来源:汽车中国 作者:老猫 发布时间:2009-02-19
汽车底盘包括的东西太多了,说底盘的发展史都可以写好几本书了。我们这次偏重于介绍底盘元件中非常重要且变化巨大的总成。其实底盘在汽车设计之初制定出雏形后后面的工作大部分都是进一步的完善。否则这个题目将无法展开。汽车底盘包括行驶系,转向系,传动系和制动系。我们主要回顾的是传动系中变速器的历史,行驶系中轮胎和悬架的历史,转向系统和制动系统的发展自然不能落下。
先来看变速器走过的路程
距1894年,一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今,汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器为汽车重要的组成部分,是承担放大发动机扭矩,配合引擎功扭特性,实现理想动力传递,从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。
使用最早的是手动变速器,国内最早的东风解放全是是手动变速器,但手动变速器也并非一成不变,早期有这样一种说法,中国的驾驶员是世界上技术最好的(当然21世纪中国的驾驶
员又都变成了马路杀手),技术最好一部分是由于中国早期的路况实在是太烂,另一部分就是依赖于早期的变速器,那时国内还在实用不带同步器的变速器,换挡要依据经验来判断发动机转速和汽车速度是否同步才能进行,并且升档和降档要求的油离配合还不一样。这样的驾驶员技术当然世界最牛了。
传统的变速器利用不同的齿轮搭配实现了换挡変扭的目的,而齿轮搭配的变换就只有靠脚踩离合手拉挡杆来实现,这就是所谓的手动变速器。为实现轻松换挡,取消离合脚踏和手动挂挡的AT(AutomaticTransmission)变速器出现了,它主要利用液力变扭器配合传统机械齿轮箱实现换挡功能。其实早在1948年的通用的奥兹莫比尔汽车上就已经出现了如今自动变速器的雏形,不过那时的自动变速器仅仅是加了液力耦合器的手动变速器而已。
因为AT使用得较早,所以英文定名就叫“自动变速器”。然而,AT并不等同于自动变速器。只要能实现自动换挡变速的便可叫自动变速器,要达到此目的其实途径很多:除AT外,还
包括了无级变速器等其它形式。但以前的命名也无法推翻,所以我们姑且这样认为:自动变速器(AT)包括:液力变速(AT),电控变速(ECT),无极变速(CVT).
随着城市车辆密度的加大,自动变速器已逐渐成为汽车的必备装备,而不仅仅是豪华的标志。因为有了自动变速器,改变车速变得轻松自如,且不必频繁地踩踏板。如今,几乎所有的现代汽车厂家都生产配备自动变速器的汽车,原因之一是自动变速器可以帮助发动机降低对环境的污染。自动变速器可实现最佳转速比,即使发动机低速运转,也能保障车辆随驾驶者的意愿正常行驶,油耗降低了,污染也就受到控制。
自动变速器结构
1908年,福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮,并且分成中央齿轮和周边齿轮,最外边则是一个转轮,随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同,齿轮组相机行事,从而得到高低不一的转速,包括倒车档的反向旋转。
从那以后,自动变速器的构造原理并无大的改变,但材料技术的进步与润滑油性能的提高,使这种变速器的速比更为丰富。ZF公司于1999年推出了首台6个速比的变速器,与此同时,液压控制技术的发展,还可使驾车者通过制动踏板直接改变车速。
美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器,只要把变速杆推至D的位置上,便可由油门踏板随意地改变车速。传统的离合器由一个涡轮转换器所取代。每当制动踏板被踩下或抬起时,由一个液压泵干预速度的变化。这套简单的系统后来回增加了“Kickdown”,使性能更加完善。后来,又有人发明了涡流转换器的锁止机构,消除了加速时打滑的感觉,从而大大地降低了油耗。
转轮式自动变速器存在一个缺点,即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉,于是驾车人
会猛加油门,但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家,如日产和菲亚特,求助于电子装置来设法消除这一缺点,日产Primera的6速变速器与菲亚特Punto的7速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄,便可以轻松自如地改变车速。
虽然自动变速器不断地演变进步,但始终有缺点,即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距,驾驶中缺乏直觉的印象。1969年出现的电子控制系统及1982年出现的数字技术对此作了改进。
随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善,自动变速器也有新的花样,如设置了汽车悬挂“运动式’或“雪地行驶”等不同的操控方式,有的在仪表盘上设有一个印有S字母的按钮,可以在加速时变得格外迅捷;或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮,可避免在起步时打滑。更有甚者,新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。
近年,保时捷公司又发明了一种“手控/自动变速器”,凭靠一组复杂的电子装置,可以使驾车者在自动与手动变速之间任意选择。例如,在市内行驶时,由于需要频繁地变换速度,使用自动变速器便显得非常方便;而一旦来到高速公路或其它开阔的地方,则又可将自动
变速的功能关掉,转为由手控制,以此来领略驾车中的多种乐趣。这一点已逐渐成为高档车的特性。
将自动变速器智能化,并且普及到大众化的汽车上,这是法国人的功劳。1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理,即“模糊逻辑”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素,在9种程式中挑选最适合的功能,实现智能化驾驶,以充分发挥车辆的性能,降低油耗,确保安全。
无级变速器
如今无级变速器即CVT(ContinuouslyVariableTransmission)也已大量使用,无级变速器在变速系统中不使用齿轮,提供平稳和“无级的”速比转换的变速系统,同时具有重量轻、体积小、零件少的特点,是公认的理想的汽车传动装置。相比较AT,CVT无极变速器主要是在传动方式上有所不同。后者是采用传动钢带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力,从而实现传动比的连续改变。
然而,传统CVT在技术上存在着的弱点,如传动带容易损坏,无法承受较大的载荷等等,使得该变速器一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。随着技术的发展,能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高,在总结第一代的CVT的经验基础上,人们开发出了性能更佳,转矩容量更大的CVT。但目前在要求打扭矩的车型上无级变速器依然无法担当重任。
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