五大变速箱原理

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1、五大变速箱原理、发展前景解析 MT、AT、AMT、DCT、CVT 介绍 作者：Tony.Qian 来源：盖世汽车网 发布时间：2009 年 08 月 25 日一、一、MT 手动变速箱手动变速箱 MT 的英文全称是 manual transmission。中文意思是手动变速器，也称手动挡。即用手拨动变速杆 才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速 杆。如果驾驶者技术好，装手动变速器的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。MT 变速箱是 目前使用主广泛的变速器。 未来手动变速箱的发展趋势是档位不断提高，以使发动机的转矩和转速更好地匹配汽车复杂的

2、工况 需求。 随着人们对汽车驾驭简化的要求不断提高，特别是国人希望能简化汽车操作，手动变速箱的市场必 定会受到 AT、CVT、DCT、AMT 四大变速箱的冲击。有专家预测到自动变速箱的市场占有率将从 2007 年的 74%下降到 67%。但 MT 手动变速箱由于机械可靠性高、结构简单、动力性好这些原因，手动变速 箱会是变速箱领域重要的组成部分。 我们先来看一个我们先来看一个 2 档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：档变速箱的简单模型，看看各部分之间是如何配合的：输入轴（绿色）通过离合器和发动机相连，轴和上面的齿轮是一个部件。 轴和齿轮（红色）叫做中间轴。它们一起旋转。轴（绿色）旋转

3、通过啮合的齿轮带动中间轴的旋转， 这时，中间轴就可以传输发动机的动力了。 轴（黄色）是一个花键轴，直接和驱动轴相连，通过差速器来驱动汽车。车轮转动会带着花键轴一 起转动。 齿轮（蓝色）在花键轴上自由转动。在发动机停止，但车辆仍在运动中时，齿轮（蓝色）和中间轴 都在静止状态，而花键轴依然随车轮转动。 齿轮（蓝色）和花键轴是由套筒来连接的，套筒可以随着花键轴转动，同时也可以在花键轴上左右 自由滑动来啮合齿轮（蓝色）。 挂进 1 档时，套筒就和右边的齿轮（蓝色）啮合。见下图：如图所示，输入轴（绿色）带动中间轴，中间轴带动右边的齿轮（蓝色），齿轮通过套筒和花键轴 相连，传递能量至驱动轴上。在这同时，左

4、边的齿轮（蓝色）也在旋转，但由于没有和套筒啮合，所以 它不对花键轴产生影响。 当套筒在两个齿轮中间时（第一张图所示），变速箱在空挡位置。两个齿轮都在花键轴上自由转动， 速度是由中间轴上的齿轮和齿轮（蓝色）间的变速比决定的。 真正的变速箱真正的变速箱 如今，5 档手动变速箱应用已经很普遍了，以下是其模型。换档杆通过三个连杆连接着三个换档叉，见下图在换挡杆的中间有个旋转点，当你拨入 1 档时，实 际上是将连杆和换档叉往反方向推。你左右移动换档杆时，实际上是在选择不同的换档叉（不同的套筒）；前后移动时则是选择不同的 齿轮（蓝色）。倒档 通过一个中间齿轮（紫色）来实现。如图所示，齿轮（蓝色）始终朝其他

5、齿轮（蓝色）相反的 方向转动。因此，在汽车前进的过程中，是不可能挂进倒档的，套筒上的齿和齿轮（蓝色）不能啮合， 但是会产生很大的噪音。 同步装置同步是使得套筒上的齿和齿轮（蓝色）啮合之前产生一个摩擦接触，见下图齿轮（蓝色）上的锥形凸出刚好卡进套筒的锥形缺口，两者之间的摩擦力使得套筒和齿轮（蓝色） 同步，套筒的外部滑动，和齿轮啮合。 汽车厂商制造变速箱时有各自的实现方式，这里介绍的是一个基 本的概念！ 二、二、AT 自动变速箱自动变速箱AT 的英文全称是 automatic transmission 自动变速箱是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组 成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变

6、矩。其中液力变扭器是 AT 最重要的部件，它由泵轮、 涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。 目前国内市场大多数自动变速档变速箱使用的都是 AT 变速箱。一般来说，自动变速器的挡位分为 P、R、N、D、2、1 或 L 等。 自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种方向。 装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换 挡搞得手忙脚乱。目前国内自动变速箱比较受欢迎，尽管 AT 自动变速器使用的液力变矩器会提高车辆 10%左右的油 耗。和当今节能环保的发展趋势相背，但作为自动变速箱中技术最成熟的一款变速

7、箱，AT 在未来一定时 间内，AT 自动变速箱仍有广阔的发展趋势，市场占有率将进一步提高。 未来 AT 自动变速箱的发展趋势是向多档位的 AT 变速箱发展。自动变速箱工作原理自动变速箱工作原理 如果你开过自动档的车的话，你就知道自动档和手动档有两大区别 自动档不像手动，没有离合器 自动档不用换档，把档把拨到 DRIVE D 档就行。自动变速箱(加上扭矩转换器 TORQUE CONVERTER，有的地方叫它湿式离合器) 和手动变速箱(加上离合器) 用完全不同的方法做到了相同的功用。 汽车中自动变速箱的位置 跟手动变速箱一样，自动变速箱的主要作用就是把引擎的输出变换出很大的速度变化范围输出到驱动轮

8、 上。奔驰 CLK 自动变速箱的解剖图 宝马 7 型的 6 速变速器手动和自动变速箱之间一个很重要的不同就是，手动变速箱通过把不同直径的齿轮锁住到输出轴上来达 到改变齿轮比，而自动变速箱却用同一组齿轮的不同排列来产生不同的齿轮比。那组齿轮叫做行星齿轮。一个自动变速箱是两个行星齿轮组合在一起组成的一个整体。从左到右：圈齿 RING 轮 GEAR，行星载体 PLANET CARRIER，和两个太阳齿 SUN GEARS 任何行星齿轮都有三个重要组成部分： 太阳齿 行星齿和行星齿载体 圈齿每个组成部分都可以变化成为输入，输出或者静止。选择不同的组合，就可以得到不同的齿轮比。这样的话一组齿轮毋需和其他

9、齿轮联上，分开就可以输出不同的齿轮比。把两组齿轮排成一行就可以得 到四个前进档和一个倒车档。扭矩转换器(也叫湿式离合器)TORQUE CONVERTERS 的工作原理如果你读过上面关于手动变速箱的讨论，你就知道引擎是通过离合器和手动变速箱连接的。如果没有离 合器的话要停车的话就非得把引擎关掉。但是用自动变速箱的汽车是不用离合器的。它使用的是扭矩转 换器。 现在我们来看看为什么自动变速箱需要扭矩转换器，扭矩转换器的工作原理和扭矩转换器的优点和不足。和手动变速箱一样，自动变速箱的汽车也需要在车轮和变速箱静止时能够让引擎仍旧能够转动。手动变 速箱用的是离合器来把引擎和变速箱断开。自动变速箱用的是扭矩

10、转换器。扭矩转换器在引擎和变速箱之间扭矩转换器是一种液体耦合器 FLUID COUPLING，它能让引擎和变速箱各自独立旋转。如果汽车在等红灯 发动机怠速，引擎的转速很低，它输入扭矩转换器的扭力就很小。所以只要轻踩煞车就可以让汽车保持 静止。你可以试试，如果你左脚去踩一下油门的话，你的右脚就要踩重一点煞车才能让汽车保持静止。因为你 给油的话，引擎转速上升，将更多的液体抽入扭矩转换器，这样就向轮子输出了更多的扭力。 如下图所示，在扭矩转换器坚固的外壳里有四个组成部分。 泵 PUMP 涡轮 TURBINE 定子 STATOR 变速箱液体 TRAMISSION FLUID从左至右：涡轮，定子，泵扭矩

11、转换器的外壳是固定在引擎的飞轮上的，所以它和引擎转速同步。泵上的叶片是固定在外壳上的， 所以它们和引擎转速也是同步的。下图显示各个部件是怎样装配起来的。扭矩转换器的泵是一种离心泵。它转动的时候就把液体向外甩。当液体向外甩后中心就产生了一个真空 这样就可以吸入更多的液体。液体进入了和变速箱相联的涡轮的叶片，这样涡轮就推动变速箱转动。这样汽车就开始向前跑了。除了不用关闭引擎能让汽车停下以外，扭矩转换器事实上在汽车起步加速时输出更大的扭矩。现代的扭 矩转换器能够把引擎的扭矩放大两到三倍。当引擎的转速比变速箱转的快时扭矩转换器能够输出比引擎 大的扭矩来了。高速时，变速箱的速度就渐渐追上引擎的转速了。最

12、终两者的速度就很接近了。当然最好是相同，因为 他们转速不同的话，就有能量损耗。这也就是为什么自动档的车比手动要耗油的原因之一。为了解决这个问题，有些汽车上的扭矩转换器上有一个锁止离合器 LOCKUP 材 CLUTCH。当扭矩转换器的 两半转速相近时，锁止离合器就把它们联起来，这样它们之间就没有滑动。提高了传动效率。三、三、AMT 机械式自动变速箱机械式自动变速箱AMT 的英文全称是 automated mechanical transmission。中文意思是机械式自动变速箱。AMT 可以 看成是自动的手动变速箱 AMT 变速箱，是在通常的手动变速箱和离合器上配备一套电子控制的液压操纵系统，以

13、达到自动切 换档位目的的机构。其实就是在手动变速器，也就是齿轮式机械变速器（MT）的原有基础上加装了微机 控制的自动操纵系统，以此改变原来的手动操作系统。因此 AMT 实际上是由一个机器人系统来完成操作 离合器和选挡的两个动作，其核心技术是微机系统，电子技术及质量将直接决定 AMT 的性能与运行质量。配备 AMT 的汽车不再需要离合器踏板，驾驶者只需简单地踩油门踏板就可以非常简单地启动和驾驶 汽车。AMT 汽车驾驶简单，驾驶者则只需要踩油门，由 AMT 系统会自动地选择换挡的最佳时机，从而 消除了发动机、离合器和变速箱的错误使用，避免换错挡，这一点对驾驶新手和整车的可靠性都非常重 要。 AMT

14、 变速箱在三类新型自动变速箱中，技术难度相对较低，但是存在换挡动力中断等影响驾驶舒适 性的问题。在国内，AMT 目前只应用于一些 A0 级别的车型。由于涉及车型范围较少、车辆也比较低端， AMT 缺少推广的平台，发展前景是三类新型自动变速箱中最不乐观的。四、四、DCT 双离合器变速箱双离合器变速箱DCT 的英文全称是 double clutch transmission.中文意思是双离合器变速箱。也有人称之为 DSG（Direct-Shift Gearbox），中文表面意思为“直接换挡变速器”。大众汽车在 2002 年于德国沃尔夫斯 堡首次向世界展示了这一技术创新。 新一代 DCT 变速器采用

15、了双离合器和 6 个前进档的传统齿轮变速 器作为动力的传送部件，主要与高扭矩的发动机配合使用。 DCT 有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置，由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。一个多片式离合器连接 1、3、5 挡和倒车挡，另一个连接的是 2、4、6 挡。在某一档 位时，离合器 1 结合，一组齿轮啮合输出动力，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 啮合已被预选的齿轮，进入下一档。两个多片式离合器的一合一闭几乎保持在同 一时间内完成，整

16、个过程往往只需要 0.2 秒的时间。目前，国内市场上，大众的迈腾使用了 DCT 变速器。DCT 变速器能满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求。相比较目前中国市场上广泛使用的 AT 自动变速器，DSG 可以降低油耗。与传统 MT 手动变速器相比，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。但相比 AMT 对于 MT 的改动，由于 DCT 变速器的结构 和国内常用的 MT 手动变速器相差较大，改进新的生产投入较大。 目前 DCT 变速箱面临的主要问题是制造加工的精度要求很高。 DCT 双离合器变速箱是以大众集团为首的欧洲车系主推的一款新型自动变速箱。由于大众和一汽、 上汽的合作，在我国拥有广泛的市场基础，由此 DCT 变速箱拥有广阔的推广平台。盖世汽车网认为， DCT 变速箱的发展前景最为乐观。 五、五、CVT 机械式无级变速器机械式无级变速器CVT 的英文全称是 Continuous Variable Transmission，中文意思是“机械式无级变速器”。CVT 技术 的发展，已经有了一