趙陽(yáng)春，朱新明，周明，鄭謀

（1.深圳市通達(dá)艾力生實(shí)業(yè)有限公司，廣東 深圳 518004；2.比亞迪汽車(chē)工業(yè)有限公司，廣東 深圳 518118；3.重慶長(zhǎng)安股份有限公司，重慶 江北 400020）

引言

相較于手動(dòng)變速器MT(Manual Transmission)，廣義的自動(dòng)變速器包括：基于液力變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)自動(dòng)變速器AT(Automatic Transmission)、基于手動(dòng)變速器的AMT(Automatic Manual Transmission)、無(wú)級(jí)變速器CVT(Continuously Variable Transmission)、雙離合變速器DCT(Dual Clutch Transmission)及中間軸式自動(dòng)變速器CAT(Countershaft-Type Automatic Transmission)[1]。其中液力自動(dòng)變速器在自動(dòng)變速器領(lǐng)域擁有最悠久的歷史，AT具有結(jié)構(gòu)緊湊，換擋平順，乘坐舒適并有效保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)。

1 液力自動(dòng)變速器的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

AT一直伴隨著美國(guó)和歐洲等國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)在日本也有很高的市場(chǎng)占有率。1906年Didier發(fā)明了世界上第一款基于行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩檔變速器；1907年Ford批量生產(chǎn)裝有2檔行星齒輪變速器的T型車(chē)；1925年Rieseler研制了世界上第一款采用液力變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)的乘用車(chē)AT[2]。1939年，通用汽車(chē)公司推出了其旗下批量生產(chǎn)的Hydra-Matic變速箱，該型號(hào)變速箱共計(jì)生產(chǎn)1300萬(wàn)臺(tái)套[2]。AT在歐美等國(guó)的發(fā)展一直被傳承下來(lái)并不斷取得新的突破。在這近一百年特別是進(jìn)入二十一世紀(jì)后，AT技術(shù)發(fā)展迅猛。奔馳于2003年推出7檔縱置7G-Tronic AT并將其搭載在旗下的E級(jí)和S級(jí)車(chē)輛上[3]。以7G-Tronic為首的AT拉開(kāi)了世界各大變速器春秋爭(zhēng)霸的序幕：2006年日本愛(ài)信推出世界首款8檔縱置AT并于2007年將其在搭載旗下雷克薩斯車(chē)型上[3]；2008年歐洲變速箱巨頭采埃孚ZF推出其8檔縱置AT并于2009年將其搭載在寶馬的大部分車(chē)型上[3]；2011年派沃泰推出8AT并搭載在現(xiàn)代下棋的勞恩斯、勞恩斯-酷派上等車(chē)輛上；2013采埃孚ZF推出橫置9AT；2014奔馳縱置9AT 9G-Tronic將其搭載在旗下的E350上[4]；2016年中期，福特和通用又聯(lián)合推出兩者于2013年決定共同研發(fā)的縱置10AT，截止到2017年福特已經(jīng)將該型號(hào)變速箱搭載在其旗下的Ford F150,Ford Expedition,Ford GT和Ford Mustang等車(chē)型上[5]。通用已經(jīng)將該型號(hào)變速箱搭載在Camaro ZL1上，并計(jì)劃在2018年將其搭載在旗下另外8款車(chē)型上，主要包括Cadillac系列車(chē)型和GMC系列等[6]；2016年12月，愛(ài)信推出了其縱置10AT，并被豐田搭載在LC500以及新一代的LS上[7]；2017年初福特和通用聯(lián)合推出橫置9AT，并將搭載在兩者旗下的大部分中端車(chē)型上[8]；2017本田量產(chǎn)10AT正式推出并搭載在其旗下奧德賽和新一代雅閣等車(chē)輛上。本田10AT無(wú)論對(duì)于液力自動(dòng)變速箱產(chǎn)品本身還是對(duì)于本田而言，都是一個(gè)重大突破，它是世界上首款橫置10AT，同時(shí)也是本田第一款基于行星齒輪結(jié)構(gòu)的自動(dòng)變速箱[9]。

1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

相較于國(guó)外，我國(guó)的AT起步特別晚且發(fā)展很緩慢。截止到2017年我國(guó)大部分AT主要是外資企業(yè)和合資企業(yè)以技術(shù)許可的形式對(duì)國(guó)外開(kāi)發(fā)的成熟產(chǎn)品進(jìn)行本土生產(chǎn)，本土企業(yè)不擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)，主要包括上汽通用東岳動(dòng)力總成有限公司、北京現(xiàn)代摩比斯變速器有限公司、AW（蘇州）汽車(chē)零部件有限公司、天津艾達(dá)自動(dòng)變速箱有限公司、上海采埃孚變速器有限公司等。

我國(guó)自主的AT自動(dòng)變速器從2008年吉利收購(gòu)破產(chǎn)的澳大利亞DSI開(kāi)始起步[10]，2008年6月哈爾濱東安動(dòng)力引進(jìn)日本三菱的4AT和5AT自動(dòng)變速器技術(shù)[11]，隨后9月華泰汽車(chē)引進(jìn)了德國(guó)ZF的4AT和6AT技術(shù)[12]。2011年山東盛瑞聯(lián)合德國(guó)開(kāi)姆尼茨工業(yè)大學(xué)正式推出8AT[13]，截止到2017年初盛瑞變速箱總下線量已經(jīng)達(dá)到10萬(wàn)臺(tái)[14]。2017年6月哈爾濱東安正式推出其6AT變速箱[15]。2017年9月浙江萬(wàn)里揚(yáng)通過(guò)與德國(guó)吉孚合作推出了其6AT變速箱樣機(jī)[16]。至此，國(guó)產(chǎn)AT至此達(dá)到研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一個(gè)小高潮。

2 發(fā)展趨勢(shì)

2.1 緊湊化輕量化

本田橫置前驅(qū)10AT在體積方面比其中間軸式6檔自動(dòng)變速器長(zhǎng)度減小45mm，變速箱總長(zhǎng)度僅為375mm。這為該型號(hào)變速箱的廣泛搭載提供了可能。

通用和福特聯(lián)合開(kāi)發(fā)10檔AT采用兩組內(nèi)嵌式執(zhí)行元件，變速箱總體尺寸與ZF8檔相當(dāng)。采用全鋁制造總體重量?jī)H為106kg[17]。通用和福特聯(lián)合開(kāi)發(fā)的9檔橫置AT長(zhǎng)度與其兩者共同開(kāi)發(fā)的6檔AT總體尺寸相當(dāng)[18]。采埃孚的9檔AT相比于8檔AT又有巨大進(jìn)步。兩者均采用4排行星齒輪，而前者將第三排行星齒輪內(nèi)置于第四排行星齒輪內(nèi)部且第三排行星齒輪的齒圈與第四排行星齒輪的太陽(yáng)輪為同一元件，通過(guò)這樣的復(fù)合行星齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以節(jié)省空間。前者重量?jī)H為90kg而且尺寸大大縮小。

從縱置8AT到橫置9AT;從縱置10AT到橫置10AT,變速箱緊湊化和輕量化是總體的發(fā)展趨勢(shì)之一。

2.2 液力變矩器持續(xù)優(yōu)化

液力變矩器作為自動(dòng)變速箱的四大組成部分之一，相關(guān)的技術(shù)也得到發(fā)展。本田的10AT液力自動(dòng)變速箱中，采用低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量薄型變矩器，在減小變矩器尺寸和重量進(jìn)而減小變速箱整體尺寸和重量的同時(shí)，又提高了傳遞效率。知名汽車(chē)零部件供應(yīng)商舍弗勒2016年推出了iTC液力變矩器。iTC（一體式液力變矩器）的主要特點(diǎn)是將鎖止離合器集成到變矩器渦輪中，不僅減輕了整個(gè)系統(tǒng)的重量，也為安裝效率更高的扭振阻尼器留出了空間。變矩器中的離心擺式減振器大大提高了振動(dòng)隔離的效果，使鎖止離合器在更早階段閉合，從而既節(jié)省油耗，也提高了整體舒適性[19]。因此，未來(lái)用于自動(dòng)變速箱的大多數(shù)液力變矩器都會(huì)采用離心擺式減振器。

總的來(lái)說(shuō)，減小尺寸重量、提高變矩器效率、縮短閉鎖時(shí)間、降低油耗是變矩器的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 多檔化趨勢(shì)

就動(dòng)力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車(chē)的加速與爬坡能力。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃料消耗區(qū)工作的可能性，降低了油耗。所以，所以增加檔位數(shù)會(huì)改善汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性[20]。AT液力自動(dòng)變速箱的檔位在進(jìn)入二十一世紀(jì)后得到突破，歐美主要汽車(chē)制造商和變速箱公司相繼推出自己的6檔以上AT。目前9檔AT和10檔AT均已實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)搭載。從美國(guó)專利局的文件來(lái)看，福特已經(jīng)申請(qǐng)了其11檔AT專利[21]。國(guó)內(nèi)變速箱制造商盛瑞于2107年推出了其基于8檔AT的13檔AT[22]。相比于二十世紀(jì)末的6檔AT，這過(guò)去的二十年AT檔位數(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)飛躍。