认真聊一聊我心中最完美的变速箱——AT变速箱(科普向)

经过前面几篇科普性文章的打底,今天终于可以开始聊一聊目前我心目中最完美的变速箱:AT变速箱了。

一、AT变速箱基本情况概述

AT变速箱,既液力机械自动变速箱,样子大家应该很熟悉。

认真聊一聊我心中最完美的变速箱——AT变速箱(科普向)

采埃孚(ZF)8AT变速箱剖面图

其实早在遥远的1908年,美国福特汽车公司就首先在T型车上配备了2速自动变速器,但当时的自动变速器技术相当简陋,需要驾驶者根据换挡时机主动控制油门开合(说是解放了左脚,却大大加重了右脚和脑子的负担),并不好用,随后的1939年,美国通用汽车公司真正实现了便于操作的AT变速箱Hydra-Matic,虽然这款变速箱上使用的发动机-行星齿轮连接机构是液力耦合器并不是液力变矩器(这一段如果不是很明白请参考我之前发的文章:这是什么神仙发明,能使自动档汽车光凭油门刹车就能走走停停?)但,它终于傻瓜了。之后随着二战爆发,机械技术也随着战场需求迎来了井喷式发展,液力变矩器经过战场检验逐渐显现出优势,液力机械自动变速器慢慢有了今天的雏形。时间继续推移,到了1969年,对汽车事业有着突出贡献并率先发明了手动变速器的法国人终于缓过味儿来:“这汽车高精尖技术的祖宗应该是我们啊”然后赶紧在液力机械自动变速器上加装了电控系统,慢慢的,随着芯片技术、电控技术越来越成熟,德国、日本的AT变速箱技术突飞猛进,然后,AT变速箱就变成了今天的样子。

二、AT变速箱的工作原理

早期的AT变速箱由于没有电控系统是纯机械结构,所以操作起来并不顺畅,主要是根据油门开合程度直接控制液压操纵系统完成对多片式离合器的压紧开合,从而对行星齿轮转速进行控制,最终完成变速、变矩的。虽然不完美,但是,这种AT变速箱结构已经形成了多组行星齿轮连接的基本雏形,下面咱们以最简单的3组行星齿轮6速变速箱做个机械方面的简要讲解:

1.连接方式

驱动轴通过液力变矩器后直接硬连接第一行星齿轮组的太阳轮(注意:这个太阳轮是中空的),并用多片离合器连接一根中间轴,中间轴连接第二和第三行星齿轮组的太阳轮,第一行星齿轮组的行星架连接第二行星齿轮组的齿圈,第二行星齿轮组的行星架连接第三行星齿轮组的齿圈,同时第二行星齿轮组的行星架与驱动轴也用多片式离合器连接,第三行星架输出动力,每个行星齿轮组都有一套多片式离合器控制开合,这就形成了联动机制。(请务必了解此联动机制,否则下面档位的形成看起来会比较困难!!!!!!!)

额……为了便于理解,我手画了一个变速箱的剖面图,很丑,将就看。

认真聊一聊我心中最完美的变速箱——AT变速箱(科普向)


2.档位的形成

这一段稍微有点难,需要一点点逻辑思维,我用最通俗的语言讲,希望大家能看懂。(如果对于行星齿轮的运动方式不是很理解,请参照我之前发的文章:这么神奇吗?一个简单的装置就能实现差速、增减速、反转功能

一档:压紧中间轴离合器、第三行星齿轮组离合器。这时,第三行星齿轮组的齿圈固定,输出轴转速低于输入轴转速,转速比为2.5-5,车辆起步。

二档:压紧中间轴离合器、第二行星齿轮组离合器。这时,第二行星齿轮组的齿圈固定,但注意,第二行星齿轮组的行星架连接着第三行星齿轮组的齿圈,这样,第二行星齿轮组的行星架会带动第三行星齿轮组的齿圈一起转动,这样,带动输出的第三行星架转动会加快,转速比约为1.8,车辆开始提速。

三档:压紧中间轴离合器、第一行星齿轮组离合器。由于第一行星齿轮组的太阳轮直接连接驱动轴,因此是一直转动着的,所以压紧它的离合器则第二行星齿轮组的齿圈也会一直转动,此时压紧中间轴离合器,则第二行星齿轮组的太阳轮也会同时转动,且齿圈转速小于太阳轮转速,这样就带动第三行星齿轮组的齿圈转速小于太阳轮转速,转速比约为1.4,车辆继续提速。

四档:压紧中间轴离合器、第二行星架与输入轴连接的离合器,这时,输入轴连接的第三行星齿轮组的太阳轮和齿圈转速相等,转速比达到1.0。

五档:压紧第二行星架与输入轴连接的离合器、第一行星齿轮组离合器,这时输入轴直接传动到第二行星齿轮组的行星架,由于压紧第一行星齿轮组离合器第二行星齿轮组的齿圈也在转动,但转速小于行星架,转速比约为0.7,车辆继续提速。

六档:压紧第二行星架与输入轴连接的离合器、第二行星齿轮组离合器,这时第二行星齿轮组齿圈固定,由驱动轴直接带动第二行星齿轮组的行星架,这样,第二行星齿轮组的太阳轮高速旋转,转速比约为0.2-0.4,第三行星齿轮组的齿圈在第二行星齿轮组行星架的带动下略慢于太阳轮,最终输出转速比约为0.6,车辆继续提速。

倒档:压紧第一行星齿轮离合器、第三行星齿轮组离合器。这时,由于第二行星齿轮组的行星齿轮不能公转只能自转,所以太阳轮反转,车辆进入倒档模式。

这就是最简单的六档AT变速箱工作原理。

三、写在最后的话

说实话要讲清楚AT变速箱的工作原理确实很困难,尽管科技的进步使很多东西日新月异、进步千里,但很多机械层面的动力却是历久弥新,一直没有变过,我知道,有很多纯技术层面的东西看起来真的很枯燥、乏味且抽象,远不如写点ZF的历史、爱信与博格华纳的爱恨情仇来的跌宕起伏,趣味性高。但,本着追根溯源、打好基础的原则,还是用了几篇来详细的讲了讲AT变速箱的机械构造和运行方式。

昨天我有幸坐了坐电动车,它的加速确实让人目眩神迷,驱动电机呜呜的声音也很有未来感和科技感,当然,现在电动车也还有很多短板和问题,但我第一次有了油车是不是真的廉颇老矣的疑问,我喜欢机械结构,喜欢一切关于机械的东西,从小就很喜欢,所以想把我稍懂得车辆机械结构记录下来,希望它能够历久弥新,再活百年。

谢谢大家阅读。


分享到:


相關文章: