汽车变速器发展趋势分析

• 陈博 2023年10月26日 来源：中研网 627 36
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虽说新型变速器挡位数在增多，但并不意味着变速器整体结构和体积变得复杂和加大，这是因为机械元件的组合也由过去众多数量的换挡执行元件控制多个行星排来实现简单4前1倒的变速功能，发展到今天的5个换挡执行元件控制所谓的“莱佩莱捷式”行星齿轮组通过逻辑组合即可实6

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目前，许多变速器生产企业正在研发一些燃油经济性更好、换挡性能更高的变速器，以满足市场上的多层次需求。

1、自动变速器向多挡位发展

随着自动变速器汽车保有量的上升，自动变速器技术的演变也由过去传统的简单4前速电子控制(3个电磁阀)发展到今天的6、7、8前速(多电磁阀控制)的模糊逻辑控制加网络控制。近几年来，轿车自动变速器挡位数不断增加的趋势非常明显，从传统的4速快速到5、6、7、8速。挡位数的增多就意味着总的传动比范围在加宽，而相邻两挡之间的传动比又在拉近，因此换挡时间会变得提前，同时又是在发动机的转速下完成。所以，既保证了燃油经济性，同时还满足了其加速性能。如今，全球各大自动变速器生产厂商都已推出5前速以上的多挡自动变速器，如ZF公司的6HP系列;AISlNAW公司的U151/U250E、TF-60SN和TR-60SN;JATCO公司生产的型号为JF506E变速器;GM公司的6T40E、6L50/80E等等。

2、机械结构逐渐简化

虽说新型变速器挡位数在增多，但并不意味着变速器整体结构和体积变得复杂和加大，这是因为机械元件的组合也由过去众多数量的换挡执行元件控制多个行星排来实现简单4前1倒的变速功能，发展到今天的5个换挡执行元件控制所谓的“莱佩莱捷式”行星齿轮组通过逻辑组合即可实现6前1倒的变速功能，零部件数量明显减半，ZF公司生产6HP系列变速器就是一个例子。目前，德国ZF公司和日本AlSINAW公司都已成功推出8前速自动变速器，但其齿轮部分仍然在使用行星齿轮机构，由此会发现无论是传统的辛普森、串联、拉维那，还是今天的莱佩莱捷式行星齿轮，都是由“单排单级齿轮”和“单排双级齿轮”两种形式的行星齿轮组组成。

3、电子控制人性化

在机械和液压方面似乎越来越简化其设计结构，元件少了、阀门数量也少了，但在其电子控制方面的整体控制思路却越来越复杂，而且控制要求越来越精确，特别是在扭矩协调控制、安全保护控制、模糊逻辑控制、重叠换挡控制等人性化方面更加明显。

为了改善换挡质量、体现驾驶舒适性，自动变速器换挡过程中发动机必须实现扭矩协调控制，发动机在自动变速器换挡过程中主要通过瞬间改变喷油量和延迟点火等功能来维持换挡过渡平顺性能;安全保护控制主要是指当自动变速器机械、液压、电子控制等方面出现故障时，且该故障能够对变速器构成较大威胁，为保护变速器不受进一步伤害，自动变速器电脑通过接收各传感器信息后所启动的一项保护措施;模糊逻辑控制的功能，说白了就是微电脑具有模仿人体大脑的功能，能够预测到驾驶者的下一个动作，并最终实现最佳换挡时间控制以及换挡点的任意切换控制等。在这里重点了解一下“重叠换挡控制”，这是因为好多维修人员对其认识仍比较模糊。

所谓重叠换挡控制这一新名词的解释就是：换挡过程实际上是摩擦元件的摩擦力交替的过程，在常见的摩擦式离合器与离合器或离合器与制动器在换挡中，若摩擦力矩替换过程的定时不当，将会引起输出扭矩的急剧变动。两个离合器之间或离合器与制动器之间摩擦力矩的替换，总会有或多或少的中断间隔或重叠。重叠不足或重叠过多，都会产生不应有的换挡冲击。

重叠不足是指待分离的离合器过快地泄油分离，待结合的离合器未能建立足够的油压，因而出现两个离合器传递扭矩间断的现象。在这个重叠不足的时间内，输出扭矩先是下降过多，随后又急剧上升，形成较大的扭矩扰动。与此同时发动机转速也得不到平稳的过渡，先是因负荷减小而增速，后又因负荷急剧增大而降速。

重叠过多是指在待结合的离合器已经能够传递很大的扭矩时，应分离的离合器还没有很好地泄油分离，因而出现两个执行机构同时工作的情况。在一个短暂时间内，两个挡位重叠工作，使发动机和输出轴都受到制动作用，因而输出轴有很大的扭矩扰动。随后又因应分离的离合器分离，使变速器输出轴的扭矩又急剧升高。重叠过多的扭矩扰动比重叠不足时更严重。同时，发动机的转速先是急降后在回升，表现出不稳的情况。重叠过多的升挡过程最不平稳。

为此，要对两个交替换挡的执行元件的泄油充油过程进行控制，以得到最满意的交替衔接。传统自动变速器是通过换挡定时控制来避免换挡执行元件交替转换时出现时间差和过度重叠的现象，而在一些新式自动变速器换挡控制上允许两个元件交替转换时出现重叠，目前一些5前速和6前速变速器具有这种重叠换挡控制。

例如，ZF公司生产的6HP系列变速器在执行全部换挡(从第1-6挡位和从第6-1挡位)时，相邻两挡的换挡执行元件在交替作业时出现重叠现象就是所谓的重叠换挡。也就是说在换挡期间，正在传递力的离合器在释放前保持一段时间，直到相应的准换挡离合器随着正在传递力的离合器压力的下降接收到适合的扭矩为止。扭矩的协调是通过加挡时短时间降低发动机扭矩或在减挡时增加发动机扭矩来支持换挡过程。重叠换挡的最大优势是借助于重叠换挡，使用离合器的电子液压控制几乎可以替代空转。

4、执行器数量在增多，同时其控制类型也在改变

自动变速器执行器电磁阀数量越来越多了，开关型电磁阀少了，而频率的多了，同时控制油路的机械滑阀数量也越来越少了(多电磁阀控制的目的是改善换挡质量)。一个滑阀可能会根据油路的转换实现多用途，一个简单的电磁阀也会实现多用途，它既可以实现换挡控制，同时还可以担负油压调节控制。在过去传统型电子控制自动变速器中，换挡油路的切换是靠开关型电磁阀来控制的，该油路只是一个开关型的切换油路(为使换挡执行元件接合时不必产生过大的振动，在油路的缓冲控制中通常采用节流和储能装置实现减缓控制)。而在6HP系列中的执行器中，采用6个具有高流量特点高频率的脉宽调制电磁阀，其中1个(EDS5)主要用来完成系统压力调节功能，另外1个(EDS6)用来完成发动机与变速器的机械连接功能(TCC)，剩下4个电磁阀(EDS1-A、EDS2-B、EDS3-C、EDS4-E/D)分别控制着5个换挡执行元件的接合与分离，也就是说换挡油路控制由原来的开关型转变为调节型，这样就大大改善了其换挡质量。

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