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汽车变速箱的发展趋势分析报告(一)

第一部分　　手动变速器（MT）
随着汽车的普及以及新式发动机马力的增大，变速箱的三档位设置，已无法满足

复杂路况的需要。最高3.1，最低1.0的传动比，在某些条件下也不能充分发挥发

动机的最佳性能。此时，更多档位的变速箱便应运得到发展和普及。
１、轿车及商用车手动变速箱
最先改进的四档变速箱只是在原三档位的基础上增设一对齿轮，以增加传动比的

可选数目，提高汽车路面适应性。其中第四档的传动比多为1.0，这种变速箱主要

用于载重以及越野的车型。
后来普及的四档变速箱，其增设的第四档为传动比小于1.0的高速档，使得汽车在

高速行驶时提高发动机的效率，更好地提高车速。在当时的自用及商用车上得到

了很广泛的应用。其余三个档位的传动比根据各车型的需要以及传动比分布的平

衡，也作了些许的调整。
   四档变速箱内部结构最显著的改变，是将第二轴与第一轴分置于中间轴两边，

且缩短了第二轴的长度。这样的设计使得变速箱的重量和体积都得到有效的缩减

，变得更为轻巧，以适应家用及商用车的使用要求。
到了九十年代初期，五档位的变速箱又悄然兴起。各大汽车品牌，包括奔驰、三

菱、本田、桑塔纳等，均陆续开始推出配备五档位变速箱的车型。总的来说，新

增的第五档位一般为第二超速档。进一步降低可变的传动比，提高车速，是当时

高速公路在国内开始普及后，用户对汽车性能的新要求。不久后，市场的发展使

得配备五档位变速箱的汽车成为了主流。
   大多数五档位变速箱的结构原理与四档位变速箱相近，都是由输入轴和输出轴

齿轮的直接啮合来实现变速的。
   TJ7100夏利轿车是将五档变速器应用于小排量汽车上的一个例子。其五档变速

器是在四档变速器的基础上派生出来的，其一至四档完全相同，只是将输入轴和

输出轴加长，增设五档传动齿轮和同步器，构成五档变速器。各档传动比为：各

个前进档均设有锁环式惯性同步器。此外，因为TJ7100第五档和倒档共用一个拨

叉轴，故还设有防止误挂倒档的设计 ，使得从五档换挂倒档必须分两步完成。第

一步，由五档换挂到空挡状态；第二步，旋转换档杆摆杆到倒档位置。如此便提

高了驾驶的安全性。
   轿车及商用车上的手动变速箱发展至今，不仅在档位数上有所增加（宝马M6的

七档位顺序换档手动变速箱），而且在扭矩变换，操控舒适度上都有很大的改进

（奔驰SL系列的方向盘上的按钮电子控制换档）。
２、重型车的手动变速箱
    重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，欲保证其有良好的动力性、经济性

和加速性能，必须扩大传动比的范围并增多档数。近几年的重型车发动机功率在

200~3500kW以上，输出扭矩900~2200Nm，需要爬行档的传动比为10~17，要求档位

传动比阶小于30%，这就需要更多的档位（8~16个前进档）。显然传统结构的三轴

式变速器远不能满足上述要求，于是分段式配档和插入式配档的组合式机械变速

器便应运而生。


分段式配档变速器的结构特点是在传统的三轴变速器（称主箱）后部（或前部）

加装一个副变速器（称副箱，一般为两档），将主箱的档位数增加一倍，所增加

档位的传动比值增大到主箱传动比和副箱传动比的乘积，而齿轮对数少于档位数

。因此箱体尺寸大为缩短，轴的长度减短，增大了变速器的容量。对于低档齿轮

强度要求高的问题，解决办法是将一个齿承受的载荷分流到几个齿上，使得总扭

矩不变，而且每个齿的承载荷减少。

分段式配档副箱的功率分流方式有两种：行星齿轮系统传动方法和采用双中间轴

结构的主箱和副箱。

行星齿轮系传动结构非常紧凑，体积小且扭矩容量大，但其工艺性较差，某些部

件受热处理易变形。图表4为S8 －150型行星齿轮系传动副箱的分段式配挡变速器

。主箱中除倒档利用接合齿套外，其余各档均采用同步器完成换档。副箱中的高

速档和低速档的转换亦用同步器。当副箱换入高速档时，行星齿轮轴、太阳轮和

副箱输入轴齿轮固联在一起同步旋转。行星齿轮系传动结构起到分流副箱功率的

作用。S8-150型变速器一档传动比为9.09，八档传动比为1.00，可与206~264kW大

扭矩柴油发动机匹配。

双中间轴传动的最大工艺难点是保证主传动齿轮能和所啮合的中间轴齿轮同时接

触。解决的办法是用浮动主传动齿轮去消除齿轴对位的制造误差，确保牙齿同时

接触，达到分流的目的。图表5为RT-11609型双中间轴9档变速器，由一个 5档主

箱和一个两档副箱组成，主副箱均采用双中间轴结构，具有一系列的优点：动力

输入后分流于两根中间轴，再汇集于主轴输出。主箱的主轴又是副箱的输入轴，

副箱再次重复主箱的动力传递过程，最后将动力由副箱的

输出轴输出。由于每根中间轴只传递1/2的扭矩，可使齿轮宽度减小40%，缩短了

变速器的轴向长度，也给传动系统的动力传递带来方便。RT-11609型变速器一档

传动比8.29，爬行档传动比12.42。

插入式配挡变速器

插入式配档机构只有一对齿轮副和换档同步器，装在主变速器的前部。德国ZF公

司是生产插入式配档变速器较为知名的厂商。其早期的插入式配档变速器产品由

单独一个副箱组成。图表6所示为ZF早期生产的AK6 － 80+GV80 型插入式配挡变

速器。传动比范围为9.00~0.83，这种变速器在欧洲广为使用，在各种路面和山区

公路上行驶时，既节油，驾驶性能又好。

图表7为德国ZF公司近年来开发生产的经济型ECOSPLIT-16S-160型16档组合式变速

器。它由在4档主箱内加插入式配档机构(GV)后加分段式配档副箱（行星齿轮系传

动副箱）即GP组成插入式配档齿轮副直接插入主箱内，是一个较大的发展。变速

器最大扭矩为1600Nm，传动比范围13.68~0.85。

插入式配档变速器的长度小于分段式配档的长度，而且插入式配档变速器的结构

简单，成本低，容易维修保养，在欧洲中重型汽车和长途汽车上有很广泛的应用。


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