重型汽車(chē)變速器的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

倍檔組合式變速器的副變速器功率分流方法有兩種：一種是采用行星齒輪系的傳動(dòng)方法，這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，體積小而扭矩容量大，直到現(xiàn)在仍廣泛應(yīng)用;另一種功率分流的方法是采用雙中間軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。雙中間軸傳動(dòng)最大工藝難點(diǎn)是保證主傳動(dòng)齒輪能和所嚙合的雙中間軸齒輪的輪齒同時(shí)接觸問(wèn)題，解決的辦法是用浮動(dòng)主傳動(dòng)齒輪的方法來(lái)消除齒軸對(duì)位的制造誤差，確保輪齒同時(shí)接觸，達(dá)到功率分流的目的。與此相適應(yīng)的換檔同步器也有一定的浮動(dòng)量。

3.2　半檔組合式機(jī)械變速器

將副變速器傳動(dòng)比均勻地插入傳動(dòng)比間隔大的主變速器各檔傳動(dòng)比之間，使變速器的檔位數(shù)增加1倍。半檔副變速器串聯(lián)在主變速器前部，它只有一對(duì)齒輪副和換檔同步器。早期的半檔副變速器由單獨(dú)的一個(gè)箱子組成，近年來(lái)發(fā)展成將半檔齒輪副直接放到主變速器之內(nèi)，既縮短變速器長(zhǎng)度又簡(jiǎn)化半檔結(jié)構(gòu)。半檔副變速器由一對(duì)類(lèi)似一軸常嚙合齒輪副組成，齒圈套在動(dòng)力輸入軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)力輸入軸上的齒圈與主變速器一軸結(jié)合時(shí)，各檔傳動(dòng)比均由主變速器一軸齒輪副組成。當(dāng)齒圈與動(dòng)力輸入軸上的接合齒連接時(shí)，常嚙合齒輪與主變速器上的中間軸連接，因此主變速器中間軸也旋轉(zhuǎn)，由此組成的各檔傳動(dòng)比均勻地插人主變速器各檔傳動(dòng)比之間。型號(hào)為ZFAK/6—80十GV80的半檔組合式機(jī)械變速器，由6檔AS6-80主變速器串聯(lián)半檔副變速器組成。最大輸入扭矩為750Nm，傳動(dòng)比范圍 0.83～9.0，倒檔傳動(dòng)比為7.05/8.46。這種變速器曾在歐洲廣泛使用，如曼、依維柯、斯太爾、沃爾沃等。ZF公司開(kāi)發(fā)的ECOSPLIT- 16S型16檔組合式機(jī)械變速器，在4檔主變速器前端加裝一對(duì)半檔齒輪副等機(jī)構(gòu)，再在后端串聯(lián)行星齒輪傳動(dòng)副變速器。主變速器二軸一直伸入半檔齒輪副的動(dòng)力輸入軸孔內(nèi)，主變速器一軸在中間軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速器最大輸入扭矩1600Nm，傳動(dòng)比范圍為1.00～13.63或0.85—11.46，倒檔傳動(dòng)比為9.41/11.06或8.64/10.15，長(zhǎng)度約950mm，總質(zhì)量約300kg。

半檔組合式變速器在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，特別是在歐洲中型和中重型汽車(chē)大量采用這種變速器，其中長(zhǎng)途汽車(chē)(包括大客車(chē))應(yīng)用得更多些。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率從85～200kW的各種車(chē)輛多用半檔副變速器增加檔位，因?yàn)榘霗n組合式變速器的長(zhǎng)度小于倍檔組合式變速器，而且它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維修保養(yǎng)容易，深受用戶(hù)青睞。國(guó)外中型和重型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率在 200kWl)l下的基本上都采用半檔組合變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200kW以上的多采用倍檔(或倍檔加半檔)組合式變速器。

4　自動(dòng)變速器的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)變速器能滿(mǎn)足車(chē)輛頻繁起步、頻繁加速的要求，并可以連續(xù)加速至最高車(chē)速，提高車(chē)輛起步加速性能，從而提高整車(chē)特別是城市客車(chē)的整體運(yùn)行速度。同時(shí)由于變扭器的作用，自動(dòng)變速器在車(chē)輛起步階段能增加扭矩，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的充分利用。

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國(guó)外城市大客車(chē)已普遍裝用自動(dòng)變速器，它在美國(guó)的普及率基本上是100%，西歐為95%，而我國(guó)只有深圳、上海少數(shù)幾個(gè)城市在使用。代表國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的為ZF、Voith、Allison3種自動(dòng)變速器。借鑒國(guó)外變速器研制的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，可以起到事半功倍的作用。以下介紹2種變速器的結(jié)構(gòu)原理和技術(shù)特點(diǎn)。

4.1　液力自動(dòng)變速器(簡(jiǎn)稱(chēng)AT)

與手動(dòng)變速器相比，液力自動(dòng)變速器在結(jié)構(gòu)和使用上與手動(dòng)變速器有很大的不同。手動(dòng)變速器主要由齒輪和軸組成，通過(guò)不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩;而AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。其中液力變扭器是AT最具特點(diǎn)的部件。液力變扭器的泵輪和渦輪就好似相對(duì)放置的2臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動(dòng)能傳遞的媒介。用液體代替空氣成為傳遞能量的介質(zhì)，泵輪就會(huì)通過(guò)液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過(guò)反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變速變矩了。由于液力變扭器自動(dòng)變速變矩范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排行星齒輪提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作變化自行操縱行星齒輪，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速變矩。

Voith自動(dòng)變速器專(zhuān)用于城市客車(chē)，是全自動(dòng)液力機(jī)械式變速器，其液力變扭器用于加速和減速。由于輸人功率被一個(gè)差速齒輪裝置一分為二，其效率高于一般的液壓傳動(dòng)變速器。

液力自動(dòng)變速器的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)在機(jī)械傳動(dòng)裝置中，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比普通齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大及效率高等優(yōu)點(diǎn)。

(2)AT不用離合器換檔，檔位少變化大，連接平穩(wěn)，因此操作容易，既給駕駛員帶來(lái)方便，也給乘客帶來(lái)舒適。缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造和修理都較困難。目前在汽車(chē)上使用，前途越來(lái)越不被看好。

4.2　電控機(jī)械自動(dòng)變速器(簡(jiǎn)稱(chēng)AMT)

電控機(jī)械自動(dòng)變速器，是在傳統(tǒng)的固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)、模糊控制理論和變速理論，以電子控制單元ECU為核心，通過(guò)液壓控制系統(tǒng)控制離合器的分離與結(jié)合，以及選檔、換檔操作，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)的調(diào)節(jié)，由電子控制單元ECU來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)起步、換檔的自動(dòng)操作。

AMT控制的基本原理：根據(jù)駕駛員的意思(油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板等)和車(chē)輛的狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出軸轉(zhuǎn)速、車(chē)速、檔位等)，依據(jù)一定的規(guī)律(換檔規(guī)律、離合器接合規(guī)律等)，借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(供油執(zhí)行機(jī)構(gòu)、選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器分離和接合執(zhí)行機(jī)構(gòu))，對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器)進(jìn)行聯(lián)合操縱，實(shí)現(xiàn)起步、換檔的自動(dòng)操縱。

電控機(jī)械自動(dòng)變速器的主要特點(diǎn)如下：

(1)方便靈活，能減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行車(chē)安全性。這是從手動(dòng)排檔轉(zhuǎn)變成自動(dòng)排檔后的一個(gè)最重要的特點(diǎn)。

(2)經(jīng)濟(jì)省油，延長(zhǎng)車(chē)輛的使用壽命。同AT相比，AMT效率幾乎與機(jī)械式變速器相同，這樣也就比目前汽車(chē)上使用的其它自動(dòng)變速器更節(jié)約能源，可改善環(huán)境污染程度。

(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝，維修保養(yǎng)方便。它的主要缺點(diǎn)有兩點(diǎn)，一是汽車(chē)不是無(wú)級(jí)變速，是有級(jí)的，在換檔時(shí)存在動(dòng)力的中斷;二是在裝車(chē)和調(diào)試時(shí)要有專(zhuān)業(yè)的調(diào)試員。

4.3　我國(guó)自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)變速器主要有液力自動(dòng)變速器(AT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)、無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)。其技術(shù)關(guān)鍵是電子技術(shù)、電液控制和傳感技術(shù)。我國(guó)目前的基礎(chǔ)工業(yè)難以滿(mǎn)足AT的高技術(shù)、高投資要求，加之與這些產(chǎn)品匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排量差異大，生產(chǎn)AT難以系列化。對(duì)于CVT，必須開(kāi)發(fā)其關(guān)鍵部件——液力變扭器，它性能優(yōu)良，還可以與AMT組成新的液力機(jī)械傳動(dòng)，是自動(dòng)變速器的“靈魂”。我國(guó)目前的國(guó)情應(yīng)以AMT為主方向，它性?xún)r(jià)比高，價(jià)格是AT的 1/4～1/3，人世之后它仍有競(jìng)爭(zhēng)力;生產(chǎn)繼承性好，改造資金投入少;生產(chǎn)批量靈活，小批量、小得益，大批量、大得益;相對(duì)于各種車(chē)型，其硬件開(kāi)發(fā)和軟件研制在結(jié)構(gòu)上、理論上是相通的，成果可推廣到各類(lèi)型汽車(chē)上。