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質用車:知識科普 變速箱原來有這么多種

來源:車質網(wǎng) 作者:張宇 日期:2021年03月26日 字體大小:【

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  作為汽車構造的三大件,變速箱在汽車上起到了至關重要的作用。它關系到發(fā)動機動力輸出是否平順,傳動效率的高低,同時,變速箱還會影響到車輛的駕駛樂趣以及舒適度,甚至還關乎到車輛的油耗水平。但是,你知道當今汽車所使用的變速箱都有哪幾種類別嗎?它們各自都有哪些優(yōu)缺點?

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  1886年卡爾本茨發(fā)明發(fā)明了第一輛汽車時,其實這款汽車當時并沒有變速箱,只有一個所謂的減速箱,因此,這輛車無法實現(xiàn)倒車,而且也沒有擋位。但僅僅過了三年之后,真正意義上的變速箱就問世了,法國標致發(fā)明了世界上首個兩擋手動變速箱,自此以后,變速箱正式問世。之后,亨利福特在1908年為福特T型車設計了世界上首臺兩速自動變速箱,從此以后,有了變速箱的加入,汽車工業(yè)革命飛速發(fā)展。

   1、手動變速箱

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  在自動變速箱還沒有完全普及的年代,MT(Manual Transmission)手動變速箱是那時候最常見的一款變速箱類型。顧名思義,手動變速箱必須通過人體手動控制完成換擋,不同的齒輪組各自負責一個擋位。換擋時,駕駛員控制的擋桿會帶動變速箱的換擋撥叉,從而將相應的齒輪組組合完成。另外,手動變速箱屬于剛性連接,通過離合器發(fā)動機直接與變速箱完成連接,傳動過程中動力損失較小。

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  由于傳遞效率更高,所以手動變速箱的燃油經(jīng)濟性要比自動擋更好,加上各個方面技術更為成熟,手動變速箱的制造成本和后期維護保養(yǎng)價格都相對要更低一些。不過,由于手動變速箱操作相對復雜,在換擋過程中需要同時控制離合器踏板、油門踏板、擋把以及方向盤,這些都需要一定時間經(jīng)驗積累,對于新手來說不夠友好。加上城市道路越來越擁堵,手動變速箱的弊端逐步顯現(xiàn)出來。因此,手動變速箱的市場正在逐漸萎縮,目前只剩下一些低端車型以及部分性能車還在使用手動擋。

  2、AMT電控機械式變速箱

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  AMT(Automated Mechanical Transmission)變速箱可以理解為半自動變速箱,在自動變速箱還沒有大面積推廣的時期,半自動變速箱也是一款被普遍應用的變速箱。它通過在液力變阻器后面安裝一直機械式換擋離合器,換擋離合器結合和起步操作過程實現(xiàn)了自動化,而換擋依舊為手動操作,但相比純手動變速箱,半自動變速箱的操作相對要簡單一些。不過,目前這種變速箱在乘用車領域已經(jīng)很少被使用,只有在一些老車型上可以見到。

  3、雙離合變速箱

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  提到DCT(Double Clutch Transmission)雙離合變速箱很多人都會想到大眾,其實大眾品牌并不是雙離合變速箱的開創(chuàng)者。早在1940年,法國人阿道夫·加爾奇(Adolphe Kégresse)就已經(jīng)發(fā)明了雙離合變速箱,一直到上個世紀的80年代,才被保時捷廣泛使用起來。雙離合變速箱的設計是從手動擋改良而來的,在手動擋的基礎上又增加了一組換擋機構,分為奇數(shù)擋和偶數(shù)擋,兩個離合器分別用來控制兩組擋位。

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  之所以采用這樣的設計是因為可以實現(xiàn)預選擋,當變速箱此時在使用1擋工作時,2擋就已經(jīng)提前做好了準備,齒輪已經(jīng)嚙合,當電腦發(fā)出換擋指令時,變速箱可以迅速完成換擋,從而使得換擋速度更快。

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  由于雙離合變速箱的兩個離合器是相互配合運作的,可以避免在換擋過程中出現(xiàn)的動力中斷,整個換擋過程中的舒適性、油耗、排放,都要比手動擋有一定的提升。當然,由于雙離合變速箱的技術門檻比較低,價格也相對比較便宜一些,此類變速箱也是當今市面上中低端車型使用最多的一款變速箱。

  而雙離合變速箱根據(jù)不同的冷卻方式又可以分為“干式”和“濕式”。其中,干式雙離合變速箱采用風冷方式散熱,散熱能力有限,所以這種變速箱并不適合于暴力加速,而且當遇到頻繁起步和等燈的情況下,變速箱也容易出現(xiàn)高溫故障,甚至燒蝕離合器片,導致車輛拋錨。

  但濕式雙離合變速箱由于加入了油冷技術,所以變速箱的散熱性相對要高很多,即便是遇到堵車路段和暴力加速,變速箱也不會出現(xiàn)高溫狀態(tài),整個變速箱的質量穩(wěn)定相比干式雙離合變速箱故障率要低很多。

  4、AT變速箱

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  雖然AT(Automatic Transmission)變速箱和雙離合變速箱都是利用齒輪傳遞動力,但在結構設計上,AT變速箱的開發(fā)理念則完全不同。AT變速箱又被稱為“液力自動變速箱”,它由液力變矩器、行星齒輪機構、電子控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等組成。

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  其中,液力變矩器就相當于手動變速箱上的離合器,內部由泵輪、渦輪、導輪三部分組成,借助于液體的高速運動來達到傳遞動力的目的。而且,由于各部件之間有液體存在,所以不容易出現(xiàn)過熱的情況,整體來說質量穩(wěn)定性相對更好。當然,由于液力變矩器的存在,AT變速箱并不屬于剛性連接,在傳遞動力過程中會有部分動力損失。不過,現(xiàn)在有些AT變速箱已經(jīng)增加了單向鎖止的離合器,可以使動力傳遞更為直接,從而降低動力損耗。

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  作為最早使用的變速箱類型,AT變速箱目前已經(jīng)非常先進了,從最早的4AT、5AT,到如今8AT、9AT、10AT都很常見。相比其它類型的自動變速箱,AT變速箱最大的優(yōu)勢在于可靠性高,并且換擋速度、平順性和傳動效率也都屬于不錯的水平,而且加上體積相對比較小,可以適用于不同的橫置和縱置發(fā)動機布局,深受消費者的認可。當然,產(chǎn)品越好,制造門檻、生產(chǎn)成本也就越高,這也是大部分國產(chǎn)車都不愿意使用AT變速箱的主要原因之一。

  5、CVT變速箱

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  CVT(Continuously Variable Transmission)變速箱又被稱為電控無級變速器,從名字中就可以聽出,這種變速箱沒有擋位等級之分,它在設計上完全擺脫了齒輪結構,依靠錐輪和鋼帶完成動力傳遞。這種結構能夠連續(xù)改變傳動比,不管在任何速度下,都能夠保證車輛處于相對合適的轉速,燃油經(jīng)濟性更好。按照結構不同,CVT變速箱可大致分為三類:

  帶式CVT

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  這種CVT結構是我們最常見的一種CVT變速箱結構,它在設計上完全擺脫了齒輪結構,依靠錐輪和鋼帶完成動力傳遞。這種結構能夠連續(xù)改變傳動比,不管在任何速度下,都能夠保證車輛處于相對合適的轉速,燃油經(jīng)濟性更好。

  不過,這種CVT變速箱的缺點同樣明顯,因為CVT的傳動鋼帶或者鏈條是通過摩擦力來工作的,不像齒輪間的嚙合那樣穩(wěn)定可靠,所以一旦輸出扭矩過大,容易出現(xiàn)打滑的情況,導致動力傳遞中斷。而且,CVT變速箱可承受的動力上限也是比較小的,如果駕駛風格太過于激進,就會導致鋼帶對壓力缸造成不可挽救的拉傷,從而影響變速箱的平順性,掉落的零件可能還會被卷入鋼帶內,造成變速箱故障,甚至損壞。所以CVT變速箱一般多應用于一些動力不是太強的家用車上。

  環(huán)形CVT

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  環(huán)形CVT是一種非常罕見的CVT結構,它由IVT變速機構由輸入盤(橫截面為弧槽)、動力滾子(半球形)和輸出盤(形狀同輸入盤)組合而成。變速箱在運轉時,動力滾子夾在輸入盤和輸出盤之間,在中心軸兩側呈對稱布置,同步工作,它們通過潤滑油與輸入輸出盤的圓弧表面接觸。通過改變滾子的角度可以改變滾子與輸入輸出盤的接觸半徑(類似CVT通過鋼帶/鋼鏈的接觸圓周力傳遞動力,IVT通過動力滾子的接觸圓周力傳遞動力)從而實現(xiàn)速比變化。

  E-CVT

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  E-CVT雖然叫做CVT,但它和CVT變速箱一點關系沒有。E-CVT變速箱主要應用在混動車型上,它其實是一個動力分配系統(tǒng),官方稱其為“動力分配器”。因為它沒有傳統(tǒng)變速箱系統(tǒng)里面的離合器、液力變矩器以及齒輪軸等,故E-CVT也被稱為最不像變速箱的一款變速箱。而在結構設計上,E-CVT的結構要更加簡單,僅僅由兩個電機組合而成,內部結構類似于差速器的結構,故被稱為“E-CVT”。

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  6、序列式變速箱

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  除了以上這些變速箱之外,還有一種變速箱叫SMG(Sequential Manual Gearbox)序列式變速箱??赡芎芏嗯笥讯际鞘状温犝f它的名字,其實這并不奇怪,因為序列式變速箱極少在出廠的量產(chǎn)車中使用,大部分序列式變速箱都是通過后期改裝升級完成的。

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  序列式變速箱可以視為手動變速箱的加強版,但和手動變速箱不同的是,序列式變速箱只需要在起步和倒車時需要踩下離合器,其它時間都可以無需踩踏離合器,直接完成換擋。因為序列式變速箱取消了同步器,加上變速箱內的齒輪也都更換為直齒輪,齒縫間隙也更大,所以換擋的時候直接掛入擋位就可以,而且由于齒輪的強度更高,也不用擔心會有損壞。

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  由于齒縫變大,加上直齒的設計,所有序列式變速箱的工作噪聲更大,且運行品質也更加粗糙。但作為一款賽用變速箱,又有誰會關心這些問題呢,只要它強度高,耐抗造,換擋速度更好就OK了,其它任何東西都是次要的。

  總結:

  綜合來看,除了序列式變速箱為賽用變速箱之外,剩下的五種變速箱從結構和特性來看,還是AT變速箱更加出眾一些。當然,凡事都不可能有絕對性,在一些跑車和性能車上,雙離合變速箱的出鏡率也非常高,如:保時捷的PDK、寶馬的M DCT、邁凱輪的SSG等等都使用的是雙離合變速箱,性能同樣不容忽視。而至于CVT變速箱,雖然性能沒有另外兩種變速箱那么強,但憑借著順滑、省油等特性,在家用級車型中,出鏡率也非常高。

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