪表显示屏

    图中“A”位置,显示A或M;图中“N”位置,显示当前挡位――空档显示:N;倒档显示:R1~R4;前进挡显示:1~16。图中“P”位置,显示P或E;图中“1  2”是推荐挡位,同时上面挡位数字11后面的上箭头闪烁。

    各项指示信息具体含义为:当前挡位表示变速器当前工作挡位;推荐挡位表示变速器控制系统认为当前工况最合适的挡位。

    如果在换挡过程中,▲闪烁表示加挡,▼闪烁表示减挡

    AMT变速器有三种运行状态:自动/手动操作功能;动力/经济模式;爬行模式。

    AMT有故障时,通过发送CAN信息,使得组合仪表上的警告停车信号灯或公共报警信号灯相应点亮,具体含义如下:

    红色的警告停车信号灯SmartShift变速器介绍点亮,蜂鸣器持续鸣叫;同时仪表上有AMT故障信息显示。这表示:AMT系统存在严重故障,必须立即停车;故障修复之前不得行车!

    黄色的公共报警信号灯SmartShift变速器介绍点亮,蜂鸣器鸣叫20秒后停止,同时仪表上有AMT故障信息显示。这表示:AMT系统存在故障,但车辆仍可以安全行驶;需要尽快进行检查维修。

    HW20716A系列变速器提供以下两种操作功能:1、自动功能,由控制系统完成自动控制;2、手动功能,直接由驾驶员控制。

    换挡手柄图样

    中国重汽SmartShiftTM系列产品所用换挡手柄如图所示。

SmartShift变速器介绍 SmartShift变速器介绍

    各按键功能为:F:功能按键;N:空挡按键;↑+ :手柄往前推,加挡;↓- :手柄往后推,减挡;C :爬行模式;E/P:经济模式和动力模式切换按键;M/A:手动功能和自动功能切换按键。

●  SmartShiftTM操作模式

    中国重汽SmartShiftTM提供两种操作功能供驾驶员选择:

    自动功能(A模式)

    自动功能为控制系统默认的操作功能。自动功能下,驾驶员只需要通过换挡手柄选择起步挡位。起步挡位包括前进挡、倒挡或空挡。行车过程中变速器控制系统会根据当前车况自动选择最合适的挡位。驾驶员也可以在自动功能下通过手柄干预换挡操作。

    控制系统选换挡过程依赖于以下信号:发动机转速,油门踏板位置,制动器状态,车辆负载状态,地面道路状况。

    手动功能(M模式)

    手动功能下任何换挡动作都必须由驾驶员发出,驾驶员决定换挡时机和挡位选择,但离合器由系统控制自动完成相关动作,也就是说,在车辆起步、换挡、停车过程中,离合器的接合与分离都是全自动的。

    操作模式的选择

    驾驶员可以通过手柄上的按键实现手动与自动功能的切换。仪表盘上的显示屏会实时显示变速器当前的工作模式。系统默认的操作模式为自动功能。

    驾驶员可在起步、行车过程中随时切换变速器的工作模式。

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自动/手动功能切换按钮

    自动功能下切换手动功能操作方法为:按一下换挡手柄的按键,显示屏显示工作模式为M时表示切换成功。

    手动功能下切换自动功能操作方法为:按一下换挡手柄的按键,显示屏显示工作模式为A时表示切换成功。

    车辆起步

    汽车处于停车状态需要重新起步时,为了保证起步安全,控制系统只允许车辆挂1~8挡(低范围挡)起步。车辆满足以下两个条件才可以选择并切换至合适起步挡位:1、气压在正常范围内,无低压报警;2、按住手柄左侧的按键,向前推动手柄(向后移动为倒挡)。

    控制系统会根据车辆的负载情况在2-4挡之间自动选择一个合适的起步挡位。显示屏上挡位停止闪烁时表明换挡成功。

    操纵换挡手柄可以改变已经选择的起步挡位,向前推手柄加挡,向后推手柄减挡。推动手柄过程中不按下功能键 (手柄左侧圆按键F)时一次会升/降两个挡位,按下功能键时一次会升/降一个挡位。

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    挂前进挡操作方法:从空挡位置按F键前推。

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    变换起步挡位:按F键一次切换一个挡位,不按F键一次切换两个挡位。

    3、选定起步挡位后松开制动踏板或手制动并轻踩油门踏板。

    在车辆的起步阶段,油门踏板会控制离合器的位置。踩下油门踏板会使离合器结合并使车辆加速;收回油门踏板会使离合器分开。

    起步过后,油门踏板会直接影响发动机的扭矩和转速。

●  行车过程自动功能下的操作

    加挡和减挡:行车过程中,油门踏板控制发动机转速、扭矩和整车的速度。踩下油门会向系统发出加挡信号。踩制动踏板会立即发出减挡信号。根据车辆运行环境,控制系统会自动选择适合车辆运行的最佳挡位。

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油门踏板和制动踏板

    加速:踩下油门踏板可以使车辆获得加速。

    急加速:要使车辆获取最大限度的加速能力,可以将油门踏板踩到底。

    驾驶员可按如下步骤操作:1、将油门踏板踩到底;2、控制系统将保持当前挡位或选择一个较低的挡位运行;3、达到目标速度后,松开油门踏板,控制系统会重新选择合适挡位。

    要改善车辆的起步性能可以使用急加速模式。例如在一个陡坡上起步或者重载坡道起步,可以使用急加速模式。

    减速:要使车辆减速,踩下制动踏板或者松开油门踏板,控制系统会自动降挡。

    自动功能下的手动干预:车辆运行在自动功能时,驾驶员可以通过手柄操作对自动功能进行干预。在自动功能下向前推手柄将加挡,向后推手柄将减挡。

    只有车辆的运行环境满足换挡需求,自动功能下手柄动作才能实现换挡。自动功能下手柄动作能影响自动功能运行,但是并不会解除自动功能,不会将变速器运行模式切换到手动功能。

    行车过程手动功能下的操作:手动功能下任何换挡动作都必须由驾驶员发出,但离合器由系统控制自动完成相关动作。

    只有车辆的运行环境满足换挡要求才能实现换挡。如果当前发动机转速达不到目标挡位所需转速,控制系统会根据当前转速切换到一个合适的挡位而不一定是目标挡位;若当前运行环境控制系统不允许换挡,会通过仪表发出警告声音表明驾驶员的换挡请求被拒绝。

    加挡操作:根据当前的交通环境,换挡时如果没有特殊情况请不要改变当前油门踏板位置。驾驶员向前推手柄时,不按下功能键 (手柄左侧圆按键F)时发出加两个挡位的换挡请求,按下功能键时发出加一个挡位的换挡请求。显示屏上目标挡位停止闪烁时表明换挡成功。

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手柄向前推

    只有车辆的运行环境满足换挡要求才能实现换挡,若当前运行环境不允许换挡,仪表会发出警告声音提示无法加挡。

    减挡操作:根据当前的交通环境,换挡时如果没有特殊情况请不要改变当前油门踏板位置。驾驶员向后拉动手柄时,不按下功能键 (手柄左侧圆按键F)时发出减两个挡位的换挡请求,按下功能键时会发出减一个挡位的换挡请求。显示屏上目标挡位停止闪烁时表明换挡成功。

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手柄向后推

    只有车辆的运行环境满足换挡要求才能实现换挡,若当前运行环境不允许换挡,仪表会发出警告声音提示无法减挡。

    从空挡挂合适挡位:当车辆行驶中,变速器处于空挡位置,通过换挡手柄可以换到合适的挡位。

    换到更高的最佳挡位:向前推动手柄,当仪表显示屏显示目标挡位并且停止闪烁时,换挡过程完成。

    当一个挡位能够使发动机稳定运转于1100rpm左右,此挡位就被称为最佳挡位。

    换到更低的最佳挡位:向后拉动手柄,当仪表显示屏显示目标挡位并且停止闪烁时,换挡过程完成。

    当一个挡位能够使发动机稳定运转于1400rpm左右,此挡位就被称为最佳挡位。

    减速停车:停车时踩下制动踏板或者使用排气制动,控制系统会自动减挡。车辆停稳后拉下手制动。停车后车辆仍然在挡位上,并不回空挡,熄火后会自动回空挡。 

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踩制动停车后拉下手制动

    挂空挡 

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按N键回空挡

    若需要长时间停车,请把变速器切换到空挡位置以保护离合器。按下空挡按键(手柄右侧圆按键N),显示屏显示空挡符号N时表示回到空挡。

    挂倒挡:车辆只能够在车辆停止状态下从空挡切换到倒挡。需要倒车时请按以下步骤操作:

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挂倒挡操作方法:从空挡位置按F键后拉

    1、先将变速器切换到空挡。

    2、按下功能键(手柄左侧圆按钮F)并且往后拉动手柄。显示屏上目标挡位停止闪烁时表明换挡成功。向后拉一次手柄为倒2挡,若需要其它挡位倒车,换挡操作方式与手动换挡方式相同。

    3、松开制动踏板和手刹,并轻踩油门开始倒车。

●  爬行模式

    车辆在一些特殊工况下需要低速行驶,中国重汽SmartShiftTM提供爬行模式来改善AMT系统的表现。爬行模式设置起步挡位(在停车时从空挡挂起步挡)为1挡,起步挡位可以通过手柄操作在1-4挡之间切换。

    车辆行驶过程中,不论在在手动功能还是自动功能下,只能在1-4挡位之间切换,即爬行模式下最高挡位被限定为4挡。若行驶中挡位高于4挡,则控制系统不允许进入爬行模式。

    按动手柄上的按键C启动爬行模式,仪表盘上爬行指示灯(SmartShift变速器介绍)亮表示设置成功。再次按动手柄上的按键C会取消爬行模式,仪表盘爬行模式指示灯会灭掉。

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按C键开/关爬行模式

    在停车状态或者车辆以1—4挡行驶时都可以选择爬行模式。当在停车状态下选择爬行模式时,控制系统会自动将挡位切换到1挡。

●  经济/动力模式

    经济/动力模式只在变速器处于自动功能时有效,手动功能下无效。

    经济(E)模式:控制系统选择合适的挡位使发动机运行在最经济区域,经济性最好,油耗最低;动力(P)模式:控制系统选择合适的挡位使发动机产生最大的动力。

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按E/P键切换经济/动力模式

    驾驶员通过按动手柄上的按键(E/P)来实现经济/动力模式的切换。车辆当前运行模式会实时显示在仪表上。默认的模式是经济(E)模式,按动一次按键(E/P)切换为动力(P)模式,再按一次回到经济模式。驾驶员可以随时切换经济/动力模式。

●  巡航简介

    巡航操作开关共有3个即CC、RES/+和SET/-,具体操作如下:

     “CC”开关为巡航主开关,为自回位式。操作此开关,选择巡航功能,进入巡航状态。此时组合仪表显示屏上的CC符号以1.5Hz的频率闪亮。

    可以通过操作油门踏板改变车辆速度,当达到目标转速(如60km/h)后,松开油门,按一下SET/-车辆即进入巡航模式。此时组合仪表显示屏上的CC符号常亮。

    在巡航模式下,踩制动踏板、踩离合器踏板(使用AMT时,无此条件)都将暂时退出巡航模式,此时组合仪表显示屏上的CC符号以1.5hz的频率闪亮。暂时退出巡航模式后想重新进入只需要按一下RES/+即可。

    提高目标转速有两种途径:踩油门达到新目标转速后按SET/-或者是通过重复操作RES/+(按一下车速增加1km/h)。降低目标转速也有两种途径:踩制动达到新目标转速后按SET/-或者是通过重复操作SET/-(按一下车速降低1 km/h)。

    1、巡航可以设定的车速范围为35 km/h至105 km/h,若低于35 km/h或高于105 km/h将自动退出巡航状态;

    2、一次按RES/+和SET/-的时间不能超过0.5秒,否则发动机会报26和43故障,若出现43故障必须停机后才可以消除,26故障不需要停机,松开开关即可消除。

●  驻车、熄火

    驾驶员通过钥匙开关熄灭发动机前务必完成以下操作:1、拉下手制动;2、按空挡按键使变速器回到空挡位置。直到仪表上显示“N”,变速器才完全回到空挡位置;3、关闭发动机。

    若在挡位上直接关闭发动机(不回空挡),控制系统会在一段时间后自动将变速器切换到空挡。如果没有拉下手制动,车辆可能移动而造成危险。因此,请驾驶员熄火前务必拉下手制动。

●  取力器的使用

    直接按下仪表台上的取力器开关,挂挡成功后,显示屏会显示取力器工作。只有在停车状态才能挂取力器,行车过程中不允许进行挂取力器。要实现行车取力,只能先停车挂上取力器然后再行车。

●  系统功能重置

    车辆在使用寿命内,如果更换或者修理离合器、变速器插分挡气缸、变速器范围挡气缸、变速器制动器、离合器助力缸等部件,必须让控制系统重新学习。中国重汽SmartShiftTM系统具有重置功能,具体步骤如下:

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系统重置时同时按下功能键和空挡键

    1、将钥匙开关关闭,关闭电瓶电源总开关(切断系统供电)。

    2、打开电瓶电源总开关;确保手制动良好,管路气压满足系统要求,将换挡手柄置于中间位置,同时按下功能键和空挡键(注意:直到学习完成后才能松开)。

    3、打开钥匙开关供电,大约0.5s后重置过程开始。

    4、看到显示屏上 N开始闪烁时启动发动机。

    5、N正常显示后,表示重置结束,这时松开功能键和空挡按键。

●  SmartShiftTM系列产品的使用要求

    正确合理地操作使用变速器,定期进行维护保养,对于保证汽车安全可靠的行驶和延长变速器寿命十分重要,请遵循下面的使用要求:

    1、润滑油牌号:变速器内必须加注85W/90GL-5级车辆齿轮油。

    2、正确的油面位置:要确保油面与油面观察口下沿平齐。油面高度由壳体侧面的油面观察口检查,油面注至孔口处出现溢出即可。 注油量大约14L(带取力器注油量大约为14.5L)。

    3、油面检查:油面高度应定期进行检查,检查油面高度时汽车应停在水平的路面上。由于热油的体积膨胀,为了防止测不准,行驶后的车辆不能立刻检查,只有在油面稳定和油温接近冷却时才可进行。

    4、补充润滑油:为了防止不同型号的润滑油发生化学反应,在补充润滑油时应保证与原来的润滑油型号相同。

    5、换油周期:变速器在更换润滑油时,要首先将变速器内原有的润滑油放干净,并清洗滤网总成。

    新变速器在行驶2000~5000公里时,必须更换润滑油。每行驶10000公里时应检查润滑油的油面高度和泄漏情况,随时进行补充,并对滤网进行清洗。每行驶50000公里时应更换润滑油。

    6、工作温度:变速器在连续工作期间的最高温度不得超过120℃,最低温度不得低于-40℃。工作温度如果超过120℃,会使润滑油分解并缩短变速器使用寿命。

    下列任一种情况都能引起变速器的工作温度超过120℃:连续地在行驶速度<32km/h的情况下工作;发动机转速高;环境温度高;涡流环绕变速器;排气系统太靠近变速器;大功率超速运转。

    7、工作倾斜角:变速器的工作倾斜角超过15°时,润滑可能不充分(工作倾斜角等于变速器在底盘上的安装角加上斜坡角度)。

    8、拖行或滑行:变速器在工作时,变速器的副轴转动带动油泵运转,加上飞溅润滑,可以为变速器提供充分的润滑。但当车辆在后轮着地,传动系连接的情况下被拖行的时,主箱的副轴齿轮和主轴齿轮并不旋转,但主轴相对于主轴齿轮有转动,且行星机构也转动,这样将会因缺乏润滑而引起变速器行星机构及主轴定位元件的严重损坏。

    为防止这类现象发生,应注意以下几点:当车辆需要拖行时,可抽出半轴或脱开传动轴,也可以使驱动轮离地拖行。

    9、需要定期检查线束接口、油管和气管接口,不得有泄漏、松动等现象。

    10、“三包”期内的变速器不允许私自拆卸与装配。

●  SmartShiftTM系列产品的注意事项

    1、在使用任何AMT系统功能之前,如使用换挡手柄,必须确保气路中气压不低于0.6MPa(6bar)。

    2、气路中残余的气压不能长时间保证离合器动作和正确的换挡,气路中残余的气压可以使驾驶员快速的把车辆移动到安全地方,不能再启动车辆;或者如果车辆在行进中,应尽快停车。如果仪表显示屏上出现变速器报警或者失效标志,在维修工程师没有成功排除故障之前,不要开动汽车。

    3、如果当前发动机转速低于发动机的怠速,控制系统会自动分开离合器。所以,决不允许发动机转速低于怠速。例如,当车辆爬坡时,车辆转速太低,离合器自动分开后,车辆可能会沿坡道下滑,情况会非常危险!

    4、在挡位上关掉发动机之后,控制系统在一定时间后会使变速器自动回到空挡。如果没有使用手制动,停止的车辆可能移动而引起事故。因此,要使用手制动使车辆保持安全。

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发动机LAKSAMT/AT
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