Hegel2011的博客

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锥轮、液压传动和CVT

锥轮

锥轮其实就是两个圆锥形的转筒,细细的皮带(钢带)每时刻的转动都类似在做圆周运动,但累计的变化多了,圆形就逐步缩小了。所以这种东西的长处在于可以动态地改变转圈的比例。皮带在哪个部位滚动,则是通过液压圆盘的前后移动来实现,类似于抽取出来。

CVT变速箱就是用了两个锥轮,两个锥轮一个是主动轮,接发动机的输出;另一个是接轮胎传动一头的,由主动轮带动,称为从动轮。主动轮和从动轮的液压盘向一个方向运动,从而使得皮带的长度不会被牵拉或缩短。而锥头到锥底之间的各种圆,就提供了连续的转圈比例。相对AT是跳跃式的,CVT就这样实现连续了。

这个截图很好的说明了他们之间的关系。

液压传动

液压传动则是很多AT包括CVT使用的技术。其特点是化手动的硬结合为软结合。通过液体的流动实现涡轮和导轮之间的动力传递。从而可以实现从静止到低速的平稳起步,因为这本身就是一个软的过程,不像手动的离合器就是直接接上了。在加速过程中,也可以相对平稳地增加输出。

行星齿轮和AT

其实对于AT来讲,核心的东西是行星齿轮,这个东西确实挺酷的,但也是第一次了解有这种神器存在。行星齿轮有点用多项式来模拟锥轮这种连续曲线的转速比的意思,4AT模拟4个点,6AT 8AT一路可以模拟的更多,再多一些就也能实现基本连续的变速了。连续的好处是动力损失小,而AT本身的优势是档位切换快速、技术也成熟。相对而言,锥轮最大的问题就是皮带打滑,不如4AT这样那么成熟了。

AT的技术较CVT成熟,6AT以上的效率损失就不高了。但是,档位越多的AT体积越大、重量也越重、制造成本也高,所以比起8AT,CVT反而是廉价的技术了。另外就是CVT无法适应大功率的发动机。所以3.0以上排量的用的就比较少了。大排量上还用CVT的主要就是日产公司了,CVT也可以说是日产的一张王牌。不过日产现在高级的CVT变速箱里面,也加了行星齿轮,严格的说是行星齿轮和锥轮结合的产物。大众奥迪在A4和A6上使用CVT也挺常见,但高功率版本的就是双离合和手自一体的天下了。

变速箱的意义

说一千道一万,变速箱提供了转速比的灵活,使得油耗、传动能适应多种情况。现实中,起步、低速、高速、倒车时确实需要不同的发动机工作效率和传动比例。如果是定一个转速比的话,额外的开销就有点大了。

从作用上来说,汽车的变速箱就是高级自行车上的飞。其实一般的平车都是不带飞的,链条链接的圈圈的尺寸是固定的。这一来是自行车这么开开也确实够了,而且自行车本身就不需要支持倒档。高档的比赛自行车为了获取最佳的性能,也才增加了变速系统。但汽车的质量和时速都和自行车差别太大,所以变速系统基本是标配的了。

为什么超车需要降档

主观感觉上,要提速应该放在高档。但实际上因为高档的传动比是低的,输出到轮胎上的力矩并不大。而加速主要需要增加加速度,即需要输出更高的力矩。而高速降档后,发动机的转速会迅速提高,比如从1500转提高到3000转,此时输出的力矩增加。而一般情况下要求的降档降速是为了让发动机慢下来。但如果此时反而加大油门,则发动机转速会进一步上升,输出力矩会进一步加大,也就可以获得更高的输出力矩从而获得加速度。

所以,降档有利于增加加速度,缺点是油耗会比高档位提速来的高。

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