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1、现代轿车自动变速器应用发展趋势现代轿车自动变速器的应用发展趋势1.自动变速器概述?车用自动变速器作为一种新型的传动器，最早是由1939年通用公司奥兹莫比尔部开发的，目前已经经历了半个多世纪的发展，而且其形式也多种多样。1977年美国克菜斯勒公司首先开发出了带锁止离合器的液力变矩器。这种锁止装置实际上是全自动离合器。锁止离合器时，变矩器将不起作用。这对改善燃料的经济性和降低变速器的温度有益处。?在现代轿车上，常见的是采用电控的液力自动变速器，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，液力自动变速器最大的不同是在结构上，它是由液
2、压控制的齿轮变速系统构成。因此，液力自动变速器并不是真正的无级变速，还是有档位的。其所能实现的是在两挡之间的无级变速。而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的，因此，其比传统自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换档时那种顿”的感觉。？无级变速器的无级变速原理的关键，是二个传动滑轮和联接此二个滑轮的传动带，每个滑轮都由一对彼此合成V形槽的锥体组成，通过传动带联接二滑轮，利用液压操纵机构移动锥体的开合，使传动带离滑轮轴心的径向位置发生变化，从而获得二滑轮之间的传动比（一般最大范围可达5:1）。自动变速器多挡化虽能
3、扩大自动变速的范围，但它并非安全迅速，只在有级变速与无级变速之间，理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比，使变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。?现代无级变速器传动效率提高，油门反应快、油耗低，随着汽车技术的进步，已经越来越不满足于液力自动变速器，希望彻底改进无级变速器，从实现汽车从有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。福特、菲亚特、奥迪等企业纷纷推出了能够匹配大排量发动机的无级变速器。目前国内的自动档基本上全是液力自动变速器，只有奥迪采用了无级变速器。奥迪无级/手动一体式变速器，其就在原有的无级变速器基础上，进行多项技术上的创新、改进和提高。
4、无极变速装备有自动控制装置，行车中可根据车速自动调整档位，无需人工操作，省去许多换档及踏踩离合的工作。？?2自动变速器的结构分类？一般车用变速器可分为手动变速器和自动变速器两大类。自动变速器是指不依*人的手力，而能自动实现换挡功能的变速器。目前汽车上常用的自动变速器的类型有：液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。？自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器即自动驱动桥。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上,发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和
5、半轴传给左右两个后轮。？前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器。纵置发动机前驱动变速器的结构和布置与后驱动自动变速器基本相同；横置发动机前驱动变速器由于汽车横向尺寸的限制，要求有较小的轴向尺寸，通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线的方式，变矩器和齿轮变速器输入轴布置在上方，输出轴布置在下方，减少了变速器总体的轴向尺寸，但增加了它的高度。？自动变速器按前进挡的挡位数不同,可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，没有超速档。目前己经开发出装有5个前进挡自动变速器的轿车。无级变速器是自动变速器的一种手动变速器，结构简单、准
6、确有效，但是，也存在操纵复杂、长期使用容易疲劳，换档时冲击较大等不足之处。自动档（又称无极变速）装备有自动控制装置，行车中可根据车速自动调整档位，无需人工操作，省去了许多换档及踏踩离合的工作。？?无级变速器可以从一种扭矩（或转速）平稳地转变为另一种扭矩（或转速），在变化过程中不是一级一级（或一挡一挡）地跃变，而是稳定、缓和地渐变。无级变速器有液力式无级变速器（亦称液力变扭器）和机械式无级变速器等两种。？电控自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大部分组成。？?机械式无级变速器按其作用又可分为冲击式和摩擦式两种。冲击式为一种断续的传动，即跳动式的，构造非常复杂，且工作
7、时要产生很大的冲击载荷，应用在汽车上尚有很多困难。摩擦式则为一种连续的传动，发动机的扭力系借摩擦扭矩的变化而匀顺地传到后面，其构造比较简单，目前已经应用在汽车上。？?3.自动变速器的特点？自动变速器能进行繁复的加速、减速变速器换挡等功能，具有变速平滑、驾驶轻便等优点。汽车自动变速器一般和变矩器一起使用，带有液力传动的特点，可以弥补机械变速器的一些缺点。它可以根据发动机的工况和车速情况，自动选择挡位，而I且具有下列显著特点：？?(1)整车具有更好的驾驶性能：汽车驾驶性能的好坏，除与汽车本身的结构有关外，还取决于正确的控制和操纵。自动变速器能通过系统的设计，使整车自动去完成这些使用要求，以获得最佳
8、的燃油经济性和动力性，使得驾驶性能与驾驶员的技术水平关系不大，因而特别适用于非职业驾驶。？?(2)良好的行驶性能：自动变速装置的挡位变换不但快而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。通过液体传动和微电脑控制换挡，可以消除或降低动力传递系统中的冲击和动载，这对在地形复杂、路面恶劣条件下作业的工程车辆、军用车辆尤为重要。试验表明，在坏路段行驶时，自动变速器的车辆传动轴上，最大动载转矩的峰值只有手动变速器的20%40%。原地起步时最大动载转矩的峰值只有手动变速器的50%70%,且能大幅度延长发动机和传动系零部件的寿命。？?(3)高行车安全性：在车辆行驶过程中，驾驶员必须根据道路、交通条件的变化，对车辆的行
9、驶方向和速度进行改变和调节。以城市大客车为例，平均每分钟换挡35次，而每次换挡有46个手脚协同动作。正是由于这种连续不断的频繁操作，使驾驶员的I注意力被分散，而且容易产生疲劳，造成交通事故增加；或者是减少换挡，以操纵油门大小代替变速，即以牺牲燃油经济性来减轻疲劳强度。自动变速的车辆，取消了离合器踏板和变速操纵杆，只要控制油门踏板，就能自动变速，从而减轻了驾驶员的疲劳强度，使行车事故率降低，平均车速提高。？?(4)降低废气排放：发动机在怠速和高速运行时，排放的废气中，CO或CH化合物的浓度较高，而自动变速器的应用，可使发动机经常处于经济转速区域内运转，也就是在较小污染排放的转速范围内工作，从而降
10、低了排气污染。？?(5)可以延长发动机和传动系的使用寿命：因为自动变速器采用液力变矩器和发动机弹性”连接，外界的冲击负荷可以通过藕合器缓冲，有过载保护的功能。在汽车起步换挡、制动时能吸收振动，相应减小了发动机和传动系的动载荷。I(6)操纵简单：只需设置液压工作阀的位置，自动变速器就可以根据需要进行自动加挡和减挡，省去了起步和换挡时踏离合器、更换变速杆位置和放松油门等复杂的操作规程，大大减小了驾驶员的劳动强度。？?(7)提高了汽车的平顺性：因采用液力变矩器在汽车起步时，车轮上的牵引力逐步增加，无振动并减少车轮滑动，使起步容易平稳。汽车在行驶中的稳定车速也可以降到最低，甚至为零。行驶阻力增大时，发
11、动机也不会出现熄火。？?(8)提高生产率：换挡时功率基本没有间断，可保证汽车有良好的加速性和较高的平均车速，使发动机的磨损减少，延长了大修间隔里程，提高了出车率。？?但自动变速器缺点是：与手动变速器相比，其结构较复杂，零件加工难度大，生产成本较高，修理也较麻烦。另外自动变速器的传动效率不够高，当然，通过与发动机的匹配优化、液力变矩器锁止、增加挡位数等措施，可使自动变速器的传动效率效率接近手动变速器的水平。？?4.自动变速器的应用形式？?现代车用自动变速器的应用，主要有以下两种形式：？?(1)液压控制式自动变速器：这是一种利用车速和加速踏板踏入量之间的关系所决定的传动比，通过油压控制机构进行自动
12、控制的变速器。常用的液压控制式自动变速器一般由液力藕合器或变矩器、液压操纵系统和行星齿轮传动系统组成。液力藕合器利用液体流动，把发动机的动力传递给齿轮传动系统，行星齿轮传动系统可以利用本身的传动特点，改变发动机的转速和转矩，起着换挡的作用。液压操纵系统可以根据汽车行驶的实际需要操纵行星齿轮系统，使其加挡、减挡或倒车，从而改变汽车的行驶速度和方向。？?液力变速器由三个工作轮，即泵轮、蜗轮和固定不变的液流导向装置一导轮(又称反应器)组成。为了保证液力变扭器的性能及液流很好地循环，三个工作轮的叶片都弯成一个角度，这是与液力耦合器的叶片不同的。泵轮和蜗轮为冲压件，导轮为铝合金精密铸造件。泵轮与变速器壳
13、体连成一体，固定于发动机曲轴后端的凸缘上。导轮装在自由轮机构上，自由轮内座花键孔径经导轮固定套管固定在壳体上，蜗轮通过轮毂的花键孔与从动轮连接。导轮浮动于泵轮和蜗轮之间，并保持一定轴向间隙。在工作过程中轴向力较大，导轮端装有止推垫片，蜗轮与壳体装有聚甲醛塑料垫片。变扭器壳体的外面装有供起动机的齿圈。三个工作轮在液力变扭器装配好之后形成环形的内腔。其纵向端面称为变扭器的循环圆。？?液力变扭器和液力耦合器一样，正常工作时贮于环形内腔的工作液，除有绕变扭器轴线的圆周运动外，还有在循环圆内循环流动，故能将扭矩由泵轮传到蜗轮上。液力变扭器在传动作用上不同于液力耦合器的是：液力耦合器只能将扭矩大小不变地传
14、给蜗轮，即只能起离合器的作用；但液力变扭器则不仅能传递扭矩，而且能在泵轮扭矩不变的情况下，随着蜗轮的转速（反映着汽车的行驶速度。不同面能自动地改变蜗轮轴上的输出扭矩数值，故能兼起离合器和变速器的变扭作用。？?液力变扭器虽然能在一定范围内无级地改变扭矩比，但由于它存在着变扭能力与效率之间的矛盾，目前应用的液力变扭器一般变扭系数都不够大，难以满足汽车使用要求，故在高级轿车上，广泛采用的是液力变扭器与齿轮式变速器联合组成液力机械式无级变速器。与液力变扭器配合使用的齿轮式变速器有行星齿轮式变速器和固定轴线式齿轮变速器两种。国产红旗牌高级轿车上采用的就是液力变扭器与行星齿轮式变速器联合的液力机械式变速器
15、，它由一个四元件（泵轮、蜗轮、第一导轮与第二导轮）的综合液力变扭器与可以自动换档的两行星齿轮变速器所组成。工作中驾驶员踏下油门的位置或发动机进气管的真空度和汽车的行驶速度，能指挥液压操纵系统工作，液压操纵系统利用液体压力控制行星齿轮系统的离合器和制动器，并改变行星齿轮传动的状态。以上过程完全是在变速器内部进行的，不需要驾驶员的操作，即所谓的自动换挡。在这里液力变矩器的作用是：增大汽车起步的转矩以提高车辆的起步性能，可减少变速冲击，隔断发动机输出转矩的振动，但却存在输入轴和输出轴流动空转打滑引起发动机功率损失的问题，因而在其后又引入了锁止机构，虽然解决了一些问题，但由于受各控制元件的制约，变矩器
16、的作用难以充分发挥，特别是减小发动机转矩变动的问题还需要解决。况且这种锁止离合器只能在发动机转矩变小的高转速范围内起作用，因此不能充分提高燃油的经济性，为解决这一问题，世界上各大汽车公司采取了种种措施，如采用锁止离合器微量滑动方式；采用粘性连轴器吸收振动的方式等，但效果并不是很理想，后来人们把电子技术引进汽车领域，于是作为一种新型的自动变速器，电子控制式自动变速器应运而生。？?(2)电子控制式自动变速器：常规的汽车自动变速器中锁止式变矩器均*液压传动，但随着电子技术在汽车上的推广应用，采用微型电子计算机等装置作为自动变速器的液压控制装置，再用某些液压控制装置对变速器换挡机构进行操纵控制，这样不仅使换挡时间更加精确、换挡更加平稳，而且操纵自如灵活；另一方面可以使变速挡尽量与驾驶员的意愿相结合；其次采用电子控制，通过选择适合行驶状态的最佳传动比，可以提高汽车的动力性，提高乘坐的舒适性，并与发动机控制相结合，相应提高燃油的经济性。？电子控制式自动变速器是利用油压回路的电磁线圈通电和断电
