汽車變速箱的種類與技術發展

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楓強

電梯直達

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發表于 2009-12-30 12:53:17 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

一、傳統手動變速箱
　優點：操控樂趣高、結構簡單可靠、燃油經濟性好
　缺點：操作復雜
　適合人群：對操控樂趣有較高要求，喜好人車溝通、性能改裝、技術成熟的準車主
　代表車型：捷達、桑塔納、夏利等傳統手動變速箱具有結構簡單、成本低、傳動效率高、可靠性高等特點，雖然操作相對復雜但仍然具有獨有的優勢。我們對一臺手動變速箱的要求首先是擋位清晰，其次是齒比編排合理，然后我們會去考察它的擋桿位置、換檔感受等，最后我們當然還需要看看擋把的手感和造型設計是否適合自己的手形。
　　擋位清晰關系行車安全
　　一臺變速箱的擋位是否清晰，開著車從最低擋換到最高擋，然后再從最高擋降回最低擋，每個擋位都試試，即使你不是專業的試車手也會得出一個較準確的評論。之所以我們將擋位清晰列為首要考察的項目，是因為清晰的擋位有助于減少換檔時間和入錯擋的機會，這些都是關系到行車安全的重要因素，特別對于女士或者新手來說，清晰的擋位顯得異常重要。筆者認為大眾系列的手動變速箱在這方面做得比較出色，擋位不僅很清晰，而且在入檔的一霎那你會感覺到變速箱向擋把施加的一點吸力，這個恰到好處的吸力反應了變速箱擋位鎖止機構的設計出色、制造精度很高，相當討好，這種感覺在奧迪A6L 2.0T FSI MT上最為明顯，這便是優秀的手動變速箱。
對于骨灰級的車主，不妨去了解他們的汽車生產線的加工設備及工藝，其中齒圈的加工多以德國arthur-klink的筒式拉削機床加工生產才達到這樣的制造精度。
　　車型定位決定換檔行程
　　除了擋位是否清晰，我們還需要考察一下換檔的行程。從空擋到行車擋，擋桿所移動的幅度我們可以簡單的稱為換檔行程。換檔行程短，入檔快捷，但所需換檔力度往往較大；換檔行程長，入檔雖然更慢一些，但是所需力度更小。注重操控性的車型大多采用短行程的換檔機構，而注重舒適性的車型換檔行程便會更長一點。此外，歐系車和日系車的入檔感覺有些不同，一般說來歐系車需要的入檔力度更大一些，日系車則更輕松一些。
　　汽車工程師們將手動變速的換擋速度和傳動效率作為努力的方向，不斷提高自動變速箱的智能化，但自動變速箱始終只能接近手動變速箱的表現，這也是手動變速箱在歐洲仍然占據上峰的原因。但手動變速箱的這些優勢都建立在駕駛員良好的駕駛技術之上，如果對于駕駛技術欠缺的新手來說，手動變速箱或許并不如自動變速箱節油，并且手動變速箱因市區繁多的交通燈也不再是樂趣的來源。

二、自動變速箱
優點：駕駛輕松，對于入門駕駛員來說主動安全性更好
　　缺點：燃油經濟性差、操控樂趣小
　　適合人群：喜好簡單愜意駕駛感受的車主，不擅長駕駛手動擋車型的車主，入門級新車手
　　代表車型：廣州本田雅閣、東風日產天籟等
　　自動變速箱AT automatic transmission是目前普遍使用的變速箱形式，手動變速箱主要通過調節不同齒輪組合更換擋位，而傳統自動變速箱是通過液力和行星齒輪實現變速的目的。其中液力變扭器是傳統自動變速箱中最具特點的部件，俗稱南瓜，它的作用相當于手動擋車的離合器。車主只需通過控制油門踏板深淺，變速箱就可以自動進行擋位切換。因此涉及到變速箱智能的問題，一臺自動變速箱是否能迅速準確的領會駕駛員的意圖取決于控制程序的編寫。例如駕駛員迅速加深油門踏板，這表明需要迅捷的加速，這時變速箱應該迅速轉到運動模式，實行降擋動作并保持在高轉速換擋以提高動力性，這就是所謂的Kick-down；若駕駛員迅速松開油門踏板，踩下制動踏板，變速箱則應該迅速降擋，利用發動機制動幫助減速；若駕駛員油門變化緩慢甚至油門開度保持不變，那么證明正處于巡航狀態，變速箱應該盡可能處于高擋，降低發動機轉速，提高燃油經濟性。
　　具有四個前進擋的自動變速箱已經是當前比較基礎的配置。20萬級中型轎車中五前速自動變速箱已經成為主流，而行政級轎車已經開始使用六前速自動變速箱，豪華轎車甚至開始運用七前速自動變速箱，新款奔馳S-Class不僅擁有七個前進檔甚至倒擋也有兩個。當然自動變速箱的擋位越多行車越平順、燃油經濟性更好，但多一個擋位無論是機械結構還是控制程序都要復雜許多。
　　有些自動變速箱設有O/D 擋，例如豐田大霸王。它的作用是限制變速箱進入最高擋，例如擁有四個前進擋的大霸王打開O/D開關時，變速箱則只在一、二、三擋變換，這時的換擋轉速要比關閉O/D開關時更高。可以通過這個裝置在三、四擋之間進行自由切換，對于高速公路超車等非常有幫助。

三、手自一體變速箱
優點：駕駛輕松的同時又能挽回一些駕駛樂趣
　　缺點：燃油經濟性較差
　　適合人群：市區用車為主，又對駕駛樂趣難以割舍的車主
　　代表車型：北京現代NF御翔、馬自達6等
　　普通手自一體變速箱由傳統自動變速箱發展而來，這類變速箱上都有顯著的＋／-標志，駕駛員可以切入這個位置手動切換擋位，但普通手自一體的手動模式在響應速度上完全不能同手動變速箱相提并論，提升駕駛樂趣非常有限。手自一體變速箱的程序編排有兩種，一種側重于對發動機的保護，在發動機轉速過低或過高時，變速箱強制進行升降擋動作；注重駕駛樂趣的手自一體變速箱則為車主提供了更多的施展空間，即使發動機轉速過高，變速箱也不會擅作主張，而是通過截斷供油的方式限制發動機轉速。

四、CVT無級變速箱
優點：燃油經濟性好、舒適性高
　　缺點：操控樂趣差
　　適合人群：以燃油經濟性和舒適性為重的車主
　　代表車型：廣州本田飛度、國產奧迪A6等
　　CVT無級變速箱的全稱是 Continuosusly Variable Transmission，CVT無級變速箱采用傳動鋼帶傳遞動力，通過調整鋼帶的位置實現傳動比的連續改變。CVT變速箱的傳動并不固定是相對于傳統齒輪變速箱最大的特點，因此變速平穩無頓挫感。CVT重量輕、體積小、結構簡單、功率損耗小。但由于鋼帶的技術水平等原因，目前還不能運用在大扭矩輸出的車型上，因此多用在微型車上，此外國產奧迪A6也使用CVT變速箱。

五、半自動變速箱
優點：結構簡單，換擋迅速
　　缺點：應用車型較少，配件昂貴
　　適合人群：需要迅速頻繁切換擋位的車主(對于跑車用半自動變速箱)
　　希望操作簡單但又對車價有較多要求的車主(對于微型車用半自動變速箱)
　　代表車型：寶馬M5、M6、法拉利F430等
　　半自動變速箱使用自動離合器等機構在傳統手動變速箱基礎上省去離合器踏板，換擋僅僅利用擋桿或者換擋撥片進行操作由于半自動變速箱容易實現比傳統自動變速箱更快的換擋速度，因此寶馬和法拉利等高性能車種中使用了半自動變速箱。半自動變速箱也出現在歐系小型車上，少量國產微型車也有采用，但原理和結構都同高性能車種有明顯區別。
　　例如專為寶馬M- Power高性能車型而設的SMG就屬于半自動變速箱。作為第一批采用F1變速箱技術的民用變速箱，SMG結構簡單，工作可靠，無論是換擋速度、可靠性還是與發動機的匹配都達到極高層次。若將SMG的專用伺服零件拆下，剩下的部分便是出自德國Getrag的傳統六前速手動變速箱。SMG的精髓在于撥叉和離合器的驅動技術以及SMG處于自動模式時為駕駛者提供的多達11種換檔模式的軟件編排，換擋耗時僅為0.08秒，即使是手動換擋也被其超越。

備注：德國Getrag的傳統六前速手動變速箱生產線上的拉削加工全部使用來自德國arthur-klink的筒式拉削機床。

六、DSG雙離合器變速箱
優點：換擋迅速、燃油經濟性好
　　缺點：應用車型較少，配件昂貴
　　適合人群：對變速箱換擋耗時和動力傳遞效率有極高要求的車主
　　代表車型：大眾高爾夫GTi、奧迪TT, 大眾邁騰
　　大眾公司的DSG雙離合器變速箱 Double Shift Gear Transmission是一種具有顛覆性設計的新型變速箱，它不僅繼承了手動變速箱傳動效率高的特點，并且比手動變速箱換擋更快。通過兩套動力傳遞路線進行交錯傳遞，達到所有自動變速箱難以企及的水平，與大眾關系密切的保時捷也將在高性能跑車上使用這一技術，大眾將在低端車型中逐漸開始運用DSG。
DSG有一個由兩組離合器片集合而成的雙離合器裝置，同時有一個由實心軸及其外部套筒組合而成的雙傳動軸機構，并由Mechatronic電子控制及液壓裝置同時控制兩組離合器及齒輪組的動作。在某一檔位時，離合器1結合，一組齒輪咬合輸出動力，在接近換檔時，下一組檔段的齒輪已被預選，而與之相聯的離合器2仍處于分離狀態；在換入下一檔位時，處于工作狀態的離合器1分離，將使用中的齒輪脫離動力，同時離合器2咬合已被預選的齒輪，進入下一檔。在整個換檔期間能確保最少有一組齒輪在輸出動力，令動力沒有出現間斷的狀況。
和傳統的手動檔相比，使用更方便，因為說到底，它還是一個自動變速器，只是使用了DSG的新技術，使得手動變速箱具備自動性能，同時大大改善了汽車的燃油經濟性，DSG比手動檔換檔更快速、順暢，動力輸出不間斷。
和傳統的自動檔相比，DSG自動變速器有著明顯的區別，DSG沒有采用扭矩變換器，自動轉換更靈活，而且也不是在傳統概念的自動變速器基礎上開發出來的，設計DSG的工程師們開創了全新技術。

對于國內變速箱行業，德國arthur-klink雅特-科林可集團進入中國市場，將對國產變速箱的制造技術的提升起到非常關鍵的作用！