变速器是汽车传动系中最主要的部件之一,用于改变输出轴和输入轴传动比并传输动力。变速器功用是:1)改变传动比,满足不同行驶条件对驱动力的需求,实现发动机与整车的最佳匹配;2)实现倒车行驶;3)中断动力传递,在发动机启动、保持怠速运转、换挡和停车等不需要动力输出时中断动力传递;4)实现空挡。
汽车变速器按照操控方式可分为手动变速器和自动变速器两大类。常见的自动变速器主要包含机械自动变速器(AMT)、液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)和双离合自动变速器(DCT),各类自动变速器在设计构造和工作原理都有明显区别。
手动变速器(ManualTransmission,MT)必须通过拨动变速器操纵杆实现挡位切换。手动变速器主要由壳体、传动组件(输入输出轴、齿轮、同步器等)和操纵组件(换挡拉杆、拨叉等)组成。目前紧凑级别以下的车基本一般都有MT配置车型。
操纵性强、节油和低成本是手动变速器最大优点。MT的优点包括:1)在加速、超车时比自动变速车快;2)良好的操纵习惯比自动变速器省油10%左右且可靠性更高。3)MT技术成熟、制造成本和维修保养费用较低。
自动变速车型具有良好的驾驶舒适性,市场占比逐渐扩大,手动变速车型占比在降低。手动变速车型对驾驶技术要求高,需要油门离合器配合和操作换挡杆,操作不顺畅容易导致拖挡和熄火。在驾驶便利性的需求下,国内消费者偏爱自动变速车型,手动变速器的市场正逐步被AT、CVT和DCT等自动变速车型替代,装配率在逐渐下降。
在新能源汽车的变速器应用上,由于电机易于精确控制,调速范围广,变速器的要求与传统汽车不同。当前国内纯电动一般采用简单AMT结构1级或2级变速,插电式混动的变速机构一般与各主机厂现有的自动变速平台协同开发,例如上汽,长安,比亚迪的新一代插电混动车型均基于DCT开发。
四种自动变速器性能优缺点及应用对比 | |||
类型及名称 | 优点 | 缺点 | 应用 |
液力自动速器AT | 技术成熟、换挡品质好,稳定好、扭矩范围广 | 结构复杂、制造精度高油耗相对高、维护成本高 | 各类车辆 |
机械无级变速器CVT | 无极变速、换挡无顿挫感,发动机经济性好 | 结果复杂、传递大扭矩受限 | 结果复杂、传递大扭矩受限 |
机械自动变速器AMT | 结构简单、成本低、油耗低、传动效率高 | 换挡动力中断,平顺性差 | 中低端车辆 |
双离合自动变速器DCT | 传动效率高、换挡品质较好、油耗较低 | 控制系统要求高、结构较复杂、 稳定性低于AT | 各类车辆 |
2015年全球自动变速器出货量4557万台,近5年复合增长率超过7%。以客车和轻型车口径计算,2013年自动变速器装配率已经超过手动变速器。根据Bloomberg预测,到2020年自动变速器全球出货量可达5630万台,装配率达52.6%。国内变速器市场快速扩张,其中自动变速器发展势头迅猛,2011-2015年复合增速7.24%,渗透率从2008年的10%超过50%。
国内变速器市场格局正在演化,自动变速器占比持续提升。2015年全球市场MT变速器占比48.4%,北美和日本市场显著低于这一比例,而欧洲市场MT市占率超过60%。但是我们判断未来中国市场结构将向美日靠拢,自动变速器渗透率将进一步提升。
手动变速器在欧洲比例较高,我们认为有三方面原因:1)MT更加经济省油,符合油价偏贵且油耗控制严格的欧洲汽车市场消费需求;2)MT结构简单,耐造性强,维护成本低,与欧洲市场主流的高扭矩柴油发动机更加搭配;3)欧洲交通基础设施相对较好,司机很少面临交通拥堵下频繁手动操纵的问题。这些因素造成了欧洲汽车消费者更加重视手动操纵汽车体验的驾驶偏好。
国内汽车市场以汽油燃料为主流、城区交通拥堵严重、消费者更加注重汽车驾驶便利,这些特点与美日市场具有更多相似度,过去几年迅猛的发展态势也证明自动变速器在国内市场接受度很高,未来地位提升是大势所趋。
2015年全球与发达地区变速器市场结构(按客车和轻型车口径)
手动变速器(MT)应用历史悠久,其设计原理相对简单,生产工艺成熟和稳定,技术难度相对于自动变速器低。国内厂商具有丰富手动变速器的设计生产经验,能够满足国内整车厂商的配套需求,并已实现部分产品出口。
2014年中国自动变速器需求876.8万台,国内生产400.5万台,其中54.7万台用于出口,而从国外进口531.4万台,对外依存度高达60.6%。国内自动变速器市场高度依赖进口,一方面是自主厂商实力弱小,另一方面则是外资/合资厂商限制了供应。