引擎運轉的轉速通常都是數千轉/分,但是輪胎并不是随時都以如此高的速度在旋轉,因此需要一種能夠在引擎轉速不變的情況下,改變車輪轉速的裝置。我們經常聽到AT、CVT、DCT這些稱呼,這些便是變速箱種類的名稱,而變速箱正是在汽車中扮演這個角色的重要裝置。
變速箱通過搭配各種大小、齒圈數的齒輪來合理匹配引擎轉速與車輪轉速。變速箱的工作依據着一個簡單的物理原理:将某個大小、齒數固定的主動齒輪與一個比它更大的從動齒輪搭配,從動齒輪越大,其轉速越低,但也越能夠産生扭矩放大的效果;若是搭配比主動齒輪更小的齒輪,則從動齒輪越小,其轉速越高,但扭矩也會相應降低。
于是,在汽車起步或者加速時,車輛所需要的扭矩較大,就需要用上較低的擋位,但在低擋位下引擎扭矩雖然得到放大,但因為從動齒輪的最終輸出轉速較低,即便引擎轉速很高,車速也并不會很快;而在汽車以勻速進行巡航時,并不需要太多的扭矩,用上高擋位,就能實現以較低的引擎轉速實現較高速度的行駛。現代汽車的變速器結構十分複雜,内部往往有許多種不同的齒輪搭配方案,擋位數也從早期的2、3個前進擋進化到9個甚至更多。
AT 自動變速器
自動變速器利用液力變矩器替代傳統手動變速器中離合器的作用,實現變速器與引擎間的柔性連接。自動變速器能夠根據車速與引擎轉速,結合對當下行車狀況的判斷,利用液壓回路與行星齒輪組,自動切換适當的變速比。但因為其與引擎間采用柔性連接的方式,會損失掉一部分引擎功率,效率并不算太高。不過先進的自動變速箱已擁有鎖止技術,很大程度上彌補了效率不高的弊病。
CVT 無級變速器
無級變速器内部沒有複雜的齒輪結構,它通過變化由金屬鍊條(帶)連接的兩組滑塊與錐形盤滾輪的直徑來連續不斷地改變減速比(原理與大小齒輪搭配相同)。由于以錐形盤替代了齒輪組,無級變速器理論上在一定變化範圍内擁有無窮多的擋位組合,同時在改變減速比對不會産生頓挫,舒适性較高,且效率出衆。但亦因為其采用鋼帶進行動力傳遞,在與大功率引擎匹配時如何保證不打滑是個難題。
DCT 雙離合變速器
雙離合變速器利用兩套離合器分别控制奇數擋位與偶數擋位,并以電腦來自動控制離合器的分離與結合。雙離合變速器既擁有手動變速器的高效率,又擁有快過傳統手動變速器的換擋速度,同時還兼有自動變速器的便捷操作性。目前各大汽車品牌對旗下的雙離合變速器有不同的命名,例如大衆集團的DSG與福特集團的Powershift。
經常聽說的“尾牙”——終傳齒輪
介于引擎與驅動輪/差速器之間,在傳統系統中作最後一道減速比調整的齒輪組叫做終傳齒輪,也就是俗稱的“尾牙”。在整個傳動系統中,終傳齒輪與變速箱有着相互補強的關系,引擎的轉速通過變速箱的第一次減速,要再通過終傳齒輪作進一步減速,才最終傳遞到驅動輪。而在縱置引擎的車型中,終傳齒輪還負責将縱向傳遞的引擎動力作90°旋轉,以橫向傳遞到驅動輪。
終傳齒輪的減速比直接影響到引擎乃至車輛的動力性能,想要加速更快,隻需要将終傳比加大,但需要注意的是,在引擎最高轉速不發生變化的前提下,最高車速也會相應降低;而如果是想要降低各車速下的引擎轉速來降低油耗,則隻需要相應減低終傳比。
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