1、 概述

　　由于內(nèi)燃發(fā)動的輸出特性，要實(shí)現(xiàn)汽車(含工程機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)矩(或轉(zhuǎn)速)輸出特性與汽車行駛的車輪轉(zhuǎn)矩(或轉(zhuǎn)速)的要求。變速器的設(shè)計(jì)要保證汽車的平衡起步，良好的加速性能，低速爬行，最高轉(zhuǎn)速，倒車以及節(jié)油性能等。自動變速器實(shí)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(shù)的提高，配備自動變速器汽車的駕駛舒適性及經(jīng)濟(jì)性也達(dá)到了較高水平，其市場占有率逐年提高，自動變速器及其產(chǎn)業(yè)鏈成為汽車行業(yè)的一個重要領(lǐng)域。隨著中國汽車迎來高速增長期，如何提高國內(nèi)自主自動變速器及其產(chǎn)業(yè)鏈的水平和競爭力，是中國汽車行業(yè)(含工程機(jī)械)的一個重要課題及挑戰(zhàn)。

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

　　2、 自動變速器的類型與特點(diǎn)

　　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(yīng)的控制單元，實(shí)現(xiàn)對起步離合器和換檔同步裝置的自動操作，國內(nèi)常稱為機(jī)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(chǎn)應(yīng)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(jù)其特點(diǎn)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(zhuǎn)矩，利用集成于行星齒輪機(jī)構(gòu)中離合器，制動器的交疊控制，實(shí)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(jīng)批量生產(chǎn)。

　?、?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(shí)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(jī)實(shí)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(chǎn)的主要是六速、七速雙離合器自動變速器。

　　④ 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(diào)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(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退及空檔的轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)速均勻變化，駕駛者主觀動感不強(qiáng)。

　　自動變速器的構(gòu)成四個部分來分析：機(jī)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(jī)械的核心技術(shù)，其與一般工業(yè)變速器不同，技術(shù)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(xiàn)的影響見圖3。

　　自動變速器是高技術(shù)水平和工藝水平的大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。其屬于高技術(shù)、高價值的產(chǎn)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(dá)到工業(yè)變速器的三倍，見表1。當(dāng)然，工業(yè)變速器必須設(shè)計(jì)有較長的使用壽命。

　　圖4 通過增加開發(fā)投入而獲得的產(chǎn)品實(shí)用價值的增長情況

　　在汽車變速器領(lǐng)域，技術(shù)革新不再被期待。確實(shí)，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(jī)/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(dǎo)致的汽車變速器的超乎尋常的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　圖5 汽車變速器的超常的設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　汽車變速器的開發(fā)必須速度快，并以市場為導(dǎo)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(shù)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(shè)計(jì)汽車變速器時的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在寬廣的車速范圍上，實(shí)現(xiàn)從發(fā)動力向汽車驅(qū)動的最優(yōu)轉(zhuǎn)換，必做做到這一點(diǎn)，才能獲得在車速、爬坡性能、加速性能以及燃油經(jīng)濟(jì)性之間綜合平衡的性能。另外，顯然應(yīng)該考慮新技術(shù)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(shè)計(jì)應(yīng)總是保持在規(guī)劃范圍內(nèi)，見圖6。在新車開發(fā)階段，必須創(chuàng)造出或改進(jìn)出一種相應(yīng)的變速器。到開發(fā)階段結(jié)束時，用于批量生產(chǎn)的制造新工藝必須準(zhǔn)備就緒。在生產(chǎn)階段結(jié)束后，應(yīng)保證備件供應(yīng)。為此，對附加的零件(其中包括半導(dǎo)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(yīng)該給出零件設(shè)計(jì)以外的思維方式。無論手頭有那種產(chǎn)品，對后面將繼續(xù)采用該產(chǎn)品的整個系統(tǒng)進(jìn)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(jī)和道路類型對汽車變速器會產(chǎn)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(chǎn)權(quán)、中國品牌的自動變速器。