自動變速箱由哪些技術實現?


鄙人能力有限,只能拋磚引玉:

常見的自動變速箱分為三類:

液力自動變速箱,英文全稱Auto
Transmission,一般簡稱為AT變速箱;
無極自動變速箱,英文全稱Continuously
Variable Transmission,一般簡稱為CVT變速箱;
電控機械式自動變速箱,英文全稱Automated Mechanical
Transmission,一般簡稱為AMT變速箱。
(註:雙離合變速箱嚴格來說不是自動變速箱,平行軸變速箱一般也稱為AT變速箱等特殊情況,下面另行詳細介紹,
由於序列式變速箱一般應用於超級跑車,本文不再解釋。)

在介紹換擋的原理之前,我們先說一下發動機變速箱的作用——就是「變速變矩」,使發動機的動力合理的傳遞到車輪上。自動變速箱的技術,就是各種自動變速箱通過不同的原理,達到「變速變矩」的目的。

下面就來看看各種自動變速箱是如何大顯神通的吧!

首先,介紹AT變速箱是怎麼實現「變速變矩」的:
一般AT變速箱,我們可以看做兩個機構串聯而成,分別為液力變矩器與行星齒輪組。


先介紹液力變矩器,他就像兩台對著吹的風扇,左邊的供電轉動,右邊的被左邊的吹動。

實際上是由泵輪、導輪和渦輪三個部分構成,並且內部充滿了油液。液力變矩器的工作原理就是由泵輪被發動機帶動旋轉之後,攪動其中的油液,再由這些油液驅動渦輪旋轉以將動力傳遞至後面的行星齒輪組。在泵輪和渦輪之間的導輪負責固定油液的流動方向,幫助液力變矩器實現傳動和變矩。
視頻封面自動變速器工作原理視頻
然後是行星齒輪組,也就是主變速部分。


每一個行星齒輪機構是由三部分組成:太陽輪,行星齒輪架和上面的行星齒輪,以及齒環。這三個部件只要將其中的一個固定的話,另外兩個就能夠旋轉,假如將其中兩個部件相互鎖死的話,整個行星齒輪機構就無法自由轉動了。自動變速箱的行星齒輪組部分變速原理就是通過改變多組行星齒輪的設置和組合方式來調整傳動比。視頻封面行星齒輪變速機構的結構與工作原理視頻

而本田特有的平行軸變速箱通常也被認為是AT變速箱,只不過把行星齒輪組改變為更簡單的多片式離合器。
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再說CVT變速箱是如何「變速變矩」的。

CVT變速器的原理可能是所有變速箱里最簡單的,簡單說就是通過圓盤大小的改變從而改變傳動比,達到「變速變矩」的目的。


CVT傳動系統里,傳統的齒輪被一對滑輪和一隻鋼製皮帶所取代,每個滑輪其實是由兩個椎形盤組成的V形結構,引擎軸連接小滑輪,透過鋼製皮帶帶動大滑輪。玄機就出在這特殊的滑輪上:CVT的傳動滑輪構造比較奇怪,分成活動的左右兩半,可以相對接近或分離。錐型盤可在液壓的推力作用下收緊或張開,擠壓鋼片鏈條以此來調節V型槽的寬度。當錐型盤向內側移動收緊時,鋼片鏈條在錐盤的擠壓下向圓心以外的方向(離心方向)運動,相反會向圓心以內運動。這樣,鋼片鏈條帶動的圓盤直徑增大,傳動比也就發生了變化。視頻封面汽車 CVT 變速箱 內部工作原理!視頻

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接下來是AMT變速箱,也就是智能手動變速箱。
簡單來說就是通過一個小型電腦,替代駕駛員去踩離合與換擋的工作。


視頻封面汽車百科——解讀AMT變速箱視頻

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最後,所以下最近很火的雙離合變速箱的工作原理吧。
雖然大家都把雙離合變速箱當做自動變速箱,但是在結構上上卻更接近兩台手動變速箱,它們並聯在一起工作。


雙離合變速箱那就得有兩個離合器,
兩組離合器分別控制奇數擋與偶數擋,具體說來就是在換擋之前,變速器已經預先將下一擋位齒輪嚙合,在得到換擋指令之後迅速向發動機發出指令,發動機轉速升高,此時先前嚙合的齒輪迅速結合,同時第一組離合器完全放開,完成一次升擋動作,後面的動作以此類推。
視頻封面6速乾式雙離合自動變速箱工作演示動畫視頻

本人非汽車專業出身,能力有限,不能講的通俗易懂,如有錯誤,歡迎大家批評指正!


對第一個答案最後關於DCT的描述不是很贊同。因為如果把DCT不看作自動變速器的話,那麼AMT也不能看成自動變速器。


AMT是在手動變速器的基礎上,增加電控系統,實現自動換擋的一種技術。它的結構保留了手動變速器的大部分成分,如離合器、齒輪機構等,但是它改變了換擋桿部分,用電控系統加以控制,實現自動換擋。由此看來,它的生產繼承性很好,不需要對原有的設計和原有的加工設備進行大的改進,它的成本優勢最明顯。而且AMT的傳動效率是四種變速器中最高的,使得它的燃油經濟性最好。但是傳統AMT在換擋時離合器分離,不能傳遞動力到車輛,導致動力中斷,造成換擋衝擊,使得其舒適性不如AT和CVT。

DCT(Dual Clutch Transmission),其原理是與AMT相近的,都是通過電子控制系統來控制離合器的接合,來完成換擋過程,所不同的只不過是機械結構。DCT有兩個獨立的離合器,分別傳遞奇數檔位和偶數檔位的動力,當需要換檔時,預先將所需的檔位放置好,然後通過離合器的交替滑摩切換完成換擋過程,實現了無動力中斷換擋。DCT是在AMT的基礎上發展來的,它不僅保持了AMT的一些優點,還消除了影響AMT發展的主要因素,動力中斷。


AMT和DCT的區別在於,AMT只有一個離合器,而DCT有兩個離合器。由於AMT只有一個離合器,所以其不可避免在換擋過程中產生動力中斷(類似於開手動擋車時換擋的頓挫感),而DCT在換擋時,一個離合器分開,另一個離合器立即接合,減小了換擋時間,所以導致其從原理上減小了動力中斷。

綜上,我認為DCT也是一種自動變速器,而且具有較好的前景。因為其傳遞效率僅次於AMT,製造成本不高,而且其控制演算法也較AMT簡單(往往結構簡單的系統,控制越麻煩)。然而目前從市場上看,DCT仍舊價格較高,這也在一定程度上制約了其發展。下表是我以前寫的幾種變速器的簡單對比。


自動變速器一般由液力變矩器,濕式離合器和制動片,行星齒輪機構,液壓電磁閥等組成。
液力變矩器在起步時實現轉矩的平穩過渡,起步後鎖止。
換擋操作根據ECU指令控制電磁閥通斷,讓液壓油出入不同的通道,壓緊離合器片。根據轉速信號選擇合適的擋位。
行星齒輪機構實現不同的傳動比。壓緊不同的離合器片和制動片會改變行星齒輪的輸入輸出,從而實現不同的傳動比。


簡單說,在相同車速時傳動軸扭矩大,油門大,應低檔位降檔增加扭矩,反之則高檔位升檔增加車速。


不算回答。推薦題主一本書,汽車為什麼會跑。陳新亞。對汽車的各種構造,講解的很詳細,圖片詳實,通俗易懂。


不錯,提個問題。 「對於雙離合變速箱,有兩個離合器分別控制奇數偶數檔位,在換擋之前,下一個檔位已經預先接合好了」。 我的問題是,升擋的時候電腦能夠預先判斷並結合好高檔位,那降擋的時候據說雙離合還是預先結合好高檔位,這樣就浪費了換擋時間。 請問對這個怎麼理解?


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