汽車的神經(jīng)―汽車傳動(dòng)系統(tǒng)詳解

前言

如果說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，那么汽車傳動(dòng)系統(tǒng)就是汽車的神經(jīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車動(dòng)力的來(lái)源，負(fù)責(zé)傳遞動(dòng)力讓汽車發(fā)揮行駛功能的裝置就是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)中包含了負(fù)責(zé)動(dòng)力連接的裝置、改變力量大小的變速機(jī)構(gòu)、克服車輪之間轉(zhuǎn)速不同的差速器，和聯(lián)結(jié)各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸，有了這四個(gè)主要的裝置之后就能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到輪子上了。汽車的神經(jīng)—汽車傳動(dòng)系統(tǒng)本文為你介詳細(xì)講解汽車傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的功能和作用。

一、動(dòng)力連接裝置

離合器是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的部件，其作用是：使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與傳動(dòng)裝置平穩(wěn)地接合或暫時(shí)分離，可靠傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以便于駕駛員進(jìn)行汽車的起步、停車、換擋等操作。

離合器這組機(jī)構(gòu)被裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)與手動(dòng)變速箱之間，負(fù)責(zé)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到手動(dòng)變速箱。如圖所示，飛輪機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸固定在一起。在飛輪的外殼之中，以一圓盤(pán)狀的彈簧連接壓板，其間有一摩擦盤(pán)與變速箱輸入軸連接。

當(dāng)離合器踏板釋放時(shí)，飛輪內(nèi)的壓板利用彈簧的力量，緊緊壓住摩擦板，使兩者之間處于沒(méi)有滑動(dòng)的連動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)成連接的目的，而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力便可以通過(guò)這一機(jī)構(gòu)，傳遞至變速箱，完成動(dòng)力傳遞的工作。

而當(dāng)踩下踏板時(shí)，機(jī)構(gòu)將向彈簧加壓，使得彈簧的外圍翹起，壓皮便與摩擦板脫離。此時(shí)摩擦板與飛輪之間已無(wú)法連動(dòng)，即便發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)力并不會(huì)傳遞至變速箱及車輪，此時(shí)，駕駛者便可以進(jìn)行換檔以及停車等動(dòng)作，而不會(huì)使得發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

二、變速機(jī)構(gòu)

汽車在起步加速時(shí)須要比較大的驅(qū)動(dòng)力，此時(shí)車輛的速度低，而發(fā)動(dòng)機(jī)卻必須以較高的轉(zhuǎn)速來(lái)輸出較大的動(dòng)力。

當(dāng)速度逐漸加快之后，汽車所須要的行駛動(dòng)力也逐漸降低，這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)只要以降低轉(zhuǎn)速來(lái)減少動(dòng)力的輸出，即可提供汽車足夠的動(dòng)力。汽車的速度在由低到高的過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速卻是由高變到低，要如何解決矛盾現(xiàn)象呢?于是通稱為“變速箱”的這種可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間換轉(zhuǎn)差異的裝置為此而生。

變速箱為因操作上的不同而有“手動(dòng)變速箱”與“自動(dòng)變速箱”二種系統(tǒng)，這二種變速箱的工作方式也不相同。近年來(lái)由于消費(fèi)者的需求以及技術(shù)的進(jìn)步，汽車廠開(kāi)發(fā)稱為“手自一體變速箱”的可以手動(dòng)操作的自動(dòng)變速箱;此外汽車廠也為高性能的車輛開(kāi)發(fā)出稱為“順序式半自動(dòng)變速箱”的帶有自動(dòng)操作功能的手動(dòng)變速箱。目前的F1賽車全面使用“順序式半自動(dòng)變速箱”，因此使用此類型手動(dòng)變速箱的車輛均標(biāo)榜采用來(lái)自F1的科技。

1. 手動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為“手動(dòng)變速箱”，以手動(dòng)操作的方式進(jìn)行換檔。

在手動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有離合器、手動(dòng)變速箱二個(gè)主要部份。

離合器：是用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到變速箱的機(jī)構(gòu)，利用磨擦片的磨擦來(lái)傳遞動(dòng)力。一般車型所使用的離合器只有二片磨擦片，而賽車和載重車輛則使用具有更磨擦片的離合器。離和器還有干式與濕式二種，濕式離合器目前幾乎不再被使用于汽車上面。

手動(dòng)變速箱：以手動(dòng)方式操作變速箱去做變換檔位的動(dòng)作，使手動(dòng)變速箱內(nèi)的輸入軸和輸出軸上的齒輪嚙合。多組不同齒數(shù)的齒輪搭配嚙合之后，便可產(chǎn)生多種減速的比率。目前的手動(dòng)變速箱均是使用同步齒輪的嚙合機(jī)構(gòu)，使換檔的操作更加的簡(jiǎn)易，換檔的平順性也更好。

2. 自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)：一般稱為“自動(dòng)變速箱”，利用油壓的作用去改變檔位。

為了使汽車的操作變得簡(jiǎn)單，并讓不擅于操作手動(dòng)變速箱的駕駛者也能夠輕松的駕駛汽車，于是制造一種能夠自動(dòng)變換檔位的變速箱就成為一件重要的工作，因此汽車工程師在1940年開(kāi)發(fā)出世界首具的自動(dòng)變速箱。從此以后駕駛汽車在起步、停止以及在加減速的行駛過(guò)程中，駕駛者就不需要再做換檔的動(dòng)作。

現(xiàn)代的自動(dòng)變速系統(tǒng)里面含有液體扭力轉(zhuǎn)換器、自動(dòng)變速箱、電子控制系統(tǒng)三個(gè)主要部份。在電子控制系統(tǒng)里面加入手動(dòng)換檔的控制程序，就成了具有手動(dòng)操作功能的“手自一體變速箱”。

液體扭力轉(zhuǎn)換器：在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間，利用液壓油作為傳送動(dòng)力的介質(zhì)。將動(dòng)力自輸入軸傳送到對(duì)向的輸出軸，經(jīng)由輸出軸再將動(dòng)力傳送到自動(dòng)變速箱。

由于液壓油在主動(dòng)葉輪與被動(dòng)葉輪之間流動(dòng)時(shí)會(huì)消耗部份的動(dòng)力。為了減少動(dòng)力的損失，在主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間加入一組不動(dòng)葉輪使能量的傳送效率增加;以及在液體扭力轉(zhuǎn)換器內(nèi)加入一組離合器，并在適當(dāng)?shù)男旭偁顟B(tài)下利用離合器將主動(dòng)與被動(dòng)葉輪鎖定，讓主動(dòng)與被動(dòng)葉輪之間不再有轉(zhuǎn)速的差異，進(jìn)而提高動(dòng)力的傳送效率。

自動(dòng)變速箱：以行星齒輪組構(gòu)成換檔機(jī)構(gòu)，利用油壓推動(dòng)多組的摩擦片，去控制行星齒輪組的動(dòng)作，以改變動(dòng)力在齒輪組的傳送路徑，因而產(chǎn)生多種不同的減速比率。

電子控制系統(tǒng)：早期的機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔控制是以油壓的壓力變化去決定何時(shí)做換檔的動(dòng)作，即使經(jīng)過(guò)多年的研究及改良，機(jī)械式自動(dòng)變速箱的換檔性能仍然不盡人意。于是電子式自動(dòng)變速箱便因應(yīng)而出了。為了使換檔的時(shí)機(jī)更加的精確，以及獲得更加平順的換檔質(zhì)量，各汽車制造廠均投入大量的資源，針對(duì)自動(dòng)變速箱的電子控制系統(tǒng)做研究。

三、差速器

在解決了車輛動(dòng)力傳遞的問(wèn)題之后，汽車工程師又碰到了另外的一個(gè)問(wèn)題——轉(zhuǎn)彎。當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)，左、右二邊的輪子會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，因此左、右二邊的傳動(dòng)軸也會(huì)有不同的轉(zhuǎn)速，于是利用差速器來(lái)解決左、右二邊轉(zhuǎn)速不同的問(wèn)題。

轉(zhuǎn)彎，除了必須要有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輔助之外，還必需在傳動(dòng)系統(tǒng)上進(jìn)行調(diào)整。原因在于，當(dāng)車輛過(guò)彎時(shí)，位于內(nèi)側(cè)的輪子所走的路徑較短，位于外側(cè)的輪子所走的路徑較長(zhǎng)。在同樣的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)這樣的路徑，左右兩側(cè)的車輪勢(shì)必面對(duì)著轉(zhuǎn)速不同的問(wèn)題。如果沒(méi)有一個(gè)特殊的機(jī)構(gòu)來(lái)處理，將造成車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)不過(guò)去的窘境;即便用力地轉(zhuǎn)了過(guò)去，也會(huì)有著車輪嚴(yán)重磨損的問(wèn)題。此時(shí)，差速器便被導(dǎo)入汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)之中。

由圖中可看出，差速器是由許多齒輪組所構(gòu)成。當(dāng)直行時(shí)，左右車輪的轉(zhuǎn)速相同，其內(nèi)齒輪組并未發(fā)生作用，如同左右車輪以同一輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)車輛進(jìn)入彎道時(shí)，左右車輪的轉(zhuǎn)速差異，便由中間齒輪組的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)吸收，使其可以順利地過(guò)彎。

四、汽車傳動(dòng)軸

由發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力，經(jīng)過(guò)變速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換之后，傳送至驅(qū)動(dòng)輪，方能夠?qū)囕v產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。而負(fù)責(zé)將動(dòng)力傳送至驅(qū)動(dòng)輪的機(jī)構(gòu)，便是傳動(dòng)軸。而依據(jù)不同的傳動(dòng)系統(tǒng)配置，還可以分為傳動(dòng)軸與輪軸等兩種。

傳動(dòng)軸

在前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)(FR)或是前置發(fā)動(dòng)機(jī)四輪驅(qū)動(dòng)車型之中，由于后輪需擔(dān)負(fù)驅(qū)動(dòng)的工作，因此必須將動(dòng)力傳動(dòng)到后軸的差速器，以進(jìn)而將動(dòng)力傳輸至后輪。這只穿過(guò)整個(gè)車體下方的長(zhǎng)連桿，便是傳動(dòng)軸。而在前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)車型(FF)、后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)車型(RR)、中置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)車型(MR)，這三種傳動(dòng)方式的汽車上則沒(méi)有裝設(shè)傳動(dòng)軸，變速箱與差速器的動(dòng)力輸出后，便直接連接輪軸。

輪軸

將動(dòng)力從差速器傳送到輪子的軸。輪軸亦稱為“半軸”或“驅(qū)動(dòng)軸”。在一般前置前驅(qū)的車輛上，傳動(dòng)系統(tǒng)的配置便如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱及差速器是連接在一起的，直接連接輪軸后，將動(dòng)力直接傳遞至左右車輪，以驅(qū)動(dòng)車體。

結(jié)語(yǔ)

在汽車機(jī)械環(huán)節(jié)中，起到最主要作用的系統(tǒng)便是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，如果沒(méi)有它們，汽車變不能自由的奔馳。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的研究也是未來(lái)汽車性能改進(jìn)的重要突破口，了解汽車傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的原理和功能，對(duì)汽車故障排除以及科研都有很大的幫助。