金属带式无级变速器组成和工作原理示意图

dragonpeng

一、变速器分类

　　变速器从传动速比是否能够连续改变可以分为有级变速器和无级变速器，从操纵方式上可以分为手动变速器和自动变速器。

　　那么市场上最常见的几种变速器分别属于什么类别呢？

　　1、MT：

　　手动机械式变速器(MT：Manual Transmission)，简称手动变速器。采用齿轮组作为传动机构，通过手动操纵换档机构选择不同的齿轮组来实现不同传动比，由于齿轮组的齿数是固定的，各挡的变速比是定值(也就是所谓的“级”)。所以说它属于有级手动变速器。目前主要有4速和5速MT，6速MT主要应用于高端轿车，成本很高。具有操作复杂、燃油经济型波动大(不同的驾驶习惯将导致差别很大的燃油消耗)、紧急情况操控步骤处理较多的缺点。

　　2、AT：

　　液力机械式变速器(AT：Automatic Transmission)，简称自动变速器或液力自动变速器。采用行星轮系和液力传动装置作为传动机构。行星轮系机构和齿轮组机构类似只能提供几个固定的传动比，而液力传动装置是一种能在很小范围内提供连续传动比的装置，通过上述两者配合，AT能够在几个较小的范围内实现无级变速。AT的电子控制系统利用车速和油门作为参数，自动实现档位的升降。因此，AT变速器可以算是一种无级自动变速器(也有资料将其定义为有级自动变速器或部分无级自动变速器)。目前主流产品为4速AT，5速、6速、7速AT结构非常复杂，主要应用于大扭矩的高端轿车。AT虽然操作简单、安全性能不错，但燃油经济性不尽人意，且AT的制造难度大、生产成本很高。

　　3、AMT：

　　电控机械式自动变速箱(AMT：Automated Mechanical Transmission)，简称AMT。是在MT总体传动结构不变的情况下通过加装自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT也属于有级自动变速器。

　　4、CVT：

　　机械式无级变速器(CVT：Continuously Variable Trans-mission)，简称无级变速器或CVT。机械式无级变速器有多种形式，但目前市场上的“CVT”一词一般食指“金属带式无级变速器(VDT-CVT)”，赛豹CVT也采用了这种形式。CVT是一种无级自动变速器。

　　二、系统结构原理

　　CVT的主要结构如图所示，CVT的主要结构和工作原理如图所示，该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统自动调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级自动变速。




图为金属带式无级变速器组成和工作原理示意图

dragonpeng

自动挡的诞生比手动挡要晚得多，作为可以自动切换挡位的变速箱，自动变速箱操作简单、易于驾驶，能使人们从繁重的换挡过程中解放出来。但这套更为自动化的换挡机构却没有彻底取代手动挡，直到现在仍然有大量的车型采用手动挡的变速箱，其中一个很重要的原因，就是与手动挡车型相比，一般它在油耗上要更高一些。比如都是搭载同一款发动机的1.6升标致307为例它的手动挡车型90公里等速油耗为6.7升，而自动挡车型却为7.1升，还有2.0的标致307手动挡为90公里等速油耗6.9升，自动挡则为7.0升，不难看出在一般情况下，自动挡车型的油耗要比手动挡略高一些，而这些数据还是在理想状况下测得的，实际的日常驾驶，这一差别还会更大。这对于看重用车成本的人来说，是显得非常重要的，因此在小排量的经济型轿车中，手动挡仍然有着重要的地位。为何自动挡就不能做得像手动挡一样省油呢？都采用同样的发动机只是采用的变速箱不同，却在油耗上有如此差异，其实奥秘就在两款变速箱的结构设计上。

    奔驰的7前速自动变速器

    手动变速箱与自动变速箱有着截然不同的结构，这种结构使得在换挡切换时的机构完全不同。对于手动变速箱来说，它一般采用的是双轴设计，一根为输入轴它通过离合器与发动机相连，另一根为输出轴它通过变速箱、传动轴将动力传递到车辆的驱动轮上去。在输入轴和输出轴上有众多大小不同齿比组成的齿轮，它们之间是处于常咬合状态，输入轴齿轮的转速与发动机同步，输出轴上齿轮的转速与车轮的转速同步。在没有挂挡的时候，一轴的齿轮与一轴没有连接，它们直接处于滑动状态，也就是一轴的齿轮转速根据不同的齿比与二轴的齿轮是同步的。而在进行换挡的时候，是通过换挡拨叉来使得不同的一轴齿轮与一轴相互连接，从而实现将动力传递给二轴。


    采用6前速手动变速的本田S2000动力总成

    在输入轴的1挡和2挡齿轮之间有一个花键，并在花键上有一个可左右滑动的同步器环，同步器环两边设计成棘齿，并与一轴齿轮内侧的棘齿齿轮相互咬合传递动力，这个咬合要求二者的转速必须同步，也就是一轴的转速与要挂入的一轴齿轮必须转速一致，才能挂进去。这是通过同步器来实现的，在棘齿相互咬合前两边会有锥面金属摩擦片先相互接触，靠摩擦片的摩擦来使两个不同转速下的齿轮同步，其结合方式有些类似于膜片式离合器的原理。一轴的齿轮转速是严格受制于二轴转速，也就是车轮的转速的，因此要想让二轴顺利同步，必须要求一轴的转速可以被同步器改变，如果一轴与发动机处于连接状态，显然这种改变是不可能的。因此需要在换挡的时候，将一轴的与发动机之间切断联系，这一点是通过离合器来实现的。因此手动变速箱都配备有离合器，它就是实现换挡是动力与一轴之间的连接与切断的。正是因为这套机构，仅仅在切换的时候动力才断开，而在正常挂挡以后，动力都是直接传递给车轮的，因此它的传递效率很高，发动机输出动力可以不受损失的传递到驱动轮上去，那么节省燃油也就很正常了。


    简单前置前驱车自动变速器示意图

    而自动变速箱与手动变速箱相比，它在结构和使用方法上与手动变速箱有很大不同，为了实现自动变换挡位，它必须有一个类似于离合器的机构，但与离合器的完全切断与完全连接不同，它是一套处于常连接状态，但又能允许转速差的机构，这就是液力变矩器。自动变速箱由液力变矩器、行星齿轮机构和液压操作机构等组成，是通过液力传递和齿轮组合来达到变速变扭矩的，其中液力变矩器是自动变速箱中导致油耗高的一个重要部件。液力变矩器是在一个密闭的空间里通过油这种介质来传递动力的，它的输入轴连接是一个涡轮，在它对面还有一个从动装置叫叶轮，涡轮和叶轮是在一个密闭的空间内，并且里面充斥着油充当传递能量的介质，与粘性联轴节里的硅油不同，这里面的液压油是很稀的，因为它的动力传递依靠的是强大的涡流。较稀的液压油产生的涡流会很大，能量损失也会变得很小。当起步或换挡时发动机转速的会相应提高，这时液力变矩器的输入轴带动里面的涡轮高速旋转，并将密闭空间内的油搅动起来，产生很大的涡流推动对面的叶轮一起旋转，由于油是不可以被压缩的，所以产生能量在密闭空间内不会外泄出去，由于液力变矩器中的涡轮和叶轮之间是软连接，就允许它们之间有一定转速差存在。


    正是因为液力变矩器经常会产生的这个转速差，导致了能力的损耗，直接表现就是油耗增加。当我们驾驶自动挡车起步时，此时发动机转速升高，动力从液力变矩器的输入轴传递到涡轮上，涡轮的转速也会相应提高，但是叶轮的转速却很低，这样在涡轮和叶轮之间就会形成很大的转速差，根据功率计算公式我们可以知道，功率与发动机的转速和扭矩有关，当输入轴与输出轴的功率相同时，输入轴与输出轴之间转速差越大，那么在输出轴上扭矩就会被放大的越大，所以当我们在起步或急加速时，输入和输出轴之间产生的转速差就很大，此时输出轴上扭矩提升也会很大。但这并没有100%的转换或者储存起来，体现在车轮上，挡涡轮在起步或急加速时高速旋转，这时涡轮叶片会与密闭空间内的油发生产生大量的动能在输出轴那一端的叶轮部分受阻，这是会产生大量热量的。当转速差越高时，它们之间产生的热量也就越大，这部分热能是没有用的，对驱动车辆毫无帮助，完全通过变速箱散发到空气中了，而这个能量是发动机发出的动力转化的，也就是最终是由于燃油的消耗而转化的，这种无用的燃油消耗必然会导致同样的行驶里程中，它的油耗要高一些。当然这种情况更多的出现在加速的时候，当车辆匀速行驶时，这时发动机转速与车轮转速基本相同，液力变矩器内的涡轮和叶轮之间的转速差也就变的很小，此时转换为热能的动力也显著减小，油耗不会明显偏高。因此越是频繁起步的城市和越是激烈的驾驶风格，自动挡车型的油耗就越高。现在的自动变速箱为了减轻在加速时的能量损失，都会在涡轮和叶轮之间还设计一个导轮，并且在导轮上装有一个单向超越型离合器当液力变矩器输入轴转速大于输出轴转速时，这时导轮被锁死从而使涡轮和叶轮之间传动效率提高，而当输出轴的转速大于输入轴的转速时，导轮由于只能单向旋转如果方向相反就会被断开，使得输出和输出轴之间的转速差变小，就能相应减小能量损失。但即使如此，能量损失依然不可避免。


    因此对于自动挡车型来说，液力变矩器是靠搅动密闭空间内液体产生涡流，并靠涡流推动叶轮来实现自动变换扭矩的，当车辆加速时，这时在输入和输出轴之间产生的转速差也就越大，由于转速差变大也就会造成涡轮的叶片与油相互摩擦产生很高热量，造成能耗损失也会增大，所以此时正是液力变矩器传递效率最低的时候，相应油耗也就会随之升高。由此可见对于同一款发动机来说，自动挡车型的油耗要略高于手动挡车型这也就不足为奇了。从以上的分析我们可以看出，自动挡车型对于驾驶习惯的要求比手动挡更高，要想有效降低自动挡车型的油耗，最为关键的就是尽可能地避免液力变矩器中产生巨大的转速差，而这种转速差在急加速的时候是最容易出现的。因此尽可能的避免急加速，让车辆尽可能的匀速行驶，其降低油耗的比例要比手动挡的车型更为明显。

[ 本帖最后由 dragonpeng 于 25-10-2008 13:12 编辑 ]

skysound008

很好的知识。。虽然我现在看起来还是有点困难。。但是我知道学习的

FONE

说的是啊
对学习者就是好的东东

sdrgyyr

虽然不完全明白...但也学到东西!

120575524

呵呵
谢了

装假车

这几种类型的上学是  我都拆过  
现在 都记不得什么了

猪行天下052099

学习了，呵呵

gc19

好东西，谢谢了

bluetan95

我毕业设计就是变速器

tamfine

学习了～谢谢楼主

tamfine

好贴，顶～

xiaolai67

好东西，学习了

powerseaman

图文并茂，很不错啊