柔性盘取代飞轮:自动变速箱的秘密

柔性盘取代飞轮:自动变速箱的秘密-有驾

如果查看典型自动和手动变速箱的示意图,你会发现许多显著的差异——它们的结构、齿轮啮合方式、扭矩传递方式、使用的液体等。然而,两种变速箱都会在发动机曲轴上装有某种大型圆盘。乍一看,人们可能会以为这两个部件是相同的。它们外形相似,大小相当于餐盘,并且带有齿轮齿。它们位于车辆的同一位置,却是两种不同的零件,取决于变速箱类型。为什么会这样?

答案有长有短,先说简短的。自动变速箱使用薄且轻的柔性盘,因为它们不需要飞轮质量带来的平滑效果;但它们仍需要一种部件来连接发动机和变速箱,并驱动起动马达。柔性盘能够在扭矩转换器后面的重量作用下弯曲,从而完成这一功能。

仍然感觉复杂?好吧,让我们换个角度回答一个重要问题飞轮到底有什么作用?想想发动机的工作原理。内燃仅仅是一系列受控爆炸,并不是平滑的线性运动,而是每个工作冲程都会产生脉冲。手动变速箱的飞轮充当能量储存装置,利用其重量平滑这些脉冲。自动变速箱的扭矩转换器也实现同样的功能,只是用大量重油液而不是薄离合器。这就是飞轮比柔性盘重得多的原因,但并未解释柔性盘为何会“弯曲”。要回答这个问题,需要进一步探讨。

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在讨论柔性盘之前,先了解这些装置存在的根本原因。汽车发动机是极具冲击性的装置,尽管运行时看似平稳,实际运作却恰恰相反。典型的四冲程发动机仅在第三冲程——动力冲程——期间产生功率。所有扭矩都集中在这一瞬间;可以想象一条线从无到有、瞬间全部出现、再回到无,如此循环。这会产生一系列脉冲,你可以在排气声中听到。这也是为什么V6的排气声与V8不同的原因。

问题在于,这些脉冲不能直接传递到变速箱。于是发动机要么装有螺栓固定的飞轮,要么配备扭矩转换器。后者顾名思义,接受发动机的扭矩并将其转换为液体介质——变速箱油。

扭矩转换器常被误解。可以把它想象成两扇相对的风扇;一个连接发动机,另一个连接驱动系。当发动机运转时,风扇旋转,周围的液体也随之旋转,携带扭矩动量。随后,这股动量被传递给另一风扇,也就是变速箱,从而实现驱动。手动变速箱的等效装置是飞轮加离合器组合。扭矩转换器中液体携带的惯性被飞轮的重量所吸收,这就是两者的主要区别。

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总的来说,飞轮和柔性盘的功能相似,都是发动机与变速箱之间的连接点,至少在使用扭矩转换器的自动变速箱中是如此——还有其他类型的自动变速箱。由于大部分脉冲已被扭矩转换器平滑处理,柔性盘无需像飞轮那样厚重。

当然,如果扭矩转换器已经承担了飞轮的全部工作,那么柔性盘为何仍然存在?原因在于飞轮和柔性盘的功能不仅仅是携带动量——例如,柔性盘边缘的齿轮与起动马达啮合,负责发动汽车启动。更重要的是,柔性盘必须将发动机的扭矩传递给扭矩转换器,而它正是通过“弯曲”来实现的。

这些圆盘足够薄,可以沿主轴方向弯曲,这也是它们被称为柔性盘的原因。这种运动是其工作原理的关键部分;扭矩转换器沉重且充满液体。同样,发动机曲轴始终承受可变的扭矩水平。薄而柔性的圆盘作为两者之间的中介,充当缓冲器,平滑整个过程,原理上类似于飞轮。正因为此,柔性盘明显比飞轮更薄更轻,通常采用薄冲压钢制造。

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