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徐向阳:8档自动变速器从概念设计到产业化
作者:大赢家电玩    发布日期:2021-02-24 11:40


  以下是山东盛瑞传动股份有限公司动力传动工程技术研究院院长徐向阳演讲实录:

  徐向阳:大家下午好,感谢中国汽车工程协会提供这样一个机会,让我们能够在一起分享一下我们在开发的世界上第一款八档自动变速器的情况。大家可能是昨天在新闻里面注意到了,在我们召开这个会议的同时,在车展那边我们有一个新闻发布会,我们展出了我们世界上第一款前置前驱样车,还有可以驾驶的样车,大家感兴趣的话,欢迎在车展其间到我们的展位看一下。我们在老国展的八号馆,展位是8B58。

  下面开始我的报告,大家看看我们的幻灯片可以发现,盛瑞大家不太熟悉的企业,我给大家讲讲我们是怎么思考的,我们怎么做的,以及我们项目的进展情况和未来设想,欢迎各位同行关注和支持我们的企业。

  首先的话呢,说到自动变速器,肯定要考虑到中国的市场。美国和日本和中国,三个主要的汽车市场,在最近几年来,汽车市场的变化的情况。可以看出来,美国在金融危机以前,汽车的市场的销售量基本上保持在一千七百万辆左右。日本的线年开始,以比较缓慢的速度在降低,中国是一个快速增长的市场,中国已经成为世界上第一大汽车市场,已经是不争的事实,这个话不需要多说。在这样一个快速增长的汽车市场里面,同样的话呢,也有巨大的自动变速器的市场的需求,这个图的话,是美国不同国家,它的自动变速器的一个市场的占有率,我们看在美国和日本的线%以上了,美国更高,而中国的话,目前还是一个低的水平,而它未来的发展的趋势的话,会以一个非常快的增长的速度去增长,那么这给我们从事自动变速器相关的企业也好,或者是工程也好,提供了非常好的机会,具体到我们中国的自动变速器市场,这些数据的话,是我来自于中国汽车行业协会的一些数据,我们在2008年的乘用车占有率大概是30%,几乎的话,我们主要依赖进口,当然的话,跨国公司在中国汽车,在中国的话,也有一些合资的,有一些独资的企业。比如说烟台的通用,还有大连正在建的大众的公司等等。那么2008年的话,我们的进口的数额达到三十亿美元的这样一个数据,那么它的市场的增长的线%这样的速度,应该说比我们的汽车市场的平均的增长速率要高,这是我们国内自动变速器市场的基本的情况。

  面对这样一个巨大的汽车市场,我们也在想,能不能做点什么事情。我们知道从三十年代末期,上世纪三十年代末期,第一台自动变速器在通用使用以后,经过几十年的发展,我们已经量产了四种类型的变速器,这四种量产的定型的变速器,各有结构特点。那么它的优点和缺点都分别,适用的车型不一样。我们对四种类型自动变速器的优缺点和应用的理解,当然的话,这种理解更多的是站在中国汽车使臣,是中国的产业背景和研发背景的这样一个基础上做的理解,可能的话,对于欧洲人来讲的话,可能不是这个问题,对日本人来讲的话,也不是这个问题,我们从中国市场来思考这样一个问题。

  那么由于这四种类型的自动变速器它的特点不一样,应用的场合也不一样,面对中国汽车市场而言,我们认为这四种类型的自动变速器都有市场机会,将来中国汽车市场的格局,肯定是一个几方混战的一种格局。那么选择哪一种自动变速器进入市场,能够尽快地进入市场,能为中国汽车工业尽快提供自主品牌的自动变速器提供产品,这是我们应该考虑的最主要的问题。在中国技术背景的立场上,我们分析了一下不同类型的自动变速器,从开发的角度来讲,那么它的技术难易的程度,这里面的话,这里面带着X,X多的话,表示难度越大。

  在里面有一条我没有标,这个通信协议和标准,这个通信协议和标准可能对于一些跨国公司来讲的话,这不是一个技术难题。但在中国的话呢,可能确实是一个很大的问题。也可以是不是一个问题,这可能要,这对于企业之间的合作,整车厂的这种地位,使得协议和标准的话,在中国不要变成一个问题,我想在这儿呼吁一下。所有的自动变速器的生产企业能够,包括发动机的电控系统的供应商,和整车的参与者,能够开放自己的系统。那么使我们能够对于,这对于整个的行业的发展,我觉得是一个非常有利的事情。

  在中国的话,行业里面有很多人认为,自动变速器,中国的AMT和DCT的话,产业化基础条件更好,相对于AT和CVT,如果我们分析一下自动变速器的机械的机构,我们得出的结论可能不是这样的结论。比如说我们讲到自动变速器的话,对于手动变速器来讲,有轴承等等,如果我把它支撑在里面去的话。那么对一个AT,AMT,CVT四种类型来讲,我们需要传感器等等,我们在这个基础上的话,如果加上ATF,加上液压控制的系统,当然的话,MT来讲的话,也是这种类型变速器的必须的东西。当然的话,对AT来讲的话,我们需要适合AT的软件,那么对于这个CVT来讲的话,我们需要一套像刚才舍弗勒公司讲的,我们需要变速的机构,当然的话,他有不同的解决的技术方案。DCT来讲的话,我们需要无论是干式的,还是湿式的双离合器。那么AMT我们需要一个执行机构,执行机构可以是电机,也可以是气动或者液动。中国产业的背景是什么,我们变速箱的生产企业,我们都具有相关的能力。我们最差的是什么?最差的是液压控制系统,最差的是控制系统。而且液压控制系统和变速系统是无论什么企业都要有的。所以的话我们认为在对社会来讲,是一个全新的行业的进入者,是一个新军,不存在产业背景,不存在所谓的MT的基础,或者类型的变速基础。我们完全可以在这样一个,在综合中国的产业背景和世界产业的这样一个背景情况下,我们可以作出自己独立的选择。我们的选择就是做一个八档的自动变速器。一说AT的话,大家可能想油耗高,而随着自动变速器档位数的增加,AT的高油耗是一个过时的概念。

  这个图表是另一个公司的数据,不是我的数据,他把不同档位的变速器的油耗做了对比,比如说五档比四档的油耗低2%等等,第二代的六档比第一代低3%,而这个图表的话,右下表的图表显示的是变化的过程,在过去的几十年里面,基本上每十年自动变速器的档位就会增加一个或者两个档位,这是技术发展的趋势。很多人问我们,你们为什么要做8AT,是不是浪费了,我们认为不是这样的概念。档位数的增加也好,会带来油耗的效应,会带来换挡平顺性的优点。中国汽车市场需要什么样的变速器,中国汽车市场有它自身的特点,中国的对于自动变速器的需求,有下面几个特点,第一点的话,首先我们成本要低,第二点的话呢,当然是油耗问题,第三点的话,中国的自主品牌的汽车发动机的线升以下的发动机为主,我们需要低的的输入扭矩的变速器,太大的话,没有发动机匹配。我们汽车的主要的市场份额是在前置前驱的市场里面,中国追求换挡的舒适性,不像欧洲人,追求换挡的驾驶的乐趣和冲击感。

  变速器要尽量大部分的时间在低车速下运行,这时候的话,某些类型的变速器的缺点会暴露出来,我们需要成熟的技术,而不是一个全新的技术,没有必要去冒太多的技术风险,基于这样一个考虑,我们认为具有八个档,低输入扭矩,传统类型的变速器,对盛瑞这样的新军来讲,是不错的选择。

  下面我介绍一下我们基本的结构,大家看典型的结构,实际上带有传统的液力变矩器,当然的话,我们这个方案,完全可以把液力变矩器推掉,做成一个八档的变速器,类似双离合器的起步,整个的尺寸和成本会大大降低。我们在现阶段的产品里面,我们还是带了液力变矩器。有两个轴系,两个平行的轴系上有三个行星排,有三个齿轮,有五个换挡软件,四个离合器再加上制动器,这样的话,实现八个前进档的倒档,这是它的基本的结构的特点。我们这个更细地看一看这是机械部分,它的轴系,变速器和行星排的情况。

  那么这个图表的话,给出的是八AT的换挡的逻辑,我们可以看出来,最大的特点第一个就是,每一个档位,打开的换挡软件,离合器也好,制动器也好,只有两个,带来的效应牵引损失少,效率会高。另外一个特点的话,换挡非常的简单,说我们在相邻档位之间换档的时候,或者是隔一个档位换挡的时候,我们可以实现档位的变化,这时候我们在控制变速器档位变化的时候,具有更大的灵活性。那么这个图表的话呢,是我们现在做的样机的传动的速比,实际上的话,基于这样的方案,我们整个的速比范围,可以从6到9之间,甚至比9还要大进行调整。我们依赖这种自动变速器的话,它比较难一点,是速比的挑战。我们在这个方案里面,由于有了I60这样齿轮的速比的调整,使得我们在速比调整上,会具有更大的灵活性,适合不同的车型的要求。

  那么基于这样一个方案的话,我们事实上可以把这个,如果我们看换挡逻辑的线去掉以后,实际上得到的是五档的以AT。我在别的结构不变的情况下,可以做成一个5档的AT。同样在这样方案的基础上,增加一个B2制动器,实现一个9档的方案。这样的话,我介绍一下我们详细的设计。我们看到实际上我们看看三维的CD图的话,它跟传统的变速器没有什么区别,有阀体等等,这是它的剖面图。那么左下角的话,给出的是三个轴之间的距离,轴间距,是132,输出轴和主减速器之间是146,一轴的距离是197.2,我们是正常的设计过程,在设计过程中,对于每一个零部件进行了认真的仔细的分析,分析了每一个件的速度,每一个件的扭矩,转速,如果仔细分析一下这个表的话,会发现整个的自动变速机箱在受力这一块的话,这样可以设计的非常的紧凑。另外的话,在整个的传动功率传递上的话,是一个有通过三对的齿轮的话来传递,进行功率的分析,每一个轴都不是单一传递的,而是通过三个方向,或者三对或者两对的速度来传递的,使得力矩的话会大大地减少。

  那么我们在设计的时候,当然载荷循环进行设计,设计是三千小时,二十万公里。我们对齿轮的几何传送进行了优化,使得他能够尽量平衡它的噪音和振动,同时的话呢,尽量有小的轴向力。这是行星排的基本的结构,目前的设计每一个行星排采用的是四个行星垒,可以根据情况增加个数,这是轴承的设计,还有换挡软件,这是五个换挡软件。这是其中的一个离合器的结构,我们采用的是平行油缸的设计,补偿离心力。这是详细的局部的图了,不再详细介绍了。这是我们做的离合器的分析计算,受热的分析。这是驻车机构的设计,这是液压系统,我们液压系统的话,基本上做了两个法板,下法板用于压力控制和液体控制器的控制,我们的油泵集成了压力调整和压力的控制,那么在液压系统里面,我们也用CMS这样的仿真工具的话,做了系统的仿真,和我们的实验结果进行验证。当然的话,这个自动变速器少不了TCU,我们目前的设计是采用了分离式的TCU,我们放在驾驶室里面,也可以放在动力舱里面。

  总的长度这个变速箱的话,我们现在做的A样机的线公斤。这是我们变速箱的话,在我们国内的某一款自主品牌的汽车上的布置的状况。那么盛瑞8AT的话,整个从概念设计开始,我们定义需求,从概念设计开始,到仿真,到样机装配,样机测试,我们实际上做到了整车集成这样一个状态,那么整车的测试的话,刚刚开始。这是我们样机的实物和部分样机的零部件,那么这是我们在做的一些实验测试的图片,包括液压系统的测试,油泵的测试,润滑测试等等,也包括可靠性的测试。我们最大的输入扭矩的话,已经完全做完了加载实验,最高转速的话,六千转的话,完全做完了这些实验。

  最后简单讲讲我们整个的项目的整体情况,开始从2007年的9月份项目启动,在2009年的4月份,我们完成了概念式的二维图纸的设计工作,在2009年的6月份的话,我们开始和一个公司合作,进行最后的工程化的设计工作。经过合作大概十个月的时间,我们现在的线月份的话,完成了工程化和A样机的制造,现在功能性的实验和短时间的可靠性的实验也都全部完成,实验结果的话,非常的令人满意。那么样机的话呢,已经装在样车上可以进行行驶。按照我们整个产品的开发计划,在我们的B样机将会在2010年的10月份完成,C样机将会在2010年的年终完成。工厂的施工现在已经开始,现在进行了8AT的工厂建设,工厂的结构已经完成,预计的线月份,工厂的建设会完成,最后的量产是在明年的年底。

  目前设计的8AT的话,主要面向市场是扭矩,最大输入扭矩,小于300牛米的这样一个发动机,可以装载在A级以上的,车里面,实现混合动力,这里没有涉及到,可以强调在现有的结构上,作出8AT的混合动力方案。在现有的基础上,我们做了一个基于航天的动力总成,这是和航天发动机做在一起的模型图,当然的话,实际上我们可以和其他的发动机匹配的话,做成一个别的动力总成。

  那么我们相信,随着中国汽车市场的快速的发展,那儿中国自动变速器市场的增长速度会更大,而且中国的自动变速器市场毕竟是一个多路线AT带来的技术上的优势,和整车上带来的优势,一定会为我们的汽车工业,提供一个很好的选择机会,和一个良好的发展的机遇,谢谢大家。(掌声)

  提问:自动变速箱涡轮是什么开发需要花很长的时间,你们这么短的时间搞出来,怎么做到的?

  徐向阳:应该这么说,行刑排也好,离合器也好,或者是我们涡轮齿轮也好,轴也好,有大量的批量生产,从技术的角度来讲,零部件很成熟,我们不可能买成熟的件去串成新的自动变速器。实际上我们所有的零部件几乎全部是重新开发的,但是我们使用的技术,绝对是成熟的技术,是我们顺利走到今天,能够成功的一个很重要的一点。

  徐向阳:可以说大概的范围,我觉得价格不会有AVT高吧。如果你看看这个变速箱的结构,复杂程度和采用的零部件的数,不比5AT多,而且中国有非常强大的成本优势,我说话不是随便说的。

  提问:盛瑞像一批黑马,跳过了4AT,6AT,直接上了8AT,考虑到在中国量产8AT的困难了吗?

  徐向阳:困难肯定有的,在项目开始启动的时候,99%的人,大家持怀疑的态度,但是到了今天,我想大概20%的人,还在持怀疑的态度,我相信随着项目的进展,到了明年的年底,这20%的人会说你行。

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