AT自动变速器、CVT无极变速器、DSG双离合器变速器技术比拼
    

  随着新Volvo S40和迈腾装备上了DSG变速箱,国内的自动变速箱技术竞赛拉开帷幕。在DSG变速箱的宣传手册中着重强调了它换档的敏捷和平顺,那么它与我们熟知的液力机械式自动变速箱和CVT自动变速箱相比究竟有何优势?想要得出结论不妨把三者放在一起分析比较一番。

大众7速DSG变速箱

大众7速DSG变速箱

  变速箱最初的设计目的很简单,因为车辆的行驶速域越来越宽,单靠一个固定齿轮比已经不能满足要求了。光靠一档即使发动机到达转速极限车子也不可能开到 80Km/h,光靠5档也许一个小坡就能让发动机熄火。多档位的变速箱就此需求而诞生,让车子能靠低档获得充足的扭力爬上陡坡的同时也能靠高档获得最高行使速度。当然刚开始汽车只有手动变速箱,需要人工在多个档位间切换,虽然很多人能在切换档位的过程中找到驾驶乐趣,但是繁琐的操作也令很多人厌倦。好在聪明的工程师发明了自动变速箱,才令驾驶员从频繁的换档动作中解脱出来。随着时间推移和技术的进步,自动变速箱不断发展以满足人们对高质量驾乘感受的追求。到了今天,自动变速箱家族中已经有了三种主要的类型,液力机械式、无级变速式和自动机械式。

1 液力机械式自动变速箱

  这种变速箱就是绝大多数车辆上运用的自动变速箱,一般我们所说的自动变速箱指的就是这种。它的结构和手动变速箱有着天壤之别,它没有传统的离合器、没有两排待啮合的齿轮、也没有拨动齿轮到啮合位置的拨叉。它的里面只有一个液矩扭力传递器和后面的一串行星齿轮组。

液力变矩器

液力变矩器原理图

  液力变矩器是自动变速箱的核心部件,它是一个灌满油的密封容器,两端有两根轴,一根输入轴一根输出轴。输入轴连接到里面的一只叶轮,输出轴连接到另只叶轮,两只叶轮相对,中间是油。它的工作原理是当输入轴转动的时候带动一只叶轮并搅动油液流向另一只连接输出轴的叶轮从而推动输出轴转动。就如同用一只电风扇对着吹另一只电风扇,以让其转动一样。只是在密封的容器中用油做媒介比开放空间中用空气做媒介效率高的多。

行星齿轮结构

行星齿轮结构示意图

  但是这种装置的变矩范围很有限,并且当不熄火停车时没法让连接发动机的一边空转而连接车轮的一边不转,因此就需要行星齿轮组的配合。行星齿轮组 由中心齿轮、行星齿轮和外齿圈构成,红色的中心齿轮连接液力变矩器的输出轴,蓝色的外齿圈连接到车轮传动轴。中间绿色的行星齿轮可以通过所止机构与外齿圈所止在一起。当发动机处于怠速不行车时,绿色的行星齿轮未被锁止,此时红色中央齿轮随发动机带动而旋转,绿色行星齿轮绕着红色齿轮旋转,外部蓝色齿圈不转。起步时,系统将锁止绿色行星齿轮,此时红色齿轮会带动绿色行星齿轮和蓝色外齿圈旋转,动力被传递到车轮。这一组行星齿轮就是自动变速箱的一个档位,随着消费者对车辆性能要求的提升,现在已经发展到将8组行星齿轮组串联的8速自动变速箱。

液力机械式自动变速箱

液力机械式自动变速箱结构图

  液力机械式自动变速箱是应用最广的一种变速箱,它实现了自动变矩变速的功能,随着档位的增多和电控技术的进步,这种变速箱的换档反映更加敏捷,动作也更平顺。但是它也有一些固有缺点。首先,依靠液体传递动力的液力变矩器自身体积较大重量较重且油液传递效率不如齿轮传递效率高会损耗一些能量,造成车辆的油耗高。其次,换档过程中需要锁止行星齿轮,在锁止动作中尤其是激烈驾驶时需要快速锁止时难免会产生一些换档冲击。第三,由于整套机构包括电控、液压、机械等装置使其结构十分复杂,可靠性相对降低。

2 CVT(Continuously Variable Trans-mission)无级变速箱

CVT结构

CVT结构示意图

  CVT是一种全新概念的变速箱,它没有齿轮,只有锥形棘轮和钢带,其结构类似于山地自行车的变速机构(如图)。主动棘轮和从动棘轮之间由钢带连接,棘轮可以改变中间的槽宽,棘轮变宽时钢带欠入棘轮槽较深,离棘轮轴心较近、棘轮变窄时钢带被挤向棘轮边缘,离棘轮轴心较远。随钢带离棘轮轴心距离的变化,变速比也随之变化。CVT的出众之处是这一变化过程是线性的,不像传统变速箱那样受到齿轮齿数的限制,只能在几个固定的速比间跳跃。

CVT变速箱

CVT变速箱分解图

  这样的好处是使变速过程极为平顺,完全没有其他变速箱所存在的换档冲击问题。而且行使时能在发动机的转速不发生变化的情况下变化车速,这就使发动机能一直工作在最佳转速区间,同时也省去发动机在行使换档时转速不断的起起落落的过程,极大地降低了油耗。同时CVT变速箱体积小、重量轻,也节省了空间。但是 CVT受到钢带传动的限制,它只能配备在动力输出较低的发动机上,过高的动力输出会使钢带打滑,损坏钢带,因此CVT变速箱应用于中小排量的车型上。

3 DSG(Direct Shift Gearbox)自动变速箱

DSG

DSG内部绿色和红色部分是两个离合器连接的不同轴

  DSG的直译是直接换档变速箱,它实际上就是一台电子控制换档的手动变速箱,从结构上看它更像是将一个有1、3、5档的手动变速箱和一个有2、4、6档的手动变速箱并联了(如图),因此它有三根齿轮轴、两个离合器。它的工作原理是离合器1连接1、3、5档位的齿轮轴,离合器2连接2、4、6档位的齿轮轴,用1档起步的时候离合器1结合,1档齿轮联通传动,而此时2档的齿轮已经啮合好,只是离合器2没有结合,动力不从2档齿轮这过。到达换档转速时,变速箱无需再做啮合2档齿轮的动作,只需分离离合器1,结合离合器2即实现了换档。离合器2结合后,变速箱退出1档挂再上3档预备。

DSG变速箱图

DSG变速箱图

  这样一个机构即有像手动档一样的直接输出,又省去了手动档进退档动作所需的时间,同时一个离合器分离的同时另一个离合器已经结合上,中间动力没有中断。正是因为DSG即有手动档的动力输出直接、体积小、重量轻的优势,又实现了手动档无法完成的快速换档,所以DSG长期用于赛车运动并被驾驶爱好者所追捧。 DSG民用化之后也体现出它换档平顺和节省燃油方面的优势,被不少车厂选择。但是由于DSG的结构比较复杂,制造成本也比较高。而且DSG也没法达到 CVT那样的平顺和节油效果。

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    收录时间:2014年06月13日 00:40:53 来源:3U汽车维修网 作者:匿名
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