孫大宇

SUN Da-yu1,2

（1. 機(jī)械科學(xué)研究總院，北京 100044；2. 汽車制造裝備創(chuàng)新聯(lián)盟，北京 100044 ）

0 引言

2009年以來，中國汽車市場迅速擴(kuò)大，2011年汽車產(chǎn)量超過1800萬輛。根據(jù)美國汽車咨詢公司CSM數(shù)據(jù)分析，2013年中國乘用車市場(包括轎車、SUV、MPV等)中自動變速器市場份額將占45%左右，并以年均30%以上的速度高速增長。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測（Global Insight、德國BOSCH及日本JATCO），2015年我國乘用車產(chǎn)銷將突破2000萬輛，如國產(chǎn)自主品牌達(dá)到60%，自動變速器裝車率將占45%以上，需要各類自動變速器500萬臺以上。

我國當(dāng)前的變速器自主生產(chǎn)以手動變速器為主。成規(guī)模的主要制造商有38家，我國變速器廠家從1981到2003年對外合資、合作項目共計33項，其中技術(shù)引進(jìn)15項，中外合資項目11項，外商獨資7項。通過這些方式，先進(jìn)技術(shù)進(jìn)入我國，產(chǎn)品覆蓋重、中、輕、微、轎等各類車型的機(jī)械變速器，提高了我國變速器產(chǎn)品水平。對促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展起到了重要作用。

但是，我國企業(yè)并未完全自主掌握自動變速器的設(shè)計開發(fā)和制造技術(shù)。盡管一汽轎車公司、奇瑞汽車公司、吉利汽車和江淮汽車等國內(nèi)汽車制造企業(yè)已開發(fā)不同類型的自動變速器樣機(jī)，但就總體而言，我國的自動變速器市場仍然長期被跨國公司壟斷，幾乎全部依賴進(jìn)口或者來自跨國汽車公司在國內(nèi)的獨資或者控股企業(yè)。

我國與國外先進(jìn)汽車變速器公司相比，在自動變速器產(chǎn)品的開發(fā)試驗測試技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫方面還存在很大差距，缺乏高精度高響應(yīng)要求關(guān)鍵零部件及總成試驗檢測裝備技術(shù)，是核心原因之一。試驗檢測裝備于受制于國外公司，嚴(yán)重限制著了我國自主自動變速器產(chǎn)品設(shè)計制造水平的發(fā)展。

本文以針對國內(nèi)各大汽車制造企業(yè)及變速器制造企業(yè)進(jìn)行調(diào)研的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，描述目前國內(nèi)外自動變速器試驗檢測設(shè)備的現(xiàn)狀，并總結(jié)出國內(nèi)自動變速器試驗檢測裝備的方展方向。

1 我國自動變速器試驗檢測裝備的市場需求

盡管我國手動變速器的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模，但對自動變速器試驗檢測設(shè)備技術(shù)的掌握還基本上處于起步階段。

我國汽車制造企業(yè)和零部件企業(yè)在自動變速器領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了多年的研究，形成一定的基礎(chǔ)并開發(fā)出樣機(jī)，如一汽集團(tuán)公司自主研發(fā)的商用卡車自動變速器（AMT）CA9TB160A；吉利集團(tuán)的前橫置6ATF、前縱置6ATR、前橫置4AT，以及開發(fā)中的大扭矩7速濕式雙離合器自動變速器（簡稱7DCT）、小扭矩6速干式雙離合器自動變速器（簡稱6DCT）、6速手自一體自動變速器（6AMT）；奇瑞集團(tuán)的自動變速器有前橫置6ATFF350、前縱置的6ATFR350、前橫置的4ATFF、CVT190、前橫置5AMTFF120、前橫置5AMTFF190；江淮汽車公司正在研發(fā)的DCT；湖南江麓容大車輛傳動股份有限公司研制的CVT；盛瑞傳動股份有限公司自主研發(fā)的8AT等。

圖1 6ATFF400

圖2 7DCTFF325

自動變速器的開發(fā)過程存在技術(shù)復(fù)雜、驗證項目多等特點，為此需要開發(fā)大量的驗證設(shè)備作為輔助手段，以便對各階段的樣機(jī)或關(guān)鍵零部件進(jìn)行驗證。國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)自動變速器過程中，試驗檢測裝備一直受制于國外公司，根據(jù)不完全統(tǒng)計，2010～2011年國內(nèi)各大汽車企業(yè)進(jìn)口變速器測試設(shè)備費用花費超過3億人民幣以上(資料來源：AVL、GIF兩家各變速器設(shè)備供應(yīng)商業(yè)績表)。

最近幾年，隨著跨國企業(yè)紛紛在中國設(shè)立獨資自動變速器生產(chǎn)企業(yè)和我國自主研發(fā)的自動變速器產(chǎn)業(yè)化工作的開展，自動變速器產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)在快速形成中。目前國內(nèi)多數(shù)的自主汽車產(chǎn)家已經(jīng)開始對自動變速器的研究開發(fā)，國內(nèi)對自動變速器試驗檢測裝備的需求也迅速擴(kuò)大，形成自主知識產(chǎn)權(quán)的自動變速器試驗檢測裝備已經(jīng)成為國內(nèi)企業(yè)極為迫切的需求。

2 國內(nèi)外試驗檢測裝備現(xiàn)狀

自動變速器試驗檢測裝備分為產(chǎn)品開發(fā)用試驗檢測裝備和在線檢測試驗裝備。前者主要針對產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)對各關(guān)鍵零部件的試驗檢測以及總成的性能檢測，目的是完善設(shè)計方案，確保在設(shè)計環(huán)節(jié)就規(guī)避產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生；后者則用于生產(chǎn)過程，用以保證每臺自動變速器在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)在線檢測，避免制造缺陷。

這些試驗檢測設(shè)備一般包括：動力總成試驗臺、電液控制系統(tǒng)檢測裝備、行星排試驗臺、雙離合器性能試驗臺、液壓控制閥體試驗檢測設(shè)備、TCU軟件系統(tǒng)測試系統(tǒng)、油泵及油濾清冷卻系統(tǒng)試驗臺、下線綜合性能檢測設(shè)備（EOL）和動態(tài)綜合性能試驗臺等，其中部分試驗檢測設(shè)備是四類自動變速器(AT/CVT/DCT/AMT)的共性裝備。

2.1 國外試驗檢測裝備現(xiàn)狀

從二十世紀(jì)三十年代，世界上第一臺自動變速器應(yīng)用在美國通用汽車上，到目前為止，國外自動變速器的發(fā)展已有七八十年的歷史，已形成了成熟的自動變速器總成及關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，包括自動變速器柔性自動裝配檢測線關(guān)鍵技術(shù)、下線檢測技術(shù)及離合器、行星排等關(guān)鍵零部件的制造、試驗測試技術(shù)，建成了完整的配套產(chǎn)業(yè)鏈，積累了豐富的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，建立了完善的開發(fā)流程和規(guī)范。

自動變速器試驗檢測裝備已經(jīng)被跨國汽車公司和自動變速器企業(yè)作為核心技術(shù)所壟斷，掌握在AVL、GIF、FEV、Froude Hofmann等少數(shù)幾家企業(yè)手中。最典型的如發(fā)達(dá)國家中美國的ENTON和德國的ZF公司，變速器裝配、試驗技術(shù)及裝備發(fā)展成熟，但對外實行技術(shù)封鎖和壟斷，核心技術(shù)和軟件嚴(yán)格保密，總成性能試驗臺等核心裝備、控制軟件及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不對外銷售；再如自動變速器動態(tài)綜合試驗臺制造企業(yè)德國的GIF和奧地利的AVL，昂貴的價格（2000萬元）已制約了中國汽車自動變速器的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

圖3 國內(nèi)企業(yè)購買的GIF綜合性能試驗臺

2.2 國內(nèi)試驗檢測裝備現(xiàn)狀

迫于掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的需要，國內(nèi)自動變速器企業(yè)不得不自己開發(fā)試驗檢測裝備，具有代表性的如CVT變速器生產(chǎn)企業(yè)湖南容大傳動技術(shù)股份公司、8AT生產(chǎn)企業(yè)山東盛瑞股份有限公司以及自主開發(fā)DCT的吉利汽車公司和江淮汽車公司等。這些公司通過與國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及高校合作，已開發(fā)部分自動變速器試驗檢測裝備，但距離國際水平尚存在不小差距。

圖4 DCT自動變速器示意圖

盛瑞傳動股份有限公司在研制8AT產(chǎn)品過程中，聯(lián)合北京航空航天大學(xué)研制了多種試驗檢測裝備如油泵試驗臺、傾斜試驗臺和閥版試驗臺等，目前正在計劃聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)開發(fā)AT自動變速器行星傳動性能試驗裝備。

圖5 企業(yè)自主研發(fā)的油泵試驗臺

吉利汽車公司在自主開發(fā)7DCT產(chǎn)品過程中，已開始組織國內(nèi)開發(fā)隊伍研制配套試驗檢測裝備，包括自動變速器動態(tài)性能試驗裝備、DCT自動變速器換擋離合性能試驗裝備和DCT自動變速器操控性能試驗裝備等。

圖6 企業(yè)自主研發(fā)的傾斜試驗臺

國內(nèi)企業(yè)在自動變速器下線試驗裝備方面已有一定基礎(chǔ)，如北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所2010年“高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備”專項的“汽車AMT變速器智能化在線檢測試驗設(shè)備”項目，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)并加以創(chuàng)新，自主研發(fā)適應(yīng)各種規(guī)格AMT和MT規(guī)模化生產(chǎn)的汽車AMT變速器智能化在線檢測試驗設(shè)備，項目實施完成并交付使用。但對于AT、CVT、DCT等類型的自動變速器，由于國內(nèi)此類制造企業(yè)均未形成規(guī)模生產(chǎn)能力，在線檢測裝備的市場需求還未體現(xiàn)出來，國內(nèi)裝備公司尚無開發(fā)此類在線試驗裝備的先例。

北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所2011年承擔(dān)了“高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備”專項 “CVT關(guān)鍵零部件制造裝備”項目中CVT檢測裝備的研制工作，項目完成后即能實現(xiàn)國內(nèi)企業(yè)在CVT下線檢測裝備方面的突破。

國內(nèi)還有很多企業(yè)、高校和研究機(jī)構(gòu)都在自動變速器領(lǐng)域進(jìn)行大膽探索，積累了大量寶貴經(jīng)驗，也取得了一定的研發(fā)成果。在理論研究方面，包括清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、吉林大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等在內(nèi)的很多高校，在AT自動變速器閥板設(shè)計與試驗、換擋特性、TCU軟硬件開發(fā)和整車匹配標(biāo)定等方面已經(jīng)做了大量的理論研究和試驗測試研究工作，很多研究成果已經(jīng)公開發(fā)表；在裝備制造方面，安徽巨一自動化裝備有限公司已變速器測試裝備研發(fā)方面形成部分產(chǎn)品，并得到應(yīng)用。

3 國內(nèi)外自動變速器檢測裝備存在的差距

通過對國內(nèi)外自動變速器試驗檢測裝備研制和應(yīng)用情況的介紹，可以看出我國自動變速器試驗檢測裝備技術(shù)水平與國外存在很大的差距，主要體現(xiàn)在以下三點。

1）檢測裝備對變速器產(chǎn)品覆蓋面窄。雖然國內(nèi)在自動變速器下線檢測裝備已有所突破， 已成功開發(fā)AMT自動變速器交檢試驗臺，但在AT、CVT和DCT變速器方面，仍然未擺脫對進(jìn)口檢測裝備的依賴。

2）支持自動變速器設(shè)計開發(fā)的試驗檢測裝備尚處于空白。 國內(nèi)自主開發(fā)自動變速器的需求越來越強(qiáng)烈，而國內(nèi)目前尚無能力提供成熟的設(shè)計開發(fā)用試驗裝備，這制約著自主品牌自動變速器的發(fā)展。

3）缺乏專業(yè)裝備公司。國內(nèi)目前尚無具備實力的專業(yè)裝備公司為自動變速器企業(yè)提供試驗檢測裝備，企業(yè)自行開發(fā)裝備對企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)形成一定制約。

4 結(jié)論

本文對國內(nèi)外自動變速器試驗檢測裝備的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行分析介紹，通過分析對比可知，雖然國內(nèi)裝備水平較國外差距仍然很大，但可看到國內(nèi)專業(yè)機(jī)構(gòu)及變速器企業(yè)也在積極開展科技攻關(guān)、努力縮小差距，并取得一定成果。隨著國內(nèi)汽車市場的進(jìn)一步擴(kuò)大，國內(nèi)自動變速器制造企業(yè)也將面臨更激烈的競爭，只有加大投入爭取技術(shù)創(chuàng)新與裝備創(chuàng)新，才能提高企業(yè)自身核心競爭力，提升我國汽車行業(yè)的整體競爭力。