汽車行駛的過程在本質(zhì)上主要是駕駛員和車輛相互“嘮嗑”的過程,駕駛員將需求主要通過油門和檔位告訴發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱,發(fā)動(dòng)機(jī)則通過轉(zhuǎn)速、車輛通過車速分別將發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱的執(zhí)行情況反饋給駕駛員。變速箱在這一過程扮演?駕駛員、發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛(車輪)之間信息“快遞員”的角色。 手動(dòng)擋MT是變速箱行業(yè)最早的家族。齒輪的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)力就是MT工作語言的“音節(jié)”和“音調(diào)”,二者的乘積要相等。齒輪A的轉(zhuǎn)速比B高、驅(qū)動(dòng)力就要低,MT通過齒數(shù)不同的齒輪組合就可以實(shí)現(xiàn)增速或減速。 由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速過高,為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)對(duì)于家族成員的傷害,MT設(shè)定了一個(gè)接單規(guī)則:客戶(駕駛員)先通過腳“?單”給MT家族的骨干成員——離合器。 同時(shí)也通過手“接單”給MT家族的另一個(gè)骨干——同步器。當(dāng)同步器就位后、離合器立馬和發(fā)動(dòng)機(jī)貼合、將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給車輛。 MT家族它靠忠誠(chéng)、可靠和收費(fèi)低三大優(yōu)點(diǎn)擁有?大量客戶。 忠誠(chéng)=忠實(shí)傳遞駕駛員意圖,加速感好、駕駛樂趣高 可靠=機(jī)械傳統(tǒng),可靠性高 收費(fèi)低=傳動(dòng)效率高,油耗低 但同時(shí),它的缺點(diǎn)也十分明顯:業(yè)務(wù)流程復(fù)雜,客戶需要手腳并用方能“?單”——實(shí)現(xiàn)換擋。 所以,在講求客戶體驗(yàn)、城市道路工況復(fù)雜的現(xiàn)代, MT的市場(chǎng)逐漸被其他變速箱家族所替代。 (2)SMG變速箱 SMG(SequentialManual Gearbox)中文稱為序列式手動(dòng)變速箱,顧名思義,它只允許客戶按照順序換擋,比如由3檔換到4檔或者2檔,而不允許直接換到5檔或者1檔。 SMG主要是由撥叉鼓、撥叉軸組、狗牙和齒輪組系組成。當(dāng)客戶推動(dòng)換擋桿時(shí),撥叉鼓隨?轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)而帶動(dòng)安裝在撥叉鼓的撥叉軸組,撥叉軸組通過撥動(dòng)狗牙實(shí)現(xiàn)換擋。不同的檔位對(duì)應(yīng)?不同的撥叉鼓的角度,由于撥叉鼓是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的,所以換擋也是連續(xù)的。 它與MT的主要區(qū)別在于換擋方式:前文提到,MT換擋需要離合器與同步器同時(shí)參與,而對(duì)于SMG來說,它取消了同步器、直接靠狗牙實(shí)現(xiàn)換擋。和MT相比,SMG的結(jié)構(gòu)要?簡(jiǎn)單、換擋換擋時(shí)間?快,但同時(shí)換擋的頓挫感?強(qiáng)烈、換擋力也越大。 SMG的換擋方式?jīng)Q定了它的使用場(chǎng)合主要集中在兩類①對(duì)速度和換擋時(shí)間要求極高的賽車和高端車型,比如超跑蘭博基尼Veneno就是使用的改良的SMG變速箱——ISR變速箱;②不注重?fù)Q擋舒適性的摩托車上,目前民用摩托車?采用的是SMG變速箱。 (3)DCT變速箱 DCT(Dual Clutch Transmission)即雙離合變速箱,是變速箱家族的新星和未來之一,它的結(jié)構(gòu)和MT相似,只不過比MT?了一個(gè)離合器和輸出軸。以6檔DCT為例,clutch1連接?2、4、6、R檔輸入軸齒輪,clutch2連接?1、3、5檔輸入軸齒輪,前者偶數(shù)檔的齒輪組固定在空心軸上,后者奇數(shù)檔的齒輪組固定在實(shí)心軸上,以此實(shí)現(xiàn)不同的離合器控制不同的輸入軸齒輪組。 當(dāng)掛入奇數(shù)檔位時(shí),clutch2與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪連接,動(dòng)力由實(shí)心軸傳遞給奇數(shù)檔齒輪,同時(shí)偶數(shù)組的同步器進(jìn)入連接,但由于clutch1未連接,所以此時(shí)偶數(shù)檔是不輸出動(dòng)力的,當(dāng)要切換到偶數(shù)檔時(shí),clutch2連接、動(dòng)力輸出立即之前準(zhǔn)備?的偶數(shù)檔位,從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋。 DCT繼承了MT的傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)由于雙離合的散熱面積減?、離合的摩擦片的摩擦有所增加,使得DCT會(huì)產(chǎn)生離合器過熱或者過度磨損導(dǎo)致異響現(xiàn)象。2013年大眾就因?yàn)镈CT(大眾叫做DSG)的問題在中國(guó)召回過30?萬輛車,國(guó)內(nèi)??車主一度談DCT而色變。 DCT雖然有過熱和過磨損的缺陷,但其出色的傳動(dòng)效率和換擋速度依然受到眾?客戶熱捧。目前DCT的一個(gè)發(fā)展的方向是濕式DCT——使得雙離合浸在油液中工作,增加散熱效率、減?磨損。 (4)AMT變速箱 AMT(Automated Mechanical Transmission)即機(jī)械式自動(dòng)變速箱,是在MT基礎(chǔ)上衍生出來的變速箱家族,它的本質(zhì)是MT,只不過是?了一套伺服系統(tǒng),它通過獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、油門等信號(hào)來完成自動(dòng)換擋。(自動(dòng)擋DCT或SMG也可以認(rèn)為是AMT,但通常所說的AMT是指自動(dòng)擋MT)。 AMT成本較低,且傳動(dòng)效率高,維護(hù)方便,換擋頓挫感強(qiáng),?用于高端車型及低端車型,比如高端車型法拉利F355、低端車型寶駿560都用的是AMT。 (5)AT變速箱 AT(Automatic Transmission)即自動(dòng)變速箱,主要是液力變矩器、行星齒輪變速系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)?部分組成。液力變矩器直接與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相連,在低速時(shí)具有增加扭矩的功能,在高速時(shí)液力變矩器的泵輪與渦輪鎖在一起(也稱為L(zhǎng)ock-up),實(shí)現(xiàn)動(dòng)力直接傳遞,提高變矩器的傳動(dòng)效率。 AT的變速系統(tǒng)由行星齒輪組和離合器組組成,以6檔AT變速箱為例,它包括3組行星齒輪組和5個(gè)離合器,3組行星齒輪又相互連接,電子控制系統(tǒng)根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)通過5組離合器的不同結(jié)合或者松開的方式來實(shí)現(xiàn)變速。 AT是變速箱家族結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的家族。它徹底了換擋時(shí)客戶的手和腳,能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速等情況自動(dòng)變換傳動(dòng)比,大大提高了換擋的便捷性。同時(shí)也存在?傳動(dòng)效率低、換擋頓挫等缺點(diǎn)。目前的使用范圍較大。 (6)CVT變速箱 CVT(Continuously Variable Transmission)即無級(jí)變速器,是變速箱家族另一個(gè)未來發(fā)展方向,它與以上變速箱最大的不同就是可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速,上述的變速箱由于采用的齒輪傳動(dòng)、速比都是固定的,而CVT由于采用的鋼帶傳動(dòng)、傳動(dòng)比是連續(xù)的。同時(shí)為了倒擋,CVT變速箱有一組行星齒輪。 目前用在乘用車的以鋼帶傳動(dòng)的CVT為主,作為CVT變速箱的先驅(qū),日產(chǎn)先后開發(fā)了滾輪式CVT和帶副變速箱的CVT。滾輪式CVT使用轉(zhuǎn)盤和滾輪的結(jié)合傳遞驅(qū)動(dòng)扭矩并改變傳動(dòng)比。它通過移動(dòng)滾動(dòng)里滾輪改變傳動(dòng)比,輸入轉(zhuǎn)盤給動(dòng)力驅(qū)動(dòng)輪及時(shí)施加作用力、實(shí)現(xiàn)無極變速。和鋼帶式CVT相比,滾輪式CVT傳遞的力矩?大,日產(chǎn)Skyline 350 GT-8就搭載的是改款CVT,但由于成本過高,滾輪式CVT并未大規(guī)模使用。 傳統(tǒng)CVT變速箱的傳動(dòng)比范圍主要取決于主、從動(dòng)輪的直徑大小,如果要加大變速箱的速比范圍的話,那就得采用直徑?大的主、從動(dòng)輪。但這樣做的話變速箱的體積也得變大,那么不容易安裝在小型車上了,這顯然不是最?的辦法。而通過副變速箱的應(yīng)用,可以進(jìn)一步放大變速比,同時(shí)又可以適當(dāng)減小主、從動(dòng)輪的尺寸,不失為一個(gè)最佳的解決方法。 CVT存在加速感稍差、傳遞扭矩偏低的弱點(diǎn)。但它有?比AT?高的燃油經(jīng)濟(jì)性,比以上的幾類變速箱有???的舒適性,這也讓它成為未來變速箱的發(fā)展趨勢(shì)之一。 (7)E-CVT變速箱 E-CVT(Electricity Continuously Variable Transmission)即電力無極變速器,雖然它叫變速器,但其實(shí)是動(dòng)力分配系統(tǒng),屬于豐田混動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,也可以認(rèn)為它是混合動(dòng)力車輛變速器。 E-CVT主要是由兩個(gè)電機(jī)和一組行星齒輪組成,外齒圈連接2號(hào)電機(jī)和E-CVT輸出軸,行星齒輪組連接發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸,太陽(yáng)齒輪連接1號(hào)電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)連接的行星齒輪既可以帶動(dòng)外齒圈運(yùn)動(dòng)、將動(dòng)力分配給車輪,也可以帶動(dòng)太陽(yáng)齒輪運(yùn)動(dòng)、從而帶動(dòng)1號(hào)電機(jī)給2號(hào)電機(jī)充電,二者的分配比例大約是72%:28%。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作、行星齒輪只有公轉(zhuǎn),此時(shí)2號(hào)電機(jī)連接的外齒圈運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)車輪、驅(qū)動(dòng)車輛。但由于太陽(yáng)齒輪的最高轉(zhuǎn)速是有一定限值,此時(shí)單純由2號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的車速也是有限的,大約是40km/h。當(dāng)車輛怠速、外齒圈靜止時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)全部的動(dòng)力都用于帶動(dòng)行星齒輪驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)齒輪給1號(hào)電機(jī)充電。 E-CVT正是通過合理的分配不同工況時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)動(dòng)力,從而實(shí)現(xiàn)工作效率的提升,這也是豐田混動(dòng)領(lǐng)先于其他廠家的重要專利之一。 (8)總結(jié) 以上談到的7大變速箱技術(shù)各有優(yōu)劣,MT和SMG都具有傳動(dòng)效率高、加速感?、成本低、維護(hù)方便,但舒適性差、換擋頓挫感強(qiáng)的特點(diǎn),相比之?SMG的缺點(diǎn)?加明顯;DCT繼承了MT的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具備了MT沒有的換擋平穩(wěn)、迅速的優(yōu)點(diǎn),但自身的散熱性差和易磨損是未來的解決重點(diǎn);AT換擋便捷、平穩(wěn),但傳動(dòng)效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜;CVT換擋的平穩(wěn)性和舒適性是無可比擬的,但同時(shí)存在?難以傳遞大扭矩、加速感稍差的缺點(diǎn);E-CVT作為豐田混動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,其設(shè)計(jì)巧妙、能??的分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。 綜上所述各變速箱的優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)于未來乘用車變速箱世界,將是濕式DCT、CVT和E-CVT的天下。
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