汽车自动变速器研究现状及发展趋势

汽车自动变速器研究现状及发展趋势

李宗勋

济宁市技师学院 山东省济宁市 272000

摘要：随着科学的发展，人们环保意识越来越强。如今新能源汽车产业也在不断的兴起，并且逐步朝向智能化、自动化、电动化的方向发展，因而对于一直以来都是以传统动力驱动为主的汽车变速器技术提供了新的发展要求。

关键词：汽车；自动变速器；发展趋势

引言

自动变速器，通常来说是一种可以在车辆行驶过程中能根据路面状况和车辆行驶状况自动改变齿轮传动比的装置，使驾驶员无需手动操作档杆，降低了驾驶者的操控负担。自动变速箱的作用有：（1）实现传动比在较大范围内变化，让发动机运转在较为理想的环境下，并且能够扩大车轮的转矩和转速的配比，从而提高车辆对路况的适应能力。（2）实现倒车行驶并且不改变发动机转矩。（3）实现空档，从而中断发动机的动力供给。自1939年，美国Buick汽车公司首次在其Oldsmobile轿车上装用液力变速器以来，逐渐出现了基于发动机工作信号自动控制换档的液力变速器，使自动变速器进入蓬勃发展时期。法国Renault汽车公司于60年代末首次将电子元件应用于自动变速器，此后日本汽车公司陆续采用该项技术。1982年，丰田汽车公司在其研发的电子控制变速器系统中采用电子控制单元技术，实现了电控变速系统的飞速发展。电控自动变速器与发动机输出特性相匹配，在乘用车和商用车上已广泛应用。

1自动变速器的特点

1.1驾驶性能优良

汽车驾驶性能的好坏，除与汽车本身的结构有关外，还取决于正确的控制和操纵。自动变速器可以按照预先设定的最佳换档规律自动变换档位，让汽车在不同的运行条件下都能同时兼顾发动机的最低油耗和变速器的最高效率，因而特别适合于非职业驾驶。

1.2自适应能力强

自动变速装置的档位变换不但快，而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。通过液体传动或微电脑控制换档，一方面能在一定范围内实现无级变速，大大减少了行驶过程中的换档次数，另一方面可以消除或降低动力传动系统中的冲击和动载。试验结果表明，在坏路段行驶时，自动变速的车辆传动轴上，最大动载转矩的峰值只有手动变速器的20％～40％。原地起步时最大动载转矩的峰值只有手动变速的50％～70％。从而延长发动机和传动系统零部件的寿命。

1.3行车安全性高

在车辆行驶过程中，驾驶员必须根据道路、交通条件的变化，对车辆的行驶方向和速度进行调节。以城市大客车为例，平均每分钟换档3～5次，而每次换档有4～6个手脚协同动作。正是由于这种连续不断的频繁操作，使驾驶员的注意力被分散，而且易产生疲劳，造成交通事故增加。装用自动变速器的车辆，取消了离合器踏板，只要控制油门踏板，就能自动变速。从而改善了驾驶员的劳动强度，使行车事故率降低，平均车速提高。

2汽车自动变速器的研究现状

2.1液力自动变速器的研究现状

液力自动变速器(AT)的组成部分包括液力变矩器、齿轮变速系统、液压操纵系统和控制系统。传动轴和变速器通过接触式离合器联接在一起，来实现挡位更换。液力自动变速器的特点在于液力耦合器的选用，利用液压系统来完成动力传输，依靠液力传递和齿轮组合的方式来达到改变速比的目的。人们对液力自动变速器已经有很多年的研究经验，发展相对成熟。液力自动变速器的优点是操作简单、驾驶舒适且有良好的动力性能，但是液力自动变速器结构复杂、效率低且成本也比较高。在国外，特别是在欧洲、美国和日本等汽车产业发达的地区和国家，液力自动变速器有着很好的发展前景，在2002年到2003年期间，6AT和7AT液力自动变速器被成功地研发出来，在此之后8AT液力自动变速器也被成功开发。2017年Ford汽车公司官方发布10AT液力自动变速器消息。从国内外的研究现状来看，液力自动变速器是目前发展最完备、技术最成熟且应用也最为广泛的自动变速器。

2.2电控机械式自动变速器的研究现状

1984年，最初将AMT设计出来的是日本Isuzu公司，并且将其应用在轿车上。AMT不仅具有结构简单、工作效率高、制造成本低和手动变速器传动效率高的特点，还具备了自动变速器使用便捷的优势。人们对AMT的研究主要解决了换挡控制中变速器能否顺利、平稳换挡的问题。配备AMT的汽车驾驶难度较低、操纵性好且性价比高，但是存在由于换挡动力中断等情况而影响驾驶舒适性的问题。我国从20世纪80年代初就对AMT进行研究，国内各个汽车厂家不断增加对自动变速器研发的投入，并对AMT的制造工艺、产品质量及产业化等不断地进行改善。北京理工大学于2008年开发了3挡AMT纯电动客车，加速时间比原有AMT缩短了18%，电量消耗降低了9%，车辆性能大幅提高。国产AMT虽然在技术理论上和国外相比没有大的差距，但是在制造工艺与产品质量等方面还有待提高。目前欧洲一些厂家的产品例如DaimlerAGSmart、BMWM3等也一直在应用AMT。

2.3双离合器变速器的研究现状

近年来，双离合器变速器(DCT)被人们普遍关注，在全球汽车行业中逐渐发展起来。该变速器使车辆发动机的工作效率和行驶品质都有显著的改进，已成为汽车技术研究领域的热点。在换挡过程中，DCT通过双离合的方式将换挡速度提升了一个量级，具有优良的换挡品质和较好的传动效率。通过性能比较，双离合器变速器比传统的行星式液力自动变速器效率更高。双离合器变速器(DCT)的概念最早是由法国人提出的，到目前为止，有80年的历史，由于当时的环境因素等条件受限，DCT并没有产品化，在2005年前后，DCT技术才得以推广并广泛使用。DCT具有传动效率高和换挡速度快等优点，这使DCT具有良好的发展前景。一般而言，离合器可根据使用环境分为湿式离合器和干式离合器，市面上常见的离合器为6T湿式离合器和7T干式离合器，常见的离合器也可根据其使用环境做成2种形式。2012年，德国的Schaeffler公司开发了2挡DCT，适用于纯电动汽车，汽车续航里程的延长性也相应提高;该公司对干式DCT研究更加深入，掌握的技术更加完善，而美国的BorgWamer公司对湿式DCT研究更加深入。7速双离合器变速器已经被ZF公司成功地研发出来，并且采用的是直接喷射润滑系统，具有提高效率的优点，是一款适用于纯电动汽车的变速器。

3自动变速器的技术发展趋势

3.1高效化

采取对自动变速器在结构设计上的改善和调校上的优化等措施，可以提高其传动效率、改善燃油经济性、降低排放，使自动变速器向着高效化发展，满足环境友好和可持续发展的要求。

3.2智能化

在自动变速器系统中使用先进的微控制单元，能够智能感知驾驶员的行为意图，同时自动采集车辆运行过程中的各种参数，依靠其内置优化算法的多参数智能控制器维持车辆工作在最佳状态。

3.3电子化

相比液压、气动或机械控制，电子控制具有明显的优势：不仅响应更迅速，还可通过传动系的联合控制，改善了自动变速器的换挡特性，比独立控制具有更优越的性能，有利于整车轻量化及成本的降低等。

结语

总之，近几年，自动变速器技术的研究成果着重表现在优化传动机构和设计换挡控制系统等方面。实现智能换挡对提高汽车的操纵稳定性、安全性具有十分重要的意义。未来，自动变速器会持续高速发展，其综合性能也将逐步提升。

参考文献:

［1］赵强，谢峰，余天明．汽车自动变速器的发展现状及其技术趋势［J］．机械，2010，37(12):1-5．

［2］周永新．自动变速器的发展、现状和展望［J］．农机使用与维修，2007(5):98-99．