1、手動(dòng)變速箱

手動(dòng)變速箱（縮寫(xiě)為 MT）是一種多速機(jī)動(dòng)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)，其中換檔需要駕駛員通過(guò)手動(dòng)操作選擇檔位。

四輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的手動(dòng)變速器

早期的汽車(chē)使用滑動(dòng)嚙合式手動(dòng)變速箱，最多可提供三個(gè)前進(jìn)檔。自 1950 年代以來(lái)，常嚙合手動(dòng)變速器變得越來(lái)越普遍，當(dāng)前車(chē)輛的前進(jìn)傳動(dòng)比數(shù)量已增加到 5 速和 6 速手動(dòng)變速器。

手動(dòng)變速器的替代品是自動(dòng)變速器；常見(jiàn)的自動(dòng)變速器類(lèi)型是液壓自動(dòng)變速器（AT）和無(wú)級(jí)變速器（CVT），而手自一體變速器（AMT）和雙離合變速器（DCT）在內(nèi)部設(shè)計(jì)類(lèi)似于傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器。

前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛手動(dòng)變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

有些變速器便于手動(dòng)離合器操作，但仍需要駕駛員手動(dòng)換檔；即半自動(dòng)變速器。這些系統(tǒng)基于傳統(tǒng)手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)，帶有換檔器，在機(jī)械上與傳統(tǒng)手動(dòng)變速器相似，手動(dòng)換檔仍需要駕駛員的控制和輸入（如標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)變速器），但離合器系統(tǒng)是完全自動(dòng)化的，離合器踏板的機(jī)械連桿完全被執(zhí)行器、伺服器或電磁閥和傳感器取代，當(dāng)駕駛員觸摸或移動(dòng)換檔時(shí)，它們會(huì)自動(dòng)操作離合器系統(tǒng)。這消除了對(duì)物理離合器踏板的需要。

概述：

恒定嚙合 4 速手動(dòng)變速器的操作

非同步“碰撞”變速箱； 采用滑動(dòng)網(wǎng)眼設(shè)計(jì)。 用于較舊的車(chē)輛。

常嚙合4速順序手動(dòng)變速器的操作； 常用于摩托車(chē)和賽車(chē)

手動(dòng)變速箱需要駕駛員操作變速桿和離合器來(lái)進(jìn)行換檔（與自動(dòng)變速器或半自動(dòng)變速器不同，其中一個(gè)（通常是離合器）或這兩個(gè)功能都是自動(dòng)化的）。大多數(shù)汽車(chē)手動(dòng)變速箱允許駕駛員隨時(shí)選擇任何傳動(dòng)比，例如從 2 檔換到 4 檔，或從 5 檔降至 3 檔。然而，通常用于摩托車(chē)和賽車(chē)的序列式手動(dòng)變速箱只允許駕駛員選擇下一個(gè)高檔或下一個(gè)低檔的檔位。

在配備手動(dòng)變速箱的車(chē)輛中，飛輪連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸上，因此以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。離合器位于飛輪和變速器輸入軸之間，控制變速箱是連接到發(fā)動(dòng)機(jī)（離合器接合 - 未踩下離合器踏板）還是不連接到發(fā)動(dòng)機(jī)（離合器脫開(kāi) - 踩下離合器踏板） ）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并且離合器接合時(shí)，飛輪使離合器片旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)變速器旋轉(zhuǎn)。

大多數(shù)汽車(chē)手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)是通過(guò)將選定的齒輪對(duì)鎖定到變速器內(nèi)部的輸出軸來(lái)選擇齒輪比。與使用行星設(shè)計(jì)和液力變矩器的典型液壓自動(dòng)變速器相比，這是根本區(qū)別。允許駕駛員控制檔位選擇（例如換檔撥片或檔位選擇器上的“+/-”位置）的自動(dòng)變速器稱(chēng)為手動(dòng)變速器，而不被視為手動(dòng)變速器。一些自動(dòng)變速器基于手動(dòng)變速器的機(jī)械構(gòu)造和內(nèi)部設(shè)計(jì)，但增加了自動(dòng)控制換檔和離合器的時(shí)間和速度的組件（例如計(jì)算機(jī)控制的執(zhí)行器和傳感器）；這種設(shè)計(jì)通常稱(chēng)為手自一體變速器（或有時(shí)稱(chēng)為無(wú)離合器手動(dòng)變速器）。

現(xiàn)代汽車(chē)手動(dòng)變速器通常使用五或六個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，然而，有時(shí)也生產(chǎn)兩到七個(gè)檔位的變速器?？ㄜ?chē)和其他重型設(shè)備的變速器通常有 8 到 25 個(gè)齒輪，以將發(fā)動(dòng)機(jī)速度應(yīng)對(duì)所有典型道路的最佳功率范圍內(nèi)。操作此類(lèi)變速器通常使用相同的換檔器運(yùn)動(dòng)模式，通過(guò)單個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)接合下一個(gè)檔位序列。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

——軸

手動(dòng)變速器有多個(gè)軸，軸上附有各種齒輪和其他部件。大多數(shù)現(xiàn)代乘用車(chē)使用由三個(gè)軸組成的“恒定嚙合”變速器：輸入軸、中間軸（也稱(chēng)為副軸）和輸出軸。

16 速 (2x4x2) ZF 16S181 — 開(kāi)放式變速箱外殼 (2x4x2)

輸入軸連接到發(fā)動(dòng)機(jī)并在離合器接合時(shí)以發(fā)動(dòng)機(jī)速度旋轉(zhuǎn)。 中間軸具有各種尺寸的齒輪，它們與輸入軸上的相應(yīng)齒輪永久嚙合。輸出軸上的齒輪也與副軸上的相應(yīng)齒輪永久嚙合，但是，輸出軸齒輪能夠獨(dú)立于輸出軸本身旋轉(zhuǎn)（通過(guò)使用位于齒輪和軸之間的軸承）。 通過(guò)使用軸環(huán)（使用換檔桿操作），輸出軸的速度暫時(shí)鎖定到所選檔位的速度。一些變速器設(shè)計(jì)——例如在沃爾沃 850 和 S70 中——有兩個(gè)中間軸，都驅(qū)動(dòng)一個(gè)與前輪驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋的齒圈嚙合的輸出小齒輪。這允許設(shè)計(jì)出更窄的變速器，因?yàn)榕c包含四個(gè)齒輪和兩個(gè)換檔器的中間軸相比，每個(gè)中間軸的長(zhǎng)度減半。

16S181 — 開(kāi)放式行星變速箱外殼 (2x4x2)

固定齒輪和自由齒輪可以安裝在輸入軸或輸出軸上，或者兩者都安裝。例如，五速變速器可能在副軸上有第一到第二選擇器，但在主軸上有第三到第四選擇器和第五選擇器。這意味著當(dāng)車(chē)輛在離合器接合且輸入軸旋轉(zhuǎn)的情況下停止并空轉(zhuǎn)時(shí)，第三、第四和第五檔齒輪不會(huì)旋轉(zhuǎn)。

選擇空擋時(shí)，輸出軸上的齒輪都沒(méi)有鎖定到軸上，允許輸入和輸出軸獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。對(duì)于倒檔，使用惰輪來(lái)反轉(zhuǎn)輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向。在許多變速器中，輸入軸和輸出軸可以直接鎖定在一起（繞過(guò)中間軸）以產(chǎn)生 1:1 的齒輪比，這稱(chēng)為直接驅(qū)動(dòng)。

在縱向布局的發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛（例如大多數(shù)后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)）的變速器中，輸入軸和輸出軸位于同一軸線(xiàn)上是很常見(jiàn)的，因?yàn)檫@減少了變速器外殼必須承受的扭轉(zhuǎn)力。由輸入軸和輸出軸組成的組件稱(chēng)為主軸（盡管有時(shí)該術(shù)語(yǔ)僅指輸入軸或輸出軸）。輸入軸和輸出軸的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)可能是通過(guò)一個(gè)軸位于另一個(gè)軸的空心孔內(nèi)，軸承位于兩個(gè)軸之間。

在橫向布局的發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛（例如，前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)）的變速器中，通常只有兩個(gè)軸：輸入軸和中間軸（有時(shí)稱(chēng)為輸入和輸出）。 輸入軸貫穿齒輪箱的整個(gè)長(zhǎng)度，沒(méi)有單獨(dú)輸入小齒輪。 這些變速箱還具有一個(gè)整體式差速器單元，該單元通過(guò)一個(gè)位于中間軸/輸出軸末端的小齒輪連接。

——以下為常嚙合變速器中的換擋齒輪變化：

一檔（藍(lán)色桿位向后移動(dòng)）

二檔（藍(lán)色桿位向前移動(dòng)）

三檔（紫色檔桿向后移動(dòng)）

四檔（紫色檔桿向前移動(dòng)）

倒車(chē)（綠色檔桿接合齒輪）

脫離與齒輪結(jié)合

——牙嵌離合器

在現(xiàn)代“恒定嚙合”手動(dòng)變速器中，輪齒彼此永久接觸，并且使用牙嵌離合器（有時(shí)稱(chēng)為牙嵌齒）來(lái)選擇變速器的齒輪比。當(dāng)所有齒輪的齒式離合器分離時(shí)（即當(dāng)變速器處于空檔時(shí)），所有齒輪都能夠圍繞輸出軸自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)駕駛員選擇一個(gè)檔位時(shí)，該檔位的齒式離合器接合（通過(guò)檔位選擇桿），將變速器的輸出軸鎖定到特定的齒輪組。這意味著輸出軸以與所選齒輪相同的速度旋轉(zhuǎn)，從而確定變速器的齒輪比。

爪形離合器是一種滑動(dòng)選擇器機(jī)構(gòu)，位于輸出軸周?chē)?。它的齒可以裝入軸上的花鍵中，從而迫使該軸以與齒輪輪轂相同的速度旋轉(zhuǎn)。然而，離合器可以在軸上來(lái)回移動(dòng)，以接合或脫離花鍵。該運(yùn)動(dòng)由連接到變速桿的換檔撥片控制。前叉不旋轉(zhuǎn)，因此它連接到選擇器上的軸環(huán)軸承上。選擇器通常是對(duì)稱(chēng)的：它在兩個(gè)齒輪之間滑動(dòng)，每側(cè)都有一個(gè)同步嚙合和齒，以便將任一齒輪鎖定到軸上。與某些其他類(lèi)型的離合器（例如手動(dòng)變速器汽車(chē)的腳踏式離合器）不同，爪形離合器提供防滑耦合，不會(huì)打滑。

——同步器

為了提供平穩(wěn)的換檔而不需要駕駛員手動(dòng)匹配每個(gè)換檔的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，大多數(shù)現(xiàn)代乘用車(chē)變速器在前進(jìn)檔上使用“同步器”（也稱(chēng)為“同步環(huán)”）。這些裝置自動(dòng)將輸入軸的速度與所選檔位的速度相匹配，從而消除了駕駛員使用雙離合等技術(shù)的需要。同步嚙合變速器由厄爾·艾弗里·湯普森 (Earl Avery Thompson) 于 1919 年發(fā)明，并于 1928 年首次用于凱迪拉克的量產(chǎn)汽車(chē)。

同步環(huán)

恒嚙合變速器中同步嚙合的需要是齒式離合器要求輸入軸速度與所選齒輪的速度相匹配；否則，齒輪將無(wú)法咬合，并且在它們碰撞在一起時(shí)會(huì)聽(tīng)到響亮的磨擦聲。因此，為了根據(jù)需要加速或減速輸入軸，錐形黃銅同步環(huán)連接到每個(gè)齒輪。當(dāng)駕駛員將換檔桿移向下一檔時(shí)，這些同步環(huán)壓在擋圈上的錐形套筒上，從而摩擦力可以減少轉(zhuǎn)速差異。 一旦這些速度相等，齒式離合器就可以接合，因此現(xiàn)在可以使用新齒輪。在現(xiàn)代變速箱中，所有這些部件的動(dòng)作都非常平穩(wěn)和快速，幾乎不會(huì)被注意到。許多變速器的倒檔不包括同步嚙合。

飛輪、摩擦盤(pán)和離合器套件的分解圖

同步嚙合系統(tǒng)還必須防止軸環(huán)在速度仍然同步時(shí)橋接鎖定環(huán)。這是通過(guò)“阻擋環(huán)”（也稱(chēng)為“阻擋環(huán)”）實(shí)現(xiàn)的。由于錐形離合器的摩擦扭矩，同步環(huán)會(huì)輕微旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)位置，牙嵌離合器被阻止接合。一旦速度同步，擋圈上的摩擦就會(huì)減輕，擋圈會(huì)輕微扭曲，使某些凹槽或凹口對(duì)齊，使齒式離合器落入接合狀態(tài)。

同步環(huán)的常用金屬是黃銅和鋼，通過(guò)鍛造或鈑金成型生產(chǎn)。后者包括從金屬板條上沖壓出零件，然后進(jìn)行機(jī)械加工以獲得所需的精確形狀。同步環(huán)有時(shí)涂有由鉬、鐵、青銅或碳制成的抗磨損襯里（也稱(chēng)為“摩擦襯里”）（后者通常由于成本高而保留用于高性能變速器）。

同步環(huán)和套筒的機(jī)械磨損會(huì)導(dǎo)致同步嚙合系統(tǒng)隨著時(shí)間的推移變得無(wú)效。這些環(huán)和套筒必須在每次換檔過(guò)程中克服整個(gè)輸入軸和離合器盤(pán)的動(dòng)量（如果駕駛員在沒(méi)有完全分離離合器的情況下嘗試換檔，還需要克服發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)量和動(dòng)力）。輸入軸和齒輪之間的較大速度差異需要來(lái)自同步嚙合部件的更高摩擦力，這可能會(huì)增加它們的磨損率。

2、自動(dòng)變速箱

自動(dòng)變速器（有時(shí)縮寫(xiě)為 auto 或 AT）是一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的多速變速器，在正常駕駛條件下不需要任何駕駛員輸入即可換檔。它通常在一個(gè)集成組件中包括變速箱、車(chē)橋和差速器，因此在技術(shù)上成為驅(qū)動(dòng)橋。

2007 年至今的豐田 AA80E液壓自動(dòng)變速箱的剖視圖

最常見(jiàn)的自動(dòng)變速器類(lèi)型是液壓自動(dòng)變速器，它使用行星齒輪組、液壓控制裝置和變矩器。其他類(lèi)型的自動(dòng)變速器包括無(wú)級(jí)變速器 (CVT)、自動(dòng)手動(dòng)變速器 (AMT) 和雙離合變速器 (DCT)。電子自動(dòng)變速器 (EAT) 也可稱(chēng)為電子控制變速器 (ECT) 或電子自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)橋 (EATX)。

自動(dòng)變速器的典型選檔桿

1904 年的 Sturtevant “無(wú)馬車(chē)變速箱”通常被認(rèn)為是第一個(gè)真正的自動(dòng)變速器。第一款量產(chǎn)的自動(dòng)變速器是 1939 年推出的通用汽車(chē) Hydramatic 三速液壓自動(dòng)變速器（使用液力耦合器代替變矩器）。

設(shè)計(jì)：

最常見(jiàn)的自動(dòng)變速器設(shè)計(jì)是液壓自動(dòng)變速器，它通常使用液壓操作的行星齒輪組。變速箱通過(guò)變矩器（或 1960 年代之前的液力耦合器）連接到發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是大多數(shù)手動(dòng)變速箱使用的摩擦離合器。

齒輪組和變速機(jī)構(gòu)：

液壓自動(dòng)變速器使用行星齒輪組代替手動(dòng)變速器的齒輪設(shè)計(jì)，齒輪沿輸入軸、輸出軸和中間軸排列。為了換檔，液壓自動(dòng)裝置使用一系列內(nèi)部離合器或摩擦帶或制動(dòng)組件。這些裝置用于鎖定某些齒輪，從而設(shè)置當(dāng)時(shí)使用的齒輪比。

ZF 8HP 變速箱的剖視圖：左側(cè)是變矩器，中間是行星齒輪組，底部是控制機(jī)構(gòu)

楔塊離合器（一種棘輪式裝置，只能在一個(gè)方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞扭矩）通常用于常規(guī)換檔。楔塊離合器的優(yōu)點(diǎn)是它消除了同步離合器釋放/應(yīng)用在兩個(gè)行星齒輪組上的時(shí)間敏感性，在啟動(dòng)時(shí)簡(jiǎn)單地“吸收”傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載，并在下一個(gè)齒輪的楔塊離合器承擔(dān)扭矩傳遞時(shí)自動(dòng)釋放。

摩擦帶通常用于手動(dòng)選擇檔位（例如低檔或倒檔）并在行星鼓的圓周上運(yùn)行。選擇驅(qū)動(dòng)/超速檔時(shí)不應(yīng)用傳輸帶，而是由楔塊離合器傳遞扭矩。

液壓控制組件：

上述摩擦帶和離合器是使用自動(dòng)變速箱油 (ATF) 控制的，該油由泵加壓，然后引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)膸?離合器以獲得所需的齒輪比。ATF 提供潤(rùn)滑、防腐蝕和液壓介質(zhì)，以傳輸操作變速箱所需的動(dòng)力。 ATF 由石油和各種精煉和添加劑制成，是為數(shù)不多的隨著車(chē)輛老化而需要日常維護(hù)的自動(dòng)變速箱部件之一。

對(duì) ATF 加壓的主泵通常是安裝在變矩器和行星齒輪組之間的齒輪泵。主泵的輸入連接到液力變矩器外殼，液力變矩器外殼又用螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的撓性板上，因此只要發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，泵就會(huì)提供壓力。這種安排的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，沒(méi)有油壓來(lái)操作變速箱，因此無(wú)法推動(dòng)配備沒(méi)有后泵的自動(dòng)變速箱的車(chē)輛（除了1970年之前制造的幾個(gè)自動(dòng)變速箱），其中還包括一個(gè)用于牽引和推動(dòng)啟動(dòng)目的的后泵）。 ATF 的壓力由連接到輸出軸的調(diào)速器調(diào)節(jié)，該調(diào)速器根據(jù)車(chē)速改變壓力。

變速器內(nèi)的閥體負(fù)責(zé)將液壓引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)哪Σ翈Ш碗x合器。它從主泵接收加壓流體，由多個(gè)彈簧加載閥、止回球和伺服活塞組成。在較舊的自動(dòng)變速器中，閥門(mén)使用泵壓力和來(lái)自輸出側(cè)離心式調(diào)速器的壓力（以及其他輸入，例如節(jié)氣門(mén)位置或駕駛員鎖定較高檔位）來(lái)控制選擇哪個(gè)比率。隨著車(chē)輛和發(fā)動(dòng)機(jī)的速度變化，壓力之間的差異發(fā)生變化，導(dǎo)致不同組的閥門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉。在最近的自動(dòng)變速器中，閥門(mén)由電磁閥控制。這些電磁閥由計(jì)算機(jī)控制，檔位選擇由專(zhuān)用變速箱控制單元 (TCU) 決定，有時(shí)此功能集成到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 (ECU) 中?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)已經(jīng)用電子速度傳感器取代了離心式調(diào)速器，該傳感器用作 TCU 或 ECU 的輸入?，F(xiàn)代變速器還會(huì)在任何給定時(shí)間考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載量，這是由節(jié)氣門(mén)位置或進(jìn)氣歧管真空量決定的。

零件眾多，加上閥體的復(fù)雜設(shè)計(jì)，最初使液壓自動(dòng)變速器比手動(dòng)變速器的制造和維修成本高得多，而且耗時(shí)長(zhǎng)；然而，隨著時(shí)間的推移，大規(guī)模生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)已經(jīng)縮小了這種成本差距。

變矩器：

為了提供發(fā)動(dòng)機(jī)的耦合和分離，現(xiàn)代自動(dòng)變速器使用變矩器代替手動(dòng)變速器中使用的摩擦離合器。

變矩器 - 剖視圖

在 1960 年代之前，大多數(shù)自動(dòng)變速器使用液力耦合器而不是變矩器，但是變矩器是一種更先進(jìn)的設(shè)計(jì)，它也提供了扭矩倍增功能。

3、無(wú)級(jí)變速箱

無(wú)級(jí)變速器 (CVT) 是一種自動(dòng)變速器，可以通過(guò)連續(xù)的傳動(dòng)比范圍無(wú)縫切換。 這與在固定步長(zhǎng)中提供有限數(shù)量的齒輪比的其他變速器形成對(duì)比。 具有適當(dāng)控制的 CVT 的靈活性可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定的 RPM 運(yùn)行，而車(chē)輛以不同的速度移動(dòng)。

基于滑輪的CVT

CVT 用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、小型摩托車(chē)、雪地摩托和土方設(shè)備。

最常見(jiàn)的 CVT 類(lèi)型使用由皮帶或鏈條連接的兩個(gè)皮帶輪，但是，有時(shí)也使用其他幾種設(shè)計(jì)。

類(lèi)型：

基于滑輪設(shè)計(jì)：

最常見(jiàn)的 CVT 類(lèi)型使用在兩個(gè)可變直徑皮帶輪之間運(yùn)行的 V 形皮帶?；営蓛蓚€(gè)一起移動(dòng)和分開(kāi)的錐形半部組成。 V 形帶在這兩半之間運(yùn)行，因此皮帶輪的有效直徑取決于皮帶輪兩半之間的距離。皮帶的 V 形橫截面使其在一個(gè)皮帶輪上運(yùn)行得更高，而在另一個(gè)皮帶輪上運(yùn)行得更低，因此通過(guò)將一個(gè)皮帶輪的兩個(gè)滑輪靠得更近，并將另一個(gè)滑輪的兩個(gè)滑輪分開(kāi)得更遠(yuǎn)來(lái)調(diào)整傳動(dòng)比。

由于皮帶輪之間的距離和皮帶長(zhǎng)度不變，因此必須同時(shí)調(diào)整兩個(gè)皮帶輪（一個(gè)大一點(diǎn)，另一個(gè)小一點(diǎn)），以保持皮帶上適當(dāng)?shù)膹埩Α：?jiǎn)單的 CVT 將離心驅(qū)動(dòng)皮帶輪與彈簧加載的從動(dòng)皮帶輪相結(jié)合，通常使用皮帶張力來(lái)實(shí)現(xiàn)從動(dòng)皮帶輪中的一致調(diào)整。 V 形帶在滑輪的軸向方向上需要非常堅(jiān)固，以便在滑入和滑出滑輪時(shí)僅進(jìn)行短暫的徑向運(yùn)動(dòng)。

皮帶的滑輪徑向厚度是最大齒輪比和扭矩之間的折衷。鋼加強(qiáng) V 形帶足以滿(mǎn)足多功能車(chē)和雪地摩托等低質(zhì)量低扭矩應(yīng)用，但汽車(chē)等質(zhì)量和扭矩更高的應(yīng)用需要鏈條。當(dāng)皮帶在最外半徑上運(yùn)行時(shí)，鏈條的每個(gè)元件都必須具有適合皮帶輪的錐形側(cè)面。隨著鏈條進(jìn)入滑輪，接觸面積變小。由于接觸面積與元件數(shù)量成正比，因此鏈帶需要許多非常小的元件。

皮帶驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)提供了大約 88% 的效率，雖然比手動(dòng)變速器低，但可以通過(guò)使發(fā)動(dòng)機(jī)以最有效的 RPM 運(yùn)行而不管車(chē)速如何來(lái)抵消。當(dāng)動(dòng)力比經(jīng)濟(jì)更重要時(shí)，可以改變 CVT 的比率，讓發(fā)動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生最大動(dòng)力的 RPM 轉(zhuǎn)動(dòng)。

在基于鏈條的 CVT 中，滑輪上涂有一層潤(rùn)滑劑。它需要足夠厚，以便滑輪和鏈條永遠(yuǎn)不會(huì)接觸，并且它必須很薄，以免在每個(gè)元件潛入潤(rùn)滑膜時(shí)浪費(fèi)動(dòng)力。此外，鏈條元件穩(wěn)定了大約 12 個(gè)鋼帶。每個(gè)帶子都足夠薄，因此很容易彎曲。如果彎曲，它的側(cè)面有一個(gè)完美的圓錐面。在一堆帶子中，每個(gè)帶子對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比略有不同，因此它們相互滑動(dòng)并在它們之間需要油。此外，外帶可滑過(guò)穩(wěn)定鏈，而中心帶可用作鏈條連桿。

一些無(wú)級(jí)變速器通過(guò)皮帶中的張力（“拉”力）將動(dòng)力傳遞到輸出皮帶輪，而其他無(wú)級(jí)變速器使用連桿元件壓縮，輸入皮帶輪“推動(dòng)”皮帶，皮帶又推動(dòng)輸出皮帶輪。

正無(wú)限可變 (PIV) 鏈傳動(dòng)的獨(dú)特之處在于鏈條與錐形滑輪正互鎖，這是通過(guò)在每個(gè)鏈節(jié)中堆疊許多可以獨(dú)立地左右滑動(dòng)的矩形小板來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些板可能很薄，大約一毫米厚。錐形滑輪有徑向凹槽，滑輪一側(cè)的凹槽與另一側(cè)的脊相遇，因此來(lái)回推動(dòng)滑板以符合設(shè)計(jì)，當(dāng)被擠壓時(shí)有效地形成正確節(jié)距的齒滑輪。由于具有互鎖表面，這種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)器可以傳遞很大的扭矩，因此在工業(yè)應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，最大速度明顯低于其他基于皮帶輪的 CVT?；逶谑褂枚嗄旰髸?huì)慢慢磨損，因此滑板比需要的要長(zhǎng)，在必須翻新或更換鏈條之前允許更多的磨損。需要持續(xù)潤(rùn)滑，因此外殼通常會(huì)部分注滿(mǎn)油。

基于環(huán)形設(shè)計(jì)：

1999 年 Nissan Cedric (Y34) 上使用的環(huán)形 CVT，由一系列圓盤(pán)和滾子組成。圓盤(pán)可以被描繪成兩個(gè)幾乎是圓錐形的部分，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，兩側(cè)呈碟形，這樣兩個(gè)部分可以填充圓環(huán)的中心孔。一個(gè)光盤(pán)是輸入，另一個(gè)是輸出。圓盤(pán)之間是滾子，它們改變比率并將動(dòng)力從一側(cè)傳遞到另一側(cè)。當(dāng)滾子的軸線(xiàn)與盤(pán)的軸線(xiàn)垂直時(shí)，輸入盤(pán)和輸出盤(pán)的有效直徑相同，從而產(chǎn)生 1:1 的傳動(dòng)比。對(duì)于其他比率，滾子沿圓盤(pán)的軸線(xiàn)移動(dòng)，導(dǎo)致滾子在直徑更大或更小的點(diǎn)處與圓盤(pán)接觸，從而提供 1:1 以外的驅(qū)動(dòng)比。

日產(chǎn) Cedric (Y34) 中使用的環(huán)形 CVT

環(huán)形 CVT 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠承受比基于皮帶輪的 CVT 更高的扭矩負(fù)載。在一些環(huán)形系統(tǒng)中，推力的方向可以在 CVT 內(nèi)反轉(zhuǎn)，無(wú)需外部設(shè)備提供倒檔。

基于棘輪設(shè)計(jì)：

棘輪 CVT 使用一系列單向離合器或棘輪，這些離合器或棘輪僅對(duì)“向前”運(yùn)動(dòng)進(jìn)行校正和求和。典型棘輪的開(kāi)關(guān)特性意味著這些設(shè)計(jì)中的許多在操作中不是連續(xù)的（即技術(shù)上不是 CVT），但實(shí)際上在操作中有許多相似之處，棘輪 CVT 能夠產(chǎn)生零輸出速度任何給定的輸入速度（根據(jù)無(wú)級(jí)變速器）。通過(guò)改變擺動(dòng)元件內(nèi)的連桿幾何形狀來(lái)調(diào)整傳動(dòng)比，從而調(diào)整最大連桿總速度，即使平均連桿速度保持不變。

棘輪 CVT 可以傳遞大量扭矩，因?yàn)樗鼈兊撵o摩擦實(shí)際上相對(duì)于扭矩吞吐量增加，因此在設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)中不可能打滑。效率通常很高，因?yàn)榇蟛糠謩?dòng)態(tài)摩擦是由非常輕微的過(guò)渡離合器速度變化引起的。棘輪 CVT 的缺點(diǎn)是由加速元件所需的連續(xù)速度轉(zhuǎn)換引起的振動(dòng)，這必須取代之前運(yùn)行和減速的動(dòng)力傳輸元件。

設(shè)計(jì)原理可以追溯到 1930 年代之前，最初的設(shè)計(jì)旨在將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，然后使用滾子離合器將其轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 該設(shè)計(jì)截至 2017 年仍在生產(chǎn)，用于低速電動(dòng)機(jī)。1994 年，作為自行車(chē)變速器的原型獲得了專(zhuān)利。棘輪 CVT 設(shè)計(jì)的工作原理使用蘇格蘭軛機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和非圓形齒輪，以實(shí)現(xiàn)均勻的輸入輸出比，于 2014 年獲得專(zhuān)利。

靜壓/液壓裝置：

靜液壓 CVT 使用變量泵和液壓馬達(dá)，因此變速器將液壓轉(zhuǎn)換為輸出軸的旋轉(zhuǎn)。該名稱(chēng)雖然誤用了靜液壓這一術(shù)語(yǔ)，但將這些使用正排量泵的變速器與使用旋轉(zhuǎn)動(dòng)力泵傳遞扭矩的液力耦合器（例如變矩器）區(qū)分開(kāi)來(lái)。

靜液壓 CVT 的優(yōu)點(diǎn)是：

用于本田 DN-01摩托車(chē)的靜壓 CVT

——可以擴(kuò)展到液壓馬達(dá)可以達(dá)到的任何扭矩容量。

——?jiǎng)恿梢酝ㄟ^(guò)軟管傳輸?shù)捷嗇灒瑥亩鴮?shí)現(xiàn)更靈活的懸架系統(tǒng)并簡(jiǎn)化全輪驅(qū)動(dòng)鉸接式車(chē)輛的設(shè)計(jì)。

——所有前進(jìn)和后退速度都可以平滑過(guò)渡，可以使用單個(gè)控制桿進(jìn)行控制。

——可以在全扭矩下實(shí)現(xiàn)任意緩慢的爬行速度，從而實(shí)現(xiàn)精確的車(chē)輛移動(dòng)。

——也可以提供任何其他液壓元件的速度控制，例如液壓缸。

——與齒輪傳動(dòng)相比，靜液壓 CVT 通常更昂貴，但在已經(jīng)使用液壓動(dòng)力傳動(dòng)的機(jī)械上，增加的復(fù)雜性和成本不太重要。與大多數(shù)液壓動(dòng)力傳輸一樣，長(zhǎng)時(shí)間傳輸高扭矩需要冷卻液壓油。

——靜液壓 CVT 的用途包括草料收割機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、小型輪式/履帶式/滑移裝載機(jī)、履帶拖拉機(jī)和壓路機(jī)。 AGCO Corporation 生產(chǎn)的一個(gè)農(nóng)業(yè)示例通過(guò)行星齒輪在前進(jìn)方向上將動(dòng)力在靜液壓和機(jī)械傳遞之間分配到輸出軸（相反，動(dòng)力傳遞是完全靜液壓的），這減少了靜液壓部分的負(fù)載通過(guò)更有效的固定齒輪傳遞大部分扭矩，從而在前進(jìn)方向上進(jìn)行變速器。

——一種稱(chēng)為集成靜液壓驅(qū)動(dòng)橋 (IHT) 的變體使用單個(gè)外殼用于液壓元件和齒輪減速元件，并用于一些小型拖拉機(jī)和駕駛式割草機(jī)。

2008-2010 年的本田 DN-01 巡洋艦?zāi)ν熊?chē)使用靜液壓 CVT，形式為帶有可變角度斜盤(pán)的可變排量軸向柱塞泵。

電器裝置：

電動(dòng) CVT 或串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē) (HEV) 具有三到四個(gè)主要元件。它們是電源、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電池組。電動(dòng)CVT的基本原理類(lèi)似于靜液壓CVT，動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)連接輸出軸；發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過(guò)電路連接。這與靜液壓 CVT 不同，添加電池組可以存儲(chǔ)通常會(huì)在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中浪費(fèi)的多余電力。

錐形裝置：

錐形 CVT 通過(guò)在錐形滾柱的軸上上下移動(dòng)輪子或皮帶來(lái)改變傳動(dòng)比。最簡(jiǎn)單的錐體 CVT 類(lèi)型，即單錐體版本，使用一個(gè)沿錐體斜率移動(dòng)的輪子，在錐體的窄直徑和寬直徑之間產(chǎn)生變化。

埃文斯摩擦錐 CVT

錐形 CVT 的一些設(shè)計(jì)使用兩個(gè)滾子。1903 年，Evans 和 Knauf 申請(qǐng)了一項(xiàng)關(guān)于無(wú)級(jí)變速器的專(zhuān)利，該變速器使用兩個(gè)指向相反方向的平行圓錐滾子并通過(guò)可以沿著圓錐體滑動(dòng)以改變傳動(dòng)比的皮帶連接。1920 年代生產(chǎn)的 Evans 摩擦錐更簡(jiǎn)單。兩個(gè)滾輪之間有一個(gè)小的等寬間隙，因此擠壓在該間隙中的皮環(huán)的位置決定了傳動(dòng)比。

在帶有振蕩錐體的 CVT 中，扭矩通過(guò)摩擦從可變數(shù)量的錐體（根據(jù)要傳輸?shù)呐ぞ兀﹤鬟f到中央的桶形輪轂。輪轂的側(cè)表面是凸出的，具有特定的曲率半徑，該曲率半徑小于錐體的凹入半徑。這樣，在任何時(shí)候，每個(gè)錐體和輪轂之間都只有一個(gè)（理論上的）接觸點(diǎn)。

4、雙離合變速箱

雙離合變速器 (DCT)是一種多速車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)，它使用兩個(gè)獨(dú)立的離合器來(lái)控制奇數(shù)和偶數(shù)齒輪組。該設(shè)計(jì)通常類(lèi)似于兩個(gè)獨(dú)立的手動(dòng)變速器，它們各自的離合器包含在一個(gè)外殼內(nèi)，并作為一個(gè)單元工作。在汽車(chē)和卡車(chē)應(yīng)用中，DCT 用作自動(dòng)變速器，無(wú)需駕駛員輸入即可換檔。

DCT 示意圖（使用位于飛輪軸上的兩個(gè)相同的離合器）

第一個(gè)投入生產(chǎn)的 DCT 是在 1961 年 Hillman Minx 中型車(chē)上推出的 Easidrive 自動(dòng)變速器。 隨后是 1970 年代的各種東歐拖拉機(jī)（通過(guò)單個(gè)離合器踏板手動(dòng)操作），然后是 1985 年的保時(shí)捷 962 C 賽車(chē)?，F(xiàn)代的第一個(gè) DCT 用于2003款的大眾高爾夫R32上。 自 2000 年代后期以來(lái)，DCT 變得越來(lái)越普遍，并在各種車(chē)型中取代了液壓自動(dòng)變速器。

設(shè)計(jì)：

DCT 的基本原理是一個(gè)離合器驅(qū)動(dòng)偶數(shù)齒輪組，而另一個(gè)離合器驅(qū)動(dòng)奇數(shù)齒輪。由于 DCT 可以在車(chē)輛以偶數(shù)檔推進(jìn)時(shí)預(yù)先選擇奇數(shù)檔（反之亦然），因此 DCT 的換檔速度可以比手動(dòng)變速器快幾倍。 通過(guò)在另一個(gè)離合器分離的精確時(shí)刻對(duì)一個(gè)離合器的操作進(jìn)行計(jì)時(shí)，DCT可以在不中斷車(chē)輪扭矩供應(yīng)的情況下?lián)Q檔。

DCT 基于同心離合器布局（圓形黑色蓋子內(nèi)，顯示在圖像的中心）

DCT 使用離合器組（根據(jù)手動(dòng)變速箱），而不是傳統(tǒng)（液壓）自動(dòng)變速箱使用的變矩器。 DCT 離合器是“濕式”或“干式”離合器，類(lèi)似于大多數(shù)摩托車(chē)中使用的離合器。濕式離合器浸在油中以冷卻離合器表面，因此，濕式離合器通常用于扭矩負(fù)載較高的應(yīng)用中，例如布加迪威龍的 1250 N·m的發(fā)動(dòng)機(jī)。

兩個(gè)離合器的幾種布置是可能的，概述如下：

M：電機(jī) A：主傳動(dòng)和主動(dòng)軸 B：雙離合 C：從動(dòng)軸 D：副軸，空心，偶數(shù)齒輪 E：副軸，奇數(shù)齒輪 F：輸出

大多數(shù)汽車(chē) DCT 使用與飛輪位于同一軸上的兩個(gè)同心離合器組。因此，外離合器組件的直徑大于內(nèi)離合器組件的直徑。

許多拖拉機(jī)的 DCT（例如 Fortschritt ZT 320）使用類(lèi)似的布置，其中離合器位于飛輪的同一軸上。不同之處在于離合器位于該軸上的不同位置（即一個(gè)在另一個(gè)前面）并且彼此大小相同。 2020 款福特野馬謝爾比 GT500 使用的 Tremec TR-9070 DCT 使用了這種設(shè)計(jì)。

另一種替代設(shè)計(jì)（由大眾 DQ200 變速箱使用）將兩個(gè)大小相同的離合器并排放置。這種設(shè)計(jì)需要兩個(gè)并排的輸入軸，它們通過(guò)齒輪從曲軸驅(qū)動(dòng)。

5、手自一體變速箱

自動(dòng)手動(dòng)變速器 (AMT)，也稱(chēng)為無(wú)離合器手動(dòng)變速器，表示一種密切基于傳統(tǒng)手動(dòng)變速器的機(jī)械設(shè)計(jì)和構(gòu)造的機(jī)動(dòng)車(chē)輛變速器，但使用自動(dòng)化操作離合器和/或換檔機(jī)構(gòu)。

現(xiàn)代 BMW SMG-III 換檔器，換檔速度選擇器位于換檔器下方

這些變速器的許多早期版本都是半自動(dòng)操作，例如 Autostick，它只自動(dòng)控制離合器——通常使用各種形式的離合器驅(qū)動(dòng)，例如機(jī)電、液壓、氣動(dòng)或真空驅(qū)動(dòng)— 但仍需要駕駛員手動(dòng)輸入和完全控制才能手動(dòng)啟動(dòng)換檔。這些全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的現(xiàn)代版本，如 Selespeed 和 Easytronic，可以通過(guò) ECU 自動(dòng)控制離合器操作和換檔，因此不需要手動(dòng)干預(yù)或駕駛員輸入換檔。

在 1990 年代中期，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制的 AMT 在乘用車(chē)中的使用有所增加，作為傳統(tǒng)液壓自動(dòng)變速器的更具運(yùn)動(dòng)性的替代品。在 2010 年代，AMT 在很大程度上被日益普及的雙離合變速器設(shè)計(jì)所取代。

設(shè)計(jì)和操控：

手自一體變速器在操作中可以是半自動(dòng)或全自動(dòng)的。多年來(lái)已經(jīng)使用了幾種不同的自動(dòng)離合器和/或換檔系統(tǒng)，但它們通常會(huì)使用以下離合器和/或換檔驅(qū)動(dòng)方法之一：液壓或電動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)，機(jī)電、氣動(dòng)、電磁、或甚至通過(guò)電動(dòng)機(jī)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

換檔、離合器驅(qū)動(dòng)、換檔正時(shí)和轉(zhuǎn)速匹配都通過(guò)電子傳感器、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器進(jìn)行自動(dòng)控制。換檔時(shí)，駕駛員通過(guò)變速器換檔桿選擇所需的檔位，而連接到 TCU（變速器計(jì)算機(jī)）或微處理器的電子傳感器和執(zhí)行器將自動(dòng)操作離合器和油門(mén)以匹配轉(zhuǎn)速并在幾毫秒內(nèi)重新接合離合器。傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的扭矩和動(dòng)力也將由電子控制。這種變速器的大多數(shù)現(xiàn)代實(shí)現(xiàn)都是在順序模式下運(yùn)行的，在這種模式下，駕駛員一次只能升檔或降檔一個(gè)檔位。然而，并非所有現(xiàn)代變速器都如此。例如，寶馬的“SMG”和法拉利的“F1”變速箱可以在降檔和升檔時(shí)跳過(guò)檔位，當(dāng)通過(guò)安裝在方向盤(pán)上的換擋撥片手動(dòng)選擇檔位時(shí)，就像大多數(shù)現(xiàn)代變速箱一樣。較舊的無(wú)離合器手動(dòng)變速器（大多在 1990 年代之前）將保留 H 型換檔器和換檔槽，并且需要駕駛員手動(dòng)選擇所需的傳動(dòng)比。然而，離合器將是一個(gè)伺服控制單元，連接到各種執(zhí)行器、電磁閥和自動(dòng)控制離合器的傳感器。

2000-2006 寶馬 SMG-II 變速器

離合器自動(dòng)化的另一種替代方法是“線(xiàn)控離合器”系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般采用電動(dòng)執(zhí)行器和電子傳感器，取代機(jī)械離合器連桿或液壓離合器連接，監(jiān)測(cè)和控制離合器定位，用單個(gè)機(jī)電執(zhí)行器完全取代機(jī)械離合器與踏板本身之間的液壓連桿。

根據(jù)機(jī)械構(gòu)造和設(shè)計(jì)，一些（主要是現(xiàn)代的）自動(dòng)手動(dòng)變速箱會(huì)在適當(dāng)?shù)奈恢米詣?dòng)換檔（如傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱），而傳統(tǒng)的半自動(dòng)和無(wú)離合器手動(dòng)變速箱要求駕駛員手動(dòng)選擇檔位，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)處于紅線(xiàn)，因?yàn)樗鼈冎皇共糠肿兯倨鳎措x合器）自動(dòng)化，并且不會(huì)自行換檔。 盡管表面上有相似之處，但自動(dòng)手動(dòng)變速箱在內(nèi)部操作和駕駛員“感覺(jué)”方面與手動(dòng)變速箱有很大不同，后者是自動(dòng)變速箱（自動(dòng)變速箱使用變矩器代替自動(dòng)手動(dòng)變速箱中的離合器，以管理機(jī)械變速器和電機(jī)之間的聯(lián)動(dòng)），能夠超越自動(dòng)變速器的計(jì)算機(jī)，并手動(dòng)啟動(dòng)換檔。

帶換擋撥片的法拉利 F430 F1 方向盤(pán)

附加 AMT 還可以用作常規(guī)手動(dòng)變速箱（帶有手動(dòng)換檔桿），而集成 AMT 不需要“正?！睋Q檔布局，因此它們可以設(shè)計(jì)為具有優(yōu)化的 AMT 換檔布局（這將具有不尋常的模式手動(dòng)移動(dòng)）。集成式 AMT 要么具有齒輪選擇器鼓（僅允許串行換檔而不能跳檔，但該系統(tǒng)相當(dāng)便宜，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)執(zhí)行器）或單個(gè)執(zhí)行器。單執(zhí)行器系統(tǒng)需要為每個(gè)換檔套筒配備一個(gè)執(zhí)行器（這就是為什么這種類(lèi)型的系統(tǒng)更貴，但換檔速度也更快）。執(zhí)行器可以是電動(dòng)液壓的（更昂貴，但速度更快，非常適合單執(zhí)行器系統(tǒng)，并允許更高的扭矩）或機(jī)電（更便宜，但通常限制在 250 N·m lb) -ft) 變速箱輸入扭矩）。這個(gè)限制是因?yàn)殡x合器驅(qū)動(dòng)力隨著扭矩的增加和換檔時(shí)間的縮短而增加；機(jī)電執(zhí)行器只是電動(dòng)機(jī)——使用較大的電動(dòng)機(jī)會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的慣性矩較大（這不利于快速換檔），而且較大的電動(dòng)機(jī)也會(huì)對(duì)汽車(chē)的 12 伏電氣施加更大的壓力系統(tǒng)。因此，您可以選擇慢速換檔和非常大的鉛酸電池（不適用于汽車(chē)），或者快速換檔和更小的電池（工作扭矩高達(dá) 250 N·m）。