汽车自动变速器常见的有三种形式,分别是液力自动变速器(简称AT)、无级自动变速器(简称CVT)、电控机械自动变速器(简称AMT)。目前轿车普遍使用的是AT,AT几乎成为自动变速器的代名词。自动变速器的基本构造如图3-118所示。
1.液力自动变速器
与手动变速器相比,液力自动变速器(AT)在结构和使用上有很大的不同。手动变速器主要由齿轮和轴组成,通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而AT是由液力变矩器、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矩。其中液力变矩器是AT最具特点的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,直接输入发动机动力传递转矩和离合作用。
图3-118 宝来轿车01M型自动变速器的构造
自动换档不能满足行驶上的多种需要,例如,停泊、后退等,所以还设有干预装置即变速杆,标志P(驻车档)、R(倒档)、N(空档)、D(前进档),另在前进档中还设有“2”和“1”附加档位,用以起步或上斜坡之用。由于将其变速区域分成若干个变速比区段,只有在规定的变速区段内才是自动换档的。AT不用离合器,换档过程平稳,因此操作容易,既给开车人带来方便,也给乘车人带来舒适感。缺点是,一是对速度变化反应较慢,没有手动变速器灵敏,因此许多玩车人士喜欢开手动变速器车;二是费油,不经济,传动效率低,变矩范围有限,近年引入电子控制技术改善了这方面的问题;三是机构复杂,修理困难。在液力变矩器内高速循环流动的油液会产生高温,所以要用指定的耐高温油液。另外,如果汽车因蓄电池缺电不能起动,不能用推车或拖车的方法起动。如果拖运故障车,要注意使驱动轮脱离地面,以保护自动变速器不受损害。
2.无级自动变速器
无级变速器(CVT)采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递,即当棘轮变化槽宽时,相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速,传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正变速无级化了,它的优点是重量轻、体积小、零件少,与AT比较具有较高的运行效率,油耗较低。但CVT的缺点也是明显的,就是传动带很容易损坏,不能承受较大的载荷,只限用于1L左右排量的低功率和低转矩汽车,因此在自动变速器中,使用CVT技术的,不到4%。(www.daowen.com)
3.电控机械自动变速器
电控机械变速器(AMT)是在手动变速器原有基础上进行改造的,主要改变手动换档操纵部分。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换档的自动化。因此AMT实际上是由一个电控系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于AMT能在现生产的手动变速器基础上进行改造,生产继承性好,投入的费用也较低,容易被生产厂接受。AMT的核心技术是微机控制,电控技术的水平将直接决定AMT的性能与运行质量。
4.自动变速器与无级变速器的异同
无级变速器是自动变速器的一种。手动变速器结构简单,准确有效,但是存在操纵复杂、长期使用容易疲劳、换档时冲击较大等不足。1940年,美国通用汽车公司在奥兹莫比尔(OLDSMOBILE)上安装了世界上第一台自动变速器,从此自动变速器取得了快速发展。
目前,在常用的轿车中,大多采用电控的液力自动变速器。液力自动变速器不是真正的无级变速。它能够根据节气门的开度和车速的变化,自动地进行换档。与无级变速器相比,液力自动变速器最大的不同是在结构上,它是由液压控制的齿轮变速系统构成。因此,液力自动变速器并不是真正的无级变速,还是有档位的。而无级变速器则是由两组变速轮盘和一条传动带组成的,因此,比传统自动变速器结构简单,体积更小。另外,它可以自由改变传动比,从而实现全程无级变速,使汽车的车速变化平稳,没有传统变速器换档时那种“顿挫”的感觉。
现代无级变速器传动效率提高,节气门反应快,油耗低。随着汽车技术的进步,技术人员已经越来越不满足于液力自动变速器,他们希望彻底改进自动变速器,实现汽车从有级变速阶段向无级变速阶段的飞跃。福特、菲亚特、奥迪等企业也纷纷推出了能够匹配大排量发动机的无级变速器。
以奥迪Multitonic无级/手动一体式变速器为例,其在原有的无级变速器基础上,进行多项技术上的创新、改进和提高。奥迪的技术专家在变速器上安装了一种称为多片式链带的传动组件,这种组件能够传递和控制峰值转矩高达280N·m的6缸发动机源源不断地输出的动力和转矩。由于这种组件的应用,大大拓展了无级变速器的使用范围,这种新的无级变速器的传动比远远超过了以前各种自动变速器的传动比的极限值。另外,这种变速器还采用了湿式多片式离合器,取代了以前无级变速器和普通自动变速器上的液压变矩器。该离合器的明显优势是耗能少,反应更快,与一级方程式赛车采用的半机械式电子离合器极为相似。这样,新型的无级变速器车辆节气门反应更快、油耗更低。从车辆的整体性能来看,装有Multitronic无级/手动一体式变速器的奥迪A62.8轿车的0~100km/h加速时间比装普通自动变速器的同级车快了0.3s,甚至比装有最佳的5档手动变速器的相同车型也快0.1s。同时,按照欧洲的燃料消耗标准,它比装常规自动变速器车辆每百公里少消耗0.9L汽油,而且比装5档手动变速器的车每百公里少消耗0.2L。另外,在价格上,装有Multironic无级/手动一体式变速器的奥迪A62.8也仅比同样车型售价增加2500元。
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