【日】 荒川一哉 服部仁

0 前言

2016年，日本最新汽車銷量相比2014年減少了1.5%（含輕型車），與2015年相比，總銷量也有所減少，輕型車的減少幅度更大。在世界范圍內(nèi)，2016年全球新車銷量比2014年增加了4%，創(chuàng)歷史新高，呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。美國(guó)、中國(guó)、大洋洲等地區(qū)汽車銷量均已創(chuàng)新高。

近年來，各國(guó)的環(huán)保法規(guī)逐年收緊，要求采用零排放車輛（如電動(dòng)汽車、燃料電池車等）及面向插電式混合動(dòng)力車輛的推廣應(yīng)用。動(dòng)力傳動(dòng)裝置即將面臨重大變革，急需技術(shù)上的應(yīng)對(duì)措施以適應(yīng)市場(chǎng)要求。與此同時(shí)也應(yīng)著力提升傳統(tǒng)部件的性能。本文歸納總結(jié)了日本國(guó)內(nèi)2016年汽車行業(yè)最新動(dòng)力傳動(dòng)裝置采用的新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)及新設(shè)計(jì)理念，同時(shí)，探討了下一代動(dòng)力傳動(dòng)裝置的發(fā)展動(dòng)向。

1 手動(dòng)變速器（MT）

Magna getrag公司開發(fā)出新型前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)（FF）車型，并采用5檔／6檔T215手動(dòng)變速器，扭矩達(dá)到215N·m。由于使用了低損失潤(rùn)滑油等改進(jìn)措施，有效實(shí)現(xiàn)了變速部件的高傳動(dòng)效率（圖1）。此外，比傳統(tǒng)變速裝置減輕質(zhì)量達(dá)20%，實(shí)現(xiàn)了輕量化。在低變速級(jí)采用復(fù)合式同步順鎖止環(huán)，倒車齒輪也采用同步器鎖止環(huán)，提高變速性能。

2 自動(dòng)變速器（AT）

豐田汽車公司開發(fā)了配裝于新型Lexus LC500車上的“LC 500”FR10檔自動(dòng)變速器（AT），在前瞻性上兼顧了與下一代Premium車輛宣稱的“愉悅的駕駛體驗(yàn)”與“低燃油耗”等顯著優(yōu)勢(shì)（圖2）。由于始終對(duì)乘駕體驗(yàn)進(jìn)行精心策劃，使其具備規(guī)則且順暢的高響應(yīng)變速，實(shí)現(xiàn)了完美的駕駛性能。

圖1 Magna getrag公司T215手動(dòng)變速器

新開發(fā)的齒輪傳動(dòng)系采用與原8檔AT相同的參數(shù)，制成新款10檔AT。齒輪傳動(dòng)比經(jīng)過精心設(shè)定，獲得了均勻的變速間隔與連續(xù)不斷的加速感等駕駛體驗(yàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)理想的交叉換檔。另外，為了實(shí)現(xiàn)直接行駛與低燃油耗的目標(biāo)，優(yōu)化了低速檔位鎖緊機(jī)構(gòu)的工作過程，并實(shí)現(xiàn)了液力變矩器的低慣性化。

新開發(fā)的液力變矩器在高阻尼減振器上采用了圓環(huán)狀渦輪模塊，以構(gòu)成動(dòng)態(tài)減振器。由于采用了小型多片離合器，可有效實(shí)現(xiàn)低速檔位鎖緊機(jī)構(gòu)的工作過程優(yōu)化。

新開發(fā)的液壓控制系統(tǒng)，對(duì)線性螺管及閥門進(jìn)行優(yōu)化配置，油路的管道阻力最高可降低67%，實(shí)現(xiàn)了高響應(yīng)變速。此外，將變速特性進(jìn)行優(yōu)先考慮，并著力開發(fā)硬件結(jié)構(gòu)，比原有8檔AT減輕4.9kg，實(shí)現(xiàn)了輕量化，降低車輛燃油耗達(dá)6.7%。

圖2 豐田公司FR10檔自動(dòng)變速器

3 無級(jí)變速器（CVT）

2016年10月，斯巴魯公司向市場(chǎng)推出新型impressa車［1］，該車型采用了全新的技術(shù)開發(fā)理念，按照環(huán)保性能、動(dòng)態(tài)質(zhì)感等開發(fā)目標(biāo)，大幅度改善了中等容量型的豎置鏈?zhǔn)紺VT（圖3）。該變速器外觀尺寸及基本規(guī)格參照傳統(tǒng)變速器，而對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了改良，力求提高性能。尤其是在世界范圍內(nèi)率先采用變速器用短節(jié)鏈（表1），并投入批量生產(chǎn)。在提高減振降噪性能的同時(shí)，由于不使用副變速器，為確保最大有效比例范圍（7.0），拓寬了其傳動(dòng)齒輪變速比。一方面確保其起步加速性能，另一方面實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速化。

圖3 斯巴魯公司的lineartolonick變速器

表1 傳動(dòng)鏈帶規(guī)格

4 混合動(dòng)力車專用混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

4.1 日產(chǎn)公司note e-POWER

日產(chǎn)汽車公司推出了note e-POWER車型，據(jù)稱這款車型無論行駛到何地，都不必?fù)?dān)心充電問題，展示了電動(dòng)汽車的全新技術(shù)水平。e-POWER車使用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，由電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力，替代了外部充電方式，有效實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)勁而順暢的駕駛感覺、優(yōu)異的燃油耗性能，以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的靜音性。

圖4表示e-POWER專用齒輪箱，圖5則示出e-POWER車用動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的外觀。傳動(dòng)系統(tǒng)配置為：車輛右側(cè)布置發(fā)動(dòng)機(jī)，車輛左側(cè)布置驅(qū)動(dòng)電機(jī)與發(fā)電機(jī)，并配置薄型的齒輪箱。在結(jié)構(gòu)上，齒輪箱將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)軸的減速器，并將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞到發(fā)電機(jī)的增速器，如圖6所示。由于優(yōu)化了潤(rùn)滑油流動(dòng)循環(huán)結(jié)構(gòu)，充油量也降低到1.93L，力求實(shí)現(xiàn)低摩擦化，從而構(gòu)建了低成本、高可靠性的潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)。

圖4 e-POWER車用齒輪箱

圖5 e-POWER車用動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)外觀

圖6 齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4.2 Lexsu LC500h混合動(dòng)力車專用多級(jí)變速器

豐田汽車公司開發(fā)了世界上首臺(tái)混合動(dòng)力車專用多級(jí)變速器（L310）（圖7），能夠?qū)崿F(xiàn)更優(yōu)秀的燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性。

圖7 豐田公司Lexus LC500h車上配裝的混合動(dòng)力車專用多級(jí)變速器

L310將大幅提高高速運(yùn)行時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性能作為開發(fā)的主要目的。具體而言，在變速器的增速范圍內(nèi)追加高效率的工作點(diǎn)（圖8）。這是通過將變速機(jī)構(gòu)的4檔齒輪傳動(dòng)比設(shè)定為合適的值而實(shí)現(xiàn)的。

圖8 理論傳動(dòng)效率

5 四輪驅(qū)動(dòng)裝置

本田公司于2016年發(fā)布了一款將于2017年2月上市銷售的全新運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)車NSX的消息。NSX要求具備理想的運(yùn)動(dòng)性能，如在加速及轉(zhuǎn)彎性能方面也能有效應(yīng)用電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，即運(yùn)動(dòng)型混合動(dòng)力精準(zhǔn)操控的全時(shí)四驅(qū)技術(shù)。然而由于只使用發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來源，難以實(shí)現(xiàn)高水平的靈敏度及操控性能，從而降低了駕駛愉悅性。

新開發(fā)的高效率、高功率的混合動(dòng)力系統(tǒng)布置在中置式V型6缸雙渦輪增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上，直接與高效率電動(dòng)機(jī)連接，并配備9檔雙離合變速器（DCT）。由于能夠與前置左、右獨(dú)立的電機(jī)實(shí)現(xiàn)扭矩引導(dǎo)功能（圖9），可實(shí)現(xiàn)線性而強(qiáng)勁的加速（圖10），以及更優(yōu)異的轉(zhuǎn)向性能（圖11）。

圖9 本田汽車公司的運(yùn)動(dòng)型混合動(dòng)力精準(zhǔn)操控全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)

圖10 驅(qū)動(dòng)力性能示意圖

6 動(dòng)力傳動(dòng)裝置的研究動(dòng)向

圖11 扭矩定向示意圖

近年來，為滿足環(huán)保需求，開始大力普及電動(dòng)車以及插電式混合動(dòng)力車。環(huán)境問題由來已久，世界各地的汽車賽事上，也舉辦了嚴(yán)格遵守規(guī)定的電動(dòng)車比賽，即便在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)方面，也有必要向電驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。但是，如考慮到發(fā)展中國(guó)家的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)也有繼續(xù)發(fā)展的必要。作為面向改善環(huán)境性能的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)努力降低各部件的摩擦，并進(jìn)一步拓寬變速范圍，實(shí)現(xiàn)輕量化，與發(fā)動(dòng)機(jī)更好地進(jìn)行協(xié)調(diào)。除此之外，針對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)、變速技術(shù)的研究開發(fā)也是當(dāng)務(wù)之急，要求開展多學(xué)科、多領(lǐng)域的廣泛研究開發(fā)工作。