采埃孚開發(fā)AMT自動(dòng)變速器的歷史
可以追溯到上世紀(jì)20年代
1921年采埃孚開發(fā)了一款名為Soden的變速器,該變速器是以他的發(fā)明者馮·索登(采埃孚公司的聯(lián)合發(fā)起人和第一任總經(jīng)理)命名。
Soden變速器是一種采用常嚙合齒輪設(shè)計(jì),通過預(yù)選檔和同步器輔助的4檔變速器,該變速器設(shè)計(jì)了一套預(yù)選機(jī)構(gòu)使得駕駛者可以提前決定將要掛入的檔位。
駕駛員通過方向盤一個(gè)旋鈕設(shè)置變速器將要換入的檔位,然后踩下離合器,變速器檔位便會(huì)自動(dòng)結(jié)合。
Soden變速器這種毫不費(fèi)力的換擋在當(dāng)時(shí)具備很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),然而它的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)太過于超前,變速器的控制也過于復(fù)雜,因此僅獲得少量生產(chǎn),并沒有在市場(chǎng)上得到商業(yè)化應(yīng)用。
▲ Soden變速器發(fā)明者馮·索登
Soden變速器 ?
▲ 第一輛使用Soden變速器的汽車
上個(gè)世紀(jì)80年代
采埃孚開發(fā)出了一種名為AVS
(Automatic pre-selection gear change system)
自動(dòng)預(yù)選換擋系統(tǒng)
也稱為半自動(dòng)變速器換擋系統(tǒng)
AVS是通過在傳統(tǒng)的機(jī)械變速器上添加一套換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)而形成的換擋系統(tǒng),稱之為添加式(Add-on)系統(tǒng)。
下圖為AVS與ZF 手動(dòng)變速器8S-180組合而成的自動(dòng)預(yù)選換擋變速器系統(tǒng)。
從圖上可以看出,變速器外部添加了大量換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外掛部件和傳感器部件及線束。
▲ ZF 8S-180 AVS變速器
駕駛員在操縱AVS系統(tǒng)的時(shí)候是通過駕駛室內(nèi)一個(gè)如下圖所示的電子式換擋器進(jìn)行操作的。該換擋器包含一個(gè)旋鈕開關(guān)和一個(gè)控制桿。旋鈕開關(guān)用于選擇行駛模式(D: 前進(jìn),N:空擋, R:倒車),控制桿用于進(jìn)行加減檔操作、修正起步檔位及換入空擋。
駕駛員在進(jìn)行換擋操作的時(shí)候,首先預(yù)選一個(gè)檔位,此時(shí)變速器的檔位并沒有真正掛入,所以稱之為檔位預(yù)選,駕駛員預(yù)選的檔位會(huì)通過顯示屏顯示出來(lái)。在駕駛員需要換擋的時(shí)候,只要踩下離合器,預(yù)選的檔位便會(huì)自動(dòng)掛入。
這樣的操作減輕了駕駛員換擋時(shí)的工作負(fù)荷,同時(shí)在換擋的時(shí)候手不需要離開方向盤,可使駕駛員將注意力集中于前方路況,因此提高了車輛的安全性。
▲ AVS電子換擋器
在這里簡(jiǎn)單介紹一下AVS為什么被稱為半自動(dòng)變速器。
在手動(dòng)變速器開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的時(shí)候,曾經(jīng)使用過“半自動(dòng)變速器”這個(gè)概念,這個(gè)詞關(guān)系到“接合離合器/起步”和“改變檔位”兩項(xiàng)操作,在這兩項(xiàng)操作中有一項(xiàng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,稱之為半自動(dòng)變速器,如果兩項(xiàng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,就可以稱為全自動(dòng)變速器。
既然采埃孚開發(fā)出了半自動(dòng)變速器系統(tǒng),是否能開發(fā)出一款全自動(dòng)的變速器呢?答案是肯定的,它就是采埃孚隨后推出的第一款現(xiàn)代商用車自動(dòng)變速器系統(tǒng):AS Tronic。
上世紀(jì)90年代左右
ZF 開始著手開發(fā)第一款
卡車全自動(dòng)AMT變速器
雖然當(dāng)時(shí)的電子控制技術(shù)取得了很大的發(fā)展,然而機(jī)電一體化的控制模塊還剛剛處于起步階段,這就對(duì)產(chǎn)品開發(fā)工程師提出了極大的挑戰(zhàn)。
采埃孚在這方面進(jìn)行了有意義的探索,在歷經(jīng)長(zhǎng)達(dá)九年的研發(fā)工作后,采埃孚于1997年推出了一款堪稱里程碑式的產(chǎn)品:ZF AS Tronic變速器。
▲ 1997年采埃孚推出的第一代AS Tronic變速器
▼2000年采埃孚推出的第二代AS Tronic變速器
AS Tronic變速器作為采埃孚第一款全自動(dòng)機(jī)械式變速器,不僅實(shí)現(xiàn)了變速器換擋的自動(dòng)化,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了離合器控制的自動(dòng)化。
整車上取消了離合器踏板,僅保留油門踏板和制動(dòng)踏板。這就使得AS Tronic變速器成為一款名副其實(shí)的全自動(dòng)變速器。
變速器提供了兩種操作模式供操作者使用:自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。手動(dòng)模式能使駕駛員隨時(shí)對(duì)變速器的換擋進(jìn)行干預(yù)。
AS Tronic變速器在機(jī)械機(jī)構(gòu)上采用雙中間軸設(shè)計(jì)和三段式結(jié)構(gòu)。變速器由一個(gè)前置半檔副箱、一個(gè)3檔或4檔主箱和一個(gè)后置的行星齒輪式副箱組合而成。其中變速器主箱采用滑套式換擋(無(wú)同步器),前副箱和后副箱采用同步器式換擋。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后面被證明了具有極高的可靠性,后續(xù)的采埃孚TraXon產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上了延續(xù)了這種方案。
不同于AVS系統(tǒng)在手動(dòng)變速器上增加執(zhí)行器, AS Tronic變速器所有的換擋控制機(jī)構(gòu)集成在了一個(gè)安裝在變速器頂部的換擋控制模塊 – 換擋執(zhí)行器上。
換擋執(zhí)行器上包含的電子控制單元ECU,用于選檔、換擋的電磁閥和換擋氣缸,用于測(cè)量氣缸當(dāng)前位置的行程傳感器,變速器輸入轉(zhuǎn)速、變速器工作溫度和空氣壓力的各個(gè)傳感器全部集成在了變速器的內(nèi)部,提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。而離合器的控制則通過集成在變速器殼體底部的控制模塊—離合器執(zhí)行器進(jìn)行控制。
離合器執(zhí)行器內(nèi)包含了執(zhí)行活塞,控制電磁閥和非接觸式的行程傳感器。
得益于電子控制技術(shù)和CAN總線通訊技術(shù)的發(fā)展,AS Tronic 變速器此時(shí)有了一個(gè)強(qiáng)大的電子控制單元— ECU,ECU的軟件內(nèi)包含了變速器系統(tǒng)控制和離合器控制所必需的功能和一套智能換擋策略管理系統(tǒng)。
ECU在車輛行駛過程中不斷采集各種信息并計(jì)算當(dāng)前變速器最適合的行駛檔位,強(qiáng)大的軟件功能可以使得變速器始終工作在最優(yōu)化的狀態(tài),同時(shí)換擋操作和離合器的自動(dòng)控制可有效防止一些錯(cuò)誤操作,提高了對(duì)部件的保護(hù)能力。
▲ ASTronic變速器ECU
AS Tronic變速器徹底將駕駛員
從離合器操縱和換擋操作中解放出來(lái)
大大提高了駕駛舒適性
其機(jī)械式的變速器結(jié)構(gòu)具有與手動(dòng)變速器同等的傳動(dòng)效率水平,加上變速器ECU內(nèi)部采用了優(yōu)化的駕駛策略,可有效地降低整車燃油消耗。
截止2015年,采埃孚AS Tronic變速器累計(jì)生產(chǎn)了超過100萬(wàn)臺(tái)。
除了卡車領(lǐng)域,AS Tronic變速器在客車,工程機(jī)械,特種車輛,起重機(jī),油田作業(yè)車,軌道車輛等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。
AS Tronic 變速器以其高效,舒適,安全,可靠贏得了全球大量客戶的口碑和信任,在AMT變速器歷史上留下了濃重的一筆。
2015年,AS Tronic變速器取得了巨大的成功后退出了歷史舞臺(tái)。采埃孚在AS Tronic變速器的基礎(chǔ)上,繼續(xù)開發(fā)出新一代的AMT自動(dòng)變速器 – TraXon。
那么作為AS Tronic的替代者,TraXon又有了哪些新的特點(diǎn)呢?
下期內(nèi)容我們將會(huì)跟大家一起分享:TraXon變速器的技術(shù)亮點(diǎn),敬請(qǐng)期待。
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