現(xiàn)代轎車自動(dòng)變速器的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)1.自動(dòng)變速器概述??車用自動(dòng)變速器作為一種新型的傳動(dòng)器，最早是由1939年通用公司奧茲莫比爾部開(kāi)發(fā)的，目前已經(jīng)經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，而且其形式也多種多樣。1977年美國(guó)克菜斯勒公司首先開(kāi)發(fā)出了帶鎖止離合器的液力變矩器。這種鎖止裝置實(shí)際上是全自動(dòng)離合器。鎖止離合器時(shí)，變矩器將不起作用。這對(duì)改善燃料的經(jīng)濟(jì)性和降低變速器的溫度有益處。??在現(xiàn)代轎車上，常見(jiàn)的是采用電控的液力自動(dòng)變速器，主要是由自動(dòng)離合器和自動(dòng)變速器兩大部分組成。它能夠根據(jù)油門(mén)的開(kāi)度和車速的變化，自動(dòng)地進(jìn)行換檔。與無(wú)級(jí)變速器相比，液力自動(dòng)變速器最大的不同是在結(jié)構(gòu)上，它是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成。因此，液力自動(dòng)變速器并不是真正的無(wú)級(jí)變速，還是有檔位的。其所能實(shí)現(xiàn)的是在兩擋之間的無(wú)級(jí)變速。而無(wú)級(jí)變速器則是兩組變速輪盤(pán)和一條傳動(dòng)帶組成的，因此，其比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積更小。另外，它可以自由改變傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)全程無(wú)級(jí)變速，使汽車的車速變化平穩(wěn)，沒(méi)有傳統(tǒng)變速器換檔時(shí)那種“頓”的感覺(jué)。??無(wú)級(jí)變速器的無(wú)級(jí)變速原理的關(guān)鍵，是二個(gè)傳動(dòng)滑輪和聯(lián)接此二個(gè)滑輪的傳動(dòng)帶，每個(gè)滑輪都由一對(duì)彼此合成V形槽的錐體組成，通過(guò)傳動(dòng)帶聯(lián)接二滑輪，利用液壓操縱機(jī)構(gòu)移動(dòng)錐體的開(kāi)合，使傳動(dòng)帶離滑輪軸心的徑向位置發(fā)生變化，從而獲得二滑輪之間的傳動(dòng)比(一般最大范圍可達(dá)5：1)。自動(dòng)變速器多擋化雖能擴(kuò)大自動(dòng)變速的范圍，但它并非安全迅速，只在有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速之間，理想的無(wú)級(jí)變速器是在整個(gè)傳動(dòng)范圍內(nèi)能連續(xù)的、無(wú)擋比的切換變速比，使變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動(dòng)變速。無(wú)級(jí)化是對(duì)自動(dòng)變速器的理想追求。??現(xiàn)代無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)效率提高，油門(mén)反應(yīng)快、油耗低，隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)越來(lái)越不滿足于液力自動(dòng)變速器，希望徹底改進(jìn)無(wú)級(jí)變速器，從實(shí)現(xiàn)汽車從有級(jí)變速階段向無(wú)級(jí)變速階段的飛躍。福特、菲亞特、奧迪等企業(yè)紛紛推出了能夠匹配大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變速器。目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)檔基本上全是液力自動(dòng)變速器，只有奧迪采用了無(wú)級(jí)變速器。奧迪無(wú)級(jí)/手動(dòng)一體式變速器，其就在原有的無(wú)級(jí)變速器基礎(chǔ)上，進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)上的創(chuàng)新、改進(jìn)和提高。無(wú)極變速裝備有自動(dòng)控制裝置，行車中可根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)整檔位，無(wú)需人工操作，省去許多換檔及踏踩離合的工作。??2.自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)分類??一般車用變速器可分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器兩大類。自動(dòng)變速器是指不依*人的手力，而能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋功能的變速器。目前汽車上常用的自動(dòng)變速器的類型有：液力自動(dòng)變速器、液壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器、電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器、有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器等。??自動(dòng)變速器按照汽車驅(qū)動(dòng)方式的不同，可分為后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器和前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器即自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的變矩器和齒輪變速器的輸入軸及輸出軸在同一軸線上，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變矩器、變速器、傳動(dòng)軸、后驅(qū)動(dòng)橋的主減速器、差速器和半軸傳給左右兩個(gè)后輪。??前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器在自動(dòng)變速器的殼體內(nèi)還裝有主減速器和差速器?？v置發(fā)動(dòng)機(jī)前驅(qū)動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和布置與后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器基本相同；橫置發(fā)動(dòng)機(jī)前驅(qū)動(dòng)變速器由于汽車橫向尺寸的限制，要求有較小的軸向尺寸，通常將輸入軸和輸出軸設(shè)計(jì)成兩個(gè)軸線的方式，變矩器和齒輪變速器輸入軸布置在上方，輸出軸布置在下方，減少了變速器總體的軸向尺寸，但增加了它的高度。??自動(dòng)變速器按前進(jìn)擋的擋位數(shù)不同，可分為2個(gè)前進(jìn)擋、3個(gè)前進(jìn)擋、4個(gè)前進(jìn)擋、5個(gè)前進(jìn)擋。新型轎車裝用的自動(dòng)變速器基本上都是4個(gè)前進(jìn)擋，沒(méi)有超速檔。目前己經(jīng)開(kāi)發(fā)出裝有5個(gè)前進(jìn)擋自動(dòng)變速器的轎車。

無(wú)級(jí)變速器是自動(dòng)變速器的一種手動(dòng)變速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確有效，但是，也存在操縱復(fù)雜、長(zhǎng)期使用容易疲勞，換檔時(shí)沖擊較大等不足之處。自動(dòng)檔(又稱無(wú)極變速)裝備有自動(dòng)控制裝置，行車中可根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)整檔位，無(wú)需人工操作，省去了許多換檔及踏踩離合的工作。??無(wú)級(jí)變速器可以從一種扭矩(或轉(zhuǎn)速)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N扭矩(或轉(zhuǎn)速)，在變化過(guò)程中不是一級(jí)一級(jí)(或一擋一擋)地躍變，而是穩(wěn)定、緩和地漸變。無(wú)級(jí)變速器有液力式無(wú)級(jí)變速器(亦稱液力變扭器)和機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器等兩種。??電控自動(dòng)變速器主要由液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)和電控系統(tǒng)四大部分組成。??機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器按其作用又可分為沖擊式和摩擦式兩種。沖擊式為一種斷續(xù)的傳動(dòng)，即跳動(dòng)式的，構(gòu)造非常復(fù)雜，且工作時(shí)要產(chǎn)生很大的沖擊載荷，應(yīng)用在汽車上尚有很多困難。摩擦式則為一種連續(xù)的傳動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭力系借摩擦扭矩的變化而勻順地傳到后面，其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，目前已經(jīng)應(yīng)用在汽車上。??3.自動(dòng)變速器的特點(diǎn)??自動(dòng)變速器能進(jìn)行繁復(fù)的加速、減速變速器換擋等功能，具有變速平滑、駕駛輕便等優(yōu)點(diǎn)。汽車自動(dòng)變速器一般和變矩器一起使用，帶有液力傳動(dòng)的特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)機(jī)械變速器的一些缺點(diǎn)。它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況和車速情況，自動(dòng)選擇擋位，而且具有下列顯著特點(diǎn)：??(1)整車具有更好的駕駛性能：汽車駕駛性能的好壞，除與汽車本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還取決于正確的控制和操縱。自動(dòng)變速器能通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使整車自動(dòng)去完成這些使用要求，以獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，使得駕駛性能與駕駛員的技術(shù)水平關(guān)系不大，因而特別適用于非職業(yè)駕駛。??(2)良好的行駛性能：自動(dòng)變速裝置的擋位變換不但快而且平穩(wěn)，提高了汽車的乘坐舒適性。通過(guò)液體傳動(dòng)和微電腦控制換擋，可以消除或降低動(dòng)力傳遞系統(tǒng)中的沖擊和動(dòng)載，這對(duì)在地形復(fù)雜、路面惡劣條件下作業(yè)的工程車輛、軍用車輛尤為重要。試驗(yàn)表明，在壞路段行駛時(shí)，自動(dòng)變速器的車輛傳動(dòng)軸上，最大動(dòng)載轉(zhuǎn)矩的峰值只有手動(dòng)變速器的20%～40%。原地起步時(shí)最大動(dòng)載轉(zhuǎn)矩的峰值只有手動(dòng)變速器的50%～70%，且能大幅度延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系零部件的壽命。??(3)高行車安全性：在車輛行駛過(guò)程中，駕駛員必須根據(jù)道路、交通條件的變化，對(duì)車輛的行駛方向和速度進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)。以城市大客車為例，平均每分鐘換擋3～5次，而每次換擋有4～6個(gè)手腳協(xié)同動(dòng)作。正是由于這種連續(xù)不斷的頻繁操作，使駕駛員的注意力被分散，而且容易產(chǎn)生疲勞，造成交通事故增加；或者是減少換擋，以操縱油門(mén)大小代替變速，即以犧牲燃油經(jīng)濟(jì)性來(lái)減輕疲勞強(qiáng)度。自動(dòng)變速的車輛，取消了離合器踏板和變速操縱桿，只要控制油門(mén)踏板，就能自動(dòng)變速，從而減輕了駕駛員的疲勞強(qiáng)度，使行車事故率降低，平均車速提高。??(4)降低廢氣排放：發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速和高速運(yùn)行時(shí)，排放的廢氣中，CO或CH化合物的濃度較高，而自動(dòng)變速器的應(yīng)用，可使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是在較小污染排放的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，從而降低了排氣污染。??(5)可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命：因?yàn)樽詣?dòng)變速器采用液力變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)“彈性”連接，外界的沖擊負(fù)荷可以通過(guò)藕合器緩沖，有過(guò)載保護(hù)的功能。在汽車起步換擋、制動(dòng)時(shí)能吸收振動(dòng)，相應(yīng)減小了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的動(dòng)載荷。

(6)操縱簡(jiǎn)單：只需設(shè)置液壓工作閥的位置，自動(dòng)變速器就可以根據(jù)需要進(jìn)行自動(dòng)加擋和減擋，省去了起步和換擋時(shí)踏離合器、更換變速桿位置和放松油門(mén)等復(fù)雜的操作規(guī)程，大大減小了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。??(7)提高了汽車的平順性：因采用液力變矩器在汽車起步時(shí)，車輪上的牽引力逐步增加，無(wú)振動(dòng)并減少車輪滑動(dòng)，使起步容易平穩(wěn)。汽車在行駛中的穩(wěn)定車速也可以降到最低，甚至為零。行駛阻力增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)出現(xiàn)熄火。??(8)提高生產(chǎn)率：換擋時(shí)功率基本沒(méi)有間斷，可保證汽車有良好的加速性和較高的平均車速，使發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損減少，延長(zhǎng)了大修間隔里程，提高了出車率。??但自動(dòng)變速器缺點(diǎn)是：與手動(dòng)變速器相比，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件加工難度大，生產(chǎn)成本較高，修理也較麻煩。另外自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率不夠高，當(dāng)然，通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配優(yōu)化、液力變矩器鎖止、增加擋位數(shù)等措施，可使自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率效率接近手動(dòng)變速器的水平。??4.自動(dòng)變速器的應(yīng)用形式??現(xiàn)代車用自動(dòng)變速器的應(yīng)用，主要有以下兩種形式：??(1)液壓控制式自動(dòng)變速器：這是一種利用車速和加速踏板踏入量之間的關(guān)系所決定的傳動(dòng)比，通過(guò)油壓控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)控制的變速器。常用的液壓控制式自動(dòng)變速器一般由液力藕合器或變矩器、液壓操縱系統(tǒng)和行星齒可以節(jié)約燃油，使汽車單位油耗的行駛里程提高30%。通過(guò)選擇最佳傳動(dòng)比，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在很窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得最有利的功率輸出，無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)比傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器輕，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單而緊湊。自90年代以來(lái)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及用戶對(duì)它的操縱性能、舒適性、安全性能等方面的苛刻要求，世界上許多汽車生產(chǎn)廠家不斷投入人力和財(cái)力，大力加強(qiáng)自動(dòng)變速器的技術(shù)研究，促進(jìn)其不斷的向前發(fā)展。

近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子控制自動(dòng)變速器的問(wèn)世，給汽車帶來(lái)了更理想的傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)入汽車領(lǐng)域，推動(dòng)了汽車變速裝置的重大變革。自動(dòng)變速器裝置均出現(xiàn)了電子化的趨勢(shì)?，F(xiàn)代轎車自動(dòng)變速器的發(fā)展方向是：??(1)電子控制全域鎖止離合器及液力緩速裝置：為了提高傳動(dòng)效率，改善經(jīng)濟(jì)性能，轎車用自動(dòng)變速器普遍采用了變矩器鎖止離合器，并進(jìn)行電子控制以保持其換檔的平順性。鎖止式液力變矩器其功能特點(diǎn)所決定了自動(dòng)變速器由液力藕合器--液力變矩器--鎖止式液力變矩器的過(guò)程。液力變矩器除了能傳遞轉(zhuǎn)矩外，還能增大發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，以吸收扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的作用，液力藕合器卻不能。帶鎖止離合器的液力變矩器，克服了液力變矩器輸出軸與輸入軸之間存在滑動(dòng)而使液力變矩器傳動(dòng)效率降低的缺點(diǎn)，這種鎖止裝置實(shí)際上是全自動(dòng)離合器。鎖止離合器時(shí)，變矩器將不起作用。這對(duì)改善燃料的經(jīng)濟(jì)性和降低變速器的溫度有益處。如日產(chǎn)汽車公司的公爵牌及榮光牌轎車。在一些重型汽車及公共汽車上裝有液力緩速裝置將得到大多數(shù)駕駛員的擁護(hù)，它可以大大提高行車安全性及制動(dòng)系統(tǒng)零件的壽命。??(2)適合于整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電子控制智能型自動(dòng)變速器：智能型的電子控制自動(dòng)變速器的電子系統(tǒng)可以在汽車行駛過(guò)程中，對(duì)汽車的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，合理地選擇換檔點(diǎn)，而且在換檔過(guò)程中對(duì)惡化的參數(shù)進(jìn)行修正。如：摩擦片的摩擦系數(shù)、油的粘度、車輛的負(fù)荷變化等。同時(shí)具有自動(dòng)診斷系統(tǒng)，可以將汽車運(yùn)行中的故障記錄下來(lái)，便于維護(hù)。??電子控制技術(shù)利用微機(jī)控制變速器，不僅使換擋程序更加符合駕駛員的意愿，而且還能利用模糊控制理論，解決特殊情況下變速程序的復(fù)雜問(wèn)題，使自動(dòng)變速器的控制能力及可*性大幅度提高。現(xiàn)代電子控制自動(dòng)變速器的主要特點(diǎn)是一機(jī)(微機(jī))多參數(shù)、多規(guī)律性的控制。多參數(shù)指輸入微機(jī)的控制參數(shù)多元化，即控制參數(shù)不僅有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，而且又反映發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器工作環(huán)境和行駛等信號(hào)。可見(jiàn)控制參數(shù)多元化，更能全面的反映發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的實(shí)際工況；多規(guī)律是指控制微機(jī)中間時(shí)存儲(chǔ)多種不同的換擋規(guī)律，如最佳經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，各種加速行駛時(shí)的最佳經(jīng)濟(jì)性、最佳排放量等，駕駛員可按需要調(diào)用相應(yīng)的規(guī)律實(shí)現(xiàn)最佳控制?？傊娮涌刂颇軐?shí)現(xiàn)多參數(shù)、多規(guī)律性的控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器在在不同油門(mén)開(kāi)度和各種行駛環(huán)境下都能處于最佳工作狀態(tài)。??日本豐田凌志牌高級(jí)轎車應(yīng)用了智能型發(fā)動(dòng)機(jī)一變速器綜合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制。在變速時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩臨時(shí)降低，與此同時(shí)，控制離合系統(tǒng)油壓，使變速平穩(wěn)。在離合系統(tǒng)油壓控制中，檢測(cè)與預(yù)計(jì)最優(yōu)化值的偏差，并利用新開(kāi)發(fā)的線性電磁閥進(jìn)行修正反饋控制。??(3)電子控制無(wú)級(jí)變速器(ECVT)：無(wú)級(jí)變速器能夠自由改變速比，故能進(jìn)行理想的變速控制，比多檔位齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更優(yōu)越。自動(dòng)變速器多擋化雖能擴(kuò)大自動(dòng)變速的范圍，但它并非安全迅速，只在有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速之間，理想的無(wú)級(jí)變速器是在整個(gè)傳動(dòng)范圍內(nèi)能連續(xù)的、無(wú)擋比的切換變速比，使變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動(dòng)變速。無(wú)級(jí)化是對(duì)自動(dòng)變速器的理想追求。??但是無(wú)級(jí)變速器存在著體積大、笨重和傳動(dòng)效率低的問(wèn)題，而且也缺少解決耐久性問(wèn)題的相應(yīng)措施。但隨著電子技術(shù)的應(yīng)用，電子控制的V型金屬帶型無(wú)級(jí)變速器在西歐及日本得到重視，正在積極開(kāi)發(fā)市場(chǎng)，以希望其一步到位。目前研制開(kāi)發(fā)并在微型轎車上采用此類變速器約有日本富士重工公司及荷蘭VDT公司等。??由于電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，特別是微機(jī)控制功能的進(jìn)一步增加，各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的改善，所以在自動(dòng)變速器上也開(kāi)始大量采用。1969年出現(xiàn)的程序式變速器是電子技術(shù)在自動(dòng)變速器中的首次應(yīng)用。進(jìn)入80年代后，大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得由微機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器自動(dòng)換擋成為可能。在我國(guó)，上海通用公司在其生產(chǎn)的別克轎車上裝備了4T65-E電控自動(dòng)變速器，這是我國(guó)第一家汽車公司將自動(dòng)變速器作為標(biāo)準(zhǔn)裝置裝于轎車，該變速器于1998年10月份正式下線生產(chǎn)。4)自動(dòng)預(yù)選式換檔系統(tǒng)：近來(lái)ZF公司又開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)預(yù)選式換檔系統(tǒng)，它可以使駕駛員體會(huì)到駕駛車輛的快感，又不需要緊張費(fèi)力的操作。這種自動(dòng)預(yù)選式換檔裝置，是全自動(dòng)換檔系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它的性能包括：電子控制自動(dòng)選檔，換檔時(shí)刻由駕駛員確定；駕駛員不需要手操作換檔。主動(dòng)和被動(dòng)保護(hù)裝置；診斷屏幕實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)督。??自動(dòng)變速器除采用無(wú)級(jí)變速作用的變矩器外，其齒輪數(shù)也在不斷增多，從而使變速范圍不斷加寬。這有助于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，使發(fā)動(dòng)機(jī)工況進(jìn)一步向最佳化逼近。??(5)小型化：減輕重量、縮短動(dòng)力傳遞路線，能使汽車節(jié)油，自動(dòng)變速器的小型化正起著這種作用。70年代以來(lái)(FI置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng))微型車急劇增多，從而為自動(dòng)變速器小型化提供了前提條件。此外，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋(即把變速器與驅(qū)動(dòng)橋合為一個(gè)整體)