手动变速器与自动变速器

赵玉斌

(河北省交通职业技术学校)

变速器在汽车传动系中主要起改变转速和转矩的作用。传统的手动变速器虽能满足汽车动力性和经济性的基本要求，但存在以下不足:

(1)换挡操作劳动强度大，增加了行车不安全因素。

驾驶员在进行换操作时，需要交替或同时操纵离合器踏板、加速踏板及变速器操纵杆。就使用传统机械式手动变速箱的汽车而言，离合器踏板力的范围是150～200N，在道路状况变化大，交通情况复杂的市区内，汽车每行驶10km，驾驶员须换挡50～80次，踏离合器60～90次，平均每分钟要连续完成10～20次手脚协调动作，驾驶员需要频繁地进行换操作，劳动强度大，容易紧张、疲劳及分散注意力，从而增加汽车行驶不安全因素。

(2)不易把握换挡的最佳时机，影响车辆行驶动力和增加油耗。

把握好换时机，要求驾驶员有丰富的经验和熟练的驾驶技术。升过早或降过晚，会使汽车的动力不足;升过晚或降过早，会使发动机的转速过高，油耗增加，据统计在城市运行工况行驶时，熟练驾驶员与非熟练驾驶员的油耗可相差10％以上，离合器摩擦片的更换频率相差20％以上。因此，自动变速器对于提高车辆的动力性与经济性，降低排放污染，延长零部件的使用寿命具有举足轻重的意义。

(3)换操作不熟练时易产生动载荷而影响发动机和传动系统的寿命。

换时必须切断发动机的动力，因此若换操作不当，发动机和传动系统都将承受因换而引起的冲击力，从而降低了发动机和传动系统的使用寿命。

(4)换操作不当使行车不平稳和影响乘坐舒适性。

在变速器换操作时，虽然有离合器的分离或接合来切断或接通发动机动力，但操作稍有不当，就易造成车辆抖动，使行车不平稳，给乘坐带来不适。

为了解决这些问题，需要有一套机构，能按照最佳换模式进行自动换，以达到操纵方便，降低油耗和延长汽车使用寿命，保证行车安全的目的。于是自动变速器应运而生。

目前世界上使用最多的汽车自动变速器主要有3种类型，一种是液力自动变速器(Automatic Transmission简称‘AT’)，一种是电控机械式自动变速器(Automated Meehanieal Transmission简称‘AMT’)、另一种是金属带式无级自动变速(Continuously Variable Transmission简称‘CVT’)。

(1)液力自动变速器

液力自动变速器是利用液力传递动力的装置，它通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩，主要由液力变矩器、行星齿轮、液压操纵系统组成。它可以在间实现无级变速，而与之间是有级变速。这种变速系统的操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩，切换位柔和、平稳，免除了手动变速器繁杂的换挡和脚踩离合器踏板的频繁操作，具有良好的乘坐舒适性和方便的操纵性。

液力自动变速器已有60多年的历史，技术成熟、性能可靠，AT几乎成为自动变速器的代名词。但AT缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速器灵敏;二是费油不经济，传动效率低、变矩范围有限，为此带有变矩器的AT车几乎都是电子控制，且带有闭锁机构，并扩大闭锁范围和缩短锁止接合时间;三是结构和制造工艺复杂，修理困难;另外在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，也不能用推车或拖车的方法启动。所以目前液力自动变速器AT市场占有率的统治地位已经开始动摇。

(2)金属带无极自动变速器

金属带无级自动变速器属摩擦式无级变速器，采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽时，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径来进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。

金属带无级自动变速器能较好地协调车辆行驶时，外界行驶条件与发动机负荷特性匹配问题，从而充分发挥了发动机的功率潜能，提高了燃油经济性，降低了排放污染，并且使传动变化平滑、冲击小，提高了乘坐的舒适性。由于采用了先进的电子控制器和算法，使得无级自动变速器的传动效率远远高于其它形式的自动变速系统，同时动力性能也得以提高。无级自动变速系统可以控制发动机转速在最小的范围内变化，而车速可在较宽的范围内变化，传动比范围可达到5.0 以上。

但CVT的缺点也是明显的，此项技术的主要难度在于传动带的强度和寿命问题以及传动带与带轮之间的滑磨限制传动效率等问题还没有得到很好的解决，所以一般只能用于小排量汽车。

(3)电控机械式自动变速器

AMT是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子技术，驾驶和控制理论，以电子控制器(ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换挡机构、离合器、油门进行操纵，来实现起步和换挡的自动操作，是一种有级变速器。

AMT具有操纵方便的自动变速功能，能大幅提高离合器、同步器寿命和行车安全性，且保留了传统有级机械变速器传动效率高、体积小、机构简单、使用可靠、易于制造、成本低、燃油消耗少和维护与使用费用低等诸多优点，与AT相比，在结构构造，制造工艺上没有AT复杂，在操纵方便上具备了AT的优点，因而AMT成为自动变速器领域的一个重要研究与开发方向。