1、 概述

　　由于內燃發(fā)動的輸出特性，要實現(xiàn)汽車(含工程機械)的可行駛性，其中高速器是必不可少的。變速器的功能就是匹配發(fā)動機轉矩(或轉速)輸出特性與汽車行駛的車輪轉矩(或轉速)的要求。變速器的設計要保證汽車的平衡起步，良好的加速性能，低速爬行，最高轉速，倒車以及節(jié)油性能等。自動變速器實現(xiàn)汽車起步變速器的自動控制與行駛自動換檔，使得汽車駕駛變得簡單，隨著技術的提高，配備自動變速器汽車的駕駛舒適性及經濟性也達到了較高水平，其市場占有率逐年提高，自動變速器及其產業(yè)鏈成為汽車行業(yè)的一個重要領域。隨著中國汽車迎來高速增長期，如何提高國內自主自動變速器及其產業(yè)鏈的水平和競爭力，是中國汽車行業(yè)(含工程機械)的一個重要課題及挑戰(zhàn)。

　　自動變速器作為一個復雜的機電一體化系統(tǒng)，其中包括材料技術、機械制造技術液壓控制技術、電子芯片技術、軟件技術、控制技術等。經過多年的發(fā)展，自動變速器的技術指標隨著現(xiàn)代化技術的進步愈來愈高，發(fā)展自動變速器工業(yè)需要其整個產業(yè)鏈的同步提高，中國作為汽車產銷大國，在自動變速器技術上，目前還處于落后地位，必須通過協(xié)調，規(guī)劃好整個產業(yè)鏈的發(fā)展，提高產業(yè)鏈的整體競爭力，才能穩(wěn)步趕上世界先進水平。

　　2、 自動變速器的類型與特點

　　自動變速器(Automated Transmission)主要有四種類型

　　(1) 自動化的手動變速器(AMT-Automated Manual Transmission);

　　(2) 液壓變矩自動變速器(AT-Automated Transmission);

　　(3) 雙離合器自動變速器(DCT- (Dual Clutch Transmission);

　　(4) 無級變速自動變速器(CVT- Continuously Variable Transmission)

　　汽車變速器的系統(tǒng)的分類 見圖1

　?、?自動化的手動變速器ATM基于手動變速器，通過液壓或電動裝置及相應的控制單元，實現(xiàn)對起步離合器和換檔同步裝置的自動操作，國內常稱為機械式自動變速器(Automated Manual Transmission)，由于換檔時動力中斷，所以在乘用車上愈來愈少采用。

　?、?液力變矩自動變速器AT屬于最早量產應用的自動變速器，所以英文名稱直接用了自動變速器。后來為區(qū)分于其他類型自動變速器，又常稱為傳統(tǒng)自動變速器，或根據其特點稱其為液力變矩自動變速器，行星齒輪自動變速器等。由于采用了液力變矩器，所以起步平穩(wěn)，起步加速性能好，采用行星輪系，可傳遞大的轉矩，利用集成于行星齒輪機構中離合器，制動器的交疊控制，實現(xiàn)平穩(wěn)無動力中斷換檔，目前九速的液力變矩自動變速器已經批量生產。

　?、?雙離合器自動變速器DCT，采用雙離合器及兩個子傳動定軸輪系，其中雙離合器用于汽車起步，也實現(xiàn)換檔控制，換檔裝置采用手動變速器的同步裝置，利用液壓或電機實現(xiàn)操縱，其換檔速度較快，動態(tài)性能優(yōu)越，目前批量生產的主要是六速、七速雙離合器自動變速器。

　?、?無級變速自動變速器CVT，采用金屬性傳動帶和V型輪，組成一體稱為Variator(無級變速單元)，依靠摩擦傳遞動力，通過壓力調節(jié)金屬帶在主、從V型輪上半徑比例可無級變速。目前無級變速自動變速器基本上采用博世公司的推力鋼帶，LUK公司的鏈條帶近幾年也在推廣中。CVT的起步部件主要采用液力變矩器，單級行星輪系實現(xiàn)前進、后退及空檔的轉換。CVT換檔平衡舒適，動態(tài)性能好。與其他變速器不同，CVT由于換檔時，特別是加速換檔時，發(fā)動機轉速均勻變化，駕駛者主觀動感不強。

　　自動變速器的構成四個部分來分析：機械動力傳遞及變速系統(tǒng)，起步及換檔裝置執(zhí)行系統(tǒng)，傳感器及控制系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)。圖2列出各子系統(tǒng)的主要零部件。

　　圖1 汽車變速器的系統(tǒng)分類

　　圖2 自動變速器的組成

　　3、自動變速器研制與開發(fā)

　　自動變速器是汽車和工程機械的核心技術，其與一般工業(yè)變速器不同，技術含量高。自動變速器與工業(yè)變速器的比較，見表1。其對車輛基本貢獻的影響見圖3。

　　自動變速器是高技術水平和工藝水平的大批量生產的產品。其屬于高技術、高價值的產品，見圖4。最令人吃驚的是商用車變速器，除了具有更多的傳動比外，它的比功率(以KW/kg為單位)已達到工業(yè)變速器的三倍，見表1。當然，工業(yè)變速器必須設計有較長的使用壽命。

　　圖4 通過增加開發(fā)投入而獲得的產品實用價值的增長情況

　　在汽車變速器領域，技術革新不再被期待。確實，我們正在目睹變速器的逐漸演變過程。

　　這個過程的特征是，系統(tǒng)的考慮“環(huán)境—交通—車輛—發(fā)動機/變速器”系統(tǒng)中的各個因素，以及將電子裝置用于操縱、控制和監(jiān)視過程。圖5列舉出由這些趨勢所導致的汽車變速器的超乎尋常的設計目標。

　　圖5 汽車變速器的超常的設計目標

　　汽車變速器的開發(fā)必須速度快，并以市場為導向。特別是在商用車的情況下，用戶的愛好必須予以靈活地考慮。法規(guī)的要求(例如kw/t數規(guī)定和排放政策)必須得到滿足。另外，如駕駛樂趣這樣的情感因素也必須予以考慮。

　　設計汽車變速器時的主要設計目標是：在寬廣的車速范圍上，實現(xiàn)從發(fā)動力向汽車驅動的最優(yōu)轉換，必做做到這一點，才能獲得在車速、爬坡性能、加速性能以及燃油經濟性之間綜合平衡的性能。另外，顯然應該考慮新技術和新工藝，還要考慮可先靠性和使用壽命。此外，考慮環(huán)境和社會因素也很重要。

　　對于新車來說，汽車變速器的設計應總是保持在規(guī)劃范圍內，見圖6。在新車開發(fā)階段，必須創(chuàng)造出或改進出一種相應的變速器。到開發(fā)階段結束時，用于批量生產的制造新工藝必須準備就緒。在生產階段結束后，應保證備件供應。為此，對附加的零件(其中包括半導體元件)的壽命循環(huán)必須加以考慮。

　　汽車變速器開發(fā)的總體過程，見圖7。因此，應該給出零件設計以外的思維方式。無論手頭有那種產品，對后面將繼續(xù)采用該產品的整個系統(tǒng)進行評價與分析肯定是必要的。這樣的系統(tǒng)評價分析必不可少。

　　車輛、發(fā)動機和道路類型對汽車變速器會產生決定性影響。對這些因素沒有基本了解，不可能取得有意義的開發(fā)成果。

　　近年來，我國在自動變速器開發(fā)方面做了不少工作，取得一定成效。必須繼續(xù)努力，開發(fā)出有自主產權、中國品牌的自動變速器。