ZF和DANA变速箱原理修改

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1、电控 机械 液压 ZF 变速箱 WG 系列的工作原理 ZF 系类变速箱的档位转换采用 ZF 公司独立设计的 E 模块,接受液力变矩器涡轮转速和 档位信号,进而控制液力变矩器动力传动方式转换,即由液力传动转换为机械传动,使其提速 和动力传动非常平稳,又能提高传动效率。顺利实现档位转换顺畅、档位闭锁可靠、作业机 械机构状态联锁项目齐全、运行速度档位联锁安全等功能,对保护发动机及确保安全生产提 供了基础保障。图为 ZF WG210 ZFAS Tronic 3D 剖视图1 档位功能电液控制 换档机构采用电液换档控制系统,变速箱内有一套包含泵、电磁阀、液压阀、离合器控制油 缸在内的液压控制系统。每一档位

2、都有固定的电磁阀得电,打开控制油路,高压油推动离合器 控制油缸,使相应的液压离合器结合,形成符合该档位传动比的传动线路,实现齿轮与轴连接、 变速和功率传递。WG 型四档机械动力换档变速箱各档位电磁阀及离合器结合情况如表 1 所示。 液力变矩有两种力矩工况、三种状态(液力变矩,液力偶合和机械连接),其闭锁离合器 WK 的 锁闭是用速度传感器和电子控制程序组件自动操作的,只有涡轮转速降到 1 400 r/min 以下且 传动比 i065 时,方可降低档位,否则,换档选择器被锁定,目的是防止变矩器涡轮速度过高 时降档造成发动机飞车,所以降速时,应先降低发动机转速并必要时施加风制动,当变矩器闭 锁离合

3、器和换档选择器的自动控制锁闭机构被释放后,才可降低档位。档位与速度最佳匹配 标准见表 2。 表 1 WG 型四挡机械动力换挡变速箱各挡位电磁阀及离合器工况表 2 大型养路机械 4WG-65B2 型变速箱挡位与速度最佳匹配标准二 变速箱档位转换电气控制过程 1 E 模块功能的说明 控制 E 模块有六个脚,其功能见图 1 ZF 控制系统。1 脚是输出挂档盒锁闭电磁铁信号, 此信号由 28U1 内部电路产生; 2 脚是接地; 3 脚是由挂档盒输出一个信号到这里,此信号为一 个确定目前档位的信号,由 28U1 内部电路控制,该信号与接到 28U1 第 4 脚的涡轮转速信号 1f35 进行比较,确定 2

4、8U1 的 1 脚输出为+24 V 或 0 V; 4 脚是由 1f35 输入 ZF 所接受的涡轮 转速变化信号,是一个脉冲信号; 5 脚是输出 G39 变换离合信号,控制 ZF 变换离合器的动作, 此脚的输出完全由 28U1 的 4 脚输入信号经 28U1 的内部电路识别后决定输出+24 V 还是 0 V; 6 脚是由转档盒输出一个变换离合电源到这里。 2 挂档盒功能说明 E、D、C、B 脚是挂档盒档位变换信号输出脚,其中 E 脚输出到 M4 的信号为向后驱动 信号, B 脚输出到 M1 的信号为向前驱动信号, E 或 B 与 D、C 的不同组合成为不同档位的 控制信号去驱动 ZF 内部换档电

5、磁阀,使 ZF 形成不同的传动比。F 脚是接地端; J 脚为电源 输入端; SM 脚是挂档盒锁闭电磁铁的信号输入端;W 脚输出一个变换离合电源,换档瞬间,W 脚为 0 V, 04 s 后,换档动作结束,输出为+24 V;R 脚对外输出档位确认信号到 28U1 的 3 脚; AS 脚为空档联锁信号,空档时 AS 为+24 V,在其它任意档位其均为 0 V。 3 档位转换控制过程正常操作 ZF,在前司机室打开 ZF 电源钥匙开关,11B2, 28U2/D、28d1、28d4 继电器动 作，1U11,AJ 端接通电源。切断后司机室挂档盒 1U11, B 电源，将挂档盒 1U11，A 从空档 换到 1

6、 档时, 1U11，A 的 B、D 脚为+24 V,输出至 M1 和 M3，实现前行 1 档功能。当换档 瞬间 AS 电压由+24 V 变为 0 V，W 脚从+24 V 变为 0 V,维持 04 s 后又变为+24 V，G35 输出一个确认为 1 档的电平。28U1 的 3 脚得到此电平，当发动机转速升到 1 3001 400 r/min(不大于 1 400 r/min)时，28U1 的 4 脚信号与 3 脚信号比较,其内部电路动作，28U1 的 1 脚输出+24 V 去控制 1U11 的 SM 脚，使 1U11 内部锁闭电磁铁动作，换档手柄将无法向 空档移动，实现档位锁定功能； 28U1 接

7、收 1f35 信号及由 G35 提供的 1 档的电平信号经电 路处理后输出 ZF 离合器控制信号 G39，进而控制涡轮变矩器由液压传递动力到刚性连接 传递动力，在 1 档运行，当行车速度达到 18 km/h 时，涡轮变矩器实现刚性连接传递动力， 相对于电磁铁闭锁信号，此信号稍滞后一点。1 档向 2 档进程, 2 档向 3 档进档,情况同上述 类似。只有当转速降到 1 3001 400 r/min 时，1U11 的 SM 端才为 0 V，其内部锁闭电磁铁 失电，手柄解锁，方能实现 3 档向 2 档转换，2 档向 1 档转换类似，要由 1 档退至空档， 必需发动机停机或施以空气制动。若在后司机室操

8、作,打开 ZF 电源钥匙开关 5B2,28U2/E、28d2、28d3 继电器动作, 1U11, B 的 J 端接通电源，切断前司机室挂档盒 1U11,A 电源，将挂档盒 1U11，B 从空档换到 1 档时，1U11，B 的 B、D 脚为+24V，输出 至 M1 和 M3，实现前行 1 档功能，其他功能控制过程与在前司机室挂档过程相同。 三 点动控制与封锁信号延时控制 G4、G47 分别为捣固车液压挂档封锁信号和小车解锁、变矩器液压系统油压和油温过 高及滤清器堵塞报警封锁信号；对于稳定车上述两种信号仅由 G4 表达；所谓封锁信号是 指此信号一旦产生将使 ZF 走行控制不能实现。当 28U2/C

9、 的 6 脚出现封锁信号即接地时， 有两种情况：如果按下了点动开关，G46 接地,则 28U2/C 继电器动作，常闭触点 1 和 6 将断开， 5 s 延时电路 28U6 输入端 Y11 没有接地信号输入，其输出端 Y1 也没有信号输 出，那么 28U2/A 继电器将不会动作， ZF 走行控制将会正常实现控制。如果不按下点 动开关，28U2/C 继电器不动作，其常闭触点 1 和 6 呈闭合状态，封锁信号将传至 28U6 的 Y11 输入端，经过其内部集成电路 5 s 延时，使其控制继电器 RE1 在 5 s 后动作，则使 Y1 输出接地信号，28U2/A 继电器动作，其常闭触点 1 与 6、3

10、 与 5 将断开,将 ZF 走行钥匙来的控制电源切断，使 ZF 走行控制失效。此电路的作用是为了避免不足 5 s 的不稳定的封锁 信号对 ZF 走行系统的控制,使其走走停停。另一方面,如果 ZF 挂上档位,用点动开关使车走 起来，后又释放点动开关，车将走 5 s 后，待此电路延时到 Y1 输出接地信号时才将 ZF 动 力脱开。图 ZF 控制系统 ZF 动力换档变速箱利用液力变矩器机械变速箱配以巧妙完善的电气控制，操作简单， 提了提速平稳性和高速状态下的传动效率，同时也提了大型养路机械作业及高速运行的安 全系数，但是控制系统的复杂性也同时给其故障分析处理带来了定难度。DANA 320003200

11、0 系列主参数： 150 到225 hp (112 到 168 kW) 经过验证的 完全可靠的动力变速器。32000系类是专门为建筑用车辆，矿井，地下采矿，及其他工程应用而设计。 设计特点： 三级和四级档位全动力变速器 六级和八级变速，六级全动力转换(S32) 12英尺, 13英尺转轮 柔性金属驱动器 斜齿轮输出端 可供选择的模块 辅助液压泵驱动器 偏心泵驱动器 调制 遥控过滤器 90度控制阀 远程机械控制阀 电动移位 离合器: 气动或液压 转动锁定: 手动或自动 输出功率和转速传感器 单向动力输出 制动系统: 鼓型或盘型 微动阀 应急转向泵 前轮轴或后轮轴可拆分 Trans. 液压阀 提供各

12、种变排量液压泵 DANA 32000 主要参数表最大发动机功率速度（正转*反转）SAE 飞轮外壳标准级别落差短245mm中级的长470mm成列布局T，MT，RT一 德纳(DANA)动力换挡变速箱液压操纵系统 德纳(DANA)动力换挡变速箱具有设计易用性、低成本服务和维护方便等优点，在我国 广泛应用于矿山、机场、港口和铁路等非公路用途设备。其主要由动力传动系统、电子控 制系统和液压操纵系统三大部分组成。动力传动系统使发动机动力传递到驱动桥；电子控 制系统给换挡电磁阀发出电信号，从而使变速箱换挡。 1 换挡变速箱液压操纵系统工作原理 DANA 各系列变速箱的液压操纵系统组成和工作原理基本相同，以四

13、速为例，该液压操 纵系统由变矩器、冷却器、控制阀组、滤油器和油泵组成(见图 1)。控制阀组是由压力调 节阀、安全阀、制动脱挡阀、方向选择阀和挡位选择阀组成(见图 2)。 油泵安装在变矩器壳体上，液压油从变速箱油池吸入，经压力调节阀调整后分为两路： 一路为高压油，压力稳定在 1.691.96 MPa，进入变速箱的方向控制阀和挡位选择阀，根 据阀芯的不同位置，确定高压油进入相应的离合器，从而得到不同的挡位和方向；另一路Maximum Engine Power (kW) 16.8 kW Speeds (Fwd X Rev) 3. X 3., 4 X 4, 6. x 6., 8 X 8 SAE Fly

14、wheel Housing 3. Drop Short 245 mm Intermediate Long 470 mm Inline Configurations T, MT, RT 油为低压油，经减压阀油压降为 0.5 MPa，进入变矩器，再经过散热器进入变速箱，润滑 和冷却变速箱轴承、齿轮和离合器。1.冷却器 2.变矩器 3.安全阀 4.油泵 5.滤油器 6.压力调节阀 7.制动脱档阀 8.方向选择阀 9.档位选择阀 图 1 四速变速箱液压操纵系统 控制阀组安装在变速箱壳体上。方向选择阀是一个三位五通的滑阀，三个位置分别对 应前进挡、倒挡和空挡。当方向选择阀阀芯处于空挡位置时，通往前进挡和

15、倒挡离合器的 压力油路被切断，离合器处于分离状态，系统压力油经压力调解阀，最终进入变速箱油池。 当方向选择阀处于前进挡位置时，通往前进挡离合器的油路被接通。从方向选择阀上流出 的压力油通过传动轴上的油道，进入前进挡离合器。压力油推动活塞，克服回位弹簧压力 而移动，推动摩擦片组，使内外摩擦片彼此压紧，前进挡离合器结合，此时变速箱处于前 进挡。当方向选择阀处于倒挡位置时，通往前进挡离合器的压力油被切断，前进挡离合器 压力油经快速排油阀排出，内外摩擦片因压力消失而脱开，前进挡离合器分离，此时变速 箱处于倒挡。 压力调节阀是个二位三通滑阀，当油液压力低于离合器的操纵压力时，调节阀芯被调 节阀弹簧压向阀

16、座，此时调节阀处于关闭位置；当油液压力达到离合器的操纵压力后，阀 芯在油液压力作用下，压缩弹簧，使阀口开启，油液通至变矩器的进油口。阀口开启大小 取决于 油泵出口压力，而阀口开启大小同时也影响油泵出口压力。为了防止进入变矩器的压力过 高，油路中还设置了一个安全阀，该安全阀是一个溢流阀，当压力过高时，安全阀自动开 启溢流。1.变矩器 2.冷却器 3.润滑油油腔 4.制动脱档阀 5.档位选择阀 6.方向控制阀 7.压力调节阀 8.滤油器 9.油泵 10.安全阀 图 2 四速变速箱控制阀组工作原理 DANA 变速箱的挡位选择阀是一个多位多通阀，其取决于变速箱的挡位数。4 速变速箱 的挡位选择阀是一个五位六通阀，滑阀有 5 个位置，与方向控制阀配合，组成 4 个前进挡， 4 个倒挡。变速箱还装有制动脱挡阀，车辆制动时，制动脱挡阀自动切断通往变速箱的油 路，使离合器分离，刹车时使变速箱在无需操纵变速手柄的情况下自动实现空挡，简化操 作，优化了行车工况。