汽車變速器的發(fā)展歷史及未來趨勢(shì)

摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)和科技的進(jìn)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(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力總成中十分重要的一部分，是當(dāng)今該項(xiàng)技術(shù)的核心。從側(cè)鏈傳動(dòng)到液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，再到無級(jí)自動(dòng)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(dòng)裝置

變速器的作用：汽車的動(dòng)力核心就是發(fā)動(dòng)機(jī)，而變速器對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，一方面需要傳動(dòng)裝置傳遞到驅(qū)動(dòng)裝置，另一個(gè)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(shí)現(xiàn)空擋，從而中斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力供給，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）改變傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在理想的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠擴(kuò)大車輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的配比，實(shí)現(xiàn)在各種路面上的行駛。（3）實(shí)現(xiàn)倒車，尤其是不改變發(fā)動(dòng)機(jī)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(jì)制造出了世界上第一輛汽油三輪車和汽油四輪車，當(dāng)時(shí)的傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，同時(shí)，經(jīng)由齒輪和鏈條的傳動(dòng)以及后軸系的兩個(gè)半軸和差速器，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸?shù)胶筝?，并且，使用變速桿來改變鏈條的傳動(dòng)比，就這樣實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力傳動(dòng)。

1.2手動(dòng)變速器（MT）

采用齒輪傳動(dòng)的降速原理，通過多組齒數(shù)不同的齒輪副。其實(shí)際的使用，汽車行駛過程中就是通過此機(jī)構(gòu)中不同的齒輪副配合，從而達(dá)到換擋的目的。實(shí)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(shí)際的行駛過程中，高速行駛時(shí)，會(huì)使用傳動(dòng)比低的齒輪副運(yùn)轉(zhuǎn)；低速行駛時(shí)，就通過傳動(dòng)比大的齒輪副進(jìn)行工作。實(shí)際上，由于空間上的限制，在絕大多數(shù)轎車中，發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(diǎn)不言而喻：汽車的結(jié)構(gòu)更加緊湊、質(zhì)量降低，同時(shí)，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(dòng)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(jí)和中級(jí)轎車上。

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

1.3自動(dòng)變速器

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

1.3.1液力自動(dòng)變速器（AT）

雖然AT的機(jī)構(gòu)和型號(hào)都比較復(fù)雜，但是有一點(diǎn)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(jī)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(diǎn)，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(yùn)行情況的電信號(hào)，然后給電磁閥輸出控制指令，最終實(shí)現(xiàn)變速器的自動(dòng)換擋的操作。

1.3.2電控機(jī)械式自動(dòng)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(jī)構(gòu)，在總體的傳動(dòng)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(jìn)行改造，把選換擋、離合器和發(fā)動(dòng)機(jī)油門進(jìn)行自動(dòng)化的控制，從而實(shí)現(xiàn)了在不同路況、汽車運(yùn)行情況的自動(dòng)換擋控制。在實(shí)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(gè)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位、油門開度等電信號(hào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)行車，達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)、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(yàn)。

1.3.3無級(jí)自動(dòng)變速器（CVT）

實(shí)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(jì)性和動(dòng)力性更加完善。整體來看，CVT系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)首先輸出動(dòng)力到主動(dòng)輪，依次是V型傳送帶、從動(dòng)輪、減速器、差速器到車輪，最終實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。

鑒于CVT獨(dú)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(dòng)力性能更優(yōu)良。首先，CVT能夠及時(shí)調(diào)整傳動(dòng)比，是發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(shì)

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(jī)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(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器將會(huì)成為未來的趨勢(shì)。

2.1電子控制

相比于液壓控制，電子控制的優(yōu)勢(shì)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(shí)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(gè)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(yàn)將是未來汽車擁有核心競(jìng)爭力的關(guān)鍵。

2.8低噪音化

實(shí)際上，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、排氣系統(tǒng)噪聲、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲是整個(gè)汽車噪聲系統(tǒng)的三大聲源。經(jīng)過設(shè)計(jì)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(jì)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在降低高速擋齒輪噪聲的實(shí)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(duì)各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制，并且自診斷系統(tǒng)還可以記錄運(yùn)行中的故障。利用模糊控制原理和微機(jī)控制變速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)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(shì)，回顧整個(gè)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(dòng)比，到手動(dòng)變速器，到有級(jí)自動(dòng)變速器，直到無級(jí)別的自動(dòng)變速器。無論從機(jī)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(dòng)、動(dòng)力總成方面的技術(shù)需要我們每一個(gè)技術(shù)人員的一次次革新和努力。