汽车自动变速器的主要类型及特点

汽车自动变速器的主要类型及特点

汽车自动变速器(AT)的主要类型及目前的使用情况

AT有以下几种形式：

(1)液力机械AT—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上，它是目前AT的主流。

(2)机械式AT—AMT(Automated Mechanical Transmission)在通常机械式变速器基础上加

上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成，目前它应用于部分低档轿车上和局部卡车和商用车上。

(3)无级式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)有以下几种形式：●机械式：有不少形式，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(HST hydrostatic transmission)：在工程车辆和农业机械上已应用。虽本田公司最近开发了泵和马达制成一体的液压和机械双流传动的AT，用于微型多功能车上，但存在转速限制、效率、噪声、重量和尺寸等问题，在汽车上基本没有应用。●电力式：用于电动汽车(EV electric vehicle)。

AMT的结构和性能特点分析

AMT是在普通人工换档机械式变速器基础上加上替代人工换档的电子控制操纵机构组成，此自动换档机构有人称为换档机械手。

AMT是在普通机械变速器上进行改造而成的，仅改变其中手动换挡操纵部分，生产制造继承性好，改造投入费用少，技术难度似乎不大，可以先局部自动化。例如：先离合器自动操纵、局部档位间实现自动操纵等，然后再实现全面自动化。这对资金缺乏、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。已有几家国内单位进行了研究开发，取得了可喜的成绩。

AMT保留原来的机械变速器，因此其传动性能基本上和机械变速器相同。除了齿轮传动外，主要特点是具有以下两大机构：起步装置，带扭矩减振器的主离合器；换档装置，带同步器的换档啮合套。

这种纯机械传动，具有传动效率高，结构简单等优点，但是换档过程不可避免存在动力中断。只有一个结合元件脱开后，另一个结合元件才能结合的缺点，不能实现换档过程结合元件转换时的搭接控制。因此起步和换档必然不够平稳和冲击较大。同时机械传动很难阻隔发动机扭矩不均匀引起的震动。AMT车振动和噪声较大，乘坐舒适性差，对高级豪华车不太合适。实际上，要搞高水平微机控制自动换档机构在技术上是很难的，除了需高水平的电液比例控制技术外，还要满足驾驶员的驾驶愿望和适应各种行驶工况来进行换档，另外换档过程是复杂的综合操纵过程，除了要操纵主离合器和变速器外，还涉及到发动机油门和制动操纵。从目前来看AMT还比较难达到这个水平，而且这套换档机械手系统的制造成本是不低的，AMT 与HMT相比没有价格优势。另外AMT自动换档机构需要动力，因此或多或少也得降低传动效率。

基于以上分析，我们认为AMT适用于商用车和卡车，这些车档位较多，采用HMT困难，需要自动操纵，减轻驾驶员劳动，而且换档过程动力切断影响不大，对乘坐舒适性要求也不高。AMT也可用于低档轿车上，且不一定搞全自动，搞局部自动操纵和换档也可以，解决人工换档机械变速器起步换档操纵复杂、劳动强度大的问题，作为简化驾驶操纵的具体技术措施。

HMT的结构和性能特点分析

HMT是由液力变矩器和液压操纵换档变速器组成。

HMT和AMT对比主要差异是：

1 起步装置以液力变矩器代替主离合器变矩器传递扭矩与泵轮转速成平方关系，在发动机低转速时传递力矩小，它解决了内燃机不能有载启动问题，具有不需操纵，只需加油门就能自动起步的功能。通过长期使用证明液力变矩器对汽车来说是一个有效的部件，它具有以下优点：

●自动变矩，起步时扭矩自动增加，提高起步性能，行驶时能自动适应外界阻力的变化。扭矩和牵引力随油门踏板变化很容易操纵调节，特别是低速起动或爬坡时，使得驾驶容易方便。

●起步加速和换档平稳，降低传动系统动载荷，延长传动系统寿命。

●阻隔发动机扭矩不均匀性引起的振动，降低噪声，提高乘坐舒适性给人以驾驶平稳高级的感觉。

●防止发动机因过载而突然熄火，提高车辆的通过性。

变矩器主要缺点是传动效率低，增加油耗。在变矩器应用的初期，人们存在着一种错误认识，认为变矩器能起自动变矩作用，因此最初的HMT变矩器的失速比很大，变矩主要*变矩器来实现，而变速器是辅助的，因此档位很少，最初只有两档，后来才逐渐明白，要*变矩器提高变矩比，必然会导致变矩器油耗增大，是行不通的。HMT适应外界阻力的变化变速变矩主要还得依*变速器。因此HMT的变速器档位数在不断增加，从2档发展到3、4档，目前高档轿车采用5档，并有可能发展到6档。而变矩器的失速变矩比降低到2以下，以提高其最高效率。

同时对变矩器的作用也有了进一步的明确，它仅在起步加速和换档过程中起有效作用，在稳定行驶时不起什么作用，反而使油耗增加。因此采用闭锁离合器，将变矩器闭锁成机械传动，以提高效率。刚开始采用闭锁离合器，其闭锁区域仅限于高档位、高车速和低油门较狭窄的区域。因为在低档区域变矩器闭锁后，发动机转矩不均匀产生的振动没有经过液力传动减振直接传给机械传动系，会产生振动和噪音，影响乘坐的舒适性。为了解决燃油经济性和驾驶平稳性之间的矛盾，使得闭锁区域向低速档、低车速和大油门开度领域扩展。最近在轿车上大多采用了闭锁离合器微小打滑控制，使得油耗稍有增加，但驾驶平稳性大大改善。

从上面分析可知在汽车上使用液力变矩器已经日趋成熟，尽量解决其传动效率低的缺点，发挥其传动平稳、自动增扭的优点。在变矩器的设计上采用了先进的三维叶栅理论，对循环园形状、各叶轮的叶片和形状进行优化设计，合理确定变矩器力矩系数，使变矩器和发动机匹配优化，改善其共同工作的经济性和动力性。

从制造角度来看，变矩器制造不算复杂，成本不高，从使用角度看，变矩器工作可*，使用寿命长。

换档机构采用液压操纵摩擦结合元件。与带同步器啮合套换档相比，换档过程无明显动力中断，可以通过控制在分离的结合元件的油压释放和在结合的结合元件的油压上升，来精确控制换档搭接，实现快速、平稳、无冲击换档。

2 从整体控制系统来看:

●AMT：机械变速器换档是同步器+杆杠拨*+电液操纵机构。操纵过程由电信号→液压信号→再通过机械机构(杆杠和同步器)来换档

●HMT：动力换档变速器换档过程由电信号→液压信号，直接控制换档结合元件的结合与分离。

3 从AMT和HMT换档操纵方式来看:

(1)HMT换档操纵方式比较简单直接，电信号转换至液压信号直接去控制结合元件换档，而AMT转换至液压信号后，再需要通过机械机构去控制换档，显然比较麻烦。

(2)AMT是开关型操纵(分离和结合)；HMT是比例型的操纵，可控制一个结合元件的逐渐分