汽車變速器發展趨勢分析

• 陳博 2023年10月26日 來源：中研網 627 36
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雖說新型變速器擋位數在增多，但并不意味著變速器整體結構和體積變得復雜和加大，這是因為機械元件的組合也由過去眾多數量的換擋執行元件控制多個行星排來實現簡單4前1倒的變速功能，發展到今天的5個換擋執行元件控制所謂的“萊佩萊捷式”行星齒輪組通過邏輯組合即可實6

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目前，許多變速器生產企業正在研發一些燃油經濟性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。

1、自動變速器向多擋位發展

隨著自動變速器汽車保有量的上升，自動變速器技術的演變也由過去傳統的簡單4前速電子控制(3個電磁閥)發展到今天的6、7、8前速(多電磁閥控制)的模糊邏輯控制加網絡控制。近幾年來，轎車自動變速器擋位數不斷增加的趨勢非常明顯，從傳統的4速快速到5、6、7、8速。擋位數的增多就意味著總的傳動比范圍在加寬，而相鄰兩擋之間的傳動比又在拉近，因此換擋時間會變得提前，同時又是在發動機的轉速下完成。所以，既保證了燃油經濟性，同時還滿足了其加速性能。如今，全球各大自動變速器生產廠商都已推出5前速以上的多擋自動變速器，如ZF公司的6HP系列;AISlNAW公司的U151/U250E、TF-60SN和TR-60SN;JATCO公司生產的型號為JF506E變速器;GM公司的6T40E、6L50/80E等等。

2、機械結構逐漸簡化

雖說新型變速器擋位數在增多，但并不意味著變速器整體結構和體積變得復雜和加大，這是因為機械元件的組合也由過去眾多數量的換擋執行元件控制多個行星排來實現簡單4前1倒的變速功能，發展到今天的5個換擋執行元件控制所謂的“萊佩萊捷式”行星齒輪組通過邏輯組合即可實現6前1倒的變速功能，零部件數量明顯減半，ZF公司生產6HP系列變速器就是一個例子。目前，德國ZF公司和日本AlSINAW公司都已成功推出8前速自動變速器，但其齒輪部分仍然在使用行星齒輪機構，由此會發現無論是傳統的辛普森、串聯、拉維那，還是今天的萊佩萊捷式行星齒輪，都是由“單排單級齒輪”和“單排雙級齒輪”兩種形式的行星齒輪組組成。

3、電子控制人性化

在機械和液壓方面似乎越來越簡化其設計結構，元件少了、閥門數量也少了，但在其電子控制方面的整體控制思路卻越來越復雜，而且控制要求越來越精確，特別是在扭矩協調控制、安全保護控制、模糊邏輯控制、重疊換擋控制等人性化方面更加明顯。

為了改善換擋質量、體現駕駛舒適性，自動變速器換擋過程中發動機必須實現扭矩協調控制，發動機在自動變速器換擋過程中主要通過瞬間改變噴油量和延遲點火等功能來維持換擋過渡平順性能;安全保護控制主要是指當自動變速器機械、液壓、電子控制等方面出現故障時，且該故障能夠對變速器構成較大威脅，為保護變速器不受進一步傷害，自動變速器電腦通過接收各傳感器信息后所啟動的一項保護措施;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，能夠預測到駕駛者的下一個動作，并最終實現最佳換擋時間控制以及換擋點的任意切換控制等。在這里重點了解一下“重疊換擋控制”，這是因為好多維修人員對其認識仍比較模糊。

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器在換擋中，若摩擦力矩替換過程的定時不當，將會引起輸出扭矩的急劇變動。兩個離合器之間或離合器與制動器之間摩擦力矩的替換，總會有或多或少的中斷間隔或重疊。重疊不足或重疊過多，都會產生不應有的換擋沖擊。

重疊不足是指待分離的離合器過快地泄油分離，待結合的離合器未能建立足夠的油壓，因而出現兩個離合器傳遞扭矩間斷的現象。在這個重疊不足的時間內，輸出扭矩先是下降過多，隨后又急劇上升，形成較大的扭矩擾動。與此同時發動機轉速也得不到平穩的過渡，先是因負荷減小而增速，后又因負荷急劇增大而降速。

重疊過多是指在待結合的離合器已經能夠傳遞很大的扭矩時，應分離的離合器還沒有很好地泄油分離，因而出現兩個執行機構同時工作的情況。在一個短暫時間內，兩個擋位重疊工作，使發動機和輸出軸都受到制動作用，因而輸出軸有很大的扭矩擾動。隨后又因應分離的離合器分離，使變速器輸出軸的扭矩又急劇升高。重疊過多的扭矩擾動比重疊不足時更嚴重。同時，發動機的轉速先是急降后在回升，表現出不穩的情況。重疊過多的升擋過程最不平穩。

為此，要對兩個交替換擋的執行元件的泄油充油過程進行控制，以得到最滿意的交替銜接。傳統自動變速器是通過換擋定時控制來避免換擋執行元件交替轉換時出現時間差和過度重疊的現象，而在一些新式自動變速器換擋控制上允許兩個元件交替轉換時出現重疊，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公司生產的6HP系列變速器在執行全部換擋(從第1-6擋位和從第6-1擋位)時，相鄰兩擋的換擋執行元件在交替作業時出現重疊現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間，直到相應的準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。扭矩的協調是通過加擋時短時間降低發動機扭矩或在減擋時增加發動機扭矩來支持換擋過程。重疊換擋的最大優勢是借助于重疊換擋，使用離合器的電子液壓控制幾乎可以替代空轉。

4、執行器數量在增多，同時其控制類型也在改變

自動變速器執行器電磁閥數量越來越多了，開關型電磁閥少了，而頻率的多了，同時控制油路的機械滑閥數量也越來越少了(多電磁閥控制的目的是改善換擋質量)。一個滑閥可能會根據油路的轉換實現多用途，一個簡單的電磁閥也會實現多用途，它既可以實現換擋控制，同時還可以擔負油壓調節控制。在過去傳統型電子控制自動變速器中，換擋油路的切換是靠開關型電磁閥來控制的，該油路只是一個開關型的切換油路(為使換擋執行元件接合時不必產生過大的振動，在油路的緩沖控制中通常采用節流和儲能裝置實現減緩控制)。而在6HP系列中的執行器中，采用6個具有高流量特點高頻率的脈寬調制電磁閥，其中1個(EDS5)主要用來完成系統壓力調節功能，另外1個(EDS6)用來完成發動機與變速器的機械連接功能(TCC)，剩下4個電磁閥(EDS1-A、EDS2-B、EDS3-C、EDS4-E/D)分別控制著5個換擋執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型轉變為調節型，這樣就大大改善了其換擋質量。

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