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1、在汽车工业的发展史中,传动系自动变速一直是人们追求的目标,而变速器自动化技术更是世界各大汽车厂商和研究机构努力的方向.经过近50多年的研究开发,自动变速器技术不断得到完善和进步.尤其是近10年来,随着电控技术的发展和计算机技术应用,其结构和性能已有突飞猛进的发展,但是仍然存在有不足的地方,须进一步加快研究的步伐.因此我国汽车工业在“九五”期间把自动变速技术列为重点开发项目1 自动变速器的类型目前,世界汽车工业广泛使用的自动变速器有以下几种形式①液力机械式(HydrodynamicMechanicalTransmission,HMT),现在也有研究人员直接称
2、作为AT;②电控机械式(AutomatedMe2chanicalTransmission,AMT);③无级式(ContinuouslyVariableTransmission,CVT),包括机械式(目前主要的是推块金属V型带式传动,在轿车上已开始批量试用)、液压传动式(在工程车辆和农业机械上已应用)和电力式(用于电动汽车)[3].2自动变速器的结构及性能分析AT的结构及性能特点分析AT的结构特点.AT的结构相当复杂,不同型号变速器的局部结构又各有不同,使得自动变速器的结构多样化.但不论是哪一种,基本都是由液力变矩器、行星齿轮变速器和液压操纵机构及控制系统3
3、个部分组成[4].AT的起步装置通常用液力变矩器,它解决了内燃机不能有过载启动问题,具有不需操纵、只需加油门就能自动起步的功能.虽然通过长期使用证明液力变矩器在汽车上的应用还是十分有效[3],但是其传动效率不高,在汽车稳定行驶时所起作用不大,所以这时利用闭锁离合器将变矩器闭锁成机械传动,以提高效率、减少油耗. AT的整体控制.AT是通过传感器装置将汽车的运行工况转化为电信号,并通过自动变速器的电脑对电信号进行处理,然后输出控制指令给相应的电磁阀,来实现变速器的自动换挡操作(如图1所示)[5-6].AT的换挡操纵方式比较简单直接,电信号转换至液压信号后直接控
4、制结合元件换挡,换挡过程较平稳[3].目前不少AT具有手动模式.在手动模式下AT相当于动力换挡变速器,即所谓手动与自动一体的变速器.它具有普通机械变速器的效率高、人工选择换挡等特点,但换挡操纵过程却得到大大简化.图1 电子控制式自动变速器控制原理2.2 AMT的结构及性能特点分析2.2.1 AMT的结构特点.AMT是在普通人工换挡机械式变速器基础上增加电子控制操纵机构,达到替代人工换挡的目的.由于AMT仅改变其中手动换挡操纵部分,因此生产制造继承性好,改造投入费用少,技术难度也不大,这对制造能力低、技术力量薄弱的我国汽车工业来说,具有一定的吸引力[7].目
5、前已有几家国内单位进行了研究开发,取得了可喜的成绩,如吉林工业大学(现并入吉林大学)就在这方面做了较多研究工作.AMT保留了原来的机械变速器,因此其传动性能基本上和机械变速器相同.这种纯机械传动的传动效率高,结构简单,但是换挡过程不可避免地存在动力中断,同时机械传动很难阻隔发动机扭矩不均匀引起的振动,噪声也较大,乘坐舒适性较差[3]AMT的核心技术是电子控制,因此电子技术的水平及电子元件的质量将直接决定AMT的性能与运行质量[5] AMT的控制方式.AMT根据驾驶员的意图和车辆的运动状态,依据从众多熟练驾驶员中归纳出的驾驶方法,借助于相应的执行机构,对车辆
6、进行自动操纵[8-10].AMT电控系统由下列4部分组成(如图2所示):①被控对象,包括发动机、离合器和变速器;②执行机构,包括步进电机、电磁阀、液压缸等;③传感器,包括速度传感器(发动机转速传感器、输入轴转速传感器、车速传感器)和油门开度传感器以及挡位传感器等;④电控单元(ECU),包括CPU,ROM,RAM,I/O接口等[11].图2 AMT电控系统的组成CVT的结构及性能特点分析CVT有多种形式,这里仅对具有代表性的推块式V型金属带式来进行分析.2.3.1 CVT(V型金属带式)的结构.V型金属带式CVT的结构组成如下1)起步装置,有以下几种形式:①
7、电磁离合器:重量、尺寸大,热负荷能力低,一般仅用于微型车辆上;②电子控制式湿式摩擦离合器:结构尺寸小,响应快,能量损失小,在有些轿车上采用;③液力变矩器:起步扭矩大,坡道起步性能好,驾驶容易,微动性能好,而且能阻隔发动机扭矩不均匀所引起的振动和冲击;④多片干式离合器:在新的奥迪车上,使用了多片干式离合器代替传统的液力变矩器,以提高汽车的燃油经济性并减少CO2的排放[12].2)推块式金属V型带无级变速装置.3)前进后退换向机构,有行星式和定轴式2种[3]. V型金属带式CVT的工作原理.如图3所示,V型金属带式CVT的金属带由2束金属环和几百个金属片构成,
8、经久耐用又不失灵活[13-14].主动轮组和从动轮组都由可动盘和固
