重型汽車變速器是指與(yu) 重型商用車和大型客車匹配的變速器，盡管在行業(ye) 中對變速器的容量劃分沒有明確的界限，但我們(men) 通常將標定輸入扭矩在900Nm以上的汽車變速器稱為(wei) 重型汽車變速器。

   1 國外重型汽車變速器的結構特點

   在國外，變速器專(zhuan) 業(ye) 化生產(chan) 廠家很注重產(chan) 品係列化，為(wei) 主機廠選擇最滿意的變速器提供了極大的方便和靈活性。例如德國ZF(采埃孚)公司有中心距8.0、95、105、115、120、143、154mm7種基型變速器，適應輸入扭矩為(wei) 130—1900Nm，檔位數從(cong) 3—17個(ge) ，有各種操縱方式的變速器適應不同匹配要求的車輛。日本豐(feng) 田汽車公司愛信精機公司備有中心距72、78、88、98、135mm5種基型組合，286種變速器供用戶選擇。而我國眾(zhong) 多的汽車變速器生產(chan) 企業(ye) ，尚沒有形成本企業(ye) 的變速器係列化產(chan) 品。

   德國ZF公司生產(chan) 的9S109同步器型倍檔9檔組合式變速器，主變速器有5個(ge) 前進檔，副變速器為(wei) 行星齒輪係傳(chuan) 動結構。當副變速器中的同步器接合套與(yu) 固定外齒圈接合時，行星齒輪內(nei) 齒圈被固定而不能轉動，則副變速器掛入低檔，此時將主變速器分別掛入5個(ge) 不同檔位可得到組合式變速器5個(ge) 較大的傳(chuan) 動比。當使接合套與(yu) 副變速器高檔齒圈接合時，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內(nei) 齒圈和副變速器輸入軸齒輪固定在一起而同步旋轉，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的5個(ge) 檔位傳(chuan) 動比即分別等於(yu) 組合式變速器。

   個(ge) 較小的傳(chuan) 動比。由於(yu) 有兩(liang) 個(ge) 傳(chuan) 動比數值很接近，故省掉一個(ge) 傳(chuan) 動比，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250Nm，總質量310kg，與(yu) 發動機直接連接或獨立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱係統由旋轉軸遠距離操縱或直接操縱，雙XH型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動換檔，爬行檔和倒檔用齧合套換檔，其他檔用同步器換檔。

   1.2　美國伊頓公司富勒係列雙副軸變速器結構特點

   美國伊頓公司生產(chan) 的BT-11509C雙中間軸倍檔9檔組合式機械變速器，主副變速器皆采用雙中間軸結構。主變速器有5個(ge) 前進檔。副變速器為(wei) 2檔(高檔和低檔)齒輪傳(chuan) 動，由於(yu) 有2個(ge) 傳(chuan) 動比很接近，故省掉一個(ge) ，組成9檔變速器。
   雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(you) 點：

   (1)由於(yu) 一軸和二軸上各檔齒輪同時與(yu) 兩(liang) 根中間軸上對應的齒輪相齧合，功率分流，從(cong) 理論上講，每對齒輪上傳(chuan) 遞的扭矩為(wei) 1/2，這就使每對齒輪傳(chuan) 遞的扭矩減少50%，使變速器的中心距、齒輪模數和寬度可以減小，從(cong) 而減小變速器的質量和尺寸，特別是長度尺寸。

   (2)由於(yu) 二軸從(cong) 動齒輪在軸上處於(yu) 徑向浮動狀態，兩(liang) 根中間軸的軸心線均勻分布在以二軸理論軸心為(wei) 圓心、以中心距為(wei) 半徑的圓柱麵上，所以二軸上各檔齒輪及一軸齒輪在與(yu) 兩(liang) 根中間軸上的對應齒輪相齧合產(chan) 生的徑向力達到平衡，即互相抵消。二軸不承受徑向力，隻傳(chuan) 遞扭矩，這樣二軸可以設計得細一些，結構可以簡單一些，其後軸承可以選擇較小的規格，這也有助於(yu) 減小變速器的質量和尺寸。

   (3)由於(yu) 二軸齒輪的徑向浮動和二軸的鉸接式

   浮動的結果，使得齒輪在齧合時能自動抵消一部分製造和裝配誤差，齧合質量優(you) 於(yu) 單中間軸。齧合區容易達到設計要求，實際使用情況也證實了這點。這就有利於(yu) 降低齧合噪聲和提高耐用度。

   (4)由於(yu) 雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質量和軸向尺寸，利用這種優(you) 點，可提高變速器的最大傳(chuan) 遞功率和扭矩，擴大使用範圍。

   這是短軸距大功率重型汽車和特種車輛最理想的變速器。RT-11509C型變速器最大輸入扭矩1500Nm，最大輸入功率265kW，總長度735mm，XXH或單H操縱，可左操縱亦可右操縱，總質量270kg。

   2 國內(nei) 機械式重型汽車變速器的結構特點

   國內(nei) 重型車變速器產(chan) 品的技術多源於(yu) 美國、德國、日本幾個(ge) 國家，引進技術多為(wei) 國外上世紀80—90年代的產(chan) 品。作為(wei) 汽車高級技術領域的重型汽車變速器在國內(nei) 漫長的引進消化過程中，如今已有長足的進步，能夠在原有技術引進的基礎上，通過改型自行開發出符合配套要求的新產(chan) 品，每年重型車變速器行業(ye) 都能有十幾個(ge) 新產(chan) 品推向市場。但從(cong) 當今重型車變速器的發展情況來看，在新產(chan) 品開發上國內(nei) 重型車變速器仍然走的是一般性的開發過程，沒有真正的核心技術產(chan) 品；從(cong) 國內(nei) 重型汽車變速器市場容量來看，有三分之一的產(chan) 品來自進口，而另外三分之二的產(chan) 品中有80%以上源自國外技術，國內(nei) 自主開發的重型汽車變速器產(chan) 品銷量很小，從(cong) 而說明國內(nei) 重型汽車變速器廠家的自主開發能力仍然很薄弱，應對整車新車型配套產(chan) 品的能力遠遠不夠。我國城市車輛將重點發展的13.8m客車上使用的變速器，目前隻有ZF一家能向國內(nei) 企業(ye) 供應，就足以說明國內(nei) 的重型車變速器企業(ye) 仍然很渺小，在技術方麵仍然有很長的路要走。

   國內(nei) 重型汽車變速器幾乎由陝西法士特齒輪有限責任公司、綦江齒輪傳(chuan) 動有限公司、山西大同齒輪集團有限責任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾大家包攬。這些企業(ye) 生產(chan) 的變速器產(chan) 品針對的市場各有側(ce) 重，像陝西法士特在8t以上重型車市場占有率達到40%以上，並且在15t以上重型車市場占有絕對的優(you) 勢，擁有85%以上的市場份額；綦江齒輪傳(chuan) 動有限公司主要為(wei) 安凱、西沃、亞(ya) 星奔馳、桂林大宇及廈門金龍等企業(ye) 的7～12m高檔大、中型客車以及總質量在14～50t重型載貨車、鞍式牽引車、自卸車及各種專(zhuan) 用車、特種車配套；山西大同齒輪集團配套市場主要在8～10t級的低噸位重型載貨車。

   3　機械式重型汽車變速器的技術特點

   重型汽車的裝載質量大，使用條件複雜。欲保證重型汽車具有良好的動力性、經濟性和加速性，必須擴大變速器傳(chuan) 動比的範圍並增加檔位數。為(wei) 避免變速器的結構過於(yu) 複雜和便於(yu) 係列化生產(chan) ，多采用組合式機械變速器。即以一二種4～6檔變速器為(wei) 主體(ti) ，通過更換係列齒輪副和配置不同的副變速器，得到一組不同檔位數、不同傳(chuan) 動比範圍的變速器係列。目前，組合式機械變速器已成為(wei) 重型汽車采用的主要型式。組合式機械變速器一般分為(wei) 倍檔(分段式配檔)組合式機械變速器和半檔(插入式配檔)組合式機械變速器。

   3.1　倍檔組合式機械變速器

   倍檔組合式機械變速器是在主變速器後部串聯安裝一個(ge) 2檔(高檔和低檔)副變速器，將主變速器的檔位數增加1倍，所增加的檔位傳(chuan) 動比數值等於(yu) 主變速器傳(chuan) 動比和副變速器傳(chuan) 動比的乘積，而且齒輪對數少於(yu) 檔位數，因此箱體(ti) 尺寸縮短，軸的長度減短，剛度增大，所以增大了變速器的容量。例如在一個(ge) 5檔主變速器後端，串聯安裝一個(ge) 具有高、低2檔的副變速器，即可組成10檔(或9檔)倍檔組合式機械變速器。增加倍檔組合式變速器最大輸入扭矩和最低檔傳(chuan) 動比的技術難點是副變速器低檔齒輪的強度容量不足，超出齒輪輪齒的承載能力。解決(jue) 的辦法是將由一個(ge) 輪齒承受的載荷分流給幾個(ge) 輪齒來承擔。這樣一來，輸入齒輪扭矩不變，每個(ge) 輪齒的負荷將等於(yu) 同時接觸齒數的平均數值。

   倍檔組合式變速器的副變速器功率分流方法有兩(liang) 種：一種是采用行星齒輪係的傳(chuan) 動方法，這種結構非常緊湊，體(ti) 積小而扭矩容量大，直到現在仍廣泛應用；另一種功率分流的方法是采用雙中間軸傳(chuan) 動結構。雙中間軸傳(chuan) 動最大工藝難點是保證主傳(chuan) 動齒輪能和所齧合的雙中間軸齒輪的輪齒同時接觸問題，解決(jue) 的辦法是用浮動主傳(chuan) 動齒輪的方法來消除齒軸對位的製造誤差，確保輪齒同時接觸，達到功率分流的目的。與(yu) 此相適應的換檔同步器也有一定的浮動量。

   3.2　半檔組合式機械變速器

   將副變速器傳(chuan) 動比均勻地插入傳(chuan) 動比間隔大的主變速器各檔傳(chuan) 動比之間，使變速器的檔位數增加1倍。半檔副變速器串聯在主變速器前部，它隻有一對齒輪副和換檔同步器。早期的半檔副變速器由單獨的一個(ge) 箱子組成，近年來發展成將半檔齒輪副直接放到主變速器之內(nei) ，既縮短變速器長度又簡化半檔結構。半檔副變速器由一對類似一軸常齧合齒輪副組成，齒圈套在動力輸入軸上自由轉動，當動力輸入軸上的齒圈與(yu) 主變速器一軸結合時，各檔傳(chuan) 動比均由主變速器一軸齒輪副組成。當齒圈與(yu) 動力輸入軸上的接合齒連接時，常齧合齒輪與(yu) 主變速器上的中間軸連接，因此主變速器中間軸也旋轉，由此組成的各檔傳(chuan) 動比均勻地插人主變速器各檔傳(chuan) 動比之間。型號為(wei) ZFAK/6—80十GV80的半檔組合式機械變速器，由6檔AS6-80主變速器串聯半檔副變速器組成。最大輸入扭矩為(wei) 750Nm，傳(chuan) 動比範圍0.83～9.0，倒檔傳(chuan) 動比為(wei) 7.05/8.46。這種變速器曾在歐洲廣泛使用，如曼、依維柯、斯太爾、沃爾沃等。ZF公司開發的ECOSPLIT-16S型16檔組合式機械變速器，在4檔主變速器前端加裝一對半檔齒輪副等機構，再在後端串聯行星齒輪傳(chuan) 動副變速器。主變速器二軸一直伸入半檔齒輪副的動力輸入軸孔內(nei) ，主變速器一軸在中間軸上自由轉動。變速器最大輸入扭矩1600Nm，傳(chuan) 動比範圍為(wei) 1.00～13.63或0.85—11.46，倒檔傳(chuan) 動比為(wei) 9.41/11.06或8.64/10.15，長度約950mm，總質量約300kg。

   半檔組合式變速器在國外被廣泛應用，特別是在歐洲中型和中重型汽車大量采用這種變速器，其中長途汽車(包括大客車)應用得更多些。汽車發動機功率從(cong) 85～200kW的各種車輛多用半檔副變速器增加檔位，因為(wei) 半檔組合式變速器的長度小於(yu) 倍檔組合式變速器，而且它的結構簡單、成本低、維修保養(yang) 容易，深受用戶青睞。國外中型和重型汽車發動機功率在200kWl)l下的基本上都采用半檔組合變速器，發動機功率在200kW以上的多采用倍檔(或倍檔加半檔)組合式變速器。

   4　自動變速器的應用與(yu) 發展趨勢

   自動變速器能滿足車輛頻繁起步、頻繁加速的要求，並可以連續加速至最高車速，提高車輛起步加速性能，從(cong) 而提高整車特別是城市客車的整體(ti) 運行速度。同時由於(yu) 變扭器的作用，自動變速器在車輛起步階段能增加扭矩，有利於(yu) 發動機功率的充分利用。

   國外城市大客車已普遍裝用自動變速器，它在美國的普及率基本上是100%，西歐為(wei) 95%，而我國隻有深圳、上海少數幾個(ge) 城市在使用。代表國際先進技術水平的為(wei) ZF、Voith、Allison3種自動變速器。借鑒國外變速器研製的經驗和先進技術，可以起到事半功倍的作用。以下介紹2種變速器的結構原理和技術特點。

   4.1　液力自動變速器(簡稱AT)

   與(yu) 手動變速器相比，液力自動變速器在結構和使用上與(yu) 手動變速器有很大的不同。手動變速器主要由齒輪和軸組成，通過不同的齒輪組合產(chan) 生變速變矩；而AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱係統組成，通過液力傳(chuan) 遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。其中液力變扭器是AT最具特點的部件。液力變扭器的泵輪和渦輪就好似相對放置的2台風扇，一台風扇吹出的風力會(hui) 帶動另一台風扇的葉片旋轉，風力成了動能傳(chuan) 遞的媒介。用液體(ti) 代替空氣成為(wei) 傳(chuan) 遞能量的介質，泵輪就會(hui) 通過液體(ti) 帶動渦輪旋轉，再在泵輪和渦輪之間加上導輪，通過反作用力使泵輪和渦輪之間實現轉速差就可以實現變速變矩了。由於(yu) 液力變扭器自動變速變矩範圍不夠大，因此在渦輪後麵再串聯幾排行星齒輪提高效率，液壓操縱係統會(hui) 隨發動機工作變化自行操縱行星齒輪，從(cong) 而實現自動變速變矩。

   Voith自動變速器專(zhuan) 用於(yu) 城市客車，是全自動液力機械式變速器，其液力變扭器用於(yu) 加速和減速。由於(yu) 輸人功率被一個(ge) 差速齒輪裝置一分為(wei) 二，其效率高於(yu) 一般的液壓傳(chuan) 動變速器。

   液力自動變速器的主要優(you) 點如下：

   (1)在機械傳(chuan) 動裝置中，行星傳(chuan) 動機構比普通齒輪傳(chuan) 動機構具有結構緊湊、質量小、體(ti) 積小、傳(chuan) 動比大及效率高等優(you) 點。

   (2)AT不用離合器換檔，檔位少變化大，連接平穩，因此操作容易，既給駕駛員帶來方便，也給乘客帶來舒適。缺點是機構複雜，製造和修理都較困難。目前在汽車上使用，前途越來越不被看好。

   4.2　電控機械自動變速器(簡稱AMT)

   電控機械自動變速器，是在傳(chuan) 統的固定軸式變速器和幹式離合器的基礎上，應用電子技術、模糊控製理論和變速理論，以電子控製單元ECU為(wei) 核心，通過液壓控製係統控製離合器的分離與(yu) 結合，以及選檔、換檔操作，通過對發動機節氣門的調節，由電子控製單元ECU來實現汽車起步、換檔的自動操作。

   AMT控製的基本原理：根據駕駛員的意思(油門踏板、製動踏板等)和車輛的狀態(發動機轉速、輸出軸轉速、車速、檔位等)，依據一定的規律(換檔規律、離合器接合規律等)，借助於(yu) 相應的執行機構(供油執行機構、選換檔執行機構、離合器分離和接合執行機構)，對車輛的動力傳(chuan) 動係統(發動機、離合器、變速器)進行聯合操縱，實現起步、換檔的自動操縱。

   電控機械自動變速器的主要特點如下：

   (1)方便靈活，能減輕駕駛員勞動強度，提高行車安全性。這是從(cong) 手動排檔轉變成自動排檔後的一個(ge) 最重要的特點。
   (2)經濟省油，延長車輛的使用壽命。同AT相比，AMT效率幾乎與(yu) 機械式變速器相同，這樣也就比目前汽車上使用的其它自動變速器更節約能源，可改善環境汙染程度。

   (3)結構簡單，易於(yu) 安裝，維修保養(yang) 方便。它的主要缺點有兩(liang) 點，一是汽車不是無級變速，是有級的，在換檔時存在動力的中斷；二是在裝車和調試時要有專(zhuan) 業(ye) 的調試員。

   4.3　我國自動變速器的發展趨勢

   自動變速器主要有液力自動變速器(AT)、電控機械式自動變速器(AMT)、無級自動變速器(CVT)。其技術關(guan) 鍵是電子技術、電液控製和傳(chuan) 感技術。我國目前的基礎工業(ye) 難以滿足AT的高技術、高投資要求，加之與(yu) 這些產(chan) 品匹配的發動機排量差異大，生產(chan) AT難以係列化。對於(yu) CVT，必須開發其關(guan) 鍵部件——液力變扭器，它性能優(you) 良，還可以與(yu) AMT組成新的液力機械傳(chuan) 動，是自動變速器的“靈魂”。我國目前的國情應以AMT為(wei) 主方向，它性價(jia) 比高，價(jia) 格是AT的1/4～1/3，人世之後它仍有競爭(zheng) 力；生產(chan) 繼承性好，改造資金投入少；生產(chan) 批量靈活，小批量、小得益，大批量、大得益；相對於(yu) 各種車型，其硬件開發和軟件研製在結構上、理論上是相通的，成果可推廣到各類型汽車上。

    5　結語

   隨著國內(nei) 汽車市場的發育成長，變速器產(chan) 品型譜逐步細化，產(chan) 品的針對性越來越強，因此在保證現有變速器生產(chan) 和改進的同時，要充分認識到加入WTO後良好的合作開發機遇，取長補短，同時更應認識到供方、買(mai) 方、替代者、產(chan) 品競爭(zheng) 者的巨大壓力。要緊跟重型商用車行業(ye) 向高檔、高技術含量和智能化方向發展的趨勢，要緊跟客車低地板化、綠色環保化、城市公交大型化的發展方向，開發和生產(chan) 具有自主知識產(chan) 權、適合我國國情的重型車用變速器。