DSG變速箱的挑戰 三種自動變速箱對比

DSG變速箱的挑戰 三種自動變速箱對比

隨著新Volvo S40和邁騰裝備上了DSG變速箱，國內的自動變速箱技術競賽拉開帷幕。在DSG變速箱的宣傳手冊中著重強調了它換檔的敏捷和平順，那麼它與我們熟知的液力機械式自動變速箱和CVT自動變速箱相比究竟有何優勢？想要得出結論不妨把三者放在一起分析比較一番。

大眾7速DSG變速箱裝配在Golf A5上

變速箱最初的設計目的很簡單，因為車輛的行駛速域越來越寬，單靠一個固定齒輪比已經不能滿足要求了。光靠一檔，即使發動機到達轉速極限，車子也不可能開到80Km/h，光靠5檔，也許一個小坡就能讓發動機熄火。多檔位的變速箱就此需求而誕生，讓車子能靠低檔獲得充足的扭力爬上陡坡的同時也能靠高檔獲得最高行駛速度。當然，剛開始汽車只有手動變速箱，需要人工在多個檔位間切換，雖然很多人能在切換檔位的過程中找到駕駛樂趣，但是繁瑣的操作也令很多人厭倦。好在聰明的工程師發明了自動變速箱，才令駕駛員從頻繁的換檔動作中解脫出來。隨著時間推移和技術的進步，自動變速箱不斷發展以滿足人們對高質量駕乘感受的追求。到了今天，自動變速箱家族中已經有了三種主要的類型，液力機械式、無級變速式和自動機械式。

液力機械式自動變速箱

這種變速箱就是絕大多數車輛上運用的自動變速箱，一般我們所說的自動變速箱指的就是這種。它的結構和手動變速箱有著天壤之別，它沒有傳統的離合器、沒有兩排待嚙合的齒輪、也沒有撥動齒輪到嚙合位置的撥叉。它的裡面只有一個液矩扭力傳遞器和後面的一串列星齒輪組。

液力變矩器原理圖

液力變矩器(如圖)是自動變速箱的核心部件，它是一個灌滿油的密封容器，兩端有兩根軸，一根輸入軸一根輸出軸。輸入軸連接到裡面的一隻葉輪，輸出軸連接到另只葉輪，兩隻葉輪相對，中間是油。它的工作原理是當輸入軸轉動的時候帶動一隻葉輪並攪動油液流向另一隻連接輸出軸的葉輪從而推動輸出軸轉動。就如同用一隻電風扇對著吹另一隻電風扇，以讓其轉動一樣。只是在密封的容器中用油做媒介比開放空間中用空氣做媒介效率高的多。

行星齒輪結構示意圖

但是這種裝置的變矩範圍很有限，過大的轉速差會導致變矩器損毀，因此就需要行星齒輪組的配合。行星齒輪組(如圖)由中心齒輪、行星齒輪和外齒圈構成，紅色的中心齒輪連接液力變矩器的輸出軸，藍色的外齒圈連接到車輪傳動軸。中間綠色的行星齒輪可以通過所止機構與外齒圈所止在一起。未使用時，綠色的行星齒輪未被鎖止，此時紅色中央齒輪隨發動機帶動而旋轉，綠色行星齒輪繞著紅色齒輪旋轉，外部藍色齒圈不轉。使用時，系統將鎖止綠色行星齒輪，此時紅色齒輪會帶動綠色行星齒輪和藍色外齒圈旋轉，動力被傳遞到輸出軸。通過這些行星齒輪組的配合鎖止可以實現不同的變速比，一般兩組配合可以產生4個速比。這一組行星齒輪就是自動變速箱的一個檔位，隨著消費者對車輛性能要求的提升，現在已經發展到將4組行星齒輪組串聯的8速自動變速箱。

一台典型的液力機械式自動變速箱

液力機械式自動變速箱是應用最廣的一種變速箱，它實現了自動變矩變速的功能，隨著檔位的增多和電控技術的進步，這種變速箱的換檔反映更加敏捷，動作也更平順。但是它也有一些固有缺點。首先，依靠液體傳遞動力的液力變矩器自身體積較大重量較重且油液傳遞效率不如齒輪傳遞效率高會損耗一些能量，造成車輛的油耗高。其次，換檔過程中需要鎖止行星齒輪，在鎖止動作中尤其是激烈駕駛時需要快速鎖止時難免會產生一些換檔衝擊。第三，由於整套機構包括電控、液壓、機械等裝置使其結構十分複雜，可靠性相對降低。

CVT(Continuously Variable Trans-mission)無級變速箱

CVT結構示意圖

CVT是一種全新概念的變速箱，它沒有齒輪，只有錐形棘輪和鋼帶，其結構類似於山地自行車的變速機構(如圖)。主動棘輪和從動棘輪之間由鋼帶連接，棘輪可以改變中間的槽寬，棘輪變寬時鋼帶欠入棘輪槽較深，離棘輪軸心較近、棘輪變窄時鋼帶被擠向棘輪邊緣，離棘輪軸心較遠。隨鋼帶離棘輪軸心距離的變化，變速比也隨之變化。CVT的出眾之處是這一變化過程是線性的，不像傳統變速箱那樣受到齒輪齒數的限制，只能在幾個固定的速比間跳躍。

CVT變速箱剖視

這樣的好處是使變速過程極為平順，完全沒有其他變速箱所存在的換檔衝擊問題。而且行使時能在發動機的轉速不發生變化的情況下變化車速，這就使發動機能一直工作在最佳轉速區間，同時也省去發動機在行使換檔時轉速不斷的起起落落的過程，極大地降低了油耗。同時CVT變速箱體積小、重量輕，也節省了空間。但是CVT受到鋼帶傳動的限制，它只能配備在動力輸出較低的發動機上，過高的動力輸出會使鋼帶打滑，損壞鋼帶，因此CVT變速箱應用於中小排量的車型上。

DSG(Direct Shift Gearbox)自動變速箱

DSG內部綠色和紅色部分是兩個離合器連接的不同軸

DSG的直譯是直接換檔變速箱，它實際上就是一台電子控制換檔的手動變速箱，從結構上看它更像是將一個有1、3、5檔的手動變速箱和一個有2、4、6檔的手動變速箱並聯了(如圖)，因此它有三根齒輪軸、兩個離合器。它的工作原理是離合器1連接1、3、5檔位的齒輪軸，離合器2連接2、4、6檔位的齒輪軸，用1檔起步的時候離合器1結合，1檔齒輪聯通傳動，而此時2檔的齒輪已經嚙合好，只是離合器2沒有結合，動力不從2檔齒輪這過。到達換檔轉速時，變速箱無需再做嚙合2檔齒輪的動作，只需分離離合器1，結合離合器2即實現了換檔。離合器2結合後，變速箱退出1檔掛再上3檔預備。

DSG變速箱

這樣一個機構即有像手動檔一樣的直接輸出，又省去了手動檔進退檔動作所需的時間，同時一個離合器分離的同時另一個離合器已經結合上，中間動力沒有中斷。正是因為DSG即有手動檔的動力輸出直接、體積小、重量輕的優勢，又實現了手動檔無法完成的快速換檔，所以DSG長期用於賽車運動並被駕駛愛好者所追捧。DSG民用化之後也體現出它換檔平順和節省燃油方面的優勢，被不少車廠選擇。但是由於DSG的結構比較複雜，製造成本也比較高。而且DSG也沒法達到CVT那樣的平順和節油效果。

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