DSG變速箱的挑戰(zhàn) 三種自動變速箱對比
隨著新Volvo S40和邁騰裝備上了DSG變速箱，國內(nèi)的自動變速箱技術(shù)競賽拉開帷幕。在DSG變速箱的宣傳手冊中著重強(qiáng)調(diào)了它換檔的敏捷和平順，那么它與我們熟知的液力機(jī)械式自動變速箱和CVT自動變速箱相比究竟有何優(yōu)勢？想要得出結(jié)論不妨把三者放在一起分析比較一番。
大眾7速DSG變速箱裝配在Golf A5上 變速箱最初的設(shè)計(jì)目的很簡單，因?yàn)檐囕v的行駛速域越來越寬，單靠一個(gè)固定齒輪比已經(jīng)不能滿足要求了。光靠一檔，即使發(fā)動機(jī)到達(dá)轉(zhuǎn)速極限，車子也不可能開到80Km/h，光靠5檔，也許一個(gè)小坡就能讓發(fā)動機(jī)熄火。多檔位的變速箱就此需求而誕生，讓車子能靠低檔獲得充足的扭力爬上陡坡的同時(shí)也能靠高檔獲得最高行駛速度。當(dāng)然，剛開始汽車只有手動變速箱，需要人工在多個(gè)檔位間切換，雖然很多人能在切換檔位的過程中找到駕駛樂趣，但是繁瑣的操作也令很多人厭倦。好在聰明的工程師發(fā)明了自動變速箱，才令駕駛員從頻繁的換檔動作中解脫出來。隨著時(shí)間推移和技術(shù)的進(jìn)步，自動變速箱不斷發(fā)展以滿足人們對高質(zhì)量駕乘感受的追求。到了今天，自動變速箱家族中已經(jīng)有了三種主要的類型，液力機(jī)械式、無級變速式和自動機(jī)械式。  液力機(jī)械式自動變速箱 這種變速箱就是絕大多數(shù)車輛上運(yùn)用的自動變速箱，一般我們所說的自動變速箱指的就是這種。它的結(jié)構(gòu)和手動變速箱有著天壤之別，它沒有傳統(tǒng)的離合器、沒有兩排待嚙合的齒輪、也沒有撥動齒輪到嚙合位置的撥叉。它的里面只有一個(gè)液矩扭力傳遞器和后面的一串行星齒輪組。
液力變矩器原理圖 液力變矩器(如圖)是自動變速箱的核心部件，它是一個(gè)灌滿油的密封容器，兩端有兩根軸，一根輸入軸一根輸出軸。輸入軸連接到里面的一只葉輪，輸出軸連接到另只葉輪，兩只葉輪相對，中間是油。它的工作原理是當(dāng)輸入軸轉(zhuǎn)動的時(shí)候帶動一只葉輪并攪動油液流向另一只連接輸出軸的葉輪從而推動輸出軸轉(zhuǎn)動。就如同用一只電風(fēng)扇對著吹另一只電風(fēng)扇，以讓其轉(zhuǎn)動一樣。只是在密封的容器中用油做媒介比開放空間中用空氣做媒介效率高的多。
行星齒輪結(jié)構(gòu)示意圖 但是這種裝置的變矩范圍很有限，過大的轉(zhuǎn)速差會導(dǎo)致變矩器損毀，因此就需要行星齒輪組的配合。行星齒輪組(如圖)由中心齒輪、行星齒輪和外齒圈構(gòu)成，紅色的中心齒輪連接液力變矩器的輸出軸，藍(lán)色的外齒圈連接到車輪傳動軸。中間綠色的行星齒輪可以通過所止機(jī)構(gòu)與外齒圈所止在一起。未使用時(shí)，綠色的行星齒輪未被鎖止，此時(shí)紅色中央齒輪隨發(fā)動機(jī)帶動而旋轉(zhuǎn)，綠色行星齒輪繞著紅色齒輪旋轉(zhuǎn)，外部藍(lán)色齒圈不轉(zhuǎn)。使用時(shí)，系統(tǒng)將鎖止綠色行星齒輪，此時(shí)紅色齒輪會帶動綠色行星齒輪和藍(lán)色外齒圈旋轉(zhuǎn)，動力被傳遞到輸出軸。通過這些行星齒輪組的配合鎖止可以實(shí)現(xiàn)不同的變速比，一般兩組配合可以產(chǎn)生4個(gè)速比。這一組行星齒輪就是自動變速箱的一個(gè)檔位，隨著消費(fèi)者對車輛性能要求的提升，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到將4組行星齒輪組串聯(lián)的8速自動變速箱。
一臺典型的液力機(jī)械式自動變速箱 液力機(jī)械式自動變速箱是應(yīng)用最廣的一種變速箱，它實(shí)現(xiàn)了自動變矩變速的功能，隨著檔位的增多和電控技術(shù)的進(jìn)步，這種變速箱的換檔反映更加敏捷，動作也更平順。但是它也有一些固有缺點(diǎn)。首先，依靠液體傳遞動力的液力變矩器自身體積較大重量較重且油液傳遞效率不如齒輪傳遞效率高會損耗一些能量，造成車輛的油耗高。其次，換檔過程中需要鎖止行星齒輪，在鎖止動作中尤其是激烈駕駛時(shí)需要快速鎖止時(shí)難免會產(chǎn)生一些換檔沖擊。第三，由于整套機(jī)構(gòu)包括電控、液壓、機(jī)械等裝置使其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，可靠性相對降低。
CVT(Continuously Variable Trans-mission)無級變速箱
CVT結(jié)構(gòu)示意圖 CVT是一種全新概念的變速箱，它沒有齒輪，只有錐形棘輪和鋼帶，其結(jié)構(gòu)類似于山地自行車的變速機(jī)構(gòu)(如圖)。主動棘輪和從動棘輪之間由鋼帶連接，棘輪可以改變中間的槽寬，棘輪變寬時(shí)鋼帶欠入棘輪槽較深，離棘輪軸心較近、棘輪變窄時(shí)鋼帶被擠向棘輪邊緣，離棘輪軸心較遠(yuǎn)。隨鋼帶離棘輪軸心距離的變化，變速比也隨之變化。CVT的出眾之處是這一變化過程是線性的，不像傳統(tǒng)變速箱那樣受到齒輪齒數(shù)的限制，只能在幾個(gè)固定的速比間跳躍。
CVT變速箱剖視 這樣的好處是使變速過程極為平順，完全沒有其他變速箱所存在的換檔沖擊問題。而且行使時(shí)能在發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化的情況下變化車速，這就使發(fā)動機(jī)能一直工作在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間，同時(shí)也省去發(fā)動機(jī)在行使換檔時(shí)轉(zhuǎn)速不斷的起起落落的過程，極大地降低了油耗。同時(shí)CVT變速箱體積小、重量輕，也節(jié)省了空間。但是CVT受到鋼帶傳動的限制，它只能配備在動力輸出較低的發(fā)動機(jī)上，過高的動力輸出會使鋼帶打滑，損壞鋼帶，因此CVT變速箱應(yīng)用于中小排量的車型上。
DSG(Direct Shift Gearbox)自動變速箱
DSG內(nèi)部綠色和紅色部分是兩個(gè)離合器連接的不同軸 DSG的直譯是直接換檔變速箱，它實(shí)際上就是一臺電子控制換檔的手動變速箱，從結(jié)構(gòu)上看它更像是將一個(gè)有1、3、5檔的手動變速箱和一個(gè)有2、4、6檔的手動變速箱并聯(lián)了(如圖)，因此它有三根齒輪軸、兩個(gè)離合器。它的工作原理是離合器1連接1、3、5檔位的齒輪軸，離合器2連接2、4、6檔位的齒輪軸，用1檔起步的時(shí)候離合器1結(jié)合，1檔齒輪聯(lián)通傳動，而此時(shí)2檔的齒輪已經(jīng)嚙合好，只是離合器2沒有結(jié)合，動力不從2檔齒輪這過。到達(dá)換檔轉(zhuǎn)速時(shí)，變速箱無需再做嚙合2檔齒輪的動作，只需分離離合器1，結(jié)合離合器2即實(shí)現(xiàn)了換檔。離合器2結(jié)合后，變速箱退出1檔掛再上3檔預(yù)備。
DSG變速箱 這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)即有像手動檔一樣的直接輸出，又省去了手動檔進(jìn)退檔動作所需的時(shí)間，同時(shí)一個(gè)離合器分離的同時(shí)另一個(gè)離合器已經(jīng)結(jié)合上，中間動力沒有中斷。正是因?yàn)镈SG即有手動檔的動力輸出直接、體積小、重量輕的優(yōu)勢，又實(shí)現(xiàn)了手動檔無法完成的快速換檔，所以DSG長期用于賽車運(yùn)動并被駕駛愛好者所追捧。DSG民用化之后也體現(xiàn)出它換檔平順和節(jié)省燃油方面的優(yōu)勢，被不少車廠選擇。但是由于DSG的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也比較高。而且DSG也沒法達(dá)到CVT那樣的平順和節(jié)油效果。 |
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