汽車變速器發(fā)展趨勢(shì)分析

• 陳博 2023年10月26日 來源：中研網(wǎng) 627 36
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雖說新型變速器擋位數(shù)在增多，但并不意味著變速器整體結(jié)構(gòu)和體積變得復(fù)雜和加大，這是因?yàn)闄C(jī)械元件的組合也由過去眾多數(shù)量的換擋執(zhí)行元件控制多個(gè)行星排來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單4前1倒的變速功能，發(fā)展到今天的5個(gè)換擋執(zhí)行元件控制所謂的“萊佩萊捷式”行星齒輪組通過邏輯組合即可實(shí)6

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目前，許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)一些燃油經(jīng)濟(jì)性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場(chǎng)上的多層次需求。

1、自動(dòng)變速器向多擋位發(fā)展

隨著自動(dòng)變速器汽車保有量的上升，自動(dòng)變速器技術(shù)的演變也由過去傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單4前速電子控制(3個(gè)電磁閥)發(fā)展到今天的6、7、8前速(多電磁閥控制)的模糊邏輯控制加網(wǎng)絡(luò)控制。近幾年來，轎車自動(dòng)變速器擋位數(shù)不斷增加的趨勢(shì)非常明顯，從傳統(tǒng)的4速快速到5、6、7、8速。擋位數(shù)的增多就意味著總的傳動(dòng)比范圍在加寬，而相鄰兩擋之間的傳動(dòng)比又在拉近，因此換擋時(shí)間會(huì)變得提前，同時(shí)又是在發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下完成。所以，既保證了燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還滿足了其加速性能。如今，全球各大自動(dòng)變速器生產(chǎn)廠商都已推出5前速以上的多擋自動(dòng)變速器，如ZF公司的6HP系列;AISlNAW公司的U151/U250E、TF-60SN和TR-60SN;JATCO公司生產(chǎn)的型號(hào)為JF506E變速器;GM公司的6T40E、6L50/80E等等。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)逐漸簡(jiǎn)化

雖說新型變速器擋位數(shù)在增多，但并不意味著變速器整體結(jié)構(gòu)和體積變得復(fù)雜和加大，這是因?yàn)闄C(jī)械元件的組合也由過去眾多數(shù)量的換擋執(zhí)行元件控制多個(gè)行星排來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單4前1倒的變速功能，發(fā)展到今天的5個(gè)換擋執(zhí)行元件控制所謂的“萊佩萊捷式”行星齒輪組通過邏輯組合即可實(shí)現(xiàn)6前1倒的變速功能，零部件數(shù)量明顯減半，ZF公司生產(chǎn)6HP系列變速器就是一個(gè)例子。目前，德國(guó)ZF公司和日本AlSINAW公司都已成功推出8前速自動(dòng)變速器，但其齒輪部分仍然在使用行星齒輪機(jī)構(gòu)，由此會(huì)發(fā)現(xiàn)無論是傳統(tǒng)的辛普森、串聯(lián)、拉維那，還是今天的萊佩萊捷式行星齒輪，都是由“單排單級(jí)齒輪”和“單排雙級(jí)齒輪”兩種形式的行星齒輪組組成。

3、電子控制人性化

在機(jī)械和液壓方面似乎越來越簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，元件少了、閥門數(shù)量也少了，但在其電子控制方面的整體控制思路卻越來越復(fù)雜，而且控制要求越來越精確，特別是在扭矩協(xié)調(diào)控制、安全保護(hù)控制、模糊邏輯控制、重疊換擋控制等人性化方面更加明顯。

為了改善換擋質(zhì)量、體現(xiàn)駕駛舒適性，自動(dòng)變速器換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)必須實(shí)現(xiàn)扭矩協(xié)調(diào)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)在自動(dòng)變速器換擋過程中主要通過瞬間改變噴油量和延遲點(diǎn)火等功能來維持換擋過渡平順性能;安全保護(hù)控制主要是指當(dāng)自動(dòng)變速器機(jī)械、液壓、電子控制等方面出現(xiàn)故障時(shí)，且該故障能夠?qū)ψ兯倨鳂?gòu)成較大威脅，為保護(hù)變速器不受進(jìn)一步傷害，自動(dòng)變速器電腦通過接收各傳感器信息后所啟動(dòng)的一項(xiàng)保護(hù)措施;模糊邏輯控制的功能，說白了就是微電腦具有模仿人體大腦的功能，能夠預(yù)測(cè)到駕駛者的下一個(gè)動(dòng)作，并最終實(shí)現(xiàn)最佳換擋時(shí)間控制以及換擋點(diǎn)的任意切換控制等。在這里重點(diǎn)了解一下“重疊換擋控制”，這是因?yàn)楹枚嗑S修人員對(duì)其認(rèn)識(shí)仍比較模糊。

所謂重疊換擋控制這一新名詞的解釋就是：換擋過程實(shí)際上是摩擦元件的摩擦力交替的過程，在常見的摩擦式離合器與離合器或離合器與制動(dòng)器在換擋中，若摩擦力矩替換過程的定時(shí)不當(dāng)，將會(huì)引起輸出扭矩的急劇變動(dòng)。兩個(gè)離合器之間或離合器與制動(dòng)器之間摩擦力矩的替換，總會(huì)有或多或少的中斷間隔或重疊。重疊不足或重疊過多，都會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的換擋沖擊。

重疊不足是指待分離的離合器過快地泄油分離，待結(jié)合的離合器未能建立足夠的油壓，因而出現(xiàn)兩個(gè)離合器傳遞扭矩間斷的現(xiàn)象。在這個(gè)重疊不足的時(shí)間內(nèi)，輸出扭矩先是下降過多，隨后又急劇上升，形成較大的扭矩?cái)_動(dòng)。與此同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也得不到平穩(wěn)的過渡，先是因負(fù)荷減小而增速，后又因負(fù)荷急劇增大而降速。

重疊過多是指在待結(jié)合的離合器已經(jīng)能夠傳遞很大的扭矩時(shí)，應(yīng)分離的離合器還沒有很好地泄油分離，因而出現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)工作的情況。在一個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)擋位重疊工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)和輸出軸都受到制動(dòng)作用，因而輸出軸有很大的扭矩?cái)_動(dòng)。隨后又因應(yīng)分離的離合器分離，使變速器輸出軸的扭矩又急劇升高。重疊過多的扭矩?cái)_動(dòng)比重疊不足時(shí)更嚴(yán)重。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速先是急降后在回升，表現(xiàn)出不穩(wěn)的情況。重疊過多的升擋過程最不平穩(wěn)。

為此，要對(duì)兩個(gè)交替換擋的執(zhí)行元件的泄油充油過程進(jìn)行控制，以得到最滿意的交替銜接。傳統(tǒng)自動(dòng)變速器是通過換擋定時(shí)控制來避免換擋執(zhí)行元件交替轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)時(shí)間差和過度重疊的現(xiàn)象，而在一些新式自動(dòng)變速器換擋控制上允許兩個(gè)元件交替轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)重疊，目前一些5前速和6前速變速器具有這種重疊換擋控制。

例如，ZF公司生產(chǎn)的6HP系列變速器在執(zhí)行全部換擋(從第1-6擋位和從第6-1擋位)時(shí)，相鄰兩擋的換擋執(zhí)行元件在交替作業(yè)時(shí)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象就是所謂的重疊換擋。也就是說在換擋期間，正在傳遞力的離合器在釋放前保持一段時(shí)間，直到相應(yīng)的準(zhǔn)換擋離合器隨著正在傳遞力的離合器壓力的下降接收到適合的扭矩為止。扭矩的協(xié)調(diào)是通過加擋時(shí)短時(shí)間降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩或在減擋時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來支持換擋過程。重疊換擋的最大優(yōu)勢(shì)是借助于重疊換擋，使用離合器的電子液壓控制幾乎可以替代空轉(zhuǎn)。

4、執(zhí)行器數(shù)量在增多，同時(shí)其控制類型也在改變

自動(dòng)變速器執(zhí)行器電磁閥數(shù)量越來越多了，開關(guān)型電磁閥少了，而頻率的多了，同時(shí)控制油路的機(jī)械滑閥數(shù)量也越來越少了(多電磁閥控制的目的是改善換擋質(zhì)量)。一個(gè)滑閥可能會(huì)根據(jù)油路的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)多用途，一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁閥也會(huì)實(shí)現(xiàn)多用途，它既可以實(shí)現(xiàn)換擋控制，同時(shí)還可以擔(dān)負(fù)油壓調(diào)節(jié)控制。在過去傳統(tǒng)型電子控制自動(dòng)變速器中，換擋油路的切換是靠開關(guān)型電磁閥來控制的，該油路只是一個(gè)開關(guān)型的切換油路(為使換擋執(zhí)行元件接合時(shí)不必產(chǎn)生過大的振動(dòng)，在油路的緩沖控制中通常采用節(jié)流和儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)減緩控制)。而在6HP系列中的執(zhí)行器中，采用6個(gè)具有高流量特點(diǎn)高頻率的脈寬調(diào)制電磁閥，其中1個(gè)(EDS5)主要用來完成系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)功能，另外1個(gè)(EDS6)用來完成發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的機(jī)械連接功能(TCC)，剩下4個(gè)電磁閥(EDS1-A、EDS2-B、EDS3-C、EDS4-E/D)分別控制著5個(gè)換擋執(zhí)行元件的接合與分離，也就是說換擋油路控制由原來的開關(guān)型轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)節(jié)型，這樣就大大改善了其換擋質(zhì)量。

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