高效而便捷 常见汽车AMT变速器技术解析

2011-10-19 07:47    作者:小唐    来源:汽车之家    浏览:

拆解一直是汽车之家的固定选题之一,不过这次我们要拆的不是发动机,也不是底盘,而是变速器,而且还是大家不太熟悉的AMT变速器。正因为大家对AMT变速器可能并不是那么了解,所以今天我们要为大家预先介绍的就是常见于小车的两类AMT变速器技术。

  AMT的研发始于20世纪60年代,伊顿、戴姆勒·奔驰和斯堪尼亚等是研发AMT变速器的先驱。所谓AMT变速器是在普通手动变速器的基础上,主要改变机械变速器换档操纵部分(对变速箱壳体、拨叉、换挡轴、换挡指等进行优化设计),即在总体传动结构不变的情况下通过加装TCU控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于AMT能在现生产的机械变速箱基础上进行改造,生产继承性好,也就具备了操作方便、成本较低、经济性好(传动效率高)等优点。现在的AMT自动变速器类型也有不少,如果以执行器区分,常见的装车的有电-液,电动和电-气三种方式(气动执行器的AMT变速器常用于商用车,对此我们也不再赘述)。
● 电-液执行器的AMT变速器
  优点:技术成熟,在小车上应用广泛
  缺点:液压装置对环境适应性较差,容易泄漏
  以马瑞利速选器(SELESPEED)为代表的电-液执行器核心AMT变速器,已经在诸如奇瑞QQ3、瑞麒M1、雪佛兰赛欧、上汽MG3等车型上广泛得到应用,它主要是在发动机控制单元ECU和变速器控制单元TCU的控制下,由液压泵驱动液压油提供动力,液压油进入选换挡机构和离合器阀体中,实现选挡、换挡和离合器的分离结合。

『以电-液执行器为核心的AMT变速器结构示意图,浅色部分为机械变速器的齿轮组部分,深色部分为AMT执行器单元』

  为整套电-液执行器提供液压动力的单元由直流电动机和齿轮泵组成,马瑞利执行器的液压系统通常工作压力范围在38到52bar之间,控制单元通过继电器控制直流电机,当蓄能器压力低于38bar时,电器闭合,电动机开始工作,蓄能器压力升高到52bar时继电器断开,电动机停止工作。


  液压油进入执行器之后,通过电磁阀控制不同的油路,推动多个活塞实现选挡、换挡以及离合器的分离、结合,其中油路又分主油路、控制油路和回油路,主油路指指从动力单元到控制电磁阀之间的油路,控制油路是指从电磁阀到选换档组件压力腔的油路,而回油路是指从选换档组件压力腔到油壶之间的油路。


  除开变速器控制单元TCU、发动机控制单元ECU和液压执行器本身之外,还有多个传感器提供发动机转速、加速/制动踏板位置、换挡杆位置、离合器位置、车速、液压系统油压等数据,经过高速运算,明确车辆和发动机所在的即时状态,为实施各项操作打好基础——电子控制单元TCU根据电子加速踏板位置、制动踏板状态、车速、发动机转速等等信息直接控制离合器和自动管理档位变化。在换档过程中,发动机电控单元ECU接到TCU通过CAN发来的换档信息,会同步地控制发动机扭矩(当离合器分离时扭矩下降,当离合器闭合,换档完成时扭矩增加),使整车在最佳工况下运行。

  电-液执行器是研发历史较长的AMT变速器执行器,它在很多小车上已经得到了长时间的应用,技术已比较成熟,不过由于液压系统受到外界温度的影响很大,而且换挡机构本身工作次数多,一旦密封件出现问题就是出现液压油外泄,影响变速器正常工作的情况,同时液压系统的反应也相对较慢,不如电机驱动来得迅速。


『多款国产小车均采用了电-液执行器为核心的AMT变速器』
  目前采用马瑞利电-液执行器的AMT变速器在国内应用最为广泛,其中马瑞利已经和上汽成立合资公司,为马瑞利的AMT变速器提供配件,而奇瑞等自主企业也开始研制AMT变速器,出于成本因素,这类AMT变速器预计今后将更多出现在A00、A0级国产车型上面。
● 电动执行器的AMT变速器
  优点:电动执行器的换挡、换挡、选挡速度优于电-液式执行器,体积和重量小
  缺点:变速器型号少,应用不广
  来自德国的舍弗勒集团旗下的卢克(LUK)和格特拉克集团都在国内生产采用电动执行器的AMT变速器产品,并称为机械式自动变速器(ASG),这类AMT变速器的特点是采用电机驱动执行器。对于LUK这套ASG变速器,主要由电动机配合带动蜗轮蜗杆机构机构实现档位、离合器的位置切换。其优点是换挡、选挡迟滞时间短,换挡速度快于电-液式执行器的AMT变速器,同时没有了执行器上的液压装置,结构更为紧凑简单,体积和重量更小,但目前变速器型号选择余地小,应用范围也相对有限。


  除开选挡和换挡之外,ASG变速器的离合器的结合分离也采用电机驱动,电机带动蜗杆推动液压主油缸,通过液压油管带动副油缸,副油缸推动离合器拨叉完成离合器的分离和结合。由于不用借助离合器踏板的机械结构完成这一系列动作,ASG的离合器伺服机构也更为紧凑。

  电动执行器的AMT变速器在国内尚处于起步阶段,江西格特拉克目前已经开始生产采用电动执行器的6速AMT变速器,与LUK的ASG变速器不同的是,格特拉克的ASG变速器利用电机驱动两个换挡鼓实现选挡和换挡,额定输入扭矩155牛·米,其结构很是紧凑,只比同级手动变速器重7公斤,同时这台变速器引入了格特拉克第三代ASG系统的扭矩控制逻辑,换档过程发动机的扭矩、转速控制更为合理,减少了换档冲击和离合器、同步器磨损,也改善了乘坐舒适性。景逸1.5AMT和海马丘比特就采用这种变速器(其中海马丘比特的变速器为格特拉克委托青山代工)。


  此外,诸如重庆青山、南京奥联的国内企业也开始为江淮同悦、长城腾翼C30等一些自主品牌车型匹配此种电控执行器的AMT变速器。从长远看,只要解决电机的可靠性问题,电动执行器的AMT变速器还有很大的发展空间。

『电动执行器AMT变速器目前装备的国产车型较少』
编者语:
  从电-液执行器的变速器使用效果来看,虽然应用已较为广泛,但是其稳定性并不是特别理想,尤其是漏油和换挡的延迟为不少用户所诟病,如果能改进这两方面,电-液执行器的AMT变速器依然有发展空间。另外,电动执行器的AMT变速器也有着自己的优势,在保障电机这些关键部件质量的情况下,体积和重量更小的电动执行器AMT变速器更适合小车的使用。

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