1、歐陽科創(chuàng)編2021.02.05汽車變速器簡(jiǎn)介和發(fā)展趨時(shí)間：2021.02.05創(chuàng)作：歐陽科汽車變速器，是一套用于來協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的 實(shí)際行駛速度的變速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能。 變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間產(chǎn)生 不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng) 力性能狀態(tài)下。變速器的發(fā)展趨勢(shì)是越來越復(fù)雜，自動(dòng)化 程度也越來越高，自動(dòng)變速器將是未來的主流。變速器的作用發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的 轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)。為了發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能，就必須有一套 變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度。汽車變速器具有這樣幾個(gè)功用 改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大

2、驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以 適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利（功率較高 而油耗較低）的工況下工作； 在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行 駛； 利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、 怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，需要 時(shí)，還可以加裝動(dòng)力輸出器。在分類上有兩種方式：按傳 動(dòng)比變化方式和按操縱方式的不同來分。一、各類變速器應(yīng)用概況電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated manual transmission, AMT)目前，國(guó)外有代表性的AMT產(chǎn)品主要有德國(guó)奔馳公司的 Sprintshifts美國(guó)伊頓公司的Autoshift

3、s德國(guó)ZF公司的ZF- AS Tronic 等。美國(guó)和歐洲的大多數(shù)重型汽車都裝有液力機(jī)械式自動(dòng) 變速器和手動(dòng)機(jī)械變速器。隨著自動(dòng)變速器技術(shù)的成熟， 歐洲國(guó)家重型汽車裝配機(jī)械式自動(dòng)變速器的車型不斷增 多，如奔馳Actros系列車型和依維柯Eurotrakker4x4s 6x6 系列車型都裝用了機(jī)械式自動(dòng)變速器。奔馳公司的Actros 車已由EPS發(fā)展為“TEUJ-GEN的電子換檔機(jī)構(gòu)，其換檔 閥、傳感元件均為電子控制。電子控制單元能夠根據(jù)當(dāng)時(shí) 的車速、汽車負(fù)載工況等選擇最佳檔位，從而在電子換檔 后使汽車處于發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳轉(zhuǎn)速、最佳特性曲線以及最適 宜的油耗區(qū)。近年來，采用電子控制系統(tǒng)的變速器技術(shù)性

4、 能得到了進(jìn)一步的改善。雙離合器自動(dòng)變速器(Dual clutch transmission, DCT)當(dāng)前，DCT的核心技術(shù)主要掌握在美國(guó)博格華納 (BorgWarner)和德國(guó)舍弗勒(Schaeffler)集團(tuán)手中。博格華納 是大眾第一代六速DCT(大眾的DSG)關(guān)鍵技術(shù)的提供者，為 大眾DCT提供濕式雙離合器。2007年，大眾發(fā)布了新一代 干式7速雙離合變速器，由德國(guó)舍弗勒集團(tuán)旗下的LuK公 司提供，并在2008年2月起在高爾夫系列轎車上配備了第 7檔DCTO裝備不同DCT的轎車試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表lo此外，大眾公司已經(jīng)在Audi、Golf、Passat B6,途 安、Jetta A5等車型

5、上使用6速DCT。同時(shí)，大眾公司在我 國(guó)成立大眾汽車變速器(上海)有限公司于2010年5月在大 連正式投產(chǎn)，主要為一汽大眾和上海大眾配套DCTO除大眾之外，國(guó)外車企使用DCT的還有奧迪S Tronicx福特、沃爾沃Powershift、保時(shí)捷、三菱SST(Sport Shift Transmission)o其它廠家DCT開發(fā)及應(yīng)用情況如表2 所示。液力自動(dòng)變速器(Automatic Tranmission, AT)AT從20世紀(jì)70年代中期開始逐步實(shí)現(xiàn)4速，到20 世紀(jì)80年代末期，美國(guó)的4速AT裝車率達(dá)到了整體AT市 場(chǎng)的60%,日本的4速AT則達(dá)到了 80%。1989年曰產(chǎn)公司 在其生產(chǎn)的

6、3L轎車Cedric上裝用了 JATCO公司研制的后 輪驅(qū)動(dòng)車用5速AT,開始了轎車5速化AT的進(jìn)程。2001 年，德國(guó)BMW公司在其生產(chǎn)的7系列后輪驅(qū)動(dòng)轎車上裝用 了德國(guó)ZF公司研制的6速AT,隨后又在其奧迪TT的 KUBA前輪驅(qū)動(dòng)轎車上裝用了日本愛信AW公司生產(chǎn)的6速 ATO 2003年，德國(guó)奔馳汽車公司在后輪驅(qū)動(dòng)轎車上裝用了 7速AT。變速多檔化使得AT從低速檔變速比到高速檔變速 比的范圍擴(kuò)大，使發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的分配趨于合 理。近年來，在AT傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)過程中，通過線性和非 線性的有限元分析，并與零部件疲勞壽命試驗(yàn)有效結(jié)合， 使得箱體厚度和部件的軸向及徑向尺寸設(shè)計(jì)和構(gòu)成更加趨 于

7、合理。對(duì)負(fù)載大的零部件材料的微粒強(qiáng)力噴丸工藝、磷 酸猛涂層、二硫化鉗涂層等表面改質(zhì)工藝和軟氮化或碳氮 共滲等熱處理工藝的采用也促進(jìn)了 AT小型輕量化的進(jìn)展。 高強(qiáng)度鋁合金材料的離合器支架，行星輪支架，軸承支 架，空心支軸被逐漸采用。在控制方面，在保證車輛起步 和低速行駛技術(shù)要求的同時(shí)，適當(dāng)減小低速比時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī) 輸出扭矩，以降低零部件的設(shè)計(jì)載荷，促進(jìn)了 AT小型輕量 化的設(shè)計(jì)。無級(jí)變速器(Continuously Variable Transmission , CVT)1997年上半年，曰產(chǎn)公司開發(fā)了使用在2.0L汽車上的 CVTO在此基礎(chǔ)上，于1998年開發(fā)了一種為中型轎車設(shè)計(jì) 的包含一個(gè)手動(dòng)

8、換檔模式的CVTO新型CVT采用一個(gè)最新 研制的高強(qiáng)度寬鋼帶和一個(gè)高液壓控制系統(tǒng)，通過采用先 進(jìn)的技術(shù)來獲得較大的扭矩能力，通過傳動(dòng)比的改變實(shí)行 全檔電子控制，汽車在下坡時(shí)可以一直根據(jù)車速控制發(fā)動(dòng) 機(jī)制動(dòng)，而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打 滑。1997年5月，富士重工將它的Vistro微型車裝配了全 計(jì)算機(jī)控制的E-CVT(含有六檔手動(dòng)換檔模式的CVT),駕駛 者無須操作離合器就可以進(jìn)行六檔變速。德國(guó)ZF公司從1999年中期開始為Rover 216型汽車 提供鋼帶驅(qū)動(dòng)的VT1型CVTO這種CVT包括螺旋齒輪或變 速器、合適的液壓系統(tǒng)、濕式離合器。在系統(tǒng)中集成的 ECU可以允許機(jī)械、液

9、力和電子系統(tǒng)進(jìn)一步組合，這就更 好地利用了各種系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。ZF公司稱：與四檔自動(dòng) 變速器相比，CVT系統(tǒng)能夠?qū)⒓铀傩阅芴岣?096,燃油經(jīng)濟(jì) 性提高10015肌 與鎖止式變矩器相比，CVT系統(tǒng)在不漏 油的前提下效率更高。德國(guó)博世的電子式CVT控制系統(tǒng)是基于用傳感器和執(zhí) 行器單元控制基礎(chǔ)上的電子/液力模塊。博世公司已經(jīng)將獨(dú) 立部件、執(zhí)行器、傳感器和變速器換檔ECU組成為一個(gè)單 獨(dú)的模塊，變速器制造商只需增加一個(gè)集成控制單元即 可。曰本JATCO公司于2002年11月研制并應(yīng)用在日本 Murano轎車的CVT,是目前世界上最大扭矩(350Nm)的前 輪驅(qū)動(dòng)轎車(3.5L V6)用帶式CVT。該

10、型CVT的主要性能參 數(shù)與該公司的2.5L型CVT的比較如表3所示。二、汽車變速器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)在全球汽車變速器市場(chǎng)上，目前采用液力自動(dòng)變速器 的乘用車已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)高的比例，幾乎所有的乘用車都 提供自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速器的選裝配置，而且在大部分 高檔豪華車型上只提供自動(dòng)變速器。在汽車發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng) 變速器乘用車已經(jīng)占了主流地位。在世界不同國(guó)家和地 區(qū)，自動(dòng)檔車的市場(chǎng)占有率有很大差別。這和各國(guó)自然地 理?xiàng)l件、道路狀況、交通法規(guī)、人均收入水平、用戶購(gòu)買 心理等有很大關(guān)系。目前，AMT在全球乘用車自動(dòng)變速器中的市場(chǎng)占有率 還無法與AT相比。但由于AMT固有的優(yōu)勢(shì)，以及能夠利 用對(duì)現(xiàn)有M

11、T生產(chǎn)線的改造進(jìn)行生產(chǎn)，如果能夠大批量生 產(chǎn)，AMT的制造成本將大幅下降，AMT在自動(dòng)變速器中的 市場(chǎng)占有率將有所提高。由于AMT的換檔沖擊對(duì)重型車的 影響相對(duì)較小，因此AMT在重型商用車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)將更加 明顯。DCT變速器克服了 AMT換檔中斷動(dòng)力傳遞等缺點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)了機(jī)械變速器的無動(dòng)力傳動(dòng)中斷換檔，動(dòng)力性能好、 燃油經(jīng)濟(jì)性高，是未來乘用車市場(chǎng)上增長(zhǎng)迅速的一種變速 器。針對(duì)不同區(qū)域的市場(chǎng)特點(diǎn)，變速器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)主要 有以下幾點(diǎn)：(1) 從全球范圍內(nèi)來說，MT的市場(chǎng)占有率將下降，并且 在轎車上趨于多檔化，6MT將逐步取代5MT。(2) 北美市場(chǎng)方面，由于AT的基礎(chǔ)很深，6AT將占主導(dǎo) 地位，目前

12、美國(guó)三大汽車公司都在自行開發(fā)6AT以及更高 檔位的ATO(3) 歐洲市場(chǎng)方面，由于手動(dòng)變速器份額高，加上DCT 的優(yōu)良品質(zhì)，DCT市場(chǎng)份額將大幅度提高。(4) 曰本市場(chǎng)方面，CVT將進(jìn)一步發(fā)展。(5) 中國(guó)市場(chǎng)方面，多檔AT市場(chǎng)將逐漸增高，DCT市場(chǎng) 逐漸擴(kuò)大，AMT將在重型商用車上得到較大范圍的應(yīng)用， CVT將在小范圍內(nèi)得到快速應(yīng)用。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著時(shí)間的推移，手動(dòng)變速器的市場(chǎng)占有率會(huì)逐漸降 低，自動(dòng)變速器將不斷增加。發(fā)展趨勢(shì)緊緊圍繞安全、環(huán) 保、節(jié)能、操縱輕便化、換檔自動(dòng)化、智能化、整車電子 集成控制一體化等方面展開。同時(shí)，向以下方向發(fā)展。大功率、大扭矩化。為了節(jié)能、環(huán)保，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的 比

13、油耗，減少排放污染，降低噪聲，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)朝著大功 率、大扭矩和低轉(zhuǎn)速的方向發(fā)展。與之匹配的轎車變速器 最大輸入功率已達(dá)450馬力、扭矩已達(dá)800Nm ；客車變速 器最大輸入功率已達(dá)380馬力、扭矩已達(dá)2100Nm ；商用 車變速器最大輸入功率已達(dá)650馬力、扭矩已達(dá) 3300Nmo系列化、多檔位、組合化。為了適應(yīng)各種不同的使用 工況，汽車變速器普遍朝著系列化、多檔位、組合化方向 發(fā)展。轎車變速器檔位朝6檔方向發(fā)展，轎車用7檔手動(dòng) 和自動(dòng)變速器（如:奔馳新型7G-TRONIC自動(dòng)變速器）已開 發(fā)成功；微型車、輕型商用車及客車變速器朝6檔方向發(fā) 展，大型客車變速器已發(fā)展至8檔；重型商用車變速器普

14、遍采用組合式9檔、10檔，最多已達(dá)16檔。大傳動(dòng)比、小檔間級(jí)差化。為了滿足商用車重載或坡 道起步以及在困難路面上穩(wěn)定行駛的要求，與之匹配的汽 車變速器傳動(dòng)比范圍均有不同程度的增大趨勢(shì)，特別是重 型商用車尤為明顯，目前最低檔傳動(dòng)比已至17左右，最高 檔傳動(dòng)比已至0.7左右；各檔位之間的傳動(dòng)比級(jí)差逐步縮 小，趨于“理想功率水平”。小型化、輕量化。小型化是指?jìng)鬟f同等扭矩的情況 下，變速器的尺寸朝著越來越小的方向發(fā)展。輕量化是指 傳遞同等扭矩的情況下，重量越來越輕的發(fā)展趨勢(shì)。廣泛 采用高強(qiáng)度鎂鋁合金，主、副箱整體集成化筒式結(jié)構(gòu)殼 體，進(jìn)一步減輕變速器重量；采用短行程、雙錐面、多錐 面新型同步器，使結(jié)構(gòu)

15、更趨緊湊。大量采用CAD/CAE/CAM 等輔助設(shè)計(jì)、分析、制造方法，不斷地優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少零 部件，提高制造精度，提高承載能力是變速器小型化、輕 量化重要途徑之一。操縱輕便化、換檔自動(dòng)化、整車電子集成控制一體 化。汽車變速器正朝著換檔力不斷減小，操縱更加輕便、 靈活以及多元化（AT、CVT、雙離合器、AMT等）自動(dòng)換檔方 向發(fā)展，采用的技術(shù)包括：優(yōu)化設(shè)計(jì)齒形參數(shù)和操縱機(jī) 構(gòu)；采用新材料和高效、高精度加工方法；減小旋轉(zhuǎn)零件 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；采用短行程，雙錐面、多錐面同步器等。另 外，整車電子集成控制一體化，全面優(yōu)化車輛自動(dòng)控制系 統(tǒng)也是重要的發(fā)展方向，即將ECU與EDC、ABS、ASR等 有機(jī)地集成

16、一體，通過CAN總線技術(shù)適時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步交 換、共享，實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化自動(dòng)控制。綠色環(huán)?；?。汽車變速器是汽車節(jié)能技術(shù)重要的發(fā)展方 向，未來汽車變速器將更加注重綠色環(huán)?；l(fā)展。對(duì)于汽 車變速器而言，進(jìn)一步降低噪聲，防止?jié)B漏油，與環(huán)保發(fā) 動(dòng)機(jī)有機(jī)、協(xié)調(diào)發(fā)展，全面配置兼容各種型式的緩速器， 減少來自傳統(tǒng)制動(dòng)系的污染，并同時(shí)保證車輛制動(dòng)安全、 可靠等是變速器綠色環(huán)?；夹g(shù)的重要發(fā)展方向。例如： 進(jìn)不久，為了著眼于低碳環(huán)保的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，吉利變速 器技術(shù)，力求通過增加變速器檔位從而拓寬速比范圍、優(yōu) 化變速器結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)更緊湊更輕量化、優(yōu)化自動(dòng)變速器 換擋邏輯及換擋過程從而提升換擋品質(zhì)及舒適性等方面的 技術(shù)突

17、破和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更低的油耗和更佳的操作性、舒適 性；并形成了對(duì)于手動(dòng)變速器未來逐漸過渡到6MT,對(duì)于 自動(dòng)變速器，小排量由6AMT支撐、中大排量由7DCT支 撐、大排量同時(shí)對(duì)舒適性要求較高的由6AT支撐的清晰思 路和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)規(guī)模的高速增長(zhǎng)，汽車關(guān)鍵零部件 進(jìn)入高速發(fā)展期也是順理成章之事。變速器作為汽車動(dòng)力 總成的重要組成部分，也正是處于這樣的上升期。據(jù)統(tǒng) 計(jì)，2009年我國(guó)汽車變速器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)520億元，并且以 每年超過20%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2015年有望達(dá)到1500億 元。變化的不僅僅是數(shù)量上的需求，而且與國(guó)際市場(chǎng)上的 發(fā)展軌跡相吻合，尤其是我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)同時(shí)也處于由手 動(dòng)到

18、自動(dòng)的快速轉(zhuǎn)型期。國(guó)內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對(duì)汽車駕乘 的舒適性越來越重視。在歐洲市場(chǎng)，原本是手動(dòng)變速器的市場(chǎng)，不斷被自動(dòng) 變速器占領(lǐng)。如在英國(guó)現(xiàn)在裝配自動(dòng)變速器的汽車占汽車 總量的15%；而5年前，這個(gè)數(shù)字是13.596。曰前，世界著 名的變速器制造商一一德國(guó)ZF公司預(yù)測(cè)說，到2012年， 北美市場(chǎng)出售的汽車中將只有6%是手動(dòng)擋；2013年歐洲變 速器市場(chǎng)上，配備手動(dòng)自動(dòng)一體的變速器將占20%o自動(dòng)變速器，自從1939年被美國(guó)通用汽車公司首次在 轎車上應(yīng)用，至今已經(jīng)成為全球汽車業(yè)的主流選擇，毋庸 置疑自動(dòng)變速器在未來全球汽車市場(chǎng)上，將占主導(dǎo)地位。可以預(yù)見，帶有自動(dòng)功能變速器的汽車是未來市場(chǎng)的 主導(dǎo)產(chǎn)品，發(fā)展和掌握自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變 速器制造潮流的方向。變速器將成為企業(yè)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力 的利器以及消費(fèi)者購(gòu)車行為中關(guān)注的重點(diǎn)，汽車企業(yè)在變 速器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將是關(guān)系到汽車企業(yè)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的關(guān) 鍵，而且還將影響到未來整車競(jìng)爭(zhēng)的格局?？傮w來看