【汽車基礎教室】有換檔的必要嗎?( 完 )

記者:sutl 2002-10-28

自動變速箱


▲這是自排變速箱的解剖圖,左邊綠色的是液體扭力變換接合器的外殼及主動葉輪,紅色的是被動葉輪與鎖定壓板,藍色的是轉子。而變速箱內所有紅色的東西都是與被動葉輪連動的,透過一片片的離合器片運作,行星齒輪組會變化出不同的減速比。


自動變速箱的由來已久,在1937年OLDSMOBILE就已經有與現在結構相差無幾的自排變速箱了。自排變速箱相傳是由一位輪船工程師發明出來的。其實,現今自排車最重要的液體扭力變換接合器,很早就用於輪船等超大動力機械了,當動力太大時,引擎的任何的加減速動作,對於齒輪及輪軸的負擔都太大,很容易被摧毀,所以機械工程師發明了液體接合器,透過液體的結合,使得運轉機件不會遇到太大的衝擊力而損壞。 而傳說中的那位工程師,聽說對於每天上下班時搭公車的震動很不滿意,所以就開始研究將船用的液體接合器縮小化到車上的可能,於是後來出現了免踩離合器的手排車,直接換檔震動很小,不過就是沒力了些。 液體接合器在車上使用時,遇到了在船上沒遇到的問題,船用引擎的怠速很低,船的加速很很慢,所以不會發生轉速差距過大的問題。但在車上,引擎的怠速很高(最少也在500rpm以上),加速操作劇烈,於是主動葉輪打到被動葉輪的油,在加速完被動葉輪後,被動葉輪所回彈的油,由於速度低,結果會迫使主動葉輪減速,進而使引擎震動、不穩、熄火,所以加入了可以改變被動葉輪液體流向的葉片轉子,將回流的油導成與主動葉輪相同的方向,而轉子上有單向軸承,在被動葉輪速度快時,將會加速而失去效果,變成單純的接合器,這就是液體扭力變換接合器。 液體扭力變換器發明後,就有半自動手排車了,這種車將離合器換成液體扭力變換接合器,要起步時直接將檔位打入一檔踩油門車就會跑了,換檔直接換就可以,就算不小心打到四檔起步,因為液體扭力變換器的作用,引擎並不會熄火,只是加速超慢罷了。 當然,只是不用踩離合器不能算自排,於是GM汽車開發出用油壓控制的自動換檔系統,這套系統使用的是行星齒輪系統,因為行星齒輪可以用制動的方式(就是煞車啦),來變換空轉、大減速、小減速的狀況,不僅可以用油壓控制,一組齒輪就有兩個檔位。不過,行星齒輪一組就很大很重,所以你可以發現自排車的檔位通常都比手排車少。另外,為了能塞進變速箱,控制行星齒輪的制動帶與離合器片都是極小化的設計,通常自排變速箱會打滑都是這些脆弱的東西造成的。 在早期,這些制動帶與離合器的控制都是靠油壓的,而油壓是自排變速箱內的油壓泵提供的,而油壓的控制原本只有輸出軸油泵控制,當車速高時,油壓提高,進而推動液壓檔位控制閥,決定變速箱油壓的流向。但這樣換檔的機制只跟車速有關,所以後來又加入了油門控制,在早期的自排車上,你可以看到節氣門上有一條線連往自排變速箱,那條線控制著一個閥門,閥門後有來自變速箱油壓泵的油壓,而油流往液壓檔位控制閥門,與來自輸出軸油泵的壓力對抗,這樣換檔機制就跟油門及車速有關了。


手動自排變速箱


▲現在的自排變速箱也有六速的了,不過只有FR車才裝得下,目前也只有M-BENZ,BMW及JAGUAR在用。


在這個電子化控制當道的年代,液壓檔位控制閥已由電磁閥控制,換檔機制可考量的參數就更多了,甚至可以模擬手排,不過為了避免沒有手排觀念的人開手自排出問題,所以電腦裡都有防呆程式,讓許多有手排觀念的人怨聲載道。

無段變速箱

現代汽車除了「離合器+永囓式齒輪組+同步齒輪變速」與「液體扭力變換接合器+行星齒輪組+制動帶離合器片」這兩大主流變速結構之外,還有無段式的變速系統,目前看得到的都是鋼帶傳動變速系統,這種變速系統的原理很簡單,就是一條鋼帶在兩個斜面輪中,一個是主動輪,一個是被動輪,主被動輪都有油壓控制,可以將鋼帶壓迫到主動輪的外緣,使得減速比降低(事實上已經變成加速比了),鋼帶從最內緣到最外緣的移動,就形成了無段變化的減速比,也因無段變化,所以沒有換檔的頓挫感。另外,由於是電腦控制液壓,所以也可以做檔位模擬,要幾檔都可以。 不過因為是透過摩擦來傳遞動力,所以能傳輸的動力有限,但這並不是某牌迷你車CVT容易壞的主因,畢竟車廠不敢把變速箱設計的不耐用。目前為了機件壽命著想,大多數的CVT採用液體扭力變換接合器,導致傳輸效率不如手牌車。

選自己所需的變速箱

美國是世界上最早有自排車的國家,時至今日手排車還有三成的佔有率,多數車型都有手排可選。歐洲手排車當道,但還是有自排車可買。選擇手排車或自排車應該問自己,要不要多花錢買自排車?要不要多耗點油使用自排車?還是不想換檔開自排車?

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