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五種常見變速箱

汽車 更新时间:2024-08-28 05:23:36

五種常見變速箱?從汽車之家的參數配置表中會看到手動變速箱、自動變速箱、無級變速箱、雙離合變速箱、序列式變速箱……它們在結構上和使用方面到底有什麼不同?,今天小編就來聊一聊關于五種常見變速箱?接下來我們就一起去研究一下吧!

五種常見變速箱(列舉常見的變速箱類型)1

五種常見變速箱

從汽車之家的參數配置表中會看到手動變速箱、自動變速箱、無級變速箱、雙離合變速箱、序列式變速箱……它們在結構上和使用方面到底有什麼不同?

變速箱作用

    在了解變速箱的結構之前,我們首先要知道為什麼需要變速箱,它的作用是什麼。依據不同駕駛狀态,車輛的速度以及動力需要能在一個較大的範圍内進行變化,實現這點,除了有效制動外,擋位的選擇也很重要,所以,改變傳動比來适應不同的駕駛狀态是變速箱的一大作用。此外,實現倒車以及在不熄火狀态下利用空擋切斷動力的傳遞也是變速箱被廣泛應用于内燃機領域的原因。

(一)手動變速箱

    “手動擋變速箱并不是低配車型的标志”。這一立場有必要在介紹該類型變速箱之前表明。裝配手動擋變速箱的車型需要駕駛員在駕駛過程中手腳并用來對擋位進行切換,不過有人也把這種與機械直接的交流看作是一種樂趣。

    手動變速箱也有擋位之分,我們常見的有5擋手動變速箱和6擋手動變速箱,當然,你一定也聽到了一些有關7擋手動變速箱的消息,這款來自采埃孚公司的手動變速箱裝配在保時捷卡雷拉車型上,随後,我們将有專門的解析文章。可以肯定的是,擋位越多,齒比就可以做得更為綿密,動力的銜接也會更自如,高速行駛時的燃油經濟性以及舒适性的表現就會更好。

工作原理

    我們先來通過下面這個簡易的結構模型了解下手動變速箱的工作原理。圖中的綠色部分為輸入軸,它通過離合器與發動機相連,通過中間軸的齒輪将輸入軸的動力傳遞至黃色部分的輸出軸,此時,輸出軸與藍色的齒輪并非同步運轉,圖中,由于套筒位于兩個輸出軸齒輪中央并未與其中任何一個齒輪相結合,因此,該狀态下為空擋。那挂上檔後又是什麼狀态呢?

    利用換擋杆操作撥叉使得套筒與輸出軸上的1擋齒輪相結合,此時,在套筒的作用下,1擋齒輪與輸出軸同步運轉,完成了動力由輸入軸通過中間軸傳遞至輸出軸最終傳遞至車輪的過程。正常情況下,在将換擋杆推入擋位時,駕駛員需要先将離合器踏闆踩下,在擋位就緒後再将離合器踏闆擡起,另外,起步和停車都要操作離合器來中斷發動機與變速箱之間的動力傳遞。

手動變速箱的優缺點

    首先,手動擋車型開起來肯定不如自動擋車型舒服,它需要駕駛員付出更多的體力,當然,也有不少人把這看作為駕駛樂趣,但要是在交通高峰時期,頻繁的動作也會将這樣的“快感”消磨殆盡。而它的優勢則在于工作穩定且保養便宜,家用型轎車的手動變速箱除了定期更換手動變速箱油外,離合器的更換算是比較大的保養項目了。

(二)機械式變速箱(AMT)

    從操作方式上來看,搭載了AMT變速箱的車型可以被歸結到自動擋車型範疇,但是從結構上來說,AMT變速箱更多的采用了手動變速箱的結構,隻不過,它通過一套伺服機構來對離合器進行控制,從而解放了駕駛員的左腳。

電-液執行器

    目前,大多數AMT變速箱都采用了電-液執行器來對離合器以及換擋撥叉進行控制,我們先來看看這種執行器的結構。

    安裝在變速箱上方的機構便是AMT變速箱的控制模塊,在變速箱控制單元的調配下,該控制模塊可在完成對離合器控制的同時還能選擇行駛所需要的擋位,在整個駕駛過程中,駕駛員僅通過油門踏闆和制動踏闆來控制車速,當然,你還是要靠撥動換擋杆去選擇空擋、前進擋或倒擋。

電動執行器

    除了電-液式外,AMT變速箱還可以通過電動的方式來驅動執行器。德國舍弗勒集團旗下的LUK和格特拉克集團都在國内開始生産配備電動執行器的AMT變速箱。他們把這稱之為ASG(機械式自動變速器)。

    電動執行器主要由電機的運轉并配合蝸輪蝸杆機構實現一系列操作,在換擋速度方面,它比電-液式執行器更快。由于執行器上缺少了液壓裝置,因此結構更為簡單,體積和質量也相應減少。雖優勢明顯,但由于該結構變速箱的型号較少,因此,并沒有出現替代電-液式AMT變速箱的勢頭。

    AMT變速箱是一款以手動變速箱為基礎進而演變而來的自動變速箱,在操作上,它确實現了自動換擋的功能,不過,在換擋過程中的細節處理方面,它依舊無法比拟傳統的自動變速箱,特别是一些需要頻繁換擋或頻繁進行起步停車的路況下,它在換擋平順性方面的不足就顯露無疑了。與手動變速箱一樣,AMT變速箱也需要定期更換變速箱油,而作為損耗部件,離合器的磨損也在保養的範疇之内。

(三)液力自動變速箱(AT)

    接下來要介紹的是液力自動變速箱,這類變速箱由液力變矩器、行星齒輪機構、液壓控制系統、電子控制系統等組成。

    目前,市場上絕大多數自動擋車型都裝配的是這種類型的自動變速箱,擋位數量依舊是衡量技術含量的标準之一。原先的4擋自動變速箱已不再是主流,目前,一般家用汽車以5擋或6擋居多,豪華車則對更多擋位的自動變速箱青睐有加,路虎攬勝極光、奔馳C級等車型還配備了9擋自動變速箱。

      液力自動變速箱的基本結構

   (1)變速箱殼體及液力變矩器

    人們對自動變速箱内部結構的認知程度要遠遠小于手動變速箱,例如,一說到手動變速箱的離合器,大多數人對此都會有所了解,而液力變矩器卻并未被大衆所熟知。其實我們隻要知道在功能上它與離合器相近,至于内部的泵輪、渦輪、導輪的布置以及工作狀态就沒那麼重要了。

    從AT自動變速箱的發展來看,優化傳動效率、減少動力損失的一部分工作則會在液力變矩器部分進行。比如增設的單向鎖止離合器可使動力的傳遞由原先的液力傳遞過渡為硬性連接,從而減少動力的損失,當然,這是在保證行駛舒适性的前提下進行的。

   (2)行星齒輪結構

    改變齒比的工作由行星齒輪機構完成,通過改變太陽輪、行星輪以及齒圈之間相互的運動關系可實現不同傳動齒比的切換,從而在不同的車速以及駕駛路況的情況下選擇适合的擋位行駛。

   (3)控制系統

    液壓控制系統以及電子控制系統則是負責統籌換擋進程的關鍵,電子控制系統就像人的大腦,在接收到來自發動機、輪速的信息後,通過計算并下達換擋指令,而液壓控制系統則好比人的神經,将大腦發出的指示傳遞至相應部位并使其動作,最為典型的要屬在換擋時,行星齒輪機構的變化以及内部離合器的控制。

    經過多年的優化,現在的AT變速箱技術在各方面的表現已足夠成熟,在合理的情況下,其結構可以充分滿足不同車型的匹配需求,從跑車到普通家用車,從縱置發動機的匹配到橫置,這其中還涵蓋了各種驅動形式的車型。此外,在換擋速度、傳動效率、換擋質量以及穩定性方面,AT變速箱都可以做到讓人滿意。

    行星齒輪機構的的自動變速箱在技術上已趨于成熟,但在後期保養方面,相比于手動變速箱,它的維護成本要高些,常規的定期維護主要依據廠家更換變速箱油及濾芯,而随着車輛行駛裡程的增長,自動變速箱也會出現一些故障,一旦涉及到故障維修項目,費用則會在千元至上萬元不等。一般情況下,車輛在行駛到15萬公裡左右時,此類變速箱就容易出現異常的狀況,程度較輕時影響到換擋平順性,嚴重時也會導

(四)CVT無級變速箱

    上文所提到的行星齒輪結構式自動變速箱是大多數人最先接觸到的自動變速箱類型,不過,接下來要介紹的CVT無級變速箱在曆史底蘊方面并不比前者“膚淺”。早在1886年,CVT無級變速箱就安裝在了一款奔馳汽車上。不過,由于當時各方面的技術并不成熟,所以,該結構的變速箱在那時一直沒有被重視。随着技術的不斷進步,CVT技術也趨于成熟,其在傳動平順性以及省油方面的優勢則被凸顯了出來。

    在駕駛操作方式上,裝配了CVT無級變速箱的汽車同樣通過一個換擋杆來選擇駐車、倒車、空擋以及前進擋或手動的擋位,那麼,它的結構究竟是什麼樣的?

   (1)CVT無級變速箱的結構

    CVT無級變速箱内部基本結構由帶輪、鋼帶以及相關控制機構和潤滑機構組成,其中,帶輪又分為主動帶輪和從動帶輪,通過兩個帶輪各自在直徑上的變化來達到改變傳動比的目的,這與自行車上所裝配的變速裝置的原理類似。

    由于CVT無級變速箱在整個改變傳動比過程中動力始終是連續不間斷地進行傳遞,因此,從結構原理上來說,CVT無級變速箱在平順性方面要優于上面所介紹的變速箱。

    不過,CVT變速箱在結構上也有着不足之處,帶輪與鋼帶的組合并不善于應付過大的傳動強度,它更适合那些小型或者動力不強的汽車。不過,基于材料技術和制造工藝的提升,CVT變速箱的這塊短闆已經得到盡可能的補償。

   (2)如何避免鋼帶與帶輪間的打滑現象

    傳動機構中的帶輪與鋼帶之間的接觸面積較小且在改變傳動比時又是變化的,在極端情況下,就難免會出現打滑的情況,而要想在這一基礎上改進這一問題,提高帶輪的壓緊力可以增加一定的摩擦系數,但這顯然無法徹底避免帶輪與鋼帶間的打滑現象。

    博世公司改變了傳動鍊條的結構以及受力方式,他們研制的壓力鋼帶由鋼帶和推片組成,相比之下,這樣的結構可與帶輪間擁有更大的接觸面積,受力的方式也由原先的拉動改為推動。因此,無論是在接觸面積上,還是在鋼帶的受力程度上都有了明顯的改進。此外,這種結構的鋼帶還可以通過調整推片的數量來改變它可承受的最大扭矩。由于結構問題,它并不能過度彎曲,也就是說,無法滿足帶輪間過大的半徑變化幅度。

    有越來越多的中大型或者動力較強的汽車也開始裝配CVT變速箱,由此看來,即便是行星齒輪結構式自動變速箱在各方面已相當成熟,但在某種程度上的表現,CVT變速箱也可以找到屬于自己的平衡。

帶有行星齒輪機構的CVT無級變速箱

    日産新骐達所裝配的CVT無級變速箱在現有的基礎上還增設了一套由行星齒輪機構組成的“副變速箱”。

    這台由Jatco(加特可)與日産共同研發的XTRONIC CVT無級變速箱通過行星齒輪機構為其獲得了更大的傳動齒比範圍,這也是世界上第一台将行星齒輪機構融入到CVT結構的無級變速箱。這台XTRONIC CVT無級變速箱在兩個帶輪間也使用了和博世共同研發的以推動為受力方式的鋼帶。

(五)雙離合自動變速箱

    從操作方式來區分,雙離合自動變速箱仍屬于自動變速箱範疇之内,隻不過,在内部結構以及換擋方式上有别于前面文章介紹的液力自動變速箱、CVT無級變速箱,而如果你在看過下面的介紹後會發現,它與AMT自動變速箱倒是有幾分相似,都是依靠切換軸間的不同齒比的齒輪來改變傳動比,負責切斷或接合動力的裝置也是通過位于變速箱輸入端的離合器實現,其實這也很好理解,二者都是借鑒了傳統的手動變速箱結構開發而來,不過,在換擋速度以及換擋質量方面,邏輯性更強的雙離合自動變速箱要比AMT變速箱更好。

    雙離合變速箱由負責實現各擋位不同齒比的齒輪箱、切換或接合動力的雙離合控制模塊以及協調各執行機構的機電控制模塊組成。顧名思義,雙離合變速箱擁有兩套離合器,這兩套離合器分别對應兩根輸出軸,其中,一根軸控制奇數擋,另一根軸則控制偶數擋,也就是說,在車輛以1擋行駛時,負責2擋傳動的齒輪在控制機構的作用下就已準備就緒,隻待兩套離合器之間完成工作的交接即可實現擋位的過渡,以此類推。相比于其它類型的自動變速箱,雙離合變速箱在換擋過程中的動力中斷時間更短,因此速度更快,在一定程度上也提高了燃油經濟性。

雙離合變速箱的離合器是怎麼回事?

    雙離合自動變速箱也可以按擋位進行劃分,目前,6擋或7擋的變速箱是市場上的主流産品。若以離合器的類别進行劃分,雙離合自動變速箱則可分為幹式和濕式兩種類型,而不同廠家設計的雙離合自動變速箱在離合器以及換擋機構的控制方式卻有着不同的想法。

(六)超跑的那些雙離合變速箱

    雙離合變速箱的結構更容易締造出電光火石般的換擋速度,這樣的特點顯然與跑車的需求不謀而合,因此,有越來越多的跑車都裝配了這種結構的變速箱,寶馬、保時捷、日産等,它們都堅定不移的擁護着雙離合變速箱。

   (1)邁凱輪SSG變速箱

    現階段,邁凱輪的3.8升渦輪增壓發動機和7擋SSG變速箱的動力組合為邁凱輪跑車提供了強大的動力支持,這台被稱之為SSG的變速箱雖名為順序換擋變速箱,但其結構實屬雙離合變速箱。

    與普通汽車不同,超跑對于變速箱的訴求不僅僅局限在換擋速度方面,它們需要一台重量更輕,體積更小的變速箱,格拉齊亞諾公司提供的變速箱則滿足了邁凱輪在這方面的需求。

    作為一款量産的跑車,變速箱的穩定性以及耐久程度也是相當重要的,為此,這家意大利工廠在變速箱的研發過程中,在傳統的台架試驗基礎上,還引入了動态的環節,以此來模拟車輛在加速、制動以及過彎時對變速箱的潤滑系統和液壓控制系統的影響。

   (2)布加迪威航裝配7擋雙離合變速箱

    布加迪威航搭載的W16發動機擁有最大1250牛·米的扭矩,這也給負責傳動的變速箱提出了更為苛刻的要求。Ricardo公司為布加迪威航提供了這台7擋雙離合變速箱。

   (3)寶馬M3 M-DCT

   (4)保時捷911 PDK變速箱

   (5)日産GT-R 雙離合變速箱

   (6)蘭博基尼ISR變速箱

     ISR(全稱為Independent Shift Rail)變速箱的結構與手動變速箱類似,在換擋過程中,它仍采用撥叉推動齒輪的方式來完成擋位切換,隻不過在控制上,一套電控-液壓系統會讓擋位的切換更迅速,50毫秒是官方公布的的換擋速度。

     在這台7擋變速箱内共有4個用于撥動齒輪的撥叉,它們被安裝在兩個擋位齒輪之間,其中,1擋和倒擋共用一個撥叉,其餘則是3擋和5擋,2擋和4擋,6擋和7擋之間都有一個獨立的撥叉,也就是說,從1擋到6擋,相鄰的兩個擋位齒輪都能有一個獨立的撥叉單獨控制。這樣的設計可以縮短換擋時間。

     雙離合變速箱能更快的完成換擋,這是它的優點,不過,它的缺點也很突出,在日常駕駛時(特别是堵車時),它并不能提供很好的換擋舒适性,由于車輛缺少“蠕行模式”(車輛以怠速工況前行),隻有駕駛員踩下油門踏闆後,車輛才會前行,然而,由于此類車型的性格大多異常猛烈,在它們的字典中隻有起步和加速兩個概念,也正是這樣偏執的性格才讓駕駛員難免會抓狂。

   (7)序列式自動變速箱

    序列式變速箱是我們在跑車或者賽車中最常聽到的變速箱類型,如果按操作方式劃分,傳統式的機械式序列變速箱屬于手動變速箱範疇。更直接的換擋過程,更快的換擋速度,這都曾讓序列式變速箱一度成為跑車和賽車的不二之選。

    序列式變速箱在傳動結構部分與手動變速箱基本相同,換擋時也是利用撥叉來推動擋位齒輪的接合,而之所以能讓駕駛員通過換擋杆的前後移動就能實現擋位的加減是依靠一套換擋鼓,在換擋杆機構的帶動下,使得撥叉移動,進而實現換擋齒輪的齧合。之前介紹的AMT變速箱也是利用這個機械原理來實現擋位切換的。

    在序列式變速箱中,換擋鼓與直牙齒輪的組合可以讓訓練有素的駕駛員在換擋時無需操作離合器踏闆即可完成擋位切換。

總結

    作為傳動機構,變速箱的性能直接影響着車輛的行駛性能及舒适性,毫不誇張的說,如果一輛車在其它方面都很優秀,而唯獨變速箱很差勁,那麼,這款車一定稱不上是一輛好車,的确,一台“蹩腳”變速箱足以毀了一切。


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