汽车变速器发展趋势及应用

节能、环保、安全、高效是汽车变速器发展的主题，从消费者角度，追求舒适性、经济性和安全性；从法规角度，追求高效、低碳、环保。这就要求各变速器公司应用先进、高效的设计技术、制造技术、控制技术及先进的材料，实现变速器的宽传动比及多档化、换档策略的优化、传动效率的提高、变速器的轻量化。

1.手动变速器的发展趋势

（1）变速器多档化和大传动比化 三轴式结构6档变速器逐渐取代二轴式结构5档变速器，由欧洲、美国、日本的一些公司主导的这种更新换代从两三年前开始。采埃孚公司向保时捷911卡雷拉及卡雷拉S车型供应7速手动变速器，这是乘用车首次使用7速手动变速器。其低档传动比增大，档位更加合理，实现了动力性与经济性的综合优化。

（2）高效化及降低NVH 为了提高变速器的效率，可采取以下措施：变速器的多档化；降低差速器浸入润滑油的高度，润滑方式将由传统的齿轮飞溅润滑变为齿轮飞溅润滑与导油槽引导润滑相结合的方式，从而降低了润滑油搅油损失；使用球轴承+滚柱轴承代替传统圆锥轴承，降低轴承摩擦损失；采用高效变速器润滑油。对于降低噪声的要求，除了对变速器本身采取相应措施，如精确控制变速器配合齿轮的齿侧间隙、选择合适的齿轮材料、应用低噪声轴承、设计阶段充分考虑齿轮啮合激励对变速器结构的影响之外，还应考虑离合器及传动轴与变速器的最佳匹配。

（3）轻量化和低成本化 采用先进的成形技术以及合理应用塑料等非金属材料，可实现轻量化和低成本化。基于CAE的变速器壳体轻量化设计，可缩短开发周期长，降低开发成本，提高产品竞争力。

（4）进一步减少变速器占用空间，优化各零部件的空间和尺寸 由于停车起步系统的应用，通过可靠的空档位置信号的探测，可识别空档和倒档的低成本、高可靠性的高度集成性解决方案获得了应用。

2.自动变速器的发展趋势

（1）液力变矩器发展趋势 液力变矩器实现扁平化，变矩系数逐渐减小，闭锁范围及滑摩范围扩大，液力变矩器效率得到提高。随着发动机增压技术的运用，发动机转矩不断提高，对变速器减振提出了更高的要求，出现了带离心式钟摆吸振器的变矩器和带涡轮吸振器的变矩器，显著地提高了变矩器的减振性能。对液动部分进行优化，提高液力变矩器容量和优化轴向空间。

（2）AT的多档化。6～9档自动变速器正逐步取代4档或5档变速器的主导地位，档位增多可以使变速器具有更大的传动比范围和合理的传动比分配。目前采埃孚公司已成功研发出9AT，一些公司已经开始研发10AT。

（3）AT模块化设计 模块化设计在AT中体现得非常明显，主要包括液力变矩器的模块化、液压阀体的模块化、离合器的模块化、制动器的模块化等。根据不同用户的需求，通过不同的模块组合，即可实现各种方案，减少了设计变动，缩短了开发周期，提高了产品竞争力。

（4）多电磁阀的应用 采用多电磁阀控制换档，可明显改善换档质量。在采埃孚公司的6AT中，为了控制系统压力实现换档，设置了6个高流量特点的PWM电磁阀，简化了阀体结构，提高了变速器的综合性能。若使用无泄漏电磁阀或近无泄漏电磁阀，则可进一步提高变速器的效率。

（5）零部件集成化以减小质量 例如，ZF6H26变速器采用一种名为Lepetler的齿轮，整个变速器齿轮组质量减小了11kg；丰田公司A750E/A750F变速器把3个离合器合成一体，装入同一离合器毂内；ZF9HP采用犬牙式离合器，该离合器比普通离合器长，但其直径小，看起来像花键；有的变速器公司采用镁合金变速器箱体，进一步减轻了变速器的重量。

（6）采用新材料、新工艺 新型轻质高强度材料的应用、冲压成形技术的应用，在降低成本及减轻重量方面均有很大的贡献。

3.无级变速器的发展趋势

（1）提高CVT效率

1）减少锥盘压紧损失。通过应用转矩传感器，对施加的压紧力进行优化，对调节和压紧面积加以优化，可有效降低调节过程中液压系统的流量，从而可以采用更小的液压泵，既减少了泵的油耗，又减少了相关的能量损失。

2）减少链条损失。采用连接片和摆动销设计，它具有效率高、尺寸小、工作可靠、噪声低的特点。

3）减少液压泵损失，采用低能耗电动液压泵。(www.zuozong.com)

4）减少CVT轴承损失，利用离合器代替液力变矩器等。

（2）降低CVT成本 从加工工艺上，使用钢板冲压成形的锥盘组作为主要零件，可以降低成本和重量，使用冷挤压加工成形的轴也可以降低成本；根据市场需求的不同，可以采用干式离合器或湿式离合器代替液力变矩器，以降低成本；对CVT壳体进行优化设计，也可以减轻重量，降低成本。

（3）发动机与CVT精确控制综合优化 转矩传感器已经有了广泛应用，尤其是对于小批量增压发动机，它能够对压紧力进行优化，实现CVT的精确控制；将它与发动机集成在一起进行综合控制，可进一步降低油耗和排放。

（4）增大传动转矩 增大CVT传递转矩一直是其研发的重点，新结构CVT传动系统的研发，如BOSCH公司应用新的柔性环材料设计出的钢带动力性更好、成本更低、效率更佳、中心距更小，可传递更大的转矩。模块化设计可以满足快速发展市场下客户的特殊要求，缩短研发周期，提高市场竞争力。CVT是混合动力汽车发动机与驱动电机的耦合机构之一，采用CVT传动系统的混合动力汽车油耗可以降低30%，排放可以降低50%。

4.双离合自动变速器的发展趋势

（1）宽传动比、多档化、轻量化 在保证传动效率的前提下，实现宽传动比、多档化、轻量化。

（2）模块化设计 如电机控制式DCT双离合器的电液执行机构、选换档执行机构和湿式双离合器等。

（3）集成控制 将DCT控制同发动机、ABS、ESP、EPS、ACC控制相结合，实现动力传动系统一体化控制，提高传动系统性能，优化控制效果。

（4）混合动力传动 DCT与电动机/发电机相结合，形成混合动力传动，可以实现发动机单独驱动、电机单独驱动、发动机和电机联合驱动，制动时电动机/发电机处于发电状态，汽车动能转化为电能储存起来。此种方案为混合动力汽车提供了易于实现的动力耦合装置。

（5）集成化、智能化 变速器所有功能被集成在一个单元内，通过一体化，减少故障源，提高可靠性。在控制策略上，采用自适应控制、模糊控制等智能控制方法，提高DCT的自适应能力。

5.机械式自动变速器的发展趋势

（1）动力传动系统一体化 应用集成控制将AMT控制同发动机、ABS、ESP、EPS、ACC控制相结合，实现动力传动系统一体化控制，提高传动系统性能，优化控制效果。

（2）采用新结构 例如，英国Zeroshift公司发明了一种新的AMT技术，通过使用一系列滑动爪和齿槽来实现换档时两齿轮在同一时间啮合，它拥有双离合器的全部优点，设计简单、成本低廉。

（3）混合动力传动 AMT与轮边电动机/发电机结合，形成混合动力传动，可以实现发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动机联合驱动。换档期间由电动机驱动汽车，提高汽车动力性；制动时电动机/发电机处于发电状态，汽车动能转化为电能储存起来。此种方案为混合动力汽车提供了易于实现的动力耦合装置。

（4）集成化、智能化 变速器所有功能被一体化在一个单元内，通过一体化，减少故障源，提高可靠性；在控制策略上采用自适应控制、模糊控制等智能控制方法，提高AMT的自适应能力。

总之，由于交通拥堵日益严重以及女性驾驶者的逐渐增多，更多用户为了驾驶方便而选择自动档汽车；自动变速器技术不断成熟，质量和效率不断提高，对车型的覆盖面不断增加；最近及未来几年集中量产的自动变速器大多是DCT，以DCT为主的中系和欧系车型的产量将超过以CVT为主的日系车型；6AT已进入成熟期，更多档位数的AT将主要应用于高端车型，AT市场份额总体持平或略有下降；受油耗和成本的影响，AMT的市场份额将略有增加。自主品牌自动变速器的增加主要来自DCT，MT数量减少，但受消费者购买力限制减少速度不会过快。政府在税收、补贴等方面采取的实质性鼓励措施，是新能源汽车市场快速增长的主要原因，企业为满足2020年5L/100km的油耗标准，需要大力发展新能源汽车。