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变速器的发展历史
变速器的发展历史
了解汽车的人都知道,汽车的动力是由发动机产生的。
而发动机发出的动力通过离合器、变速器、传动轴等传递到车轮。
变速器的重要性由此可见,所以,了解变速器的发展历史是每个爱车人所必需的。
变速器的基本作用是:
1)改动传动比,降速增扭。
2)利用倒档实现汽车的倒向行驶。
3)在发动机熄火的情况下,利用空档中断动力传递,且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。
近百年,变速器经历了用变速杆改变链条的传动比→手动变速器→有级变速器→无级变速器的发展历史。
1、早起汽车传动系统
早期的汽车传动系统,从发动机到车轮之间的动力形式很简单。
发动机驱动一组锥齿减速齿轮,再传动到一根轴和皮带轮。
皮带轮和驱动桥上的内齿轮啮合,使汽车行驶,大齿轮用来加速,能使汽车达到32km/h的速度。
如果遇到上坡,而爬坡能力不够时,驾驶员就停下车子,把小链轮啮合后进行驱动。
世界上第一辆汽油汽车由德国工程师卡尔·本茨和戈特利布·戴姆勒于1886年同时宣告制成,卡尔·本茨制造的是三轮汽车,后者制造的是四轮汽车。
在三轮汽车中,汽油机发动以后,动力经齿轮和链条传至后轴,后轴系两个半轴,中间装有差速器,有利于车辆转弯。
前轮架位于一个叉形结构架上,类似现代自行车的前叉装置,上面有转向手柄,用来操纵车辆转弯。
这辆车上还装有变速杆,用来改变链条的传动比,使车速快慢自如.
2、手动变速器
手动变速器是靠驾驶员直接操纵换挡手柄换挡,为汽车最初普遍采用。
在20世纪60年代,大部分的汽车变速器只有3个档位,只有高速档具备同步器。
当时驾驶员驾驶车辆时,必须有很好的技术,才能平顺地换档。
发展至今,大多数手动变速器也搭载有5档,甚至6档速率。
低档速率对节约燃料有好处,加快速度需要变高速档。
手动变速器(MT)主要采用齿轮传动的降速增扭原理,变速器内有多组传动比不同的齿轮副,一对齿数不同的齿轮啮合传动时,若小齿动时,输出转速就增高。
汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。
z1,n1,M1,主动齿轮的参数;z2,n2,M2为从动齿轮的参数。
如图1所示:
图1工作原理
图2换挡原理
图3变速原理
3、自动变速器
装有手动变速器的汽车在行车过程中,驾驶员通常需要频繁换档,这加重了驾驶员的负担,分散了驾驶员的注意力,不利于行车安全。
并且换档品质的好坏,很大程度上取决于驾驶员的熟练程度,而新手很难把握。
自动变速器可以使换档过程自动完成,减轻了驾驶员的负担,并且消除了驾驶员操作水平的影响,保证了汽车的经济性和动力性,提高了行车舒适性和安全性。
图4自动变速器的原理图
3.1、自动变速器的发展历史
▶1930年,戴姆勒公司将液力耦合器应用于汽车,改变了传统的机械传动方式。
▶1950年代,开发出了由液力变矩器和行星齿轮构成的自动变速器。
1958年,荷兰的DAF公司H.VanDoorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT,并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上,其销量超过了100万辆。
▶1960年代,应用较多,但是效率很低,开发重点转向了更高效率的液力变矩器。
▶1960年代出现了半自动的SAMT,只能控制离合器,选换档需要驾驶员完成。
▶六十年代中期,荷兰的VDT公司用金属带取代之前的橡胶带,研制出了能传递功率容量大,效率高,结构紧凑的无级变速器。
▶1970年代,出现了带有闭锁离合器的液力变矩器,提高了液力自动变速器在高速时的效率。
▶1970年代SAMT发展成熟
▶1980年代增加了行星齿轮档位和驻车锁止(P)系统,并采用电子控制。
▶1983年,日本五十铃公司研制出全自动AMT,离合器和选换档都自动完成。
▶1987年,日本富士重工公司从VDT公司购买了金属带,并得到了VDT公司的技术指导,生产了面向1.0L轿车的CVT,并装在SubaruJusty轿车上,采用液压控制。
▶1990年代出现了智能化AMT,将AMT的控制同ECU、ABS、ASR的控制相结合,实现动力传动系统一体化控制。
▶1995年9月,Honda公司开发了新一代金属带式CVT即HondaMultiMatic,实现了离合器、换挡和夹紧力的全电子控制
▶1999年德国奥迪公司联合LUK公司和Temic公司,开发完成了FF纵置金属链式CVT-Multitronic,成功地装在输出转矩310Nm、排量2.8L的奥迪A6/A4和保时捷跑车上,并于2002年11月投放到中国市场。
▶2003年,Damler-Benz公司开发了7速AT
3.2、自动变速器的特点
1、汽车起步平稳,减小振动与冲击,提高乘坐舒适性;
2、汽车能以较低速稳定行驶,提高通过性;
3、自动适应道路阻力变化,提高平均速度和动力性;
4、便于实现自动换挡、减轻驾驶员体力,提高安全性;
5、减轻空气污染;
6、减小换挡冲击,消除动力传动动载荷,延长使用寿命;
7、但结构复杂,制造精度和成本高;传动效率低;使用、维修及故障排除难度大,技术水平要求高。
3.3、自动变速器的分类
1、AT液力自动变速器
2、CVT无级自动变速器
3、AMT电控机械自动变速器
4、DCT双离合自动变速器
3.4、AT液力自动变速器
图5前置前驱AT图6前置后驱AT
典型的AT主要由液力变矩器、行星齿轮传动机构和控制系统组成。
液力变矩器一般由泵轮、涡轮、导轮和锁止离合器组成。
由于液力变矩器具有增扭作用,装有AT的汽车起步性能较好。
由于液力变矩器具有无级变速的特性,因此AT具有分段无级变速的特性,换档的平顺性较好。
以上两个特点使得AT得到了广泛的应用。
但是液力变矩器低速时的效率较低,使得装有AT的汽车燃油经济性较差。
图7液力自动变速器的组成
AT的档位经历了2AT、3AT、4AT、5AT、6AT、7AT几个阶段。
其中4AT和5AT是目前汽车市场上自动档车型的主流配置。
由于燃油经济性的原因,目前2AT、3AT已经基本遭到淘汰,4AT也将面临淘汰。
随着AT档位的增多,其成本也随之升高,并且当档位超过5档以后,其经济性和动力性改善的潜力也将很有限。
故可以预见,8AT、9AT等出现的可能性微乎其微。
在美国和日本,AT已经发展地相当成熟,而且性能也日益提高,故在这两个国家,尤其是美国,AT的装车率相当高。
但同时AT的发展潜力已经不大。
3.5、CVT无级自动变速器
无级变速齿轮传动装置,是在上世纪中叶出现的。
当时,由于没有合适的自动化控制操纵装置,在电子时代之前,所有的机械控制装置,最终都没有能够成功地安装在汽车上。
这时,发动机的效率及行车条件都由驾驶者的行车能力来决定。
直到上世纪80年代术期,CVT才首次运用在批量生产的汽车中。
一直以来,由于结构方面的因素,人们普遍认为:
金属带式CVT在传动带寿命、工作可靠性、传动效率及运转噪音等方面均优于金属链式CVT。
但是AudiMultitronic金属链式CVT做得相当成功,某些性能指标优于金属带式。
金属带式CVT(如图7)的控制系统经历了液压控制、半电子控制和全电子控制三个阶段。
金属带在VDT公司也发展到了第七代。
图8金属链式CVT图9金属带式CVT
CVT真正实现了无级变速,具有传动比连续、动力传递平稳、操纵方便等优点。
并在大多数情况下使得发动机工作在最佳状态,从而保证了较高的动力性和燃油经济性,并降低汽车的排放。
CVT的应用越来越多,在日本的装车率较高,发展潜力巨大。
国内广本Fit、南京飞亚特Palio和Siena、一汽大众AudiA6、奇瑞旗云、东风本田Civic等都装备了CVT。
图10装在HondaCivicn轿车上的MultiMaticCVT
但是大多数CVT的扭矩传递能力有限,并且靠摩擦传动,本身效率不高(87%——94%)。
如果能够进一步提高扭矩传递能力和传动效率,成本能够进一步控制,无级变速将成为汽车理想的变速传动装置。
3.6、AMT电控机械式自动变速器
AMT既有液力自动变速器能自动变速的优点,又有普通齿轮变速器传动效率高、价格低的优点。
但是AMT在换档过程中存在动力中断,换档品质较差,舒适性较差。
这种先天缺陷使得多数用户无法接受,这严重制约了AMT的发展。
目前AMT的市场主要分布在欧洲,主要应用在货车、城市客车、越野车以及一些经济性轿车和赛车上。
图11Marelli和GIF的AMT
3.7、DCT双离合式变速
为了克服AMT换档过程动力中断、换档品质差的缺陷,近年来开发出了DCT。
DCT既可以充分利用AMT所具有的优点,又可以消除其换挡过程中动力中断的缺点。
它可以实现动力换档,并且舒适性相当好。
这种自动变速器已成为许多汽车厂家所关注的热点。
图11DCT的变速原理
DCT是在原手动变速器的基础上改进而来的,具有良好的生产继承性;换档平顺,汽车的燃油经济性好,动力性好,是目前比较完美的变速传动。
但是DCT的结构和控制机构复杂,造价较高,目前主要应用于高级轿车上。
4、参考文献
[1]胡朝峰,过学迅,汪斌.汽车变速器技术的发展与展望[J].汽车研究与开发,2005(5).
[2]肖永清,杨忠敏.汽车的发展与未来[M].北京:
化学工业出版社,2004.
[3]臧杰,阎岩.汽车构造(下册).机械工业出版社,2011.
[4]余志生.汽车构造.北京:
机械工业出版社.
[5]杨海鹏.汽车自动变速器原理与维修.北京理工大学出版社.
[6]葛安林.自动变速器
(一)——自动变速器综述[J].汽车技术,2001(5).
[7]周有强,崔学良,董志峰.机械无级变速器发展概述[J].机械传动,2005,29
(1).
[8]黄林彬,贺建渡.欧洲汽车自动变速器维修精华[M].北京:
人民交通出版社,2003.
[9]刘惟信.汽车设计.北京:
清华大学出版社,2001.
[10]田晋跃.车辆自动变速器原理与设计方法.北京大学出版社.
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