手動(dòng)變速器與自動(dòng)變速器

趙玉斌

(河北省交通職業(yè)技術(shù)學(xué)校)

變速器在汽車(chē)傳動(dòng)系中主要起改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的作用。傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器雖能滿足汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的基本要求，但存在以下不足:

(1)換擋操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，增加了行車(chē)不安全因素。

駕駛員在進(jìn)行換操作時(shí)，需要交替或同時(shí)操縱離合器踏板、加速踏板及變速器操縱桿。就使用傳統(tǒng)機(jī)械式手動(dòng)變速箱的汽車(chē)而言，離合器踏板力的范圍是150～200N，在道路狀況變化大，交通情況復(fù)雜的市區(qū)內(nèi)，汽車(chē)每行駛10km，駕駛員須換擋50～80次，踏離合器60～90次，平均每分鐘要連續(xù)完成10～20次手腳協(xié)調(diào)動(dòng)作，駕駛員需要頻繁地進(jìn)行換操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，容易緊張、疲勞及分散注意力，從而增加汽車(chē)行駛不安全因素。

(2)不易把握換擋的最佳時(shí)機(jī)，影響車(chē)輛行駛動(dòng)力和增加油耗。

把握好換時(shí)機(jī)，要求駕駛員有豐富的經(jīng)驗(yàn)和熟練的駕駛技術(shù)。升過(guò)早或降過(guò)晚，會(huì)使汽車(chē)的動(dòng)力不足;升過(guò)晚或降過(guò)早，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)高，油耗增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)在城市運(yùn)行工況行駛時(shí)，熟練駕駛員與非熟練駕駛員的油耗可相差10％以上，離合器摩擦片的更換頻率相差20％以上。因此，自動(dòng)變速器對(duì)于提高車(chē)輛的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，降低排放污染，延長(zhǎng)零部件的使用壽命具有舉足輕重的意義。

(3)換操作不熟練時(shí)易產(chǎn)生動(dòng)載荷而影響發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命。

換時(shí)必須切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，因此若換操作不當(dāng)，發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)都將承受因換而引起的沖擊力，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。

(4)換操作不當(dāng)使行車(chē)不平穩(wěn)和影響乘坐舒適性。

在變速器換操作時(shí)，雖然有離合器的分離或接合來(lái)切斷或接通發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，但操作稍有不當(dāng)，就易造成車(chē)輛抖動(dòng)，使行車(chē)不平穩(wěn)，給乘坐帶來(lái)不適。

為了解決這些問(wèn)題，需要有一套機(jī)構(gòu)，能按照最佳換模式進(jìn)行自動(dòng)換，以達(dá)到操縱方便，降低油耗和延長(zhǎng)汽車(chē)使用壽命，保證行車(chē)安全的目的。于是自動(dòng)變速器應(yīng)運(yùn)而生。

目前世界上使用最多的汽車(chē)自動(dòng)變速器主要有3種類(lèi)型，一種是液力自動(dòng)變速器(Automatic Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)‘AT’)，一種是電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Meehanieal Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)‘AMT’)、另一種是金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速(Continuously Variable Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)‘CVT’)。

(1)液力自動(dòng)變速器

液力自動(dòng)變速器是利用液力傳遞動(dòng)力的裝置，它通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩，主要由液力變矩器、行星齒輪、液壓操縱系統(tǒng)組成。它可以在間實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，而與之間是有級(jí)變速。這種變速系統(tǒng)的操縱系統(tǒng)會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作變化自行操縱行星齒輪，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速變矩，切換位柔和、平穩(wěn)，免除了手動(dòng)變速器繁雜的換擋和腳踩離合器踏板的頻繁操作，具有良好的乘坐舒適性和方便的操縱性。

液力自動(dòng)變速器已有60多年的歷史，技術(shù)成熟、性能可靠，AT幾乎成為自動(dòng)變速器的代名詞。但AT缺點(diǎn)也多，一是對(duì)速度變化反應(yīng)較慢，沒(méi)有手動(dòng)變速器靈敏;二是費(fèi)油不經(jīng)濟(jì)，傳動(dòng)效率低、變矩范圍有限，為此帶有變矩器的AT車(chē)幾乎都是電子控制，且?guī)в虚]鎖機(jī)構(gòu)，并擴(kuò)大閉鎖范圍和縮短鎖止接合時(shí)間;三是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，修理困難;另外在液力變扭器內(nèi)高速循環(huán)流動(dòng)的液壓油會(huì)產(chǎn)生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油，如果汽車(chē)因蓄電池缺電不能啟動(dòng)，也不能用推車(chē)或拖車(chē)的方法啟動(dòng)。所以目前液力自動(dòng)變速器AT市場(chǎng)占有率的統(tǒng)治地位已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)搖。

(2)金屬帶無(wú)極自動(dòng)變速器

金屬帶無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器屬摩擦式無(wú)級(jí)變速器，采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，即當(dāng)棘輪變化槽寬時(shí)，相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑來(lái)進(jìn)行變速，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。

金屬帶無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器能較好地協(xié)調(diào)車(chē)輛行駛時(shí)，外界行駛條件與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性匹配問(wèn)題，從而充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率潛能，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，降低了排放污染，并且使傳動(dòng)變化平滑、沖擊小，提高了乘坐的舒適性。由于采用了先進(jìn)的電子控制器和算法，使得無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它形式的自動(dòng)變速系統(tǒng)，同時(shí)動(dòng)力性能也得以提高。無(wú)級(jí)自動(dòng)變速系統(tǒng)可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在最小的范圍內(nèi)變化，而車(chē)速可在較寬的范圍內(nèi)變化，傳動(dòng)比范圍可達(dá)到5.0 以上。

但CVT的缺點(diǎn)也是明顯的，此項(xiàng)技術(shù)的主要難度在于傳動(dòng)帶的強(qiáng)度和壽命問(wèn)題以及傳動(dòng)帶與帶輪之間的滑磨限制傳動(dòng)效率等問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決，所以一般只能用于小排量汽車(chē)。

(3)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器

AMT是在傳統(tǒng)的固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用微電子技術(shù)，駕駛和控制理論，以電子控制器(ECU)為核心，通過(guò)電動(dòng)、液壓或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)選換擋機(jī)構(gòu)、離合器、油門(mén)進(jìn)行操縱，來(lái)實(shí)現(xiàn)起步和換擋的自動(dòng)操作，是一種有級(jí)變速器。

AMT具有操縱方便的自動(dòng)變速功能，能大幅提高離合器、同步器壽命和行車(chē)安全性，且保留了傳統(tǒng)有級(jí)機(jī)械變速器傳動(dòng)效率高、體積小、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、易于制造、成本低、燃油消耗少和維護(hù)與使用費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，與AT相比，在結(jié)構(gòu)構(gòu)造，制造工藝上沒(méi)有AT復(fù)雜，在操縱方便上具備了AT的優(yōu)點(diǎn)，因而AMT成為自動(dòng)變速器領(lǐng)域的一個(gè)重要研究與開(kāi)發(fā)方向。