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1、作者简介 目i * ，| 9 7 Z ，目m 研竞i H i 彝n 事# # 管4 日研E 王洋 ( 沈阳华碰盒杯汽车葡眼公司 彝薛 沈阳航空工业学院航宇学院) 摘要 随着秉用车变速嚣技术的E 大发展，变速器由简单的手动逐渐发展瘦力自动变速墨、无缎 自协变速器和电拄机械自动变速器等多种类型。又由于汽车消费者对驾驶操作性要隶的不断提高，毗及汽 丰艘油经济性和尾气排鼓的法规的不断加严，汽车生产商也在不断加大力度对采用车麦速嚣技术进行开 发。丰文说明T 目前主要秉用车自动变速器的宪型和特点，对寝力自动麦速器、无疑自动变速器和电控机 械自动变速嚣二种粪型的自动麦逮器的优劣势和发展前景进行T 分析和阐进
2、。 美毽词 麦速霉技术发展A T C V TA M T 1 乘用车自动变速器类型介绍 常见的汽车自动变速器有三种。分剐是谴力自动变速器、机械元级自动变速器( 简释C V T ) 、电控机 械自动变速器( 简称A M T ) 。耳前轿车普遍使用的是锇力自动变速器，A T 几乎成为液力自动变建器的代 名诃。 1 1 液力自动变速器 A T ( A u t o m t i cT r a n s m i s s i o n ) 是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成- 通过液力传递和齿 轮组合的方式来达到变速变矩其中 茛力变扭器是A T 最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组 成，直接输 发
3、动机动力传递扭矩和离合作用。 原理：泵轮和涡轮是一对工作组舍，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风赢吹出的风力会带动另 一台风扇的叶片旋转，再在泵轮和拱轮之间加上导轮通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以 实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效 率，液压操纵系统会髓发动机工作变化自行操纵行星齿轮从而实现自动盘速变矩辅助机构自动换档不 能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等所以还设有干预装置即手动拨杆，标志P ( 停泊) 、R ( 后档) 、N ( 空档) 、D ( 前进) 另在前进档中还设有“2 ”和1 的附加档位t 用以起步或上斜坡
4、之用。 由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此A T 实际上是一种 介于有级和无级之间的自动变速器。 1 2 无级变速器 C V T ( C o t io s I Vi b lT r m i si o n ) 变速器即无级变速器，采用传动带和工作直径可变的主、 从动轮相配合传递动力。由于C V T 可蚪实现传动比的连续政变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹 配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性所以它是理想的汽 车传动装置。C V T 采用传动带和可变槽宽的韩轮进行动力传递即当棘轮变化槽宽肘，相应改变驱动轮 与从动轮上
5、传动带的接触半径进行变速传动带一般用橡腔带、金属带和金屉链等。C V T 是真正无级化 了它的优点是重量轻，体积小零件少，与A T 比较具有较高的运行效率，油耗较低。 1 3 电控机械自动变速器 电控机械自动变速器即A M T ( A u t o m a t e dM e c h a n i c a lT r a n s m i s s i o n ) ，在机械变速器原有基础上进行 改造，主要改变手动换档操纵部分。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来 实现换档的自动化。因此A M T 实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于 A M T 能在现生产
6、的自动变速器基础上进行改造，生产继承性好，投人的费用也较低，容易被生产厂接 受。A M T 的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定A M T 的性能与运行质量。 1 4 世界典型乘用车变速器采用情况 世界典型乘用车变速器采用情况一览表表 生产商 车型变速器型式 F O C U S4 A T 福特 E x p l o r e r 5 A T M o n d e o4 A T B u i c kR e g a l4 A T 通用 C a d i l l a cs e v i l l e 4 A T O p e lO m e g a 4 A T C ：2 4 05 A T 奔驰 C 3 2
7、0 5 A T $ 5 0 05 A T B M W3 1 8 i5 A T B M W5 2 0 i5 A T B M W5 4 0 i5 A T 宝马 B M W7 4 5 i6 A T B M WX 55 A T M I N IC o o p e rC V T M I N I O m e C V T A u d iA 65 A T A u d iA 82 85 A T P o l o1 41 6 v 4 A T 大众 G o l f2 0 4 A T B o r a1 64 A T P a s s a t2 0 4 A T C o r o l l a 4 A T 丰田 P r i u s
8、C V T C r o w r l S A T 0 d y s s e y 5 A T 本田 C R V4 A T A c c o r d 4 A T 2 自动变速器类型比较及前景 2 1A T 1 9 4 0 年，美国通用汽车公司在O L D S M O B I L E 上安装了世界上第一台自动变速器，从此自动变速器 取得了快速发展。目前，在常用的乘用车中，大多采用电控的液力自动变速器，其主要是由自动离合器和 自动变速器两大部分组成。它能够根据油门的开度和车速的变化，自动地进行换档。与无级变速器相比， 6 4 8 液力自动变速器最大的不同是在结构上，它是由液压控制的齿轮变速系统构成。 2 1
9、 1 与其它形式的变速器相比。A T 具备的优势 ( 1 ) 与M T 相比，A T 操纵简单，无需使用离合器。 ( 2 ) 与C V T 和A M T 相比，A T 得到采用的时间长，制造过程和生产工艺成熟，现阶段的制造成本 较低。 2 1 2 与其它形式的变速器相比A T 存在的劣势： ( 1 ) A T 存在液力传动损失，燃油经济性较差。液力自动变速器的传动效率与手动变速器相比仍存在 近1 0 的差距。 ( 2 ) A T 结构和制造工艺复杂，且重量大，相比M T 制造成本大；而C V T 和A M T 技术成熟、产量 扩大后，A T 并不是真正的无级变速，还是有档位的，其所能实现的是在
10、两档之间的无级变速，汽车的车 速变化并非完全平稳。 ( 3 ) 与M T 和A M T 相比，A T 的加速迟缓，从0 到1 0 0 公里时速的加速时间往往要差0 5 到3 秒。 2 1 3A T 技术发展的趋势： ( 1 ) 向多档位方向发展，5 档或者6 档甚至7 档的自动变速器正在逐步取代4 档自动变速器的主导地 位。 档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油 经济性和换档平顺性。但是，档位越多意味着变速器越复杂，执行元件和齿轮数目会随之增加，不但成本 增加，体积和重量也会增大，对于前轮驱动的汽车而言还会增加动力传动系统布置的困难。因此，为
11、了缩 小体积和减轻重量，要采用紧凑化设计，简化内部结构，引入电子控制系统，采用轻质材料。例如 Z F 6 H 2 6 变速器设计基于一种名为L e p e t l e r 的齿轮设计，使6 个档位之间的齿轮大为减少，简化了内部结 构，齿轮重量减少了1 l 公斤。整个操作界面改为线控技术，由电子信息操纵换档。用塑料材料做油底壳 及铝合金变速器箱体，进出一步减轻重量。 ( 2 ) 采用多电磁阀方式控制换档，改善换档质量。 以前的自动变速的执行器只有一两个电磁阀，现在许多自动变速器已有多个电磁阀。尤其是换档电磁 阀数量的增加使得换档电磁阀完全取替了节气门油压和速度油压对D 档位升降档的控制。变速器上
12、各种 新的电磁阀相继出现，例如正时电磁阀、倒档电磁阀、扭力转换电磁阀、扭力缓冲电磁阀、强制降档电磁 阀等大量涌现使得电近期系统对变速器的控制范围进一步扩大。现在，一些变速器的换档电磁阀完全负责 了对D 档、手动模式、倒档的控制，被称为全电子控制自动变速器。模糊控制技术的设置使变速器电脑 可以学习、模拟驾驶者的驾驶习惯，自动修正控制指令，使汽车进一步体现人性化。例如在Z F 6 档自动 变速器中，为了控制系统压力实现换档，设置了6 个具有高流量特点的脉宽调制电磁阀，一个可变力 ( V F S ) 电磁阀等。中央电脑还附加了一个名为A d a p t i v eS h i f tS t r a t
13、 e g y ( 自适应式换档) ，这个系统持续 不断地收集行车数据，例如档位、行驶状态、驾驶者驾驶习惯等，通过变速器电脑学习模拟并建立起相关 的行车程式，以最佳效果满足驾驶者的需求。 ( 3 ) 通过改造油泵、优化液压控制系统提高变速器传动效率。 液力自动变速器在结构上主要由液力变矩器、油泵和机械齿轮传动机构组成。由于液力变矩器通过液 力使泵轮、涡轮和导轮工作，油泵运转会消耗能量，加之换档执行元件的磨擦又会消耗能量，使得自动变 速器的传动效率低于手动变速器，因此耗油也会高于手动变速器。采用现代控制理论的电控技术，自动变 速器的机械效率已经大大提高。通过降低油泵的轴向和径向泄漏来提高油泵效率，
14、同时对整个油泵系统设 计进行改进，可以进一步提高油泵高转速时的传动效率。 2 1 4A T 发展的前景趋势 目前，全球汽车市场上，采用液力自动变速器的乘用车已经占据了相当高的比例，几乎所有的乘用车 型都提供自动变速器和手动变速器的选装配置，而且在大部分高档豪华车型上只提供自动变速器。在一些 汽车发达国家自动变速器乘用车已经占了主流地位业。在世界不同国家和地区，自动档车款的市场占有率 有很大差别。这和各国自然地理条件、道路状况、交通法规、人均收入水平、用户购买心理等有很大关 6 4 9 系。 北美地区是自动档车款的市场占有率最高的区域。美国自动车款占多数是由美国人长期的用车习惯造 成的。美国乘用
15、车一向以车身大、发动机排量大、油耗高闻名于世。自上世纪7 0 年代以来，美国人的购 车心理似乎并未从根本上改变。在美国的汽车生产商几乎不生产的各类乘用车中，液力自动变速器车款已 接近9 0 。预计随着美国顺利地控制了伊拉克的石油资源，美国人使用自动档国的偏好将会加重。 日本的交通道路情况不及美国，出于燃油经济性的考虑，日本的国内自动档乘用车市场占有率低于美 国，但仍占多数。这种情况主要是汽车企业和媒体炒作的结果。日本城镇平均每户居民已接近有两辆轿 车。为进一步开拓国内市场，厂家便选中妇女群体，开发生产了近百种装液力自动变速器的小排量车。根 据日本发布的2 0 0 2 年一2 0 0 3 年度汽
16、车年鉴，当前在E l 本本土生产的且只在日本国内销售的3 7 8 种车型 中，有6 0 种手动机械变速器车款、2 9 3 种液力自动变速器车款、3 4 种C V T 自动变速器车款。不过，与 其他国家显著不同的是，在上述3 7 8 种车型中，竟有1 0 6 种车型是作为第二家庭轿车使用的、发动机排量 小于1 升的A o o 级微型车。其中，有8 2 种液力自动变速器车款、3 4 种C V T 自动变速器车款和2 7 种手支 变速器车款。 欧洲的自动变速器乘用车的市场占有率低于北美和日本。绝大多数乘用国都提供手动变速器选装配 置，即使是E 、F 级的高档车，也有少数是手动变速器车型。欧洲生产的车型中，虽然近几年液力自动变 速器车款有所增长，但其年增长率也不高。 目前，全球市场上的自动变速器乘用车主要采用液力自动变速器。但由于液力自动变速器存在着燃油 经济性差、结构复杂的缺点，随着C V T 和A M T 技术的成熟和制造成本的下降，A T 在技术成熟性和制 造
