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1、唇齒相依——汽車的變速箱原理全解析 2008-5-8 14:37:05　來源: 奧杰汽車網(wǎng)　編輯:yaya ????? 上期我們了解了普通手動變速箱的基本原理和與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的對應(yīng)關(guān)系,這期我們繼續(xù)對變速箱進行分析和探討,不過這期主角其智能化程度相對來說要高一些,因此你需要仔細地閱讀了。 ????? 順序式手動變速箱——SMG ????? 如果你是個不折不扣的賽車迷,就不難發(fā)現(xiàn)車手在比賽時操縱的變速箱擋位布置大多數(shù)并非傳統(tǒng)的" H "式,取而代之的是前進、后退,或者"藏"在方向盤后的撥片式換擋方式,即頂序式變速箱。 ????? 撥片式換擋其實與通常的變速桿換擋在功能上小異,只

2、是它采用電子而非機械地傳遞換擋信號。所以順序式變速箱仍舊屬于手動變速箱疇,只是它的變速箱部變速〔換擋〕撥叉與傳統(tǒng)手動變速箱的變速撥叉有區(qū)別——傳統(tǒng)手動變速箱的每個變速撥叉位置相對自由,而順序式變速箱的每個變速撥叉由一根帶有螺旋槽的變速軸聯(lián)結(jié)在一起。當變速桿或者變速撥片向前、向后移動時,聯(lián)結(jié)變速撥叉的變速軸也隨之轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度,這種扭轉(zhuǎn)促使軸上的螺旋槽帶動變速撥叉向前或后移動。因此,每一次換擋就會使變速軸旋轉(zhuǎn)一定的角度,并帶動所有的變速撥叉同時動作。 ????? 固然,操作順序式變速箱時你不能從一擋直接升三擋,而是必須一擋一擋向上銜接。賽車手靠雙擊方向盤后的撥片來實現(xiàn)空擋并切斷動力換入下一擋,

3、這樣的換擋方式比普通的變速桿換擋更加迅速。所以目前越來越多的普通轎車也采用這一設(shè)計,如三菱Outlander、雪鐵龍C3 、雷克薩斯IS300 、寶馬6系等等。 ????? 自動變速箱——AT ????? 相對于手動變速箱來說,自動變速箱在操作和基本構(gòu)造上有很大的差別。例如在起動汽車時,你不用踩離合器踏板再轉(zhuǎn)動電門,因為自動變速箱根本不需要傳統(tǒng)意義上的腳踩式離合器,取而代之的是液力變矩器。 ????? 液力變矩器主要由泵輪、渦輪以及固定不動的導(dǎo)輪組成。變矩器正常工作時,轉(zhuǎn)動的泵輪通過油腔的循環(huán)油將轉(zhuǎn)矩傳遞到渦輪上礴變矩器不僅能傳遞轉(zhuǎn)矩,在泵輪轉(zhuǎn)矩不變的情況下,隨著,吊輪轉(zhuǎn)速的不同‘具體表

4、現(xiàn)為汽繩的行駛速度〕而改變渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩值,在循環(huán)油流動的過程中,固定不動的導(dǎo)輪給渦輪傀個作用力矩,使渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩不同于泵輪輸入的轉(zhuǎn)矩。 液力變矩器雖然能在一定圍自動地、無級地改變轉(zhuǎn)矩比和傳動比,但卻存在著變矩能力與效率之間的矛盾,這很難滿足汽車的使用要求,故目前的自動變速箱廣泛采用液力變矩器與齒輪相結(jié)合的形式。如果將自動變速箱拆開,你會發(fā)現(xiàn)一套煩瑣而復(fù)雜的機構(gòu)"擠"在一個不大的箱體里,而機構(gòu)的中心就是一套行星齒輪系．在自動變速箱中,僅通過一套行星齒輪系便能提供所有的變速比一這聽起來似乎有些神奇,不過自動變速箱的復(fù)雜程度的確是手動變速箱無法比擬的——因為齒輪太多了！ ????? 任何

5、行星齒輪系都是由三個主要部分構(gòu)成,即太陽輪、行星輪以及環(huán)形齒圈。它們都能在適當?shù)奈恢帽绘i止,同時更為重要的是其中任何一部分也都能作為動力的輸入或者輸出端。如果將其中的任意兩部分鎖止,它就會產(chǎn)生1:1的速比,不過自動變速箱究竟是怎樣實現(xiàn)一套齒輪機構(gòu)所需要的各級變速比的呢？這里我們通過一套行星齒輪系來說明,其中最外邊的環(huán)形齒圈齒數(shù)為75 ,最里面的太陽輪齒數(shù)為25 。 ????? 下表顯示了齒輪系中不同機構(gòu)分別起到出入、鎖止作用時,所產(chǎn)生的不同變速比。表中顯示了兩個前進擋和一個倒擋,如需產(chǎn)生更多的變速比,就需要增加不同齒數(shù)的行星齒輪將它們聯(lián)合在一起,使它們由上一級的輸出端變?yōu)橄乱患壍妮斎攵恕Ｒ虼?/p>

6、,自動變速箱的總傳動比為液力變矩器的變矩系數(shù)與行星齒輪系變速比的乘積,其中變矩系數(shù)是無級的,而齒輪系的變速比是有級的,同時行星齒輪變速箱可以由駕駛員直接操縱也可以由變速箱自動選擇擋位。有了上述二者的配合運轉(zhuǎn),變速箱在行車過程中也就達到了自動升、降擋的作用。 ????? 半自動變速箱——AMT ????? 半自動變速箱實際是由普通手動變速箱派生出的一種形式。其實將它稱為非離合手動變速箱更為確切。半自動變速箱沒有行星齒輪和變矩器,和普通手動變速箱結(jié)構(gòu)一樣,它有中間軸、輸出軸、離合器和變速撥叉等。這種變速箱通常有三種換擋方式,其中兩種采用撥片式換擋,第三種則采用傳統(tǒng)換擋桿的形式〔回顧前面提到

7、的順序式變速箱,這就是為什么你并不能從換擋桿或者換擋撥片來判斷它是什么形式的變速箱〕, SMG 和 AMT 一樣都沒有離合器踏板。 那么半自動變速箱是怎樣工作的呢？以第一種和第二種撥片換擋形式為例,當你撥動換擋撥片時,一套液力裝置用來分離離合器,在其接合之前推動變速撥叉選取下一級擋位齒輪。由于系統(tǒng)采用諸如節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器等設(shè)備來采集換擋信號,通過ECU直接控制其換擋動作,所以它比普通手動變速箱的人為換擋迅速且平順。第三種變速桿形式,除了同樣采用液力裝置外,還增設(shè)了與換擋桿連接的"霍爾"傳感器。通過這種方式,人為的換擋動作可以由此傳感器來采集,且通過與電腦配合來控制離

8、合器"離合"。因此,除了不用踩離合器踏板外,我們還能像普通的"手動換擋"一樣來駕駛我們的車輛。目前隸屬于意大利菲亞特集團的瑪涅蒂—馬瑞利公司就是世界上先進的AMT供應(yīng)商,像自主品牌奇瑞QQ3就裝備了它供應(yīng)的AMT變速箱。 ????? 無級變速箱——CVT ????? 無級變速箱這一理念最早由荷蘭達夫〔DAF〕卡車公司于1958年首先提出。起初,CVT只是應(yīng)用在一些小排量的兩沖程機動車上,直到20XX當日產(chǎn)汽車公司在旗下的轎車和SUV上推出"無沖擊變速"這一概念的變速箱時,無級變速箱即口汀才得以真正在量產(chǎn)車上采用。除了結(jié)構(gòu)上的簡單外,無級變速箱還有一個最大的優(yōu)勢在于：它可以通過不間斷地連續(xù)變

9、速來獲得發(fā)動機的最大扭矩。因此,無級變速箱能使發(fā)動機總是處于最佳工作狀態(tài)。在此插句題外話—1994年國際汽聯(lián)禁止在 Fl 比賽中采用無級變速箱,原因很簡單,就是因為它能讓賽車太過于"瘋狂"! ????? 所謂無級變速,簡而言之就是力矩傳遞無頓挫感的變速。無級變速箱的原理其實比想像的要簡單,沒有互相嚙合的齒輪,沒有離合器,沒有摩擦盤等等,取而代之的是"兩輪一帶"機構(gòu)。 ????? "兩輪一帶"結(jié)構(gòu)傳遞著動力,不過結(jié)構(gòu)其實很簡單 ????? 無級變速箱究竟是如何工作的呢？絕大多數(shù)CVT是由兩個可變半徑滑輪和一條鋼芯橡膠帶組成。其中一個滑輪與發(fā)動機飛輪相聯(lián),而另一個則與輸出軸相聯(lián),它們之間通過

10、皮帶聯(lián)結(jié)。 ????? 兩個滑輪通過轉(zhuǎn)動力大小的變化來改變幾何半徑。發(fā)動機端滑輪旋轉(zhuǎn)得越快,它的半徑就越??；輸出端旋轉(zhuǎn)得越快,它的半徑就越大。在它們自動運轉(zhuǎn)的過程中,滑輪的半徑由一套ECU控制的液壓活塞來改變?；啽旧碛梢桓鶐в幸粚A錐楔結(jié)構(gòu)的花鍵軸構(gòu)成。當這對圓錐楔越接近,纏繞在它們上面的皮帶旋轉(zhuǎn)半徑就越大；同理,當它們隔得越開,纏繞在它們上面的皮帶的旋轉(zhuǎn)半徑就越小。 ????? 根據(jù)上一期介紹的齒輪嚙合原理,如果飛輪端滑輪半徑大而輸出端滑輪半徑小,那么就相當于齒輪變速箱的低速擋。當汽車開始加速,兩個滑輪通過皮帶不斷地改變旋轉(zhuǎn)半徑,最終使飛輪端半徑最大而輸出端半徑最小。通過這樣的方式便能達到連續(xù)無級的變速。下面的示意圖便是CVT的基本結(jié)構(gòu)。不過隨著技術(shù)的不斷進步,目前CVT中的橡膠帶已由鋼帶代替,其好處在于防止打滑,可以避免由于磨損的原因造成的驅(qū)動帶斷裂,如日產(chǎn)奇駿、天籟,以及奧迪A6都采用了可靠的鋼帶式CVT。 7 / 7