自動變速箱已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)多元化發(fā)展的時(shí)期,在傳統(tǒng)的變速箱之外,大眾集團(tuán)、福特集團(tuán)以及菲亞特集團(tuán)都推出了(或推出過)雙離合變速箱,而奧迪、日產(chǎn)以及斯巴魯開始大規(guī)模使用了一種無級變速箱,這種變速箱沒有明確的檔位,卻可以實(shí)現(xiàn)極為平順的換擋。不過,雙離合變速箱以及無極變速箱并不是今天的主角。
自動變速箱的檔位越來越多,逐漸出現(xiàn)了7速、8速甚至9速的變速箱,而一些集團(tuán)甚至還在研究10速變速箱。不過,仔細(xì)分門別類的話,不難發(fā)現(xiàn),這些主打高檔位的變速箱并非傳統(tǒng)變速箱,而傳統(tǒng)變速箱似乎一直在6速上轉(zhuǎn)悠,這又是為何呢?
上篇我們了解了手動變速箱的結(jié)構(gòu),由于手動變速箱與發(fā)動機(jī)之間采用的是硬連接,所以工程師在發(fā)動機(jī)和變速箱之間設(shè)置了一個(gè)動力的開關(guān):離合器。這就是雙離合變速箱實(shí)現(xiàn)的原理,卻不是傳統(tǒng)自動變速箱的。
傳統(tǒng)自動變速箱是和發(fā)動機(jī)直接連接的,所以自動變速箱需要一個(gè)可以“緩沖”的裝置,讓發(fā)動機(jī)與變速箱雙方有一些準(zhǔn)備的時(shí)間,于是液力變矩器就出現(xiàn)了。
液力變矩器有一個(gè)密閉工作腔,里面注滿了油液,其中泵輪、渦輪、導(dǎo)輪分別與輸入軸、輸出軸和殼體相連。這樣的結(jié)構(gòu),在發(fā)動機(jī)輸入軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動時(shí),與之硬連接的泵輪也會轉(zhuǎn)動,同時(shí)帶動整個(gè)高壓油液轉(zhuǎn)動,油液經(jīng)過渦輪再傳遞至導(dǎo)輪,最終達(dá)到傳遞力矩的目的。
不過實(shí)施起來還是有一些問題要處理的。如果只單純的存在渦輪和泵輪,那么自動變速箱油液會在泵輪轉(zhuǎn)動的離心力下甩向外圍,而按照泵輪的轉(zhuǎn)動的方向帶動渦輪運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)油液流回泵輪時(shí),剛好與泵輪旋轉(zhuǎn)方向相反,會造成內(nèi)部沖擊。
為了改變這種狀況,液力變矩器需要一個(gè)導(dǎo)輪,導(dǎo)輪存在的目的是調(diào)節(jié)殼體中油液流動方向。這樣泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速差較大時(shí),動力輸出的扭矩也變大了,此時(shí)的變矩器想當(dāng)一個(gè)無級變速器,通過轉(zhuǎn)速差來提升扭矩,此時(shí)導(dǎo)輪處于固定狀態(tài),用以調(diào)節(jié)油液回流;而當(dāng)轉(zhuǎn)速差降低,渦輪泵輪耦合或鎖止時(shí),扭矩接近對等,無需增矩,導(dǎo)輪隨泵輪和渦輪同向轉(zhuǎn)動,避免自身攪動油液,造成動力的損失。
正如我們所料,自動變速箱采用的是“軟連接”。這樣可以有效避免零部件硬連接損壞。可,就是因?yàn)樽詣幼兯傧洳捎昧恕败涍B接”,它的傳遞效率是否會降低呢?
軟連接的好處有很多,比如起步可以十分平穩(wěn),不會出現(xiàn)手動擋離合控制不好,車子向前“竄”的情形。其次,在急加速時(shí),液力變矩器可以增大扭矩,而手動擋變速箱是無法實(shí)現(xiàn)的。
這種方式的缺陷來自動力不是直接輸出,如果算上能量損失,泵輪轉(zhuǎn)速要大于渦輪才可以實(shí)現(xiàn)你想要的動力,這無疑是一種浪費(fèi)。不過,如果我們把泵輪和渦輪硬在合適的時(shí)機(jī)硬連接起來,那不就可以提高能量輸出了嘛?這種高效節(jié)能的零部件叫“液力變矩器鎖止器”,它其實(shí)是一個(gè)多片離合器,目的就是可以在合適時(shí)機(jī)將泵輪和渦輪鎖止,達(dá)到硬連接的目的,盡可能少的減少能量損失。
創(chuàng)馳藍(lán)天是馬自達(dá)提出的口號,我們常看到的是創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機(jī),其實(shí)創(chuàng)馳藍(lán)天變速箱也十分搶眼。創(chuàng)馳藍(lán)天變速箱其實(shí)就是為提供如手動變速箱一樣的直接驅(qū)動感而設(shè)計(jì)的,它就采用了一個(gè)十分特別的液力變矩器。
這臺液力變矩器用多片式鎖止離合器代替了單片式鎖止離合器。摩擦片增多,摩擦面積增大,可以讓動力更加平順,而且創(chuàng)馳藍(lán)天變速箱擴(kuò)大了鎖止離合器的鎖止范圍,讓液力變矩器不需要傳遞非常大的扭矩,這也就是說馬自達(dá)的穿馳藍(lán)天變速箱多數(shù)情況都可以實(shí)現(xiàn)硬連接,從而帶來了不一樣的駕乘感受。
手動變速箱上的檔位設(shè)計(jì)在自動變速箱上就顯得太過直接而且達(dá)不到“自動”的要求。手動變速箱換擋只需要將輸出軸與該檔位的輸出齒輪連接即可,自動變速箱并不是這么多齒輪在工作,而是采用了一套非常獨(dú)特的方式完成變換---行星齒輪組。
行星齒輪可以根據(jù)不同的需求改變不同的檔位,一個(gè)基礎(chǔ)的三元行星齒輪可以完美的達(dá)到自動變速箱的要求。如果三個(gè)齒輪都不固定,那么整個(gè)傳動就會變得沒有意義,也就是我們常說的怠速或者空擋情況下。如果固定一個(gè)齒輪,那么其他兩個(gè)齒輪會做同向或者反向運(yùn)動。如果兩個(gè)齒輪固定,那么三個(gè)原件就可以形成一個(gè)整體,自動變速箱就可以靠這種特性輸出各個(gè)檔位。
自動變速箱每個(gè)檔位都有一組離合片,從而實(shí)現(xiàn)變速功能。很多自動變速箱都采用了控制電腦對離合片進(jìn)行傳輸信號。正是因?yàn)橛辛丝刂齐娔X,所以變速箱現(xiàn)在有了“自學(xué)習(xí)”功能。這種“自學(xué)習(xí)”功能在每款車上都有所不同,變速箱會根據(jù)駕駛者的意圖不斷調(diào)整自己,最終符合駕駛者的要求。
這也就是為什么同一部車子,很多人卻開出來不一樣的感覺。比如說很多人深踩油門就是減檔,但在一部不同駕駛習(xí)慣的車子上,這種降檔就會有所延遲。如果變速箱的某個(gè)換擋有頓挫剛,只要駕駛者來回往復(fù)做這個(gè)換擋,日后換擋品質(zhì)也會有所提升。
并不是傳統(tǒng)變速箱沒有上升的空間,而是傳統(tǒng)變速箱對液力變矩器依賴過大,導(dǎo)致傳統(tǒng)變速箱的結(jié)構(gòu)在體積和成本上難以實(shí)現(xiàn)多方位統(tǒng)一。在6檔之上再增加一個(gè)檔位所付出的研發(fā)成本十分巨大,而取得的實(shí)際效益卻不高,最重要的是變速箱體積一大再大已經(jīng)影響了輕量化的整個(gè)發(fā)展道路。
奔馳和采埃孚在2013年都推出了9速自動變速箱,之所以一下子從6檔爬升到9檔是他們放棄了“液力變矩器”。采埃孚最新的9AT體積并不比普通的6AT大,而且重量也更輕。液力變矩器在采埃孚9AT里的作用僅僅是緩解換擋沖擊,其他時(shí)候液力變矩器都是鎖死的,因此可以提高傳動效率。
本田此前的傳統(tǒng)自動變速箱是平行軸式,這種平行軸也遇到了檔位數(shù)無法提升的尷尬,因此本田也決定放棄了類似結(jié)構(gòu),采用了雙離合變速箱,并搭配使用液力變矩器,如此一來雙離合變速箱的一些質(zhì)量問題就得到了解決,而檔位數(shù)也得到了很大的提升。目前,這款變速箱已經(jīng)被應(yīng)用在本田思鉑睿上。
傳統(tǒng)自動變速箱尤其是中低端,在面對CVT變速箱以及雙離合變速箱時(shí),消費(fèi)者總認(rèn)為傳統(tǒng)自動變速箱已經(jīng)落伍了。事實(shí)上,在最受關(guān)注的微型轎車中,致炫和飛度就是一對很好的例子,大多數(shù)消費(fèi)者認(rèn)為致炫搭載的4AT先進(jìn)性不如飛度的CVT。事實(shí)上,大家還是在以“檔位”論英雄。
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