汽车变速器的现状和发展方向


汽车行驶的速度是不断变化的,这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多,这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想,但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。

在跨越了三个世纪的一百多年后的今天,汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情,极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题,也是汽车变速器的研究的终极目标。

围绕汽车变速箱五个研究方向,各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

1. 摩擦传动CVT

金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求,装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道:大排量6缸内燃机(2.8L)的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ,能传动142kw(193bhp)功率,280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。

另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示,新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用,可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。

从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT,摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪,尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平,也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山,这至少说明了四个问题:
(1)无级变速(CVT)是汽车变速箱始终追逐的目标。
(2)摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。
(3)摩擦传动CVT传动效率低是必然的。
(4)摩擦传动CVT的效率,功率无法与齿轮变速相比。

2. 液力传动

人们经常把液力自动变速器(AT)和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作,使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器(AT)不是无级变速,是有级变速的自动控制,没有从根本上满足汽车对变速器的要求。

从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT,百年大回转说明:无级变速箱是汽车变速箱的最终归属,液力自动变速器只不过是一种过渡产品。

3.电控机械式自动变速器

电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称"AMT")和液力自动变速器(AT)一样,不是无级变速器,是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱,但控制参量太多,实现自动控制相当困难。

4.齿轮无级变速器

齿轮无级变速器(Gear Continuously Variable Transmission)这是一种全新的设计思想,是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。

据最新消息:一种"齿轮无级变速装置"(Gear Continuously Variable Transmission简称"G-CVT")已经试制成功,并已经进行了多次样机试验。"齿轮无级变速装置"结构相当简单,只有不足20种非标零件,51个零件,生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。

齿轮无级变速器的优势表现为:
(1)传动功率大,200KW的传动功率是很容易达到的;
(2)传动效率高,90%以上的传动效率是很容易达到的;
(3)结构简单,大幅度降低生产成本,相当于自动变速箱的1/10;
(4)对汽车而言,提高传动效率,节油20%;
(5)发动机在理想状态下工作,燃料燃烧完全,排放干净,极大的减少了对环境的污染。

作者:纵先生(2001.2.7)

▲返回