1、 概述

　　由于内燃发动的输出特性，要实现汽车(含工程机械)的可行驶性，其中高速器是必不可少的。变速器的功能就是匹配发动机转矩(或转速)输出特性与汽车行驶的车轮转矩(或转速)的要求。变速器的设计要保证汽车的平衡起步，良好的加速性能，低速爬行，最高转速，倒车以及节油性能等。自动变速器实现汽车起步变速器的自动控制与行驶自动换档，使得汽车驾驶变得简单，随着技术的提高，配备自动变速器汽车的驾驶舒适性及经济性也达到了较高水平，其市场占有率逐年提高，自动变速器及其产业链成为汽车行业的一个重要领域。随着中国汽车迎来高速增长期，如何提高国内自主自动变速器及其产业链的水平和竞争力，是中国汽车行业(含工程机械)的一个重要课题及挑战。

　　自动变速器作为一个复杂的机电一体化系统，其中包括材料技术、机械制造技术液压控制技术、电子芯片技术、软件技术、控制技术等。经过多年的发展，自动变速器的技术指标随着现代化技术的进步愈来愈高，发展自动变速器工业需要其整个产业链的同步提高，中国作为汽车产销大国，在自动变速器技术上，目前还处于落后地位，必须通过协调，规划好整个产业链的发展，提高产业链的整体竞争力，才能稳步赶上世界先进水平。

　　2、 自动变速器的类型与特点

　　自动变速器(Automated Transmission)主要有四种类型

　　(1) 自动化的手动变速器(AMT-Automated Manual Transmission);

　　(2) 液压变矩自动变速器(AT-Automated Transmission);

　　(3) 双离合器自动变速器(DCT- (Dual Clutch Transmission);

　　(4) 无级变速自动变速器(CVT- Continuously Variable Transmission)

　　汽车变速器的系统的分类 见图1

　　① 自动化的手动变速器ATM基于手动变速器，通过液压或电动装置及相应的控制单元，实现对起步离合器和换档同步装置的自动操作，国内常称为机械式自动变速器(Automated Manual Transmission)，由于换档时动力中断，所以在乘用车上愈来愈少采用。

　　② 液力变矩自动变速器AT属于最早量产应用的自动变速器，所以英文名称直接用了自动变速器。后来为区分于其他类型自动变速器，又常称为传统自动变速器，或根据其特点称其为液力变矩自动变速器，行星齿轮自动变速器等。由于采用了液力变矩器，所以起步平稳，起步加速性能好，采用行星轮系，可传递大的转矩，利用集成于行星齿轮机构中离合器，制动器的交叠控制，实现平稳无动力中断换档，目前九速的液力变矩自动变速器已经批量生产。

　　③ 双离合器自动变速器DCT，采用双离合器及两个子传动定轴轮系，其中双离合器用于汽车起步，也实现换档控制，换档装置采用手动变速器的同步装置，利用液压或电机实现操纵，其换档速度较快，动态性能优越，目前批量生产的主要是六速、七速双离合器自动变速器。

　　④ 无级变速自动变速器CVT，采用金属性传动带和V型轮，组成一体称为Variator(无级变速单元)，依靠摩擦传递动力，通过压力调节金属带在主、从V型轮上半径比例可无级变速。目前无级变速自动变速器基本上采用博世公司的推力钢带，LUK公司的链条带近几年也在推广中。CVT的起步部件主要采用液力变矩器，单级行星轮系实现前进、后退及空档的转换。CVT换档平衡舒适，动态性能好。与其他变速器不同，CVT由于换档时，特别是加速换档时，发动机转速均匀变化，驾驶者主观动感不强。

　　自动变速器的构成四个部分来分析：机械动力传递及变速系统，起步及换档装置执行系统，传感器及控制系统，辅助系统。图2列出各子系统的主要零部件。

　　图1 汽车变速器的系统分类

　　图2 自动变速器的组成

　　3、自动变速器研制与开发

　　自动变速器是汽车和工程机械的核心技术，其与一般工业变速器不同，技术含量高。自动变速器与工业变速器的比较，见表1。其对车辆基本贡献的影响见图3。

　　自动变速器是高技术水平和工艺水平的大批量生产的产品。其属于高技术、高价值的产品，见图4。最令人吃惊的是商用车变速器，除了具有更多的传动比外，它的比功率(以KW/kg为单位)已达到工业变速器的三倍，见表1。当然，工业变速器必须设计有较长的使用寿命。

　　图4 通过增加开发投入而获得的产品实用价值的增长情况

　　在汽车变速器领域，技术革新不再被期待。确实，我们正在目睹变速器的逐渐演变过程。

　　这个过程的特征是，系统的考虑“环境—交通—车辆—发动机/变速器”系统中的各个因素，以及将电子装置用于操纵、控制和监视过程。图5列举出由这些趋势所导致的汽车变速器的超乎寻常的设计目标。

　　图5 汽车变速器的超常的设计目标

　　汽车变速器的开发必须速度快，并以市场为导向。特别是在商用车的情况下，用户的爱好必须予以灵活地考虑。法规的要求(例如kw/t数规定和排放政策)必须得到满足。另外，如驾驶乐趣这样的情感因素也必须予以考虑。

　　设计汽车变速器时的主要设计目标是：在宽广的车速范围上，实现从发动力向汽车驱动的最优转换，必做做到这一点，才能获得在车速、爬坡性能、加速性能以及燃油经济性之间综合平衡的性能。另外，显然应该考虑新技术和新工艺，还要考虑可先靠性和使用寿命。此外，考虑环境和社会因素也很重要。

　　对于新车来说，汽车变速器的设计应总是保持在规划范围内，见图6。在新车开发阶段，必须创造出或改进出一种相应的变速器。到开发阶段结束时，用于批量生产的制造新工艺必须准备就绪。在生产阶段结束后，应保证备件供应。为此，对附加的零件(其中包括半导体元件)的寿命循环必须加以考虑。

　　汽车变速器开发的总体过程，见图7。因此，应该给出零件设计以外的思维方式。无论手头有那种产品，对后面将继续采用该产品的整个系统进行评价与分析肯定是必要的。这样的系统评价分析必不可少。

　　车辆、发动机和道路类型对汽车变速器会产生决定性影响。对这些因素没有基本了解，不可能取得有意义的开发成果。

　　近年来，我国在自动变速器开发方面做了不少工作，取得一定成效。必须继续努力，开发出有自主产权、中国品牌的自动变速器。