2015-2016年中國汽車變速器行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析（圖）
發(fā)布時(shí)間：
2016-04-22 11:21
自動變速器直接決定或影響了汽車的行駛平順性、燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性，因而世界各大汽車巨頭均投入巨資，爭相開發(fā)各種形式的自動變速器，自動變速器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理及相應(yīng)的控制方式至今仍在不斷發(fā)展和革新。近年來，隨著電控技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)材料性能的提升，在全球能源危機(jī)和環(huán)境壓力導(dǎo)致的汽車排放法規(guī)日益嚴(yán)格、燃油經(jīng)濟(jì)性受到空前重視的背景下，以提升傳動效率和換擋品質(zhì)為主要方向，自動變速器進(jìn)入了一個快速發(fā)展的全新階段。
1、自動變速器的總體分類
自動變速器可以按照多個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，比如按速比變化是否連續(xù)或換擋時(shí)動力傳遞是否中斷等。然而傳動裝置是自動變速器的核心，按所采用傳動裝置的不同對自動變速器進(jìn)行分類是進(jìn)行自動變速器技術(shù)分析的基礎(chǔ)。
自動變速器的分類方式和類型
分類方式 |
類型 |
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按速比變化方式 |
有級式、無級式 |
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按換擋時(shí)動力是否中斷 |
動力換擋式（換擋動力不中斷）、非動力換擋式（換擋動力中斷） |
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按采用的傳動裝置 |
液力變矩器與齒輪組合式、帶-輪摩擦式、離合器與定軸齒輪組合式 |
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照傳動裝置的不同，汽車自動變速器在進(jìn)化過程中逐步出現(xiàn)了液力變矩器與齒輪傳動組合式、帶-輪摩擦式、主離合器與定軸齒輪傳動組合式等三種主要形式。三種形式的自動變速器具有各自不同的結(jié)構(gòu)和工作原理，因而在成本、性能等方面各具特點(diǎn)。
各種傳動形式自動變速器的的傳動裝置、換擋方式和特點(diǎn)
形式 |
代表類型及名稱 |
傳動裝置 |
換擋方式 |
特點(diǎn) |
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液力變矩器與齒輪傳動組合式 |
液力式機(jī)械變速器AT（AutomaticTransmission） |
液力變矩器+行星齒輪組 |
摩擦原件（離合器或制動器）搭接控制 |
+換擋品質(zhì)好；結(jié)構(gòu)復(fù)雜；控制難度大；傳動效率低 |
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帶-輪摩擦式 |
無級式變速器CVT（Continuously Variable Transmission） |
液力變矩器+行星齒輪+鋼帶-錐形輪 |
改變錐形輪半徑 |
一定范圍內(nèi)速比連續(xù)變化，無頓挫感；傳動效率低；轉(zhuǎn)矩容量有限 |
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主離合器與定軸齒輪組合式 |
機(jī)械式自動變速器AMT（Automated Manual Transmission） |
離合器+ 定軸齒輪組 |
主離合器控制+同步器開關(guān)控制 |
結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、換擋動力中斷，平順性差、 |
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主離合器與定軸齒輪組合式 |
雙離合器變速器DCT（ Dual ClutchTransmission） |
濕式DCT（Wet DCT-WDCT） 干式DCT（Dry DCT-DDCT） |
雙離合器+定軸齒輪組 |
同步器預(yù)先結(jié)合，雙離合器搭接控制 |
傳動效率高、換擋品質(zhì)好、控制難度大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 |
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2、變速器的發(fā)展情況
液力變矩器與齒輪傳動組合式以液力式機(jī)械自動變速器（Automatic Transmission, 簡稱AT）為主要代表。
AT 通常由液力變矩器、行星齒輪系、多個摩擦結(jié)合原件（離合器、制動器）和相應(yīng)的電控系統(tǒng)所組成，依靠摩擦結(jié)合原件間的搭接控制實(shí)現(xiàn)動力換擋。AT 自20 世紀(jì)30 年代推出以來不斷更新?lián)Q代，20 世紀(jì)末6 擋AT 誕生，德國采埃孚（ZF）公司于2009 年推出了8 擋AT 并裝備于多款高級轎車上，目前9 擋AT 也已接近量產(chǎn)。AT 具有技術(shù)成熟，工作可靠，換擋品質(zhì)較好的優(yōu)點(diǎn)，目前仍占有世界上大部分自動變速器的市場份額，其缺點(diǎn)是傳動效率較低、控制難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈要求較高。
帶-輪摩擦式變速器是汽車用無級式自動變速器（Continuously Variable Transmission，簡稱CVT）的主要代表，目前CVT 主要是指帶-輪摩擦式CVT。
CVT 依靠傳動帶與帶輪的摩擦傳遞動力，通過連續(xù)改變帶輪的工作半徑使傳動比在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。1958 年荷蘭DAF 公司開發(fā)出橡膠帶CVT，20 世紀(jì)70 年代中后期，荷蘭VDT 公司又推出了金屬帶CVT，其后金屬帶的結(jié)構(gòu)得到不斷改進(jìn)，CVT 的可靠性和耐久性也在不斷改善，20 世紀(jì)末CVT 逐漸市場化。
CVT 變速平順、操縱方便，但由于依靠摩擦傳動，受限于所能傳遞的轉(zhuǎn)矩，目前只能應(yīng)用于中小型乘用車，在大型乘用車和商用車上無法得到應(yīng)用，且CVT 仍需要液力變矩器和齒輪傳動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)和制造較為復(fù)雜。
主離合器與定軸齒輪傳動組合式以機(jī)械式自動變速器（Automated ManualTransmission，簡稱AMT）和雙離合器式變速器（Dual Clutch Transmission，簡稱DCT）為主要代表。
AMT 保持了MT 的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)基本不變，由控制機(jī)構(gòu)自動完成換擋過程中對于離合器和選換擋裝置的操縱，繼承了MT 結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，對各種車輛具有廣泛的適用性。
全自動AMT 在20 世紀(jì)80 年代已開發(fā)成功，但由于存在換擋動力中斷，換擋品質(zhì)的提高受到限制，因而目前主要應(yīng)用在燃油經(jīng)濟(jì)性要求較高的小型乘用車和商用車上，在乘坐舒適性要求較高的中高級乘用車上的應(yīng)用較少，但近年來由于其高效節(jié)能的優(yōu)勢，AMT 又逐漸引起了人們的興趣。DCT 可以看作是AMT 的一種變形，其采用了類似于兩套AMT 系統(tǒng)交替工作的模式，兩套AMT 系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)奇數(shù)擋位和偶數(shù)擋位的傳動。DCT 在2003 年左右正式推向市場，目前正在快速發(fā)展，可靠性、耐久性不斷提高，適用范圍不斷擴(kuò)大。通過雙離合器的搭接控制，DCT 實(shí)現(xiàn)了動力在奇數(shù)擋和偶數(shù)擋之間的無動力中斷切換，克服了AMT 換擋動力中斷缺點(diǎn)的同時(shí)，也產(chǎn)生了控制難度大、工作可靠性降低、生產(chǎn)成本高等問題。
自動變速器的發(fā)展歷程
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現(xiàn)在自動變速器已經(jīng)形成了AT、CVT、AMT、DCT 等多條技術(shù)路線協(xié)同發(fā)展的格局，隨著電子控制技術(shù)的進(jìn)步和材料性能的提升，4 種類型自動變速器仍在持續(xù)的改進(jìn)和優(yōu)化，未來或許還將有其它類型的自動變速器出現(xiàn)。
自動變速器的生產(chǎn)制造技術(shù)掌握在通用、福特、克萊斯勒、大眾、本田、豐田、PSA 等世界主要汽車公司及其控制的非獨(dú)立供貨商和德國采埃孚（ZF）、德國格特拉克（Getrag）、美國伊頓（Eaton）、日本加特可（Jatco）等少數(shù)獨(dú)立供貨商手中。
3、變速器的性能分析
自動變速器的各項(xiàng)性能是由所采用的傳動裝置和換擋方式?jīng)Q定的。由于傳動裝置和換擋方式不同，各種自動變速器的性能也有很大的差別。
自動變速器中應(yīng)用的傳動裝置主要有液力變矩器、金屬帶-錐形輪、行星齒輪系和定軸齒輪系這4 種類型。
液力變矩器以液壓油為工作介質(zhì)，是一種非剛性轉(zhuǎn)矩變換器。液力變矩器的輸入軸與輸出軸間靠液體聯(lián)系，工作構(gòu)件間沒有剛性聯(lián)接，因而能消除沖擊和振動，具有較好的過載保護(hù)性能和起動性能，但傳動效率較低、質(zhì)量大、成本高。
液力變矩器原理圖
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帶-輪變速傳動原理圖
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CVT錐形輪工作半徑的改變
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金屬帶-錐形輪是一種摩擦傳動裝置，摩擦傳動的原理即壓緊不打滑，即金屬帶需要較大的壓（張）緊力來保證動力的可靠傳遞，施加壓緊力亦需要耗費(fèi)較多能量。帶-輪傳動裝置是通過改變帶兩端錐形輪的工作半徑來實(shí)現(xiàn)傳動比的改變。由于錐形輪工作半徑的改變是漸進(jìn)式的，因而傳動比的改變也是連續(xù)的，即所謂的無級變速。但受限于所能傳遞的轉(zhuǎn)矩，帶-輪傳動還必須要和液力變矩器以及齒輪傳動裝置串聯(lián)使用，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)啟動以及擴(kuò)大速比變化的范圍。
行星齒輪系具有兩個自由度，即必須固定行星齒輪、太陽輪或齒圈中一個傳動元件，才能以固定速比傳遞動力，而固定的元件不同，其速比也不同，所以行星齒輪需要額外的離合或制動元件才能工作。其優(yōu)點(diǎn)在于輸入\輸出同軸、結(jié)構(gòu)緊湊、可以以較小的尺寸實(shí)現(xiàn)大速比傳動，但需要較高的加工工藝，且額外的制動或離合元件工作需要耗費(fèi)能量。行星齒輪組不僅應(yīng)用于汽車變速器中，由于其2個自由度的特點(diǎn)，還在混合動力系統(tǒng)用作雙動力源的耦合裝置。
定軸齒輪系在機(jī)械傳動中使用最為廣泛，是各種機(jī)械傳動裝置中效率最高的，其缺點(diǎn)主要是尺寸較大。
行星齒輪系組件示意圖
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定軸齒輪及齒輪軸
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自動變速器中主要傳動部件的特點(diǎn)對比
傳動部件 |
傳動方式 |
優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
應(yīng)用類型 |
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液力變矩器 |
液力傳導(dǎo) |
能夠吸收振動和沖擊 |
效率低、質(zhì)量大 |
AT、CVT |
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金屬帶-錐形輪 |
摩擦傳動（壓緊不打滑） |
速比連續(xù)變化 |
效率低傳遞轉(zhuǎn)矩受限 |
CVT |
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行星齒輪 |
齒輪嚙合（2自由度） |
同軸傳動結(jié)構(gòu)緊湊 |
工藝要求高需額外控制元件 |
AT、CVT |
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定軸齒輪 |
齒輪外嚙合（1自由度） |
效率高 |
尺寸大 |
AMT、DCT |
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以對自動變速器中各主要傳動部件特點(diǎn)的分析和對比為基礎(chǔ)，可以對4 種自動變速器的性能及其未來的發(fā)展方向進(jìn)行總結(jié)：
AT 的傳動部件一般包括液力變矩器和行星齒輪組。AT 換擋品質(zhì)好，適用于各種功率范圍的乘用車和商用車，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制精度要求高，成本高、重量大、傳動效率低，是目前應(yīng)用比例最高的自動變速器，未來的發(fā)展方向是進(jìn)一步提高傳動效率并簡化結(jié)構(gòu)和控制，減輕質(zhì)量。
CVT 的傳動部件一般包括液力變矩器、行星齒輪組和金屬帶-錐形輪組件。換擋舒適性好是CVT 的主要優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)矩容量小限制了適用范圍，液壓部件造成了傳動效率較低，目前在日系車中應(yīng)用較多，未來的發(fā)展方向主要是擴(kuò)大轉(zhuǎn)矩容量和提高傳動效率。
AMT 采用同步器換擋，同步器通過機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)掛入擋位的轉(zhuǎn)速同步，其工作的前提是主動部分的轉(zhuǎn)動慣量足夠小，所以AMT 換擋時(shí)離合器必須分離。離合器分離造成動力中斷，所以AMT 的換擋品質(zhì)較差。AMT 雖然適用于任何功率范圍的車輛，但相對較差的舒適性限制了應(yīng)用比例。未來的發(fā)展方向主要是避免或緩解換擋動力中斷，以提升換擋舒適性。
WDCT 和DDCT 通過下一擋位同步器的預(yù)先結(jié)合，兩離合器搭接控制的方式實(shí)現(xiàn)擋位切換，既克服了AMT 換擋動力中斷的缺點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了較高的傳動效率。
WDCT 的液壓組件需要耗費(fèi)較多能量，降低了傳動效率，且增加了質(zhì)量和成本，但扭矩容量更大，適用范圍更廣。DDCT 采用干式離合器，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，但熱容量有限，承載扭矩范圍小?？傮w來看，WDCT 的應(yīng)用比例將會進(jìn)一步提高。DCT 的可靠性和適應(yīng)性仍需進(jìn)一步提高，適用范圍將會進(jìn)一步擴(kuò)大。
各種自動變速器的性能對比
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各種自動變速器的發(fā)展和提升方向
類型 |
發(fā)展和提升的方向 |
發(fā)展和提升空間 |
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AT |
提高傳動效率，簡化結(jié)構(gòu)和控制、減輕質(zhì)量 |
★ |
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CVT |
提升扭矩容量，提高傳動效率 |
★★ |
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AMT |
克服換擋動力中斷，提升換擋品質(zhì) |
★★★ |
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DCT |
提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，擴(kuò)大適用范圍 |
★★★★ |
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4、各種類型自動變速器的搭載情況
對世界主要汽車品牌的自動變速器搭載情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，從搭載的品牌數(shù)量來看，AT 仍是當(dāng)今世界的主流，特別在北美地區(qū)占據(jù)絕對的統(tǒng)治地位；DCT 已在歐洲占有領(lǐng)先優(yōu)勢，并正在快速發(fā)展；CVT 主要在日系品牌中得到應(yīng)用；AMT 在乘用車中應(yīng)用較少。
世界主要汽車品牌的自動變速器搭載情況
類型 |
搭載品牌 |
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AT |
通用 福特 克萊斯勒 豐田 本田 三菱 現(xiàn)代 標(biāo)致 大眾 雪鐵龍 寶馬 奔馳 |
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CVT |
日產(chǎn) 豐田 本田 奧迪 克萊斯勒 |
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AMT |
菲亞特 |
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DCT |
大眾 奧迪 福特 菲亞特 沃爾沃 保時(shí)捷 寶馬 奔馳 三菱 |
資料來源：公司公告
目前世界自動變速器的產(chǎn)業(yè)格局是各國汽車產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的結(jié)果。
2009-2014年中國汽車自動變速器供求平衡統(tǒng)計(jì)（萬臺）
年份 |
產(chǎn)量 |
進(jìn)口 |
出口 |
需求量 |
|
2009年 |
222.3 |
207.4 |
13.8 |
415.9 |
|
2010年 |
294.8 |
277.6 |
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