汽车变速器换档控制元素简化分析
汽车中常用的变速器包括手动变速器（MT）、自动变速器（AT）两种基本形式，衍化而来的还有手自一体（AMT），MT和AT存在很多共通之处，文章主要对三轴式手动变速器和平行轴式自动变速器做以简化分析。
标签：手动变速器；自动变速器；控制元素
三轴式手动变速器和平行轴式自动变速器在变速器发展过程中是连接比较紧密的。三轴式手动变速器主要用于后置后驱的车型，平行轴式主要用于本田雅阁车型。两种变速器的相同点在于都有三根轴，即输入轴、输出轴、中间轴。同时，这两种变速器都是外啮合齿轮形式的。下面就不同点做分析。
1 动力传递路线分析
在动力传递路线方面，一般是指从动力单元到驱动轮的动力传递，手动档和自动挡有本质的区别。
手动档（MT）以前置后驱为例，发动机输出的转矩经曲轴飞轮组输出→离合器→手动变速器→万向传动装置（万向节，传动轴）→驱动桥（主减速器→差速器→半轴）→轮毂→驱动轮。
自动档（AT）以前置前驱为例，发动机输出的转矩经曲轴输出→液力变矩器→变速驱动桥（自动变速器→主减速器→差速器→半
汽车自动挡档位介绍
轴）→轮毂→驱动轮。
两者的区别在于发动机后面安装的组件是离合器还是液力变矩器。反映在车辆脚踏板控制上面就是：手动档有三个踏板（离合、刹车、油门），自动挡有两个踏板（刹车、油门），也就是说，自动挡是没有离合器的。
2 换档基本原理分析
手动挡在换档的时候需要踩下离合器。离合器在正常工作时保持“合”运动，使发动机的曲轴飞轮组和离合器盖一体运动，保证动力的持续稳定传递。踩下踏板时，就是“离运动”，首先使飞轮与离合器盖分离，将发动机和变速器的动力中断，通过同步器的作用产生摩擦，在“动
中求静，静中求同步”，实现平顺换档。目的是防止齿轮箱打齿，延长寿命。
自动挡在换档时是根据油门和刹车的需求自动升档和降档，既然是“自动”，就必然少不了人工智能“电脑”。电脑内部是编程好的，数据预留，通过数据空间控制打开或关闭不同的油路来控制不同的执行器。此时，液力变矩器是液力传动，就比机械传动温柔和缓的多，就像水龙头的开关，控制量的大小，能够实现收放自如。
手自一体变速箱实际上还是自动变速箱的一种，通过电控系统模拟出手动变速箱的操作，实际上还是自动变速器。
3 变速器的齿轮传动
变速箱内部的主体结构是齿轮。常用的手动变速器采用外啮合齿轮传动，自动变速器除了本田雅阁采用的平行轴式是外啮合，大部分采用内啮合齿轮传动，也就是行星齿轮传动。
汽车手动变速器典型有两种：应用于前轮驱动的两轴变速器和应用于后轮驱动的三轴变速器。两轴式变速器有输入轴和输出轴。三轴式变速器在输入轴和输出轴的基础上，设计了中间轴。
无论哪种结构的手动变速器，轴上的两轮与轴之间有三种连结关系：第一种是齿轮和轴上空套连接，中间有滚针轴承，即齿轮与轴之间没有动力传递，是空套的；第二种是齿轮和轴上通过花键连接，即齿轮与轴之间有动力传递，刚性连接，可看成是一体的；第三种情况是齿轮和轴做成一体，实现一体传动。
4 换挡执行器运用时机分析
在外啮合齿轮传动的变速器中，参与一个挡位动力传递的齿轮是处于常啮合状态的。但同一时间，变速器是不允许同时挂上两个及两个以上档位的，就必须要求一个挡位的常啮合齿轮中，有空套的，即在齿轮与轴空套，齿轮转轴不转，轴转齿轮不转。在动力传递的时候，需要挂上哪个档位，就由换挡执行器将空套的齿轮接入，就能将空套的齿轮转换为与轴一体，实现一体传动。
5 换挡执行器分析
手动变速器的换档执行器是同步器。同步器装与空套的档位齿轮附近，实现临近控制。由接合齿圈、同步环、花键毂组成。档位齿轮空套在轴上，在齿轮的前端有接合齿圈，同步器的
花键毂通过花键与轴实现刚性连接，接合套套在花键毂上，可以左右移动，与齿轮前端的接合齿圈啮合，通过摩擦实现同步锁止，从而实现齿轮与轴之间的一体传动。
液力自动变速器的换挡执行器是离合器，是液压控制接合或分离的多片式湿式离合器。这句话里包括了三层意义：离合器的接合或分离由液压系统控制；离合器由多组钢片和摩擦片；湿式意味着钢片与摩擦片之间有油液的存在。常用的换挡执行机构主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器（单向离合器）离等组成，现只介绍离合器的结构：离合器由钢片、磨擦片和液压活塞及回位弹簧等组成。当该档位离合器起作用时，液压油会进入离合器鼓（即液压油缸），通过液压力将钢片和摩擦片压成一体，使外部的离合器鼓和内部的离合器鼓成为一体，实现一体传动。
6 结束语
由于三轴式手动变速器与平行轴式自动变速器都是外啮合齿轮，存在结构的共通性，所以其控制原理也是同一的。在學习研究过程中，不要死记硬背，依以下步骤来开展即可：（1）准轴。两轴式的输入轴、输出轴；三轴式的输入轴、中间轴、输出轴。（2）判断档位，确定各档位主、从动齿轮。（3）各档换档执行器。手动档结合套（同步器）；自
动挡离合器、制动器、单向离合器。（4）确定齿轮空套和一体。换档执行器一般是临近控制，装在那个档位附近，就是控制那个档位，该档位齿轮就是空套的。在换挡的时候空套的齿轮由同步器或湿式离合器接入成为一体就可实现动力传递。也就是说，平行轴式自动变速器在控制策略上与手动挡无异，只是将通过机械摩擦力换挡的同步器，换成了同过液压力控制的离合器而已，分析方法和研究方法都是一样的。只需要准齿轮与轴的连接形式即可判断出来，这对我们判断变速器的故障也是非常有利的。
参考文献
[1]陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2011.
作者简介：徐美滟（1986-），湖北十堰人，2010年毕业于湖北汽车工业学院，学士学位，武汉理工大学研究生在读，任教于武汉交通职业学院，从事汽车运用工程教学工作。