汽车变速箱的种类与技术发展

英德康 · 发表于 2009-3-2 22:05:21

变速箱的种类与技术发展

一、传统手动变速箱
　优点：操控乐趣高、结构简单可靠、燃油经济性好
　　缺点：操作复杂
　　适合人群：对操控乐趣有较高要求，喜好人车沟通、性能改装、技术成熟的准车主
　代表车型：捷达、桑塔纳、夏利等
　　传统手动变速箱具有结构简单、成本低、传动效率高、可靠性高等特点，虽然操作相对复杂但仍然具有独有的优势。我们对一台手动变速箱的要求首先是挡位清晰，其次是齿比编排合理，然后我们会去考察它的挡杆位置、换档感受等，最后我们当然还需要看看挡把的手感和造型设计是否适合自己的手形。
　　挡位清晰关系行车安全
　　一台变速箱的挡位是否清晰，开着车从最低挡换到最高挡，然后再从最高挡降回最低挡，每个挡位都试试，即使你不是专业的试车手也会得出一个较准确的评论。之所以我们将挡位清晰列为首要考察的项目，是因为清晰的挡位有助于减少换档时间和入错挡的机会，这些都是关系到行车安全的重要因素，特别对于女士或者新手来说，清晰的挡位显得异常重要。笔者认为大众系列的手动变速箱在这方面做得比较出色，挡位不仅很清晰，而且在入档的一霎那你会感觉到变速箱向挡把施加的一点吸力，这个恰到好处的吸力反应了变速箱挡位锁止机构的设计出色、制造精度很高，相当讨好，这种感觉在奥迪A6L 2.0T FSI MT上最为明显，这便是优秀的手动变速箱。
　　车型定位决定换档行程
　　除了挡位是否清晰，我们还需要考察一下换档的行程。从空挡到行车挡，挡杆所移动的幅度我们可以简单的称为换档行程。换档行程短，入档快捷，但所需换档力度往往较大；换档行程长，入档虽然更慢一些，但是所需力度更小。注重操控性的车型大多采用短行程的换档机构，而注重舒适性的车型换档行程便会更长一点。此外，欧系车和日系车的入档感觉有些不同，一般说来欧系车需要的入档力度更大一些，日系车则更轻松一些。
　　汽车工程师们将手动变速的换挡速度和传动效率作为努力的方向，不断提高自动变速箱的智能化，但自动变速箱始终只能接近手动变速箱的表现，这也是手动变速箱在欧洲仍然占据上峰的原因。但手动变速箱的这些优势都建立在驾驶员良好的驾驶技术之上，如果对于驾驶技术欠缺的新手来说，手动变速箱或许并不如自动变速箱节油，并且手动变速箱因市区繁多的交通灯也不再是乐趣的来源。

二、自动变速箱
优点：驾驶轻松，对于入门驾驶员来说主动安全性更好
　　缺点：燃油经济性差、操控乐趣小
　　适合人群：喜好简单惬意驾驶感受的车主，不擅长驾驶手动挡车型的车主，入门级新车手
　　代表车型：广州本田雅阁、东风日产天籁等
　　自动变速箱AT automatic transmission是目前普遍使用的变速箱形式，手动变速箱主要通过调节不同齿轮组合更换挡位，而传统自动变速箱是通过液力和行星齿轮实现变速的目的。其中液力变扭器是传统自动变速箱中最具特点的部件，俗称南瓜，它的作用相当于手动挡车的离合器。车主只需通过控制油门踏板深浅，变速箱就可以自动进行挡位切换。因此涉及到变速箱智能的问题，一台自动变速箱是否能迅速准确的领会驾驶员的意图取决于控制程序的编写。例如驾驶员迅速加深油门踏板，这表明需要迅捷的加速，这时变速箱应该迅速转到运动模式，实行降挡动作并保持在高转速换挡以提高动力性，这就是所谓的Kick-down；若驾驶员迅速松开油门踏板，踩下制动踏板，变速箱则应该迅速降挡，利用发动机制动帮助减速；若驾驶员油门变化缓慢甚至油门开度保持不变，那么证明正处于巡航状态，变速箱应该尽可能处于高挡，降低发动机转速，提高燃油经济性。
　　具有四个前进挡的自动变速箱已经是当前比较基础的配置。20万级中型轿车中五前速自动变速箱已经成为主流，而行政级轿车已经开始使用六前速自动变速箱，豪华轿车甚至开始运用七前速自动变速箱，新款奔驰S-Class不仅拥有七个前进档甚至倒挡也有两个。当然自动变速箱的挡位越多行车越平顺、燃油经济性更好，但多一个挡位无论是机械结构还是控制程序都要复杂许多。
　　有些自动变速箱设有O/D 挡，例如丰田大霸王。它的作用是限制变速箱进入最高挡，例如拥有四个前进挡的大霸王打开O/D开关时，变速箱则只在一、二、三挡变换，这时的换挡转速要比关闭O/D开关时更高。可以通过这个装置在三、四挡之间进行自由切换，对于高速公路超车等非常有帮助。

三、手自一体变速箱
优点：驾驶轻松的同时又能挽回一些驾驶乐趣
　　缺点：燃油经济性较差
　　适合人群：市区用车为主，又对驾驶乐趣难以割舍的车主
　　代表车型：北京现代NF御翔、马自达6等
　　普通手自一体变速箱由传统自动变速箱发展而来，这类变速箱上都有显著的＋／-标志，驾驶员可以切入这个位置手动切换挡位，但普通手自一体的手动模式在响应速度上完全不能同手动变速箱相提并论，提升驾驶乐趣非常有限。手自一体变速箱的程序编排有两种，一种侧重于对发动机的保护，在发动机转速过低或过高时，变速箱强制进行升降挡动作；注重驾驶乐趣的手自一体变速箱则为车主提供了更多的施展空间，即使发动机转速过高，变速箱也不会擅作主张，而是通过截断供油的方式限制发动机转速。

四、CVT无级变速箱
优点：燃油经济性好、舒适性高
　　缺点：操控乐趣差
　　适合人群：以燃油经济性和舒适性为重的车主
　　代表车型：广州本田飞度、东风日产轩逸等
　　CVT无级变速箱的全称是 Continuosusly Variable Transmission，CVT无级变速箱采用传动钢带传递动力，通过调整钢带的位置实现传动比的连续改变。CVT变速箱的传动并不固定是相对于传统齿轮变速箱最大的特点，因此变速平稳无顿挫感。CVT重量轻、体积小、结构简单、功率损耗小。但由于钢带的技术水平等原因，目前还不能运用在大扭矩输出的车型上，因此多用在微型车上，此外国产奥迪A6也使用CVT变速箱。

五、半自动变速箱
优点：结构简单，换挡迅速
　　缺点：应用车型较少，配件昂贵
　　适合人群：需要迅速频繁切换挡位的车主(对于跑车用半自动变速箱)
　　希望操作简单但又对车价有较多要求的车主(对于微型车用半自动变速箱)
　　代表车型：宝马M5、M6、法拉利F430等
　　半自动变速箱使用自动离合器等机构在传统手动变速箱基础上省去离合器踏板，换挡仅仅利用挡杆或者换挡拨片进行操作由于半自动变速箱容易实现比传统自动变速箱更快的换挡速度，因此宝马和法拉利等高性能车种中使用了半自动变速箱。半自动变速箱也出现在欧系小型车上，少量国产微型车也有采用，但原理和结构都同高性能车种有明显区别。
　　例如专为宝马M- Power高性能车型而设的SMG就属于半自动变速箱。作为第一批采用F1变速箱技术的民用变速箱，SMG结构简单，工作可靠，无论是换挡速度、可靠性还是与发动机的匹配都达到极高层次。若将SMG的专用伺服零件拆下，剩下的部分便是出自德国Getrag的传统六前速手动变速箱。SMG的精髓在于拨叉和离合器的驱动技术以及SMG处于自动模式时为驾驶者提供的多达11种换档模式的软件编排，换挡耗时仅为0.08秒，即使是手动换挡也被其超越。

六、DSG双离合器变速箱
优点：换挡迅速、燃油经济性好
　　缺点：应用车型较少，配件昂贵
　　适合人群：对变速箱换挡耗时和动力传递效率有极高要求的车主
　　代表车型：大众高尔夫GTi、奥迪TT, 大众迈腾
　　大众公司的DSG双离合器变速箱 Double Shift Gear Transmission是一种具有颠覆性设计的新型变速箱，它不仅继承了手动变速箱传动效率高的特点，并且比手动变速箱换挡更快。通过两套动力传递路线进行交错传递，达到所有自动变速箱难以企及的水平，与大众关系密切的保时捷也将在高性能跑车上使用这一技术，大众将在低端车型中逐渐开始运用DSG。
DSG有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置，同时有一个由实心轴及其外部套筒组合而成的双传动轴机构，并由Mechatronic电子控制及液压装置同时控制两组离合器及齿轮组的动作。在某一档位时，离合器1结合，一组齿轮咬合输出动力，在接近换档时，下一组档段的齿轮已被预选，而与之相联的离合器2仍处于分离状态；在换入下一档位时，处于工作状态的离合器1分离，将使用中的齿轮脱离动力，同时离合器2咬合已被预选的齿轮，进入下一档。在整个换档期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，令动力没有出现间断的状况。
和传统的手动档相比，使用更方便，因为说到底，它还是一个自动变速器，只是使用了DSG的新技术，使得手动变速箱具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性，DSG比手动档换档更快速、顺畅，动力输出不间断。
和传统的自动档相比，DSG自动变速器有着明显的区别，DSG没有采用扭矩变换器，自动转换更灵活，而且也不是在传统概念的自动变速器基础上开发出来的，设计DSG的工程师们开创了全新技术。

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