汽車變速器的發(fā)展歷史及未來趨勢

摘要：隨著世界經(jīng)濟和科技的進步，汽車越來越成為工業(yè)中十分重要的載體。并且，隨著我國工業(yè)水平的不斷提升，變速器作為整車傳動系統(tǒng)動力總成中十分重要的一部分，是當(dāng)今該項技術(shù)的核心。從側(cè)鏈傳動到液力自動變速器和電控機械式自動變速器，再到無級自動變速器，每一次變遷都是汽車變速器技術(shù)的一次革命。

關(guān)鍵詞：汽車；變速器；控制；工藝

1汽車變速器的發(fā)展歷史

1.1早期汽車的傳動裝置

變速器的作用：汽車的動力核心就是發(fā)動機，而變速器對于發(fā)動機而言，一方面需要傳動裝置傳遞到驅(qū)動裝置，另一個方面，也是為了讓汽車更加平穩(wěn)、更加壽命長久的工作。（1）實現(xiàn)空擋，從而中斷發(fā)動機的動力供給，啟動發(fā)動機。（2）改變傳動比，使發(fā)動機在理想的環(huán)境下運轉(zhuǎn)，并且能夠擴大車輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的配比，實現(xiàn)在各種路面上的行駛。（3）實現(xiàn)倒車，尤其是不改變發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。

德國工程師卡爾本茨和戈特利布戴姆勒分別設(shè)計制造出了世界上第一輛汽油三輪車和汽油四輪車，當(dāng)時的傳動系統(tǒng)，是把前輪叉架在裝有轉(zhuǎn)向手柄的叉形結(jié)構(gòu)上來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，同時，經(jīng)由齒輪和鏈條的傳動以及后軸系的兩個半軸和差速器，發(fā)動機的動力傳輸?shù)胶筝啠⑶遥褂米兯贄U來改變鏈條的傳動比，就這樣實現(xiàn)了動力傳動。

1.2手動變速器（MT）

采用齒輪傳動的降速原理，通過多組齒數(shù)不同的齒輪副。其實際的使用，汽車行駛過程中就是通過此機構(gòu)中不同的齒輪副配合，從而達(dá)到換擋的目的。實際上，由于每一檔的齒輪數(shù)是固定的，那么最后每一擋的變數(shù)比也是+定值。所以，在實際的行駛過程中，高速行駛時，會使用傳動比低的齒輪副運轉(zhuǎn)；低速行駛時，就通過傳動比大的齒輪副進行工作。實際上，由于空間上的限制，在絕大多數(shù)轎車中，發(fā)動機總是橫向布置在整車的前部，那么變速器與主減速器往往只能做成—體，并與發(fā)動機連接，橫置于整車的前倉。橫置型變速器。與之前的縱置型相比，擁有的優(yōu)點不言而喻：汽車的結(jié)構(gòu)更加緊湊、質(zhì)量降低，同時，由于橫置型變速器的主減速器是斜齒圓柱齒輪結(jié)構(gòu)，與驅(qū)動橋的螺旋錐齒輪不同，整車的制造成本也更低。所以橫置型被廣泛的應(yīng)用在微型、普通級和中級轎車上。

然而，由于手動變速器需要頻繁換擋，影響駕駛安全；同時駕駛技術(shù)的差異也是影響乘坐舒適性的一個重要的條件，所以就催生出了自動變速器。

1.3自動變速器

自動變速器種類比較多，主要的有液力自動變速器（AT）、電控機械式自動變速器（AMT）、無級自動變速器（CVT）。

1.3.1液力自動變速器（AT）

雖然AT的機構(gòu)和型號都比較復(fù)雜，但是有一點是共同的，基本上都是由液力變矩器、行星齒輪變速器、液壓操縱機構(gòu)及控制系統(tǒng)組成。AT具有換擋方式簡單，換擋過程平穩(wěn)的特點，究其原因，主要是由AT的工作原理決定的。首先，AT使用變速器電腦，處理來自傳感器搜集的汽車運行情況的電信號，然后給電磁閥輸出控制指令，最終實現(xiàn)變速器的自動換擋的操作。

1.3.2電控機械式自動變速器（AMT）

AMT通過加裝電控系統(tǒng)、傳感器和相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)，在總體的傳動結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，把傳統(tǒng)的軸式變速器和干式離合器進行改造，把選換擋、離合器和發(fā)動機油門進行自動化的控制，從而實現(xiàn)了在不同路況、汽車運行情況的自動換擋控制。在實際的駕駛中，通過駕駛員的加速踏板和選擇+7tei+bUFSgYl4SMRJCkow==器，再通過控制器（ECU）表達(dá)意圖，在整個過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位、油門開度等電信號數(shù)據(jù)實時的傳輸?shù)紼CU，然后ECU按照已經(jīng)在控制器中設(shè)定的程序，這些程序是通過模擬實際熟練駕駛員的開車習(xí)慣和駕駛規(guī)律，把各種最佳的組合規(guī)律，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)自動行車，達(dá)到發(fā)動機、離合器和變速器的最佳組合，這樣就可以獲得優(yōu)良的行駛性能和平穩(wěn)的行車體驗。

1.3.3無級自動變速器（CVT）

實際上，最理想的方式，是正在應(yīng)用中的、開發(fā)最早、應(yīng)用最廣泛的是金屬帶式CVT。自從首次裝車以來，整車的經(jīng)濟性和動力性更加完善。整體來看，CVT系統(tǒng)的發(fā)動機首先輸出動力到主動輪，依次是V型傳送帶、從動輪、減速器、差速器到車輪，最終實現(xiàn)無級調(diào)速。

鑒于CVT獨特的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速響應(yīng)迅速、平穩(wěn)，路況適應(yīng)更廣泛，動力性能更優(yōu)良。首先，CVT能夠及時調(diào)整傳動比，是發(fā)動機最佳匹配的工作狀態(tài)，更有利于環(huán)保，并且，在維修方面，CVT結(jié)構(gòu)簡單緊湊、維修方便，所以在當(dāng)前是應(yīng)用前景最廣闊的傳動系統(tǒng)，在不久的將來，一定能成為變速器的主流型式。

2汽車變速器的發(fā)展趨勢

近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，以及微電子技術(shù)、電子控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，更加智能化的微機控制發(fā)動機和變速器將會成為未來的趨勢。

2.1電子控制

相比于液壓控制，電子控制的優(yōu)勢不言而喻：簡化液壓控制結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本；軟硬件模塊結(jié)合控制，更加便于修改和調(diào)試，產(chǎn)品更加適應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化；可通過總線聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享、整體控制，簡化汽車控制結(jié)構(gòu)。

2.2小型化

在資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的要求下，未來汽車將致力于減輕汽車所有零部件的質(zhì)量；另外一個方面來看，汽車安全性要求逐漸提高，如何在足夠的安全性下保證更大的駕駛空間和更好的駕駛體驗將是未來汽車擁有核心競爭力的關(guān)鍵。

2.8低噪音化

實際上，發(fā)動機噪聲、排氣系統(tǒng)噪聲、傳動系統(tǒng)噪聲是整個汽車噪聲系統(tǒng)的三大聲源。經(jīng)過設(shè)計師和工程師幾十年的降噪處理，模數(shù)小、壓力角小、齒高大的齒輪設(shè)計已經(jīng)廣泛的運用在降低高速擋齒輪噪聲的實踐中。

2.4智能化

在汽車行駛過程中，通過智能的電子系統(tǒng)對各種運行參數(shù)進行控制，并且自診斷系統(tǒng)還可以記錄運行中的故障。利用模糊控制原理和微機控制變速器，使發(fā)動機和變速器在不同的油門開度和行駛環(huán)境下，更加平穩(wěn)的工作運轉(zhuǎn)。

3結(jié)語

以上，總結(jié)了汽車變速器的發(fā)展歷史和未來趨勢，回顧整個汽車變速器的發(fā)展歷程，從最初的用變速桿設(shè)定鏈條傳動比，到手動變速器，到有級自動變速器，直到無級別的自動變速器。無論從機械、液壓、電子、控制以及智能化方面，汽車變速器在汽車制造傳動、動力總成方面的技術(shù)需要我們每一個技術(shù)人員的一次次革新和努力。