汽車(chē)無(wú)級(jí)自動(dòng)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了跟蹤世界汽車(chē)技術(shù)，發(fā)展我國(guó)汽車(chē)工業(yè)，“九五”期間，汽車(chē)電于控制技術(shù)被列為科技攻關(guān)項(xiàng)目。車(chē)輛自動(dòng)變速是汽車(chē)電控技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。采用計(jì)算機(jī)和電力電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自動(dòng)變速，能消除駕駛員換檔技術(shù)的差異，減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行車(chē)安全性，提高車(chē)輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。汽車(chē)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)一般是由無(wú)級(jí)變速箱CVT(Continuously Variable Transmission) 和無(wú)級(jí)變速箱控制器TCU(Transmission Control Unit)組成。

1 CVT的基本結(jié)構(gòu)

汽車(chē)的無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有以下幾種形式：（1）液力機(jī)械A(chǔ)T—HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)廣泛應(yīng)用于轎車(chē)、公共汽車(chē)、重型車(chē)輛、商用車(chē)和工程車(chē)輛上。(2)機(jī)械式AT—AMT(Automa ted Mechanical Transmission)在通常機(jī)械式變速器基礎(chǔ)上加上微機(jī)控制電液伺服操縱自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)組成，目前它應(yīng)用于部分低檔轎車(chē)、局部卡車(chē)和商用車(chē)上。(3)無(wú)級(jí)式AT—CVT(Continuously Variable Transmission)是目前在小排氣量轎車(chē)中使用最多的一種。它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理如圖l所示。

圖1 無(wú)級(jí)式AT—CVT主要結(jié)構(gòu)和工作原理

CVT技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。德國(guó)奔馳公司是在汽車(chē)上采用CVT技術(shù)的鼻祖，早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車(chē)上。但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選材等方面的問(wèn)題，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)體積過(guò)大，傳動(dòng)比過(guò)小，無(wú)法滿(mǎn)足汽車(chē)行駛的要求。這些缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。直到1979年，通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和特殊鋼帶的使用，CVT的傳動(dòng)比明顯提高，具備了在車(chē)輛上廣泛應(yīng)用的前提條件。從那時(shí)起，福特、菲亞特和日產(chǎn)等公司的車(chē)型都曾采用過(guò)這種變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

CVT采用的V形承推鋼帶由安裝在撓性馬氏體時(shí)效鋼圈上的多片楔形鋼片構(gòu)成。它的動(dòng)力從主動(dòng)輪輸入，經(jīng)過(guò)V形鋼帶，由從動(dòng)輪輸出。帶輪由可以相對(duì)滑動(dòng)的兩部分構(gòu)成。鋼帶位于這兩部分間的凹槽內(nèi)。當(dāng)帶輪兩部分靠緊時(shí)，凹槽較窄，鋼帶位于帶輪外緣，此時(shí)帶輪的工作直徑最大。隨著這兩部分間的相對(duì)滑動(dòng)，凹槽越來(lái)越寬，鋼帶逐漸靠近帶輪中心，即工作直徑最小的地方。汽車(chē)剛剛起動(dòng)車(chē)速較低時(shí)，主動(dòng)輪工作直徑較小，變速器可得到較大的傳動(dòng)比，使汽車(chē)獲得足夠動(dòng)力克服行駛阻力。隨著車(chē)速的升高，主動(dòng)輪工作直徑逐漸增大，從動(dòng)輪工作直徑越來(lái)越小，變速器傳動(dòng)比也相應(yīng)減小。由于帶輪工作直徑可連續(xù)變化，因此這種變速器的傳動(dòng)比也是無(wú)級(jí)、連續(xù)變化的，傳遞動(dòng)力更平穩(wěn)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行星齒輪式自動(dòng)變速器。汽車(chē)在實(shí)際運(yùn)行中變速箱變比的控制是由TCU控制直流電動(dòng)機(jī)自動(dòng)完成的。

2 TCU的基本結(jié)構(gòu)

TCU的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，它由單片機(jī)、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路以及通訊電路等部分組成。

圖2 TCU的基本結(jié)構(gòu)