张志行　李进

摘 要：汽车传动系统中最关键的部件为变速器，其性能表现是考量车辆设备驾驶运动性和乘坐平顺性的重要指标。而自动变速器自问世以来凭借其智能化的操纵特性迅速普及开来，成为当前变速器市场的主流。本文基于自动变速器的发展历程，通过对主流自动变速器的技术分析，引出了自动变速器可能的发展方向。

关键词：汽车;自动变速器;技术分析;发展趋势

1 引言

自动变速器（Automatic Transmission，简称：AT），通常来说是一种可以在车辆行驶过程中能根据路面状况和车辆行驶状况自动改变齿轮传动比的装置，使驾驶员无需手动操作档杆，降低了驾驶者的操控负担。自动变速箱的作用有：（1）实现传动比在较大范围内变化，让发动机运转在较为理想的环境下，并且能够扩大车轮的转矩和转速的配比，从而提高车辆对路况的适应能力。（2）实现倒车行驶并且不改变发动机转矩。（3）实现空档，从而中断发动机的动力供给。

自1939年，美国Buick汽车公司首次在其Oldsmobile轿车上装用液力变速器以来，逐渐出现了基于发动机工作信号自动控制换档的液力变速器，使自动变速器进入蓬勃发展时期。法国Renault汽车公司于60年代末首次将电子元件应用于自动变速器，此后日本汽车公司陆续采用该项技术。1982年，丰田汽车公司在其研发的电子控制变速器系统中采用电子控制单元技术，实现了电控变速系统的飞速发展。电控自动变速器与发动机输出特性相匹配，在乘用车和商用车上已广泛应用。

2 主流自动变速器详析

目前汽车广泛搭载的自动变速器可以分为四类：液力自动变速器（AT）、电控机械式自动变速器（AMT）、双离合自动变速器（DCT）、机械无极自动变速器（CVT）。

2.1 液力自动变速器（AT）

液力自动变速器（AT）主要由液力传动部分、机械传动部分以及电子液压控制部分组成。

核心部件为液力变矩器，由壳体、涡轮、导轮、泵轮等组成。其工作原理为：在一个充满自动变速器油（ATF）的腔体内，发动机首先带动泵轮旋转，其次被搅动的油液带动涡轮旋转，接着在导轮的作用下，凭借相互作用力使泵轮和涡轮之间产生转速差以实现变速变矩。由于液力变矩器的可变范围有限，因此需要在其后面配备行星齿轮变速系统，进一步增大扭矩并扩大变速范围，改善了车辆的自适应能力。电子液压控制单元通过采集车速和节气门开度信号，进行分析计算后，向执行机构发出指令，实现换挡、锁止和同步等控制。

AT的应用广泛，受到许多车企的青睐，其代表车型有：保时捷卡宴、马自达阿特兹、福特蒙迪欧等。其生产厂家主要有：采埃孚（ZF）股份公司和爱信（AISIN）精机公司等。AT的集大成者当属宝马，旗下有许多车型比如3系、5系、7系采用的都是与采埃孚合作开发的8AT自动变速器。经过多年的发展改进和技术调校，此款变速器不仅换挡平顺，而且传动效率高，降档积极，升档迅速，具有十分强劲的运动特性。正是由于此款采埃孚的8AT优异表现使得宝马许多车型被称为同级别的性能和运动操控标杆。

尽管AT在结构设计和制造加工上存在诸多难点，但是经过80年的优化和改进，其技术已经十分成熟，在美国、德国和日本都有较高的市场占有率，此外许多国产车型也搭载了AT自动变速器。

2.2 电控机械式自动变速器（AMT）

电控机械式自动变速箱（Automated Mechanical Transmission，简称：AMT）是一款具备电控离合的手动机械式变速器（MT）。AMT以MT为基础，将MT的离合器分离与结合及换挡拨叉等手动操控的部件实现电子自动化控制。其主要结构包括离合器、齿轮式机械变速器和电子控制单元（ECU）。ECU通过感知加速踏板和操纵杆的变化，由传感器采集发动机转速等信号，向执行机构发出指令，实现发动机供油进气、离合器的分离与结合、变速器换挡三者动作变换与时间顺序的完美匹配。

由于AMT变速器是基于传统的MT改进升级而来，因此制造成本和技术难度较低，多用于一些成本控制非常苛刻的微型车和小型车上，例如：上汽名爵MG3、奔驰SMART、雪佛兰赛欧等。但同时因其在平顺性优化工作方面不够完善导致其实际使用体验较差。

2.3 双离合自动变速器（DCT）

双离合变速器（Dual Clutch Transmission，简称：DCT），其最大特点是内置两个离合器。DCT主要由双离合器、多轴齿轮变速器、自动换挡行星机构和电控液压系统组成。如下图1所示，离合器1使用键类零件与输入轴1连接，负责1、3、5挡齿轮以及倒挡齿轮的动力输入和中断;离合器2与输入轴2连接，负责2、4、6挡齿轮的动力输入和中断。例如挂入某奇数挡位时，离合器1结合，相应齿轮组啮合传动对外输出动力。在下一档换挡前，另一组啮合的齿轮已被提前选挂，换挡时，处于工作状态的离合器1分离，将使用中的齿轮脱离，同时该齿轮与离合器2接合并传递动力进入下一档。在档位变换期间两组离合器共同配合工作，保证至少有一条动力传递线路连通，使换挡时持续对外输出动力成为现实。

DCT分为干式和湿式双离合变速器两种。两者的差异点在于双离合器摩擦片的散热冷却方法：湿式DCT的两组离合器片浸泡在充满油液的密闭腔室内，依靠油液带走工作中产生的热量，而干式DCT的摩擦片则依靠空气进行冷却。

DCT换挡速度极快且没有动力中断，满足了驾驶爱好者更加纯粹的运动性驾驶需求。其制造成本和难度相较于AT大大降低，因此近些年被许多车型广泛使用。比如现代菲斯塔、讴歌TLX-L、奔馳GLA、上汽名爵MG6等。客观来看，纵然干式双离合变速器在燃油经济性和成本控制上有一定优势，但由于换档时顿挫明显和故障率高等问题经常被消费者诟病。而湿式DCT虽然解决了以上问题但其传动效率有所下降。因此DCT是一把双刃剑，无法同时兼顾平顺舒适性和燃油经济性，这就需要车企对于定位不同的车型做出针对性选择。

2.4 机械无极自动变速器（CVT）

机械式无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称：CVT），有别于自动变速器的换档过程，其速比的变化是连续均匀的，所以动力输出平稳流畅。CVT主要是由离合器、主动和从动轮组、金属带式无级变速机构、电子控制模块和中间减速机构组成。CVT的工作原理为：在内部传动系统里，两锥型盘可在液压的推力作用下收紧或张开，挤压钢片链条来调节两轮组之间V型槽的宽度，使金属带链条带动的圆盘直径发生变化，从而实现传动比变化。

CVT具备极佳的换挡平顺性和舒适性，具有精简的机械结构和较低的制造成本，非常符合日系车企追求舒适家用的造车理念，因此被广泛搭载于中小型汽车上，如：本田思域、日产蓝鸟、丰田雷凌等。此外，CVT可以维持在发动机的最大功率转速区间内运转，具有良好的中后段加速能力。早期CVT的金属带无法承受较大扭矩而遭受质疑，但随着技术的改进，目前CVT的可靠性有了质的飞跃，逐渐搭载于一些中高端车型上，如：奥迪A6（FSI）、日产天籁2.0T版本。

2.5 小结，见表1

3 自动变速器的发展趋势

伴随汽车行业的持续进步，消费者对车辆的综合体验的要求日益提高，自动变速器也因此向着高效化、智能化和电子电气化的方向发展。

3.1 高效化

采取对自动变速器在结构设计上的改善和调校上的优化等措施，可以提高其传动效率、改善燃油经济性、降低排放，使自动变速器向着高效化发展，满足环境友好和可持续发展的要求。

3.2 智能化

在自动变速器系统中使用先进的微控制单元，能够智能感知驾驶员的行为意图，同时自动采集车辆运行过程中的各种参数，依靠其内置优化算法的多参数智能控制器维持车辆工作在最佳状态。

3.3 电子化

相比液压、气动或机械控制，电子控制具有明显的优势：不仅响应更迅速，还可通过传动系的联合控制，改善了自动变速器的换挡特性，比独立控制具有更优越的性能，有利于整车轻量化及成本的降低等。

4 结语

通过以上的分析与对比，不难发现自动变速器的性能表现直接决定了整车的行驶品质。未来自动变速器需要在机电智能化、结构精简化方面不断改进，进一步提高车量设备的性能，这需要每一个技术人员和从业人员的坚持与努力。

参考文献：

[1]叶勤.汽车自动变速器技术及其发展[J].重庆工学院学报，2006，20（5）.

[2]李晓静，罗永革.汽车机械自动变速器系 统的组成及其发展[J].湖北汽車工业学院学报，2006，20（1）.

[3]宁红.第九届国际汽车变速器及驱动技术研讨会[J].汽车技术，2017（5）：44.