变速器的发展历史

变速器的发展历史

了解汽车的人都知道，汽车的动力是由发动机产生的。而发动机发出的动力通过离合器、变速器、传动轴等传递到车轮。变速器的重要性由此可见，所以，了解变速器的发展历史是每个爱车人所必需的。变速器的基本作用是：

1）改动传动比，降速增扭。

2）利用倒档实现汽车的倒向行驶。

3）在发动机熄火的情况下，利用空档中断动力传递，且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。

近百年，变速器经历了用变速杆改变链条的传动比→手动变速器→有级变速器→无级变速器的发展历史。

1、早起汽车传动系统

早期的汽车传动系统，从发动机到车轮之间的动力形式很简单。发动机驱动一组锥齿减速齿轮，再传动到一根轴和皮带轮。皮带轮和驱动桥上的内齿轮啮合，使汽车行驶，大齿轮用来加速，能使汽车达到32 km／h的速度。如果遇到上坡，而爬坡能力不够时，驾驶员就停下车子，把小链轮啮合后进行驱动。

世界上第一辆汽油汽车由德国工程师卡尔·本茨和戈特利布·戴姆勒于1886年同时宣告制成，卡尔·本茨制造的是三轮汽车，后者制造的是四轮汽车。在三轮汽车中，汽油机发动以后，动力经齿轮和链条传至后轴，后轴系两个半轴，中间装有差速器，有利于车辆转弯。

前轮架位于一个叉形结构架上，类似现代自行车的前叉装置，上面有转向手柄，用来操纵车辆转弯。这辆车上还装有变速杆，用来改变链条的传动比，使车速快慢自如.

2、手动变速器

手动变速器是靠驾驶员直接操纵换挡手柄换挡，为汽车最初普遍采用。在20世纪60年代，大部分的汽车变速器只有3个档位，只有高速档具备同步器。当时驾驶员驾驶车辆时，必须有很好的技术，才能平顺地换档。发展至今，大多数手动变速器也搭载有5档，甚至6档速率。低档速率对节约燃料有好处，加快速度需要变高速档。

手动变速器(MT)主要采用齿轮传动的降速增扭原理，变速器内有多组传动比不同的齿轮副，一对齿数不同的齿轮啮合传动时，若小齿动时，输出转速就增高。汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。 12122112M M z z n n i ===

z 1，n 1，M 1，主动齿轮的参数;z 2，n 2，M 2为从动齿轮的参数。如图1

所示：

图1 工作原理

图2 换挡原理

图3 变速原理

3、自动变速器

装有手动变速器的汽车在行车过程中，驾驶员通常需要频繁换档，这加重了驾驶员的负担，分散了驾驶员的注意力，不利于行车安全。并且换档品质的好坏，很大程度上取决于驾驶员的熟练程度，而新手很难把握。自动变速器可以使换档过程自动完成，减轻了驾驶员的负担，并且消除了驾驶员操作水平的影响，保证了汽车的经济性和动力性，提高了行车舒适性和安全性。

图4 自动变速器的原理图

3.1、自动变速器的发展历史

▶1930年，戴姆勒公司将液力耦合器应用于汽车，改变了传统的机械传动方式。

▶1950年代，开发出了由液力变矩器和行星齿轮构成的自动变速器。1958年，荷兰的DAF公司H.Van Doorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的Daffodil 轿车上，其销量超过了100万辆。

▶ 1960年代，应用较多，但是效率很低，开发重点转向了更高效率的液力变矩器。

▶1960年代出现了半自动的SAMT，只能控制离合器，选换档需要驾驶员完成。

▶六十年代中期，荷兰的VDT公司用金属带取代之前的橡胶带，研制出了能传递功率容量大，效率高，结构紧凑的无级变速器。

▶ 1970年代，出现了带有闭锁离合器的液力变矩器，提高了液力自动

变速器在高速时的效率。

▶ 1970年代SAMT发展成熟

▶ 1980年代增加了行星齿轮档位和驻车锁止（P）系统，并采用电子控制。

▶ 1983年，日本五十铃公司研制出全自动AMT，离合器和选换档都自动完成。

▶ 1987年，日本富士重工公司从VDT公司购买了金属带，并得到了VDT 公司的技术指导，生产了面向1.0L轿车的CVT，并装在Subaru Justy 轿车上，采用液压控制。

▶ 1990年代出现了智能化AMT，将AMT的控制同 ECU、ABS、ASR的控制相结合，实现动力传动系统一体化控制。

▶1995年9月，Honda公司开发了新一代金属带式CVT即Honda Multi Matic，实现了离合器、换挡和夹紧力的全电子控制

▶1999年德国奥迪公司联合LUK公司和Temic公司，开发完成了FF纵置金属链式CVT－Multitronic，成功地装在输出转矩310Nm、排量2.8L 的奥迪A6/A4和保时捷跑车上，并于2002年11月投放到中国市场。

▶ 2003年，Damler-Benz公司开发了7速AT

3.2、自动变速器的特点

1、汽车起步平稳，减小振动与冲击，提高乘坐舒适性；

2、汽车能以较低速稳定行驶，提高通过性；

3、自动适应道路阻力变化，提高平均速度和动力性；

4、便于实现自动换挡、减轻驾驶员体力，提高安全性；

5、减轻空气污染；

6、减小换挡冲击，消除动力传动动载荷，延长使用寿命；

7、但结构复杂，制造精度和成本高；传动效率低；使用、维修及故障排除难度大，技术水平要求高。

3.3、自动变速器的分类

1、AT 液力自动变速器

2、CVT 无级自动变速器

3、AMT 电控机械自动变速器

4、DCT 双离合自动变速器

3.4、AT 液力自动变速器

图5 前置前驱AT 图6 前置后驱AT

典型的AT主要由液力变矩器、行星齿轮传动机构和控制系统组成。

液力变矩器一般由泵轮、涡轮、导轮和锁止离合器组成。由于液力变矩器具有增扭作用，装有AT的汽车起步性能较好。由于液力变矩器具有无级变速的特性，因此AT具有分段无级变速的特性，换档的平