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自动变速器的工作原理和结构（自动变速箱优缺点深度解析？）

100人浏览 2024-09-02 11:15:23

自动变速箱的升降档逻辑和原理

所谓的自动变速箱是相对于手动变速箱来说的，无论是CVT还是AT或者双离合，其升降档（改变传动比）都是靠加速踏板的角度以及发动机转速、汽车时速综合控制的，基本逻辑就是通过检测加速踏板的角度判断驾驶者的加速需求，再结合汽车时速和发动机转速控制档位升降。

比如在汽车加速时，一般需要深踩油门，此时发动机转速升高，变速箱降低档位以输出较大功率和扭矩，而当轻抬油门时，则会认为没有加速需求，通常会控制变速箱升档，以节省油耗。当然，档位升降还要结合汽车速度控制，避免拖档熄火。

AT变速箱的结构原理和优缺点

At变速箱从结构上可以看成是两部分：液力变距器+行星齿轮组，其中液力变距器主要负责缓冲转速差和动力传递，行星齿轮组主要负责传动比的改变以及改变动力传动方向。

液力变矩器：

液力变矩器是一个神奇的发明，从结构上看是一个密闭的空腔，空腔内包含有泵轮、涡轮、导轮以及锁止离合器，其基本的作用原理就是发动机带动泵轮高速旋转推动变速箱油高速流转，变速箱油推动涡轮被动旋转，最终将动力输出到行星齿轮组。液液力变距器共有两种工作状态一种是锁止离合器分离状态，此时发动机和变速箱之间的动力纯粹靠变速箱油推动，没有任何的机械连接，因此，也不产生磨损，但是此时传递效率相对比较低，动力损失比较大。另一种方式是锁止离合器处于结合状态，此时泵轮和涡轮以视为结合成一体刚性连接，动力损失最小。

行星齿轮组：

行星齿轮组负责改变传动比，行星齿轮组的太阳轮、齿圈、行星架之间设计有转速差，通过固定住三者之间任意两个结构就可以实现不同的速比输出， At变速箱固定行星齿轮组的方式是通过多片离合器来实现的，为了获得更多的速比往往需要多个行星齿轮组串联。当数量越多所需要串联的行星齿轮组就越多。

AT变速箱的优点：

AT采用变速箱油传递动力，免维护，耐磨损
纯机械齿轮结构，动力传递直接，耐久性好

AT变速箱的缺点：

液力变矩器在起步、换挡时需要分离锁止离合器采用变速箱油传递动力，此时动力传递效率较差。
成本相对较高，为了实现更多的档位需要多级行星齿轮组串联，结构更为复杂
随着变速箱档位数量的增加，零件数量较多，故障率也会相对增加，关于变速箱外部尺寸受限，对材料、加工精度等方面要求比较高
档位数量的增加对升降档控制逻辑要求更高，变速箱和发动机之间的软件匹配逻辑更加复杂。

CVT变速箱的结构原理和优缺点

大部分CVT变速箱从结构上也可以分为两个部分：液力变距器+锥轮钢带（链条）， 少部分CVT采用的是多片离合器+锥轮钢带，比如奥迪的早期Multitronic CVT和南京邦奇CVT就是采用湿式多片离合器结构。

液力变距器在CVT中所起到的作用和AT变速箱是一样的，都是负责缓冲和动力传递，稍有一点区别是CVT中的液力变距器只在起步和急刹车时，内部的多片锁止离合器才会分离，日常CVT在行驶过程中加减速改变传动比时，锁止离合器是不分离的。而对于奥迪或者南京邦奇CVT所采用的湿式多片离合器来说，其原理主要是在起步和刹车时，利用液压控制离合器片的分离，实现半联动缓冲动力。

锥轮和钢带（链条）

CVT变速箱采用摩擦传递动力，这里需要特别说明的是CVT是采用静摩擦传递动力，在正常的行驶过程中钢带或链条是绝对不允许和主从动锥轮产生打滑的，目前世界除了本田的CVT钢带是自产以外，绝大部分的钢带都是博世公司供应或者授权生产的。链条则由舍弗勒提供。

通常钢带主要是进行小扭矩输出，最大可传递扭矩在300牛米以内，而链条主要是进行大扭矩输出，最大可承受扭矩已经达到450牛米，这已经覆盖了2.0T以内的所有发动机的扭矩范围。

比如日产的天籁2.0T匹配的就是链条CVT，斯巴鲁的全系都是采用链条传递。无论是链条还是钢带主要都是利用液压控制锥轮的内径，挤压钢带或链条，实现改变传动比的目的。区别是钢带采用推式传递动力，链条则采用拉式传递动力。

日产XTRONIC CVT：

日产的CVT都是加特可提供的，为了增加CVT的传动比范围，日产的XTRONIC CVT采用了一个副变速箱的结构，在锥轮和钢带结构前面加入行星齿轮和离合器，实现两档的动力传递，实现1.821和1.0传动比的变化，采用这套副变速箱以后，再通过锥轮和钢带改变传动比，使日产的CVT油耗的确表现非常突出，但是，由于副变速箱的加入使控制逻辑更为复杂，稳定性则有降低，主要表现就是异响和顿挫比较明显。

丰田的Direct shift CVT：

丰田的CVT是由爱信提供的，这款CVT在液力变矩器和锥轮之间加入了一个AT变速箱，在起步和急加速时采用AT直接驱动，在高速巡航和匀速行驶时，则改为钢带驱动，这种设计使CVT在急加速和起步时动力响应得到了极大的增强。此外还增加了传动比范围，减少了CVT钢带夹角，降低了摩擦力，增加了传动效率。新一代的丰田普拉多据称也采用这种CVT变速箱。