變速器是汽車動力總成重要組成部分，和主減速器配合通過不同檔位組合來實現(xiàn)汽車起步、加速、倒車，使汽車發(fā)動機(jī)的功率得到充分發(fā)揮。傳統(tǒng)的MT(Manual Transmission手動變速器)變速器需要駕駛者在汽車起步和行駛過程中配合離合器進(jìn)行手動換擋，對于初學(xué)駕駛汽車者來說有一定操控難度，并且在城市道路上需要頻繁換擋，帶來的體能消耗不言而喻。自動檔變速器的誕生解決了駕駛者對上述問題的困擾并已成為汽車變速器的主流配置。AMT變速器具有操控簡單，價格低廉，將在自動檔變速器領(lǐng)域長期占有一席之地。Eaton Fuller AMT變速器具自己的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在國內(nèi)重型車市場上有潛在的發(fā)展前景。

　　一.現(xiàn)代自動變速器的種類。

　　現(xiàn)代自動換檔變速器主要有CVT變速器、AT變速器、AMT變速器、DCT(DSG)雙離合變速器。它們在結(jié)構(gòu)上和實際使用中各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　1.CVT(Continuously Variable Transmission)變速器。

　　CVT變速器是通過鋼帶或鏈條在塔輪之間的滑動來改變傳動比，可真正實現(xiàn)無級調(diào)速，傳動比的改變通過ECU控制來實現(xiàn)，其換檔的平順性和舒適性非常突出。CVT雖然也有液力變矩器，但它的液力變矩器主要是工作于起步階段，因此在車輛正常行駛時它的傳動效率并不低，有很好的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。其缺點(diǎn)是鋼帶或鏈條連接的強(qiáng)度無法和齒輪相比，所以無法應(yīng)對大扭矩發(fā)動機(jī)。

　　2.AT(Automatic Transmission)變速器。

　　1940年，美國通用汽車公司(General Motors) 第一次在Oldsmobile汽車中使用全自動變速器，由液力偶合器、四個檔位的行星變速器和自動換檔系統(tǒng)組成。1948年，Buick汽車上使用的全自動變速器，成功地使用了液力變矩器。隨后美國汽車開始大量使用AT變速器，到80年前后AT變速器客車上100%使用，其它車型使用率在80%以上。

　　AT變速器的變速機(jī)構(gòu)主要是靠行星齒輪組來完成的，通過幾組行星齒輪組，以及行星齒輪組之間太陽齒輪、外齒環(huán)、行星齒輪框架等機(jī)構(gòu)的不同切換，來實現(xiàn)傳動比的改變。變速器切換機(jī)構(gòu)由電控液壓多片離合器來完成。AT變速器的特點(diǎn)是技術(shù)成熟、可靠性高，行星齒輪組的強(qiáng)度可以設(shè)計得非常高，可以承受很大的扭矩。其缺點(diǎn)是變速器與發(fā)動機(jī)連接部件采用的是液力變矩器軟連接的形式，因此它的傳動效率相對較低，比機(jī)械傳動效率低8—12%。AT變速器在轎車、客車、卡車、工程車上得到廣泛應(yīng)用。為提高機(jī)械傳動效率，在客車上使用的AT變速器液力變矩器在高檔區(qū)可自動實現(xiàn)離合器閉鎖，但乘坐的舒適性有一定影響。

　　3. AMT(Automated Mechanical transmission)變速器

　　AMT直譯為自動機(jī)械式變速器，也有稱電控機(jī)械式自動變速器。變速器與前面所說的變速器有本質(zhì)不同，嚴(yán)格說應(yīng)該稱為半自動變速器。該技術(shù)是指在不改變原車變速箱主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過加裝微電腦控制的電動裝置取代原來由人工操作完成的換檔動作，實現(xiàn)換檔全過程的自動化。選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有液壓油缸、步進(jìn)電機(jī)等。AMT相當(dāng)于在MT變速器基礎(chǔ)上加裝了一套自動換檔機(jī)構(gòu)。它的傳動比轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)基本上是與MT變速器一樣的，同樣是一軸和二軸的組合。AMT的主要優(yōu)點(diǎn)與MT一樣，它是硬連接傳動的，因此傳動效率高，經(jīng)濟(jì)性好，動力損失小，在經(jīng)濟(jì)型轎車和小排量轎車得到很好的普及。由于傳遞扭矩大，可適應(yīng)大扭矩發(fā)動機(jī)，因此在大型客車、載重貨車上也廣泛使用。另外它的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，成本較低而且可靠性較高。它的缺點(diǎn)主要是平順性較差，同步器換檔壽命要求較高。

　　4. 雙離合變速器

　　雙離合變速器由于誕生時間較晚，至今沒有一個全球統(tǒng)一的英文縮寫，通常英文縮寫為DCT (Dual Clutches Transmission)和DSG(Direct Shift Gearbox)，其最具代表性的就是大眾的DSG。這種變速器基本原理與AMT類似，它也是基于MT變速器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)而來的。所不同的是，它擁有兩個離合器，可以分別控制兩根軸上的換檔齒套來換檔，即第一個檔位在行駛中，控制系統(tǒng)根據(jù)行駛車速預(yù)判把下一個檔位已經(jīng)掛好，對于整車換檔來說只是離合器切換的動作。因此它的換檔速度極快，可以超越目前任何一種自動換檔變速器和任何一位全球頂尖賽車手駕駛手動檔車型的換檔速度，從而大大提升整車性能和駕駛樂趣。雙離合變速器在換檔過程中由于動力傳輸不間斷，因此具有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性，它的傳動效率接近MT變速器，因此它也同樣基本具備MT變速器的所有優(yōu)點(diǎn)。雙離合變速器最主要的倡導(dǎo)者是德國大眾，而且目前已基本上在旗下所有車型上開始普及。由于這種變速器在性能上近乎完美的表現(xiàn)，它也成為未來變速器新的發(fā)展趨勢。圖1是典型的大眾DSG變速器主要結(jié)構(gòu)。

　　圖1

　　二.美國Eaton Fuller AMT主要結(jié)構(gòu)。

　　美國伊頓公司(Eaton)已成功地將重型貨車的手動傳動系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，其AMT換檔機(jī)構(gòu)涵蓋了6——18檔變速箱。

　　本文介紹的這款Eaton Fuller AMT變速器型號為RTO-14910B-AS2，具有Eaton Fuller AMT變速器的代表性。主箱有5個前進(jìn)檔，1個倒車檔，副箱有高、低兩個檔，整箱可組合10個前進(jìn)檔，2個倒車檔，通過電控互鎖結(jié)構(gòu)，可以編排9個前進(jìn)檔，1個倒車檔。整箱見照片PT01。

　　PT01

　　1.Eaton Fuller AMT變速器主要結(jié)構(gòu)。

　　Eaton Fuller AMT變速器主體為主副箱結(jié)構(gòu)，雙中間軸傳遞扭矩，主箱不帶同步器，副箱高低檔為鎖銷式同步器，具備傳動效率高、傳遞扭矩大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠的特點(diǎn)。Eaton Fuller AMT變速器主箱各檔齒輪為細(xì)高齒、直齒結(jié)構(gòu)，副箱各檔齒輪為斜齒輪，可降低噪聲，提高輸出扭矩。該變速器屬于雙中間軸倍檔組合式變速器，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)變速器的中心距、齒輪模數(shù)和寬度小，從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別是軸向尺寸。

　　(2)主軸從動齒輪在軸上處于徑向浮動狀態(tài)，被兩根中間軸的齒輪架起，旋轉(zhuǎn)時從動輪和主軸沒有直接摩擦，因此主軸齒輪沒有滾針軸承，輸入軸和主軸之間也無滑動軸承。

　　(3)主軸換檔機(jī)構(gòu)為滑動內(nèi)齒套嚙合，沒有同步器裝置，軸向長度進(jìn)一步縮短，可提高變速器的最大傳遞功率和扭矩，特別適用于短軸距大功率重型汽車和特種車輛。

　　2.Eaton Fuller AMT變速器(電控機(jī)械式自動變速器)簡要控制原理。

　　Eaton Fuller AMT變速器是在傳統(tǒng)雙中間軸式變速器基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)和自動變速理論，以電子控制單元(ECU)為核心，通過加裝微機(jī)控制的自動操縱機(jī)構(gòu)控制檔位的變換以及油門的調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)換檔操縱的自動化。它的主要控制功能需靠伺服系統(tǒng)及軟件來實現(xiàn)，微機(jī)代替了熟練司機(jī)的大腦，多種傳感器代替了人的感覺神經(jīng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替了人的手與腳的操作，與SAE J1939電控發(fā)動機(jī)相匹配，通過控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和變速箱制動來實現(xiàn)無離合換檔過程，這樣就能模擬優(yōu)秀駕駛員的行車技術(shù)，適時地根據(jù)車況、路況和駕駛員意愿實現(xiàn)換檔操縱的自動化。AMT變速器基本結(jié)構(gòu)原理見圖2。

　　圖2

　　3. Eaton Fuller AMT變速器主箱換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　AMT操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為電控氣動、電控液動和電控電動，Eaton Fuller AMT變速器主箱換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)屬于電控電動機(jī)構(gòu)。主箱和副箱分別有一個磁電轉(zhuǎn)速測量傳感器，為控制系統(tǒng)提供輸入和輸出轉(zhuǎn)速信號。主箱選、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩套步進(jìn)電機(jī)帶動滾動絲杠來實現(xiàn)，和數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)相似(見照片PT02、PT03)。步進(jìn)電機(jī)控制器輸出控制信號，選檔時，選檔步進(jìn)電機(jī)接到一組脈沖信號，帶動絲杠迅速完成旋轉(zhuǎn)固定轉(zhuǎn)數(shù)，使換檔撥桿滑動到預(yù)換檔位，快速完成選檔動作。選檔完成后，換檔步進(jìn)電機(jī)動作，同樣迅速完成旋轉(zhuǎn)固定轉(zhuǎn)數(shù)，絲杠帶動換檔撥桿迅速縱向移動固定距離，完成換檔動作。需要副箱高低檔轉(zhuǎn)換時，主箱必須在空檔情況下，副箱先完成換檔，主箱再按換檔指令完成換檔。由于Eaton Fuller AMT變速器主箱不帶同步器，為能實現(xiàn)平順換檔，需要在換檔過程中通過控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速或者變速器制動來實現(xiàn)換檔前滑動齒套和結(jié)合齒轉(zhuǎn)速的同步，來實現(xiàn)無沖擊換檔。主箱在換檔過程中離合器無需動作，實現(xiàn)無離合器換檔。由于主箱沒有同步器，這種結(jié)構(gòu)使換檔更為迅速，沒有同步器早期失效壽命不足的困擾。無離合換擋并不是沒有離合器，只是離合機(jī)構(gòu)只在車輛起步和停車時起作用，變速器在自動換擋過程中則不需要離合器動作。

　　PT02

　　PT03

　　主箱在不帶同步器情況下通過控制輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速差來實現(xiàn)同步換檔，其換檔控制過程如下。

　　輸入軸和輸出軸各有一套轉(zhuǎn)速傳感器，隨時監(jiān)控轉(zhuǎn)速。例如3檔增4檔時，先從3檔換到空檔，此時4檔換檔齒套轉(zhuǎn)速低于4檔輪的轉(zhuǎn)速，中間軸的制動裝置開始制動，中間軸帶動4檔齒輪迅速降速，當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速除以輸出軸轉(zhuǎn)速等于4檔傳動比時，4檔齒套和4檔輪轉(zhuǎn)速一致，換檔步進(jìn)電機(jī)帶動4檔齒套快速向4檔輪移動，迅速完成換檔動作。當(dāng)4檔減3檔時，齒套從4當(dāng)移到空檔，此時3檔齒套轉(zhuǎn)速高于3檔輪轉(zhuǎn)速，ECU從駕駛員要回發(fā)動機(jī)節(jié)氣門控制權(quán)，主動控制節(jié)氣門使發(fā)動機(jī)升速，輸入軸帶動中間軸，中間軸帶動3檔輪迅速升速，當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)速除以輸出軸轉(zhuǎn)速等于3檔傳動比時，3檔齒套和3檔輪轉(zhuǎn)速一致，換檔步進(jìn)電機(jī)帶動3檔齒套快速向3檔輪移動，迅速完成換檔動作。換檔動作完成后，發(fā)動機(jī)節(jié)氣門控制權(quán)再次交給駕駛員來控制。

　　4. Eaton Fuller AMT變速器副箱換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　副箱有兩個檔位，即高檔和低檔，并配裝了鎖銷式同步器。副箱換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍然是傳統(tǒng)的氣缸，氣缸活塞桿也是副箱的叉軸，當(dāng)氣缸通氣時，活塞桿帶動換檔撥叉移動，前后位移固定高、低檔兩個位置，只是換檔時機(jī)由自動控制系統(tǒng)來控制。

　　下圖為典型的Eaton autoshift變速箱及電控系統(tǒng)，和此臺Eaton Fuller AMT變速器電控系統(tǒng)相似。

　　AMT變速器非常適合我國的國情，它性價比高，價格是AT的1/4~1/3，生產(chǎn)繼承性好，改造資金投入少，生產(chǎn)批量靈活，相對于各種車型，其硬件開發(fā)和軟件研制在結(jié)構(gòu)上、理論上是相通的，成果可推廣到各類型汽車上，由于可傳輸大扭矩和成本低廉， AMT變速器將長期成為汽車自動檔的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)之一，尤其在大型客車和載貨汽車領(lǐng)域?qū)⒌玫綇V泛應(yīng)用。