李增輝 田華 劉富慶

摘 要：自動(dòng)變速器是現(xiàn)代汽車的重要總成之一。本文首先介紹了自動(dòng)變速器的類型，并根據(jù)中國(guó)輕型車變速器的市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)，指出了液力自動(dòng)變速器依舊占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的觀點(diǎn)。其次總結(jié)了國(guó)外主流供應(yīng)商的技術(shù)現(xiàn)狀及其搭載車型情況，介紹了國(guó)內(nèi)液力自動(dòng)變速器的研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)、產(chǎn)業(yè)化情況。最后重點(diǎn)探討了液力自動(dòng)變速器的發(fā)展趨勢(shì)，指出了其將向多檔化、輕量化、模塊化等方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：液力自動(dòng)變速器；多擋化；輕量化；模塊化

1 前言

變速器是汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，變速器的性能對(duì)整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等有著重要的影響 [1]。目前，市場(chǎng)上主要有以下四類自動(dòng)變速器：傳統(tǒng)的液力自動(dòng)變速器（ Hydraulic Automatic Transmission， AT）、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（ Automatic Mechanical Transmission，AMT）、無級(jí)自動(dòng)變速器（ Continuously Variable Transmission， CVT）和雙離合器自動(dòng)變速器（ Dual Clutch Transmission，DCT）[2]。

在國(guó)內(nèi)， AMT目前只應(yīng)用于一些銷量不高的低端車型，發(fā)展前景并不樂觀，因此市場(chǎng)上呈現(xiàn) AT、DCT和 CVT三分天下的局面。從圖 1中國(guó)輕型車變速器市場(chǎng)份額預(yù)測(cè) [3]來看，DCT和 CVT將得到快速發(fā)展，而 AT具備技術(shù)成熟和成本低廉的優(yōu)勢(shì)，其在未來很長(zhǎng)時(shí)間里都將是自動(dòng)擋車型的主流技術(shù)，因此，本文主要圍繞 AT的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)展開討論。

2 AT技術(shù)現(xiàn)狀

液力自動(dòng)變速器是由液力傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械式齒輪變速系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來進(jìn)行變速變矩。

AT歷經(jīng) 70多年的發(fā)展，目前在自動(dòng)變速器領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，尤其是在美國(guó)、日本和歐洲等汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)有著很高的市場(chǎng)占有率 [2]。

2.1 國(guó)外供應(yīng)商現(xiàn)狀

2006年，日本愛信（ AISIN-AW）率先推出了 8速 AT，并應(yīng)用于雷克薩斯 LS460，從而使其成為世界上第一款搭載 8AT的車型。 2008年，德國(guó)采埃孚（ ZF）開始投產(chǎn) 8HP系列 8速 AT，并于次年開始陸續(xù)為 BMW的大部分車型配套。 2011年，韓國(guó)現(xiàn)代旗下派沃泰（PowerTech）公司研發(fā)的 8速 AT也獲得成功 [4]。這三家供應(yīng)商的 8AT在整車布置上均為縱置后驅(qū)型，多用于匹配大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的豪華車型，應(yīng)用范圍有限。

2012年，基于對(duì)變速器市場(chǎng)的分析， ZF發(fā)布全新的橫置 9HP系列 9速 AT，與 8HP系列不同的是，該變速器能兼顧不同檔次和定位的汽車產(chǎn)品，應(yīng)用范圍更廣。 2014年 7月，愛信 AW的前置前驅(qū) 8速 AT裝備在沃爾沃 XC60車型上入市。橫置 8AT、9AT的推出，進(jìn)一步拓展了多檔位 AT在轎車市場(chǎng)的應(yīng)用，并有望得到更大規(guī)模的普及。

2.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)，近些年各汽車公司在自主研發(fā)的同時(shí)，也在努力尋求和國(guó)外的技術(shù)合作。 2009年年初，吉利收購(gòu)了澳大利亞 DSI自動(dòng)變速器公司，使其具備了 6速及以上 AT的研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)。同年 6月，哈爾濱東安動(dòng)力引進(jìn)日本三菱 4AT和 5AT技術(shù)，產(chǎn)品投產(chǎn)后主要配套自主品牌汽車及三菱系列車型。 2009年，華泰汽車引進(jìn)了德國(guó) ZF的 4AT及 6AT自動(dòng)變速器技術(shù)。

此外，盛瑞傳動(dòng)在 2007 年引進(jìn)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國(guó)際一流水平的乘用車 8AT項(xiàng)目，并于 2010年底成功試制 B1樣機(jī) [5]，如圖 2所示。

盛瑞 8AT經(jīng)過幾年的概念設(shè)計(jì)、工程化實(shí)施、樣機(jī)試制改進(jìn)以及整車搭載試驗(yàn)，目前已具備 10萬套自動(dòng)化裝配生產(chǎn)能力。配備該變速器的自主品牌汽車陸風(fēng) X5于 2014年 8月上市，具有里程碑意義的國(guó)產(chǎn) 8AT將面臨市場(chǎng)和用戶的進(jìn)一步考驗(yàn)。

3 AT發(fā)展趨勢(shì)

3.1 高速比多檔化

從技術(shù)層面講， AT多檔化可以提高從低檔速比到高檔速比的范圍，增大低檔速比可以提高車輛的起動(dòng)性能，中間檔速比范圍變細(xì)可以改善換檔平順性，高檔速比變小可以降低車輛的噪聲及油耗 [6]。檔位數(shù)目的提高使傳動(dòng)系統(tǒng)更加接近于無級(jí)傳動(dòng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下均可處于最佳工作區(qū)域，給整車帶來了更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

從市場(chǎng)層面來看，ZF的 9速 AT已經(jīng)搭載到陸虎極光及 Jeep自由光上上市。奔馳宣布，其自主開發(fā)的 9G-TRONIC將逐步取代目前的 7速 AT。而《美國(guó)汽車新聞》于 2012年年底報(bào)道，美國(guó)兩大巨頭通用汽車和福特汽車將展開合作，共同研發(fā) 9速和 10速自動(dòng)變速器，用于推動(dòng)改善旗下車型的燃油經(jīng)濟(jì)性 [7]。

由此看來，高速比、多檔位將是 AT近期發(fā)展的趨勢(shì)之一，匹配更多檔位的車型將陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)。

3.2 結(jié)構(gòu)緊湊輕量化

AT小型輕量化不但可以降低油耗，還可擴(kuò)大其裝車范圍 [6]，提高平臺(tái)使用率，降低整車成本。為了實(shí)現(xiàn)這一目的， AT供應(yīng)商正從以下幾方面著手：

設(shè)計(jì)過程方面，通過線性和非線性的有限元分析，并與零部件疲勞壽命試驗(yàn)有效結(jié)合，使殼體厚度和部件的徑向尺寸設(shè)計(jì)和構(gòu)成更加合理和緊湊 [8]。

材料應(yīng)用方面，高強(qiáng)度鋁鎂合金被越來越多的應(yīng)用在殼體、離合器支架、行星輪支架等零部件上 [6，8]，進(jìn)一步降低總成重量。

控制系統(tǒng)方面，將 AT的電控單元（ TCU）、液壓系統(tǒng)的電磁閥以及諸多傳感器等集成到一起，布置在變速器內(nèi)部。既節(jié)省了發(fā)動(dòng)機(jī)艙安裝空間，又避免了機(jī)艙內(nèi)線束間信號(hào)的干擾。這種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，正在被越來越多的供應(yīng)商所采用。

3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)高效化

AT供應(yīng)商為滿足整車廠日益嚴(yán)苛的油耗要求，除提供更高的檔位以外，還采取了以下技術(shù)和控制方法，如：

設(shè)計(jì)中盡可能減少換擋操縱元件，降低變速器內(nèi)部牽引損失，提高傳動(dòng)效率。

液力變矩器中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)減震系統(tǒng)，配合先進(jìn)的控制策略和標(biāo)定技術(shù)，可以使車輛在更低檔位、更低車速范圍內(nèi)鎖止離合器，既提高了傳動(dòng)效率，又滿足了整車駕駛性和 NVH的要求。

為實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī) Start-Stop功能，在 AT上設(shè)計(jì)成本低廉、安裝簡(jiǎn)單的蓄能器，淘汰傳統(tǒng)的高功率油泵或電動(dòng)液壓泵，進(jìn)一步提升了傳動(dòng)效率。

3.4 機(jī)械部件電子化

電子化是汽車發(fā)展的趨勢(shì)，也是自動(dòng)變速器的發(fā)展必然，越來越多的機(jī)械部件逐漸被電子元件取代。典型代表是電子換擋桿，也就是通常說的線控?fù)Q擋（ shift-by-wire）技術(shù) [9]，它可以減少換擋操縱系統(tǒng)零部件數(shù)量，防止駕駛員誤操作，提高換擋速度等。如今，越來越多的車型都開始應(yīng)用這一技術(shù)。

3.5 總成模塊化通用化

除了降低油耗和改善性能之外， AT供應(yīng)商們更深遠(yuǎn)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)的模塊化和通用性，從而可以用現(xiàn)有的和未來的技術(shù)來滿足各種各樣的需求，而不需要改變車內(nèi)的安裝空間和其他模塊，這種理念將是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。

今后的自動(dòng)變速器可以與混合動(dòng)力系統(tǒng)完美匹配。目前，業(yè)內(nèi)已經(jīng)推出把電機(jī)集成到變速器中的相關(guān)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)相對(duì)低成本的輕度混合動(dòng)力車。而 ZF公司為應(yīng)用于強(qiáng)混電動(dòng)汽車而設(shè)計(jì)的 8速自動(dòng)變速器，已將電機(jī)、離合器、扭轉(zhuǎn)減振器和液壓系統(tǒng)集成在一個(gè)模塊包內(nèi)，既節(jié)約了空間又提高了效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

為了滿足消費(fèi)者對(duì)汽車性能需求的提高，世界各汽車廠家對(duì)于自動(dòng)變速器的投入將不斷加大。雖然有咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)， DCT和 CVT的市場(chǎng)份額會(huì)持續(xù)增加，但筆者認(rèn)為，在未來的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)， AT變速器依然將呈現(xiàn)出穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢(shì)，各種新的傳動(dòng)方式和控制技術(shù)將會(huì)不斷地出現(xiàn)，使其綜合性能不斷提高，從而進(jìn)一步穩(wěn)固 AT車型的市場(chǎng)份額。

參考文獻(xiàn)：

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[3] Ian Riches. 中國(guó)變速器市場(chǎng)預(yù)測(cè) [J]. 汽車與配件，2010，40（10）： 12～13.

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