为了理解半自动变速器的工作原理,我们必须记住传统手动变速器的设计。经典手动变速器的基础由两个轴组成——一个主轴(驱动轴)和一个副轴(从动轴)。发动机的扭矩通过离合器齿轮传输到主轴。转换后的扭矩从副轴传输到驱动轮。主轴和副轴都配有成对啮合的齿轮。但在主轴上,齿轮是刚性固定的,而在副轴上,它们自由旋转。在“空档”位置,所有副齿轮都在轴上自由旋转,也就是说,扭矩不会传递到车轮。
在将汽车换档之前,驾驶员按下离合器,将主轴与发动机断开。然后,通过使用变速箱杆,特殊装置同步器通过牵引系统移动到副轴上。连接时,同步器离合器将所需速度档位的副齿轮刚性锁定在轴上。离合器接合后,给定系数的扭矩开始传输到副轴,并从副轴传输到主齿轮和车轮。为了减少变速箱的总长度,副轴通常被分成两个,将从动齿轮分配到它们之间。
半自动变速箱的工作原理完全相同。唯一的区别是伺服执行器用于关闭/打开离合器和选择档位。最常见的是,这是带有变速箱和伺服单元的步进电动机。但也有液压执行器。
电子单元控制执行器。在切换命令下,第一个伺服器踩下离合器,第二个伺服器移动同步器,进入所需档位。然后,第一个伺服器缓慢释放离合器。因此,驾驶室中不再需要离合器踏板 – 当收到命令时,电子设备将自行完成所有工作。在自动模式下,换档命令来自计算机,该计算机考虑了速度、发动机转速、来自 ESP、ABS 和其他系统的数据。在手动模式下,驾驶员使用变速箱选择器或换挡拨片发出切换命令。
半自动变速器的问题是缺乏离合器反馈。驾驶员可以感觉到离合器片关闭的瞬间,并可以快速平稳地切换速度。电子设备必须小心:为了避免抖动并保持离合器,半自动变速器在换挡过程中会长时间切断从发动机到车轮的动力流。加速过程中会出现不舒服的下降。实现切换时舒适感的唯一方法是减少切换时间。而这意味着整个装置的价格上涨。
20 世纪 80 年代初出现的 DCT(双离合器变速器)是一项革命性的解决方案。让我们以大众汽车公司的 6 速 DSG 变速箱为例来研究它的工作原理。变速箱有两个副轴,副轴上装有从动齿轮和同步器 – 就像六速高尔夫机械变速箱一样。诀窍在于还有两个主轴:它们按照套娃的原理相互插入。每个轴都通过单独的多片离合器连接到发动机。二、四和六档的齿轮固定在外部主轴上,一、三、五和倒档固定在内部主轴上。假设汽车从静止开始加速。一档是实际档(离合器阻挡一档的从动齿轮)。第一个离合器闭合,扭矩通过内部主轴传输到车轮。我们走吧!但是在第一档接合的同时,智能电子设备会预测到第二档的后续接合 – 并阻止其辅助齿轮。这就是为什么这种变速箱也称为预选变速箱的原因。因此,两个齿轮同时实际接合,但没有卡住 – 第二档的驱动齿轮位于外部轴上,其离合器仍处于打开状态。
当汽车加速到一定程度,计算机决定升档时,第一个离合器打开,第二个离合器同时关闭。扭矩现在通过外部主轴和一对二档。内轴上已经选择了三档。减速时,同样的操作以相反的顺序发生。转换几乎不会中断动力流,而且速度惊人。串行高尔夫变速箱在八毫秒内切换。相比之下,法拉利恩佐需要 150 毫秒!
双离合器箱比传统机械箱更高效、更快速,也比自动变速箱更舒适。它们的主要缺点是价格高。第二个问题,即无法传输高扭矩,随着里卡多的 DSG 在 1000 马力的布加迪威龙轿跑车上的出现而得到解决。但目前,大多数超级跑车的命运是半自动变速箱。尽管例如法拉利 599 GTB Fiorano 变速箱无法与欧宝的 Easytronic 相匹敌:超级机器人的切换时间估计以几十毫秒为单位。
如今,不仅大众拥有 DCT 变速箱,宝马、福特、三菱和菲亚特也拥有 DCT 变速箱。预选变速箱甚至得到了保时捷工程师的认可,他们只在汽车中使用经过验证的技术。分析师预测,未来 DCT 和 CVT 将成为最常见的变速箱。而第三个踏板的日子似乎屈指可数——很快它就会从最好的跑车中消失。人类选择更方便的东西。
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