作為汽車(chē)構(gòu)造的三大件,變速箱在汽車(chē)上起到了至關(guān)重要的作用。它關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出是否平順,傳動(dòng)效率的高低,同時(shí),變速箱還會(huì)影響到車(chē)輛的駕駛樂(lè)趣以及舒適度,甚至還關(guān)乎到車(chē)輛的油耗水平。但是,你知道當(dāng)今汽車(chē)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(diǎn)?
1886年卡爾本茨發(fā)明發(fā)明了第一輛汽車(chē)時(shí),其實(shí)這款汽車(chē)當(dāng)時(shí)并沒(méi)有變速箱,只有一個(gè)所謂的減速箱,因此,這輛車(chē)無(wú)法實(shí)現(xiàn)倒車(chē),而且也沒(méi)有擋位。但僅僅過(guò)了三年之后,真正意義上的變速箱就問(wèn)世了,法國(guó)標(biāo)致發(fā)明了世界上首個(gè)兩擋手動(dòng)變速箱,自此以后,變速箱正式問(wèn)世。之后,亨利福特在1908年為福特T型車(chē)設(shè)計(jì)了世界上首臺(tái)兩速自動(dòng)變速箱,從此以后,有了變速箱的加入,汽車(chē)工業(yè)革命飛速發(fā)展。
1、手動(dòng)變速箱
在自動(dòng)變速箱還沒(méi)有完全普及的年代,MT(Manual Transmission)手動(dòng)變速箱是那時(shí)候最常見(jiàn)的一款變速箱類型。顧名思義,手動(dòng)變速箱必須通過(guò)人體手動(dòng)控制完成換擋,不同的齒輪組各自負(fù)責(zé)一個(gè)擋位。換擋時(shí),駕駛員控制的擋桿會(huì)帶動(dòng)變速箱的換擋撥叉,從而將相應(yīng)的齒輪組組合完成。另外,手動(dòng)變速箱屬于剛性連接,通過(guò)離合器發(fā)動(dòng)機(jī)直接與變速箱完成連接,傳動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力損失較小。
由于傳遞效率更高,所以手動(dòng)變速箱的燃油經(jīng)濟(jì)性要比自動(dòng)擋更好,加上各個(gè)方面技術(shù)更為成熟,手動(dòng)變速箱的制造成本和后期維護(hù)保養(yǎng)價(jià)格都相對(duì)要更低一些。不過(guò),由于手動(dòng)變速箱操作相對(duì)復(fù)雜,在換擋過(guò)程中需要同時(shí)控制離合器踏板、油門(mén)踏板、擋把以及方向盤(pán),這些都需要一定時(shí)間經(jīng)驗(yàn)積累,對(duì)于新手來(lái)說(shuō)不夠友好。加上城市道路越來(lái)越擁堵,手動(dòng)變速箱的弊端逐步顯現(xiàn)出來(lái)。因此,手動(dòng)變速箱的市場(chǎng)正在逐漸萎縮,目前只剩下一些低端車(chē)型以及部分性能車(chē)還在使用手動(dòng)擋。
2、AMT電控機(jī)械式變速箱
AMT(Automated Mechanical Transmission)變速箱可以理解為半自動(dòng)變速箱,在自動(dòng)變速箱還沒(méi)有大面積推廣的時(shí)期,半自動(dòng)變速箱也是一款被普遍應(yīng)用的變速箱。它通過(guò)在液力變阻器后面安裝一直機(jī)械式換擋離合器,換擋離合器結(jié)合和起步操作過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,而換擋依舊為手動(dòng)操作,但相比純手動(dòng)變速箱,半自動(dòng)變速箱的操作相對(duì)要簡(jiǎn)單一些。不過(guò),目前這種變速箱在乘用車(chē)領(lǐng)域已經(jīng)很少被使用,只有在一些老車(chē)型上可以見(jiàn)到。
3、雙離合變速箱
提到DCT(Double Clutch Transmission)雙離合變速箱很多人都會(huì)想到大眾,其實(shí)大眾品牌并不是雙離合變速箱的開(kāi)創(chuàng)者。早在1940年,法國(guó)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(gè)世紀(jì)的80年代,才被保時(shí)捷廣泛使用起來(lái)。雙離合變速箱的設(shè)計(jì)是從手動(dòng)擋改良而來(lái)的,在手動(dòng)擋的基礎(chǔ)上又增加了一組換擋機(jī)構(gòu),分為奇數(shù)擋和偶數(shù)擋,兩個(gè)離合器分別用來(lái)控制兩組擋位。
之所以采用這樣的設(shè)計(jì)是因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)預(yù)選擋,當(dāng)變速箱此時(shí)在使用1擋工作時(shí),2擋就已經(jīng)提前做好了準(zhǔn)備,齒輪已經(jīng)嚙合,當(dāng)電腦發(fā)出換擋指令時(shí),變速箱可以迅速完成換擋,從而使得換擋速度更快。
由于雙離合變速箱的兩個(gè)離合器是相互配合運(yùn)作的,可以避免在換擋過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)力中斷,整個(gè)換擋過(guò)程中的舒適性、油耗、排放,都要比手動(dòng)擋有一定的提升。當(dāng)然,由于雙離合變速箱的技術(shù)門(mén)檻比較低,價(jià)格也相對(duì)比較便宜一些,此類變速箱也是當(dāng)今市面上中低端車(chē)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(fēng)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(dāng)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(dǎo)致車(chē)輛拋錨。
但濕式雙離合變速箱由于加入了油冷技術(shù),所以變速箱的散熱性相對(duì)要高很多,即便是遇到堵車(chē)路段和暴力加速,變速箱也不會(huì)出現(xiàn)高溫狀態(tài),整個(gè)變速箱的質(zhì)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
雖然AT(Automatic Transmission)變速箱和雙離合變速箱都是利用齒輪傳遞動(dòng)力,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,AT變速箱的開(kāi)發(fā)理念則完全不同。AT變速箱又被稱為“液力自動(dòng)變速箱”,它由液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、電子控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等組成。
其中,液力變矩器就相當(dāng)于手動(dòng)變速箱上的離合器,內(nèi)部由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪三部分組成,借助于液體的高速運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到傳遞動(dòng)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(guò)熱的情況,整體來(lái)說(shuō)質(zhì)量穩(wěn)定性相對(duì)更好。當(dāng)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(dòng)力過(guò)程中會(huì)有部分動(dòng)力損失。不過(guò),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(dòng)力傳遞更為直接,從而降低動(dòng)力損耗。
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(jìn)了,從最早的4AT、5AT,到如今8AT、9AT、10AT都很常見(jiàn)。相比其它類型的自動(dòng)變速箱,AT變速箱最大的優(yōu)勢(shì)在于可靠性高,并且換擋速度、平順性和傳動(dòng)效率也都屬于不錯(cuò)的水平,而且加上體積相對(duì)比較小,可以適用于不同的橫置和縱置發(fā)動(dòng)機(jī)布局,深受消費(fèi)者的認(rèn)可。當(dāng)然,產(chǎn)品越好,制造門(mén)檻、生產(chǎn)成本也就越高,這也是大部分國(guó)產(chǎn)車(chē)都不愿意使用AT變速箱的主要原因之一。
5、CVT變速箱
CVT(Continuously Variable Transmission)變速箱又被稱為電控?zé)o級(jí)變速器,從名字中就可以聽(tīng)出,這種變速箱沒(méi)有擋位等級(jí)之分,它在設(shè)計(jì)上完全擺脫了齒輪結(jié)構(gòu),依靠錐輪和鋼帶完成動(dòng)力傳遞。這種結(jié)構(gòu)能夠連續(xù)改變傳動(dòng)比,不管在任何速度下,都能夠保證車(chē)輛處于相對(duì)合適的轉(zhuǎn)速,燃油經(jīng)濟(jì)性更好。按照結(jié)構(gòu)不同,CVT變速箱可大致分為三類:
帶式CVT
這種CVT結(jié)構(gòu)是我們最常見(jiàn)的一種CVT變速箱結(jié)構(gòu),它在設(shè)計(jì)上完全擺脫了齒輪結(jié)構(gòu),依靠錐輪和鋼帶完成動(dòng)力傳遞。這種結(jié)構(gòu)能夠連續(xù)改變傳動(dòng)比,不管在任何速度下,都能夠保證車(chē)輛處于相對(duì)合適的轉(zhuǎn)速,燃油經(jīng)濟(jì)性更好。
不過(guò),這種CVT變速箱的缺點(diǎn)同樣明顯,因?yàn)镃VT的傳動(dòng)鋼帶或者鏈條是通過(guò)摩擦力來(lái)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(guò)大,容易出現(xiàn)打滑的情況,導(dǎo)致動(dòng)力傳遞中斷。而且,CVT變速箱可承受的動(dòng)力上限也是比較小的,如果駕駛風(fēng)格太過(guò)于激進(jìn),就會(huì)導(dǎo)致鋼帶對(duì)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(huì)被卷入鋼帶內(nèi),造成變速箱故障,甚至損壞。所以CVT變速箱一般多應(yīng)用于一些動(dòng)力不是太強(qiáng)的家用車(chē)上。
環(huán)形CVT
環(huán)形CVT是一種非常罕見(jiàn)的CVT結(jié)構(gòu),它由IVT變速機(jī)構(gòu)由輸入盤(pán)(橫截面為弧槽)、動(dòng)力滾子(半球形)和輸出盤(pán)(形狀同輸入盤(pán))組合而成。變速箱在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),動(dòng)力滾子夾在輸入盤(pán)和輸出盤(pán)之間,在中心軸兩側(cè)呈對(duì)稱布置,同步工作,它們通過(guò)潤(rùn)滑油與輸入輸出盤(pán)的圓弧表面接觸。通過(guò)改變滾子的角度可以改變滾子與輸入輸出盤(pán)的接觸半徑(類似CVT通過(guò)鋼帶/鋼鏈的接觸圓周力傳遞動(dòng)力,IVT通過(guò)動(dòng)力滾子的接觸圓周力傳遞動(dòng)力)從而實(shí)現(xiàn)速比變化。
E-CVT
E-CVT雖然叫做CVT,但它和CVT變速箱一點(diǎn)關(guān)系沒(méi)有。E-CVT變速箱主要應(yīng)用在混動(dòng)車(chē)型上,它其實(shí)是一個(gè)動(dòng)力分配系統(tǒng),官方稱其為“動(dòng)力分配器”。因?yàn)樗鼪](méi)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,E-CVT的結(jié)構(gòu)要更加簡(jiǎn)單,僅僅由兩個(gè)電機(jī)組合而成,內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于差速器的結(jié)構(gòu),故被稱為“E-CVT”。
6、序列式變速箱
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?tīng)說(shuō)它的名字,其實(shí)這并不奇怪,因?yàn)樾蛄惺阶兯傧錁O少在出廠的量產(chǎn)車(chē)中使用,大部分序列式變速箱都是通過(guò)后期改裝升級(jí)完成的。
序列式變速箱可以視為手動(dòng)變速箱的加強(qiáng)版,但和手動(dòng)變速箱不同的是,序列式變速箱只需要在起步和倒車(chē)時(shí)需要踩下離合器,其它時(shí)間都可以無(wú)需踩踏離合器,直接完成換擋。因?yàn)樾蛄惺阶兯傧淙∠送狡?,加上變速箱?nèi)的齒輪也都更換為直齒輪,齒縫間隙也更大,所以換擋的時(shí)候直接掛入擋位就可以,而且由于齒輪的強(qiáng)度更高,也不用擔(dān)心會(huì)有損壞。
由于齒縫變大,加上直齒的設(shè)計(jì),所有序列式變速箱的工作噪聲更大,且運(yùn)行品質(zhì)也更加粗糙。但作為一款賽用變速箱,又有誰(shuí)會(huì)關(guān)心這些問(wèn)題呢,只要它強(qiáng)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(jié):
綜合來(lái)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(jié)構(gòu)和特性來(lái)看,還是AT變速箱更加出眾一些。當(dāng)然,凡事都不可能有絕對(duì)性,在一些跑車(chē)和性能車(chē)上,雙離合變速箱的出鏡率也非常高,如:保時(shí)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(méi)有另外兩種變速箱那么強(qiáng),但憑借著順滑、省油等特性,在家用級(jí)車(chē)型中,出鏡率也非常高。