当今世界的变速箱三剑客AT、CVT、DCT,各有各自优缺点,而从技术发展角度看,At变速箱无疑是最成熟最稳定的,但是CVT变速箱创新性的加入了起步齿轮行星齿轮组,使cvt的起步更加迅捷,稳定性更高,油耗更低。从几种变速箱的机械原理来看,目前DCT(双离合)变速箱虽然有很多优点,但是并没有从根本上超越AT或者CVT,综合来看,这三种变速箱短时间内都还不太可能被取代!
CVT变速箱结构比较简单,可以看做是两个部分组成,前半部分采用液力变矩器进行缓冲和传递动力,后半部分使用摩擦传递动力,靠液压控制的锥轮套着一根钢带和钢链,通过锥轮的压紧调整半径,实现改变传动比的目的,这种方法没有固定的物理档位,因此通常也被人们称为无级变速,正因为没有固定的物理档位,使CVT变速箱,拥有以下三个特点:
换挡时动力不中断,发动机可以始终输出动力
平顺方面无敌,理论上来说,可以以任意的传动比进行动力输出,通常情况下,为了便于实现换挡逻辑,采用模拟档位,这种方式是CVT变速箱拥有无可比拟的平顺性优势
油耗低,由于没有物理单位,CVT变速箱不会成为限制发动机转速的羁绊,始终允许发动机工作在最佳功率输出转速,因此,发动机的油耗表现非常低。
但是CVT变速箱的这种平顺性的优点,反过来说也成为制约CVT变速箱的缺点,尽管CVT变速箱的加速成绩并不弱,但是由于没有物理档位换挡过于平顺就不容易产生换挡激情,驾驶乏味,此外,CVT变速箱虽然故障率较低,但是并不等于没有故障,而一旦cvt出现故障,就是比较严重的故障,大部分都涉及到更换钢带,因此,这部分的维护费用也是比较高的。
At变速箱目前在稳定性方面是无与伦比的,主要是其采用了液力变矩器加行星齿轮组的结构,液力变距器可以提供完美的缓冲和动力传递,行星齿轮组采用纯机械的齿轮输出动力,换挡迅速动力传递直接,高效稳定,特别是目前市场化的at变速箱的档位数已经增大到了10个,理论上来说,档位数越多,换挡顿挫越小、驾驶越平稳顺,油耗越低。
At的后半段采用的是行星齿轮组,行星齿轮组是一个伟大的发明,目前at变速箱锁普遍使用的行星齿轮组是来是莱式行星齿轮组,这个行星齿轮组在1990年被发明并申请专利,并于2010年过了专利保护期。
At变速箱最大的问题,实际上就是专利的保护以及结构性的复杂,发展到十个单位以后,at变速箱的零件数量已经呈现数量级的增长,可以预见的是,基本上已经达到了瓶颈,这主要是因为受限于汽车的尺寸,变速箱的外部尺寸是固定的,要想实现越来越多的档位就必须要增大零件数量,那么就必须要同时减少零件的体积,这就对零部件的加工材质设计以及稳定性方面提出了更高的要求,因此,at变速箱的成本相对要比较高一些。
双离合变速箱没有采用液力变矩器传递动力,采用的是两套嵌套的离合器片,形成双离合模块,通过双离合摩擦片的半联动方式缓冲和传递动力,其原理和手动挡是一样的,只不过是多了一套电控装置,双雷和模块最大的优点就是动力传递之间传递效率高,其后段采用的是和手动变速箱结构相近的机械齿轮传递动力,因此双离合换挡迅速直接,动力响应方面比较好。
但是双离合目前也有比较明显的缺点,有两个严重的问题是一直无法根治,那就是发热和换挡顿挫,摩擦就意味着产生热量,双离合摩擦片在频繁换挡时一定会产生热量,而在高温高热时,摩擦片的耐磨损程度就会降低,而双离合为了缓冲换挡的转速差,降低顿挫就不得不延长两组摩擦片的半联动状态,这种方法就会导致更多的热量发生,也就是说,为了减少顿挫,就必须延长半联动,而延长了半联动就会增加摩擦,产生更多的热量,而为了减少双离合,因为过热导致的各种故障,就必须采用耐高温材料以及加强的散热方式,这些都会导致双离合成本的上升。
双离合还有一个固有的缺点,就是低速换挡顿挫,这主要是双离合采用的是提前升档的策略导致,当双离合一档行驶时,二档已经预先挂入,等待发动机转速和汽车时速匹配时,电脑自动切换,同样当三档行驶时,四挡引进御提前挂入,以此类推。。
这种方法是双离合的,换挡时间非常短,甚至可以达到无法察觉的地步,但是这种方法也带来了一个最大的问题,比如当低速跟车时,变速箱以二档行驶,三档已经挂入,但是如果遇到一个突然的需要急加速的场合,比如前车提速,后车需要紧跟时,最正常的方法就是深踩油门,而深踩油门,意味着需要提速降档,这就需要双离合将已经挂入的高档位,再开再挂入低档位,而此时发动机转速已经开始提升,双离合挂入抵挡位的时间相对要长一些,这就会导致双离合在发动机高转速时切换到低档位,于是就会导致顿挫。这个顿挫受限于双离合的原理,只能通过不断地优化去降低,但是不可能完全消除。
此外,双离合模块由于不停的采用半联动传递动力,摩擦程度也是比较明显的,总体上看,双离合的摩擦片经过一段旅程,就必须要更换,特别是在城市拥堵路况,经常行驶时双离合的摩擦片寿命相对较短,因此,双离合的后期维护费用相对要更高一些。
随着新能源汽车的不断加入,各个车企的研发技术逐渐从传统的燃油车技术向混动,电动过度,传统的燃油车变速箱技术已经发展到了成熟稳定期。当然,这里面不乏有一些亮点出现。
2018年底,丰田开创性的在cvt内部加入了起步齿轮,在低速起步和急加速时使用齿轮驱动,在高速巡航和稳定行驶时,采用cvt驱动,这种方法从理论上解决了cvt加速感不强,不能承受大扭矩的问题,据了解,经过改进的CVT甚至将匹配到下一代的丰田普拉多上。
而at方面,虽然技术发展比较成熟,但是也不乏有亮点出现,比如我国的山东盛瑞,已经开创性的研发出了13AT,从而增加了换挡平顺性和降低了油耗。
可以预见的是,如果在没有新的变速箱原理被发明,三种变速箱并行发展的格局,不可能有较大的改变,而随着技术的进步,很多变速箱的转板也逐渐被弥补,未来变速箱技术注定是多点开花,不可能一枝独秀。