手動變速器與自動變速器

趙玉斌

(河北省交通職業技術學校)

變速器在汽車傳動系中主要起改變轉速和轉矩的作用。傳統的手動變速器雖能滿足汽車動力性和經濟性的基本要求，但存在以下不足:

(1)換擋操作勞動強度大，增加了行車不安全因素。

駕駛員在進行換操作時，需要交替或同時操縱離合器踏板、加速踏板及變速器操縱桿。就使用傳統機械式手動變速箱的汽車而言，離合器踏板力的范圍是150～200N，在道路狀況變化大，交通情況復雜的市區內，汽車每行駛10km，駕駛員須換擋50～80次，踏離合器60～90次，平均每分鐘要連續完成10～20次手腳協調動作，駕駛員需要頻繁地進行換操作，勞動強度大，容易緊張、疲勞及分散注意力，從而增加汽車行駛不安全因素。

(2)不易把握換擋的最佳時機，影響車輛行駛動力和增加油耗。

把握好換時機，要求駕駛員有豐富的經驗和熟練的駕駛技術。升過早或降過晚，會使汽車的動力不足;升過晚或降過早，會使發動機的轉速過高，油耗增加，據統計在城市運行工況行駛時，熟練駕駛員與非熟練駕駛員的油耗可相差10％以上，離合器摩擦片的更換頻率相差20％以上。因此，自動變速器對于提高車輛的動力性與經濟性，降低排放污染，延長零部件的使用壽命具有舉足輕重的意義。

(3)換操作不熟練時易產生動載荷而影響發動機和傳動系統的壽命。

換時必須切斷發動機的動力，因此若換操作不當，發動機和傳動系統都將承受因換而引起的沖擊力，從而降低了發動機和傳動系統的使用壽命。

(4)換操作不當使行車不平穩和影響乘坐舒適性。

在變速器換操作時，雖然有離合器的分離或接合來切斷或接通發動機動力，但操作稍有不當，就易造成車輛抖動，使行車不平穩，給乘坐帶來不適。

為了解決這些問題，需要有一套機構，能按照最佳換模式進行自動換，以達到操縱方便，降低油耗和延長汽車使用壽命，保證行車安全的目的。于是自動變速器應運而生。

目前世界上使用最多的汽車自動變速器主要有3種類型，一種是液力自動變速器(Automatic Transmission簡稱‘AT’)，一種是電控機械式自動變速器(Automated Meehanieal Transmission簡稱‘AMT’)、另一種是金屬帶式無級自動變速(Continuously Variable Transmission簡稱‘CVT’)。

(1)液力自動變速器

液力自動變速器是利用液力傳遞動力的裝置，它通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩，主要由液力變矩器、行星齒輪、液壓操縱系統組成。它可以在間實現無級變速，而與之間是有級變速。這種變速系統的操縱系統會隨發動機工作變化自行操縱行星齒輪，從而實現自動變速變矩，切換位柔和、平穩，免除了手動變速器繁雜的換擋和腳踩離合器踏板的頻繁操作，具有良好的乘坐舒適性和方便的操縱性。

液力自動變速器已有60多年的歷史，技術成熟、性能可靠，AT幾乎成為自動變速器的代名詞。但AT缺點也多，一是對速度變化反應較慢，沒有手動變速器靈敏;二是費油不經濟，傳動效率低、變矩范圍有限，為此帶有變矩器的AT車幾乎都是電子控制，且帶有閉鎖機構，并擴大閉鎖范圍和縮短鎖止接合時間;三是結構和制造工藝復雜，修理困難;另外在液力變扭器內高速循環流動的液壓油會產生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油，如果汽車因蓄電池缺電不能啟動，也不能用推車或拖車的方法啟動。所以目前液力自動變速器AT市場占有率的統治地位已經開始動搖。

(2)金屬帶無極自動變速器

金屬帶無級自動變速器屬摩擦式無級變速器，采用傳動帶和可變槽寬的棘輪進行動力傳遞，即當棘輪變化槽寬時，相應改變驅動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑來進行變速，傳動帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。

金屬帶無級自動變速器能較好地協調車輛行駛時，外界行駛條件與發動機負荷特性匹配問題，從而充分發揮了發動機的功率潛能，提高了燃油經濟性，降低了排放污染，并且使傳動變化平滑、沖擊小，提高了乘坐的舒適性。由于采用了先進的電子控制器和算法，使得無級自動變速器的傳動效率遠遠高于其它形式的自動變速系統，同時動力性能也得以提高。無級自動變速系統可以控制發動機轉速在最小的范圍內變化，而車速可在較寬的范圍內變化，傳動比范圍可達到5.0 以上。

但CVT的缺點也是明顯的，此項技術的主要難度在于傳動帶的強度和壽命問題以及傳動帶與帶輪之間的滑磨限制傳動效率等問題還沒有得到很好的解決，所以一般只能用于小排量汽車。

(3)電控機械式自動變速器

AMT是在傳統的固定軸式變速器和干式離合器的基礎上，應用微電子技術，駕駛和控制理論，以電子控制器(ECU)為核心，通過電動、液壓或氣動執行機構對選換擋機構、離合器、油門進行操縱，來實現起步和換擋的自動操作，是一種有級變速器。

AMT具有操縱方便的自動變速功能，能大幅提高離合器、同步器壽命和行車安全性，且保留了傳統有級機械變速器傳動效率高、體積小、機構簡單、使用可靠、易于制造、成本低、燃油消耗少和維護與使用費用低等諸多優點，與AT相比，在結構構造，制造工藝上沒有AT復雜，在操縱方便上具備了AT的優點，因而AMT成為自動變速器領域的一個重要研究與開發方向。