你認識所有的變速箱嗎,從結構上帶你瞭解5類變速箱

MT變速箱

MT 是手動變速箱,通過換擋桿撥動齒輪實現不同的變速比,通過乾式離合器與發動機實現動力連接。

MT變速箱完全由駕駛者人為的執行換擋和離合器分離、結合動作。對於老司機來說,離合器操作起來輕鬆自如,但新手往往因為無法嫻熟油離配合,駕駛手擋車會經常出現頓挫和熄火。

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MT變速箱不僅學習難度大,而且在擁堵路況頻繁操作離合器和換擋也容易造成疲勞。即使是老司機走走停停久了,也會雙腳痠痛。

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為了解決這些問題,工程師們開始研究各種可以藉助機械和電子來執行換擋和離合器操作的自動變速箱。之後誕生的幾款變速箱都是圍繞著解決離合器操作這個痛點而不斷的研發和改進。

AMT變速箱

最簡單也是最接近MT變速箱的就是AMT。它的全稱叫做電控機械自動變速箱。這種變速箱的結構與MT變速箱基本一致,離合器部分與手動擋一樣採用的也是乾式離合器,只是在MT變速箱的基礎上增加了電控機械的離合器操縱和換擋執行機構。

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這種變速箱的優點是結構簡單、可靠性高、動力傳遞幾乎沒有損失。缺點也很明顯,就是換擋速度慢、平順性差。

AMT變速箱雖然解放了手腳,能夠完成自動的換擋操作。但是電控機械畢竟不如人,再好的操作程序和曲線也無法媲美人的肌肉記憶。離合器結合和分離的操作,在實際使用中,遠遠無法做到熟練司機駕駛那樣迅速和平順,而是經常象新手操作一樣動作慢而且掌握不好時機。尤其是從離合器分離和結合之間,緩慢的換擋導致有較長時間的動力中斷和再連接,會產生明顯的頓挫。

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DCT變速箱

DCT雙離合器變速箱則徹底解決了AMT變速箱換擋慢和換擋過程的不平順。它在AMT變速箱的基礎上多增加了一套乾式離合器,這也是雙離合器名字的由來。

DCT變速箱在工作時,當前檔位的齒輪組通過其中一個離合器與動力連接,另外一個檔位的齒輪組和離合器預先完成換擋動作,準備好與發動機結合。當變速箱執行換擋動作時,這組已經準備好的齒輪組和離合器可以直接與動力系統結合,不需要等待換擋時間。而前一組分離的離合器,則與再下一個可能的檔位的齒輪組一起做好結合準備。由於兩個離合器交替與發動機動力結合,換擋動作瞬間完成,幾乎不會出現動力中斷的情況,消除了因為動力中斷而產生的頓挫。

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DCT變速箱的雙離合結構,對於連續升檔或連續降擋的駕駛情況,能夠實現非常快速和連續的換擋,是所有變速箱裡換擋速度最快的,且動力輸出幾乎沒有損失。

但是在頻繁起步、停車,加速、減速的擁堵路況上,變速箱就會發生錯亂,因為它不知道下一個預結合的檔位是該升檔還是該降檔。當實際需要的檔位與變速箱預結合的下一個檔位不一致的時候執行換擋,變速箱就不得不將已經預結合的檔位齒輪組分離,再重新結合需要的檔位齒輪組,再與發動機動力結合實現動力連接,因此反而導致換擋速度慢,頓挫嚴重。

此外由於乾式離合器頻繁的分離、半聯動、結合操作,離合器片之間的滑動摩擦發熱嚴重,很容易燒燬離合器片。為了解決這個問題,工程師將離合器片浸泡在特殊的油液中散熱來維持安全的工作溫度,這也就是我們常說的溼式離合器。

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溼式離合器可以保護離合器片不致過熱燒燬,但並不能解決雙離合本身的頓挫問題。要徹底解決預結合檔位與實際執行擋位不一致導致的頓挫,恐怕要三離合器才能做到。

AT變速箱

AT變速箱則選擇了不同的思路來解決離合器問題。那就是徹底放棄離合器結構,而採用一個叫做液力變矩器的裝置替代離合器與發動機實現動力銜接。

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液力變矩器顧名思義,就是藉助液力傳遞動力,並且實現扭矩變化。液力變矩器是一個充滿了油液的環狀腔體,內部主要由與發動機動力輸出連接的泵輪,與變速箱齒輪機構連接的渦輪,以及夾在他們中間的導輪組成。

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發動機帶動泵輪旋轉推動油液流動,油液穿過導輪推動渦輪,帶動變速箱內部齒輪旋轉,經過變速箱傳動比轉換,將動力輸出給車輪。

通過改變泵輪、渦輪之間的導輪的旋轉速度,可以調整渦輪與泵輪之間的滑動係數。實現渦輪跟隨泵輪的同步旋轉,渦輪不跟隨泵輪旋轉,以及渦輪以一定的轉速比跟隨泵輪旋轉,對應離合器的結合、分離和半聯動。

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液力變矩器通過油液流動傳遞動力,實現任意平滑的與發動機動力系統的連接,任何人,即使是新手駕駛配備AT變速箱的汽車也可以非常平順。

但液力變矩器也有它自身難以克服的缺點。首先是藉助油液傳遞動力的傳遞效率低,發動機動力輸出損失大,油耗較高。其次是通過流體變換渦輪和泵輪之間滑動係數的操作緩慢,換擋速度慢。

DCT與AT的借鑑和結合

近兩年,DCT和AT變速箱的廠商為解決各自變速箱的弊病,也在不斷改進和借鑑彼此的設計優點。

採埃孚和愛信的8、9甚至10檔位AT變速箱,在與發動機動力銜接的結構設計上,除了液力變距器之外,都額外配備了鎖止離合器。當汽車起步時,通過液濾變矩器調整滑動係數變化,實現動力連接的平順結合。當車輛停止時,通過液力變矩器全滑動,實現動力輸出的分離。而在車輛行進過程中的換檔操作,則依靠檔位多、傳動比密集的優勢,直接通過鎖止離合器與發動機分離和結合,實現快速的換擋和高效率動力傳遞。使得行駛過程中的AT變速箱的換檔速度和動力傳遞效率與DCT變速箱基本一致。

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本田的8DCT溼式雙離合8速變速器,既符合雙離合的機械原理,又配有原來AT才會裝配的液力變矩器。利用液力變扭器負責動力接合,取傳統AT和雙離合的各自優勢。液力變扭器不僅可以保證車輛的抗NVH性、車輛在低速行駛情況下動力輸出更加平順,而且還可以成倍提高變速器的固有扭矩以提升車的直線加速性能。

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CVT變速箱

CVT變速箱是變速箱家族中的一個另類。如果說MT族長、AMT和DCT是親兄弟,AT是遠親的話,那CVT就是隔壁村的。

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它對於傳統變速箱來說是個徹底的革命,完全捨棄了傳統依靠齒輪齒比的變速結構,改為採用錐形盤和鋼帶傳動和變速。實現了無檔位連續變速比變化。由此帶來極度平順的駕駛體驗。並且由於發動機可以始終工作在最佳能效比工況,燃油經濟型很高。

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CVT變速箱的缺點也很明顯。由於不是象傳統變速箱那樣的齒齧合,而是依靠鋼帶與錐形輪的摩擦傳遞動力,鋼帶有一定的壽命限制(大約30萬公里)。受限於錐形輪的尺寸,傳動比範圍也比較窄。在承受過大扭矩負載時,傳動比小和摩擦受力的兩個因素疊加,會出現鋼帶打滑和損壞。因此民用領域的CVT變速箱大多隻用於配備小馬力發動機使用。

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為了解決CVT變速箱的這些不足,CVT製造商也在藉助齒輪傳動作為輔助,擴展CVT的能力空間。

豐田的Direct Shift-CVT變速箱,在傳統CVT結構的基礎上,增加了一套稱為Launch Gear的齒輪來負責車輛起步和低速時傳輸動力的工作,不僅有著更為直接動力傳遞效率,且還能承受更大的扭力輸出,帶給車輛更好的加速效果。解決傳統CVT較容易出現的起步重拖,對性能與油耗都有著正面幫助。

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日產XTRONIC-CVT變速箱,在傳統CVT傳動鋼帶設計的基礎上,採用子行星齒輪技術的全新輔助變速機構。通過與主變速滑輪的配合,有效擴大傳動比範圍,使發動機可以更長時間地在經濟轉速運行,從而獲得更好的燃油經濟性能,延長髮動機的壽命。


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