汽车常识全面介绍 - 传动系统

红太狼 2021-12-24 11:43 312阅读 0赞

传动系统  
  
汽车要行驶在道路上必须先使车轮转动，要如何将引擎的动力传送到车轮并使车轮转动？负责传递动力让汽车发挥行驶功能的装置就是传动系统，汽车没有了它就会成为一台发电机和烧钱的机器了。  
  
在基本的传动系统中包含了负责动力接续的装置、改变力量大小的变速机构、克服车轮之间转速不同的差速器，和联结各个机构的传动轴，有了这四个主要的装置之后就能够把引擎的动力传送到轮子上了。  
  
一、动力接续装置  
  
1.离合器：这组机构被装置在引擎与手排变速箱之间，负责将引擎的动力传送到手排变速箱。  
2.扭力转换器：这组机构被装置在引擎与自排变速箱之间，能够将引擎的动力平顺的传送到自排变速箱。在扭力转换器中含有一组离合器，以增加传动效率。  
  
二、变速机构  
  
1.手动变速机构：一般称为「手排变速箱」。以手动操作的方式进行换档。  
2.自动变速机构：一般称为「自排变速箱」。利用油压的作动去改变档位。  
  
三、差速器  
  
当车辆在转向时，左、右二边的轮子会产生不同的转速，因此左、右二边的传动轴也会有不同的转速，于是利用差速器来解决左、右二边转速不同的问题。  
  
四、传动轴  
  
将经过变速系统传递出来的动力，传递至车轮进而产生驱动力道的机构。  
  
动力接续装置─离合器  
  
汽油引擎动力车辆在运行之时，引擎持续运转的。但是为了符合汽车行驶上的需求，车辆必须有停止、换档等需求，因此必须在引擎对外连动之处，加入一组机构，以视需求中断动力的传递，以在引擎持续运转的情形之下，达成让车辆静止或是进行换档的需戎。这组机构，便是动力接续装置。  
  
动力接续装置─离合器  
离合器这组机构被装置在引擎与手排变速箱之间，负责将引擎的动力传送到手排变速箱。飞轮机构与引擎的输出轴固定在一起，在飞轮的外壳之中，以一圆盘状的弹簧连接压板，其间有一摩擦盘与变速箱输入轴连接。  
  
当离合器踏板释放时，飞轮内的压板利用弹簧的力量，紧紧压住摩擦板，使两者之间处于没有滑动的连动现象，达成连接的目的，而引擎的动力便可以透过此一机构，传递至变速箱，完成动力传动的工作。  
  
而当踩下踏板时，机构将向弹簧加压，使得弹簧的周边翘起，压皮便与摩擦板脱离。此时摩擦板与飞轮之间已无法连动，即便引擎持续运转，动力仍不会传递至变速箱及车轮，此时，驾驶者便可以进行换档以及停车等动作，而不会使得引擎熄火。  
  
动力接续装置─扭力转换器  
  
当汽车工业继续发展，一般消费者开始对于控制油门、刹车以及离合器等三个踏板的复杂操作模式感到厌烦。机械工程师开始思考如何以利用机构的，来简化使用的过程。扭力转换器便是在这样的情形之下被导入汽车产品，成就了全新的使用经验。  
  
扭力转换器取代了传统的机械式离合器，被装置在引擎与自排变速箱之间，能够将引擎的动力平顺的传送到自排变速箱。  
  
扭力转换器的离作方式与离合器之间截然不同，在扭力转换器之中，左侧为引擎动力输出轴，直接与泵轮外壳连接。而在扭力转换器的左侧，则有一组涡轮，透过轴与位于右侧的变速系统连接。导轮与涡轮之间没有任何直接的连接机构，两者均密封在扭力转换器的外壳之中，而扭力转换器之内则是充满了黏性液体。  
  
当引擎低速运转时，整个扭力转换器会同样低速运转，泵轮上的叶片会带动扭力转换器内的黏性液体，使其进行循环流动。但是由于转速太低，液体对于涡轮所施力之力道，并不足以推动车辆前进，车辆便可静止不动，便可达到如同离合器分离的状况。  
  
当油门踏下，引擎转速提升，泵轮的转速将会同步提升，扭力转换器内的液体流速持续增加，对于涡轮的施力继续增加，当其超过运转的阻力时，车辆便可以前进，动力便可传递至变速系统及车轮，达成动力传递的目的。  
  
变速系统  
  
汽车在起步加速时须要比较大的驱动力，此时车辆的速度低，而引擎却必须以较高的转速来输出较大的动力。当速度逐渐加快之后，汽车所须要的行驶动力也逐渐降底，这时候引擎只要以降低转速来减少动力的输出，即可提供汽车足够的动力。汽车的速度在由低到高的过程中，引擎的转速却是由高变到低，要如何解决矛盾现象呢？于是通称为「变速箱」的这种可以改变引擎与车轮之间换转差异的装置为此而生。  
  
变速箱为因操作上的需求而有「手动变速箱」与「自动变速箱」二种系统，这二种变速箱的做动方式也不相同。近年来由于消费者的需求以及技术的进步，汽车厂开发称为「手自排变速箱」的可以手动操作的自动变速箱；此外汽车厂也为高性能的车辆开发出称为「自手排变速箱」的附有自动操作功能的手动变速箱。目前的F1赛车全面使用「自手排变速箱」，因此使用此类型手动变速箱的车辆均标榜采用来自F1的科技。  
  
手排变速系统  
  
在手动变速系统里面含有离合器、手动变速箱二个主要部份。  
  
离合器：是用来将引擎的动力传到变速箱的机构，利用磨擦片的磨擦来传递动力。一般车型所使用的离合器只有二片磨擦片，而赛车和载重车辆则使用具有更磨擦片的离合器。离和器还有干式与湿式二种，湿式离合器目前几乎不再被使用于汽车上面。  
  
手动变速箱：以手动方式操作变速箱去做变换档位的动作，使手动变速箱内的输入轴和输出轴上的齿轮啮合。多组不同齿数的齿轮搭配啮合之后，便可产生多种减速的比率。目前的手动变速箱均是使用同步齿轮的啮合机构，使换档的操作更加的简易，换档的平顺性也更好。  
  
自排变速系统  
  
为了使汽车的操作变得简单，并让不擅于操作手动变速箱的驾驶者也能够轻易的驾驶汽车，于是制造一种能够自动变换档位的变速箱就成为一件重要的工作，因此汽车工程师在1940年开发出世界首具的自动变速箱。从此以后驾驶汽车在起步、停止以及在加减速的行驶过程中，驾驶者就不需要再做换档的动作。  
  
现代的自动变速系统里面含有液体扭力转换器、自动变速箱、电子控制系统三个主要部份。在电子控制系统里面加入手动换档的控制程式，就成了具有手动操作功能的「手自排变速箱」。  
  
液体扭力转换器：在主动叶轮与被动叶轮之间，利用液压油做为传送动力的介质。将动力自输入轴传送到对向的输出轴，经由输出轴再将动力传送到自动变速箱。  
  
由于液压油在主动叶轮与被动叶轮之间流动时会消耗掉部份的动力。为了减少动力的损失，在主动与被动叶轮之间加入一组不动叶轮使能量的传送效率增加；以及在液体扭力转换器内加入一组离合器，并在适当的行驶状态下利用离合器将主动与被动叶轮锁定，让主动与被动叶轮之间不再有转速的差异，进而提高动力的传送效率。  
  
自动变速箱：以行星齿轮组构成换档机构，利用油压推动多组的摩擦片，去控制行星齿轮组的动作，以改变动力在齿轮组的传送路径，因而产生多种不同的减速比率。  
  
电子控制系统：早期的机械式自动变速箱的换档控制是以油压的压力变化去决定何时做换档的动作，即使经过多年的研究及改良，机械式自动变速箱的换档性能仍然不尽人意。于是电子式自动变速箱便因应而出了。为了使换档的时机更加的精确，以及获得更加平顺的换档品质，各汽车制造厂均投入大量的资源，针对自动变速箱的电子控制系统做研究。  
  
差速器  
  
在解决了车辆动力传递的问题之后，汽车工程师又碰到了另外的一个问题─转弯。  
  
转弯，除了必须要有转向系统的辅助之外，还必需在传动系统上进行调整。理因在于，当过弯时，位于内侧的轮子所走的路径较短，位于外侧的轮子所走的路径较长。在同样的时间内经过这样的路径，左右两侧的车轮势必面对着转速不同的问题。如果没有一个特殊的机构来处理，将造成车辆在转弯时发生转不过去的窘境；即便用力地转了过去，也会有着轮胎严重磨损的问题。此时，差速器便被导入汽车的传动系统之中。  
  
差速器是由许多齿轮组所构成。当直行时，左右车轮的转速相同，其内齿轮组并未发生作用，如同左右车轮以同一轮轴运转。当车辆进入弯道时，左右车轮的转速差异，便由中间齿轮组的转动来吸收，使其可以顺利地过弯。

传动轴  
  
由引擎输出的动力，经过变速系统的转换之后，传送至驱动轮，方能够对车辆产生驱动力。而负责将动力传送至驱动轮的机构，便是传动轴。而依据不同的传动系统配置，还可以分为传动轴与轮轴等两种。  
  
传动轴  
  
在前置引擎后轮驱动或是前置引擎四轮驱动车型之中，由于后轮需担负驱动的工作，因此必须将动力传动到后轴的差速器，以进而将动力传输至后轮。这只穿过整个车体下方的长连杆，便是传动轴。而在前置引擎前轮传动车型(FF)、后置引擎后轮传动车型(RR)、中置引擎后轮传动车型(MR)，这三种传动方式的汽车上则没有装设传动轴，变速箱与差速器的动力输出后，便直接连接轮轴。  
  
轮轴  
  
将动力从差速器传送到轮子的轴。轮轴亦称为「半轴」或「驱动轴」。在一般前置前驱的车辆上，传动系统的配置便如图所示，引擎、变速箱及差速器是连接在一起的，直接连接轮轴后，将动力直接传递至左右车轮，以驱动车体。

传动系统与引擎配置  
  
在具备了基本的传动系统元件之后，汽车工程师会依据使用目的的需要，将传动系统设计为二轮传动(2WD)或四轮传动(4WD)的型式。  
  
二轮驱动  
  
仅有车子的前轮或后轮可以接受到动力，让轮子产生转动而使车辆前进或后退。  
此一驱动模式有以下四种：前置引擎前轮传动(FF)、前置引擎后轮传动(FR)、中置引擎后轮传动车型(MR)、后置引擎后轮传动车型(RR )。  
  
四轮驱动  
  
就是车子的四个轮子都可以接受到动力，让轮子产生转动而使车辆前进或后退。  
在变速箱的后面再加装一具称为「分动箱」的动力分配装置，依照设定的比率将动力传送到前、后轮轴，使汽车的四个轮子获得动力。  
目前市面上销售的四轮传动(4WD)汽车当中，引擎装设位置属于前置、中置、后置者均有。  
  
传动系统与引擎配置  
  
在传动系统中包括了变速箱、差速器、传动轴三项重要的组件。传动系统的要务就是将引擎的动力传送到车轮。由于汽车的引擎在车身上摆设方式的不同，使得引擎与传动系统的组合形成多样的变化。多数的组合方式与汽车的用途或性能要求有关。常见的组合方式有前置引擎前轮驱动(FF)、前置引擎后轮驱动(FR)、中置引擎后轮驱动(MR)。  
  
前置引擎前轮驱动  
  
是近代汽车最多采用的方式。引擎和传动系统都被安装在车头引擎室内。这样的安排使前轮要负责传动，而不再只有负责转向的工作。由于前轮同时负担传动和转向的工作，使车辆在转向时的控制变得简单，因此前置引擎前轮驱动(FF)的车辆在行驶时的安全性比其他方式来得高。  
由于前置引擎前轮驱动(FF)车的引擎和传动系统都被安装在车头引擎室内，因此汽车主要的重量都集中在车头的部位，这样的情形让前轮必须负担较多的重量，而后轮负担的重量则少了许多，前轮大约要承担62％左右的车身重量。  
  
前置引擎后轮驱动  
  
这是汽车最为传统的布置方式，引擎和部份的传动装置被安装在车头的引擎室内，再以传动轴将动力传送到后轮去。  
由于传动系统中的差速器和轮轴都是装置在车辆的后轴，再加上引擎都是采取纵向放置在引擎室里面，使引擎的重心落于前轮轴之后，而且体积越大的引擎的重心会落在越后面的位置，车辆的前、后轴因此获得良好的配重比率。一般车型的后轴须要承担大约47％的车身重量，因此以后轮驱动的车辆在驱动轮获得较加的下压力，让行驶在陡坡或是连续的弯道中的车辆能够获得更佳的操控性能。  
由于引擎的重心落于前轮轴之后，因此前置引擎后轮驱动(FR)车辆可以视为引擎放置在车头的中置引擎后轮驱动(MR)车辆。也因此近年来有些高性能的前置引擎后轮驱动(FR)车在配置体积更大的引擎之后，即标榜为前中置引擎后轮驱动(F-MR)车辆。  
  
前置引擎四轮驱动  
  
在近年来，四轮驱动的产品随着WRC赛事以及SUV产品的风行而成为消费者所熟悉的驱动系统。  
在汽车的运动之中，所有的驱动力辆与制动力量，都是靠着车轮与地面之前的摩擦力而产生，因此若能够将四个轮子的摩擦力发挥到极限，将能具有较佳的操控性能、运动性能，在驾驶表现与安全性上有较佳的表现。  
前置引擎四轮驱动系统是最常见的配置，在变速箱的后面再加装一具称为「分动箱」的动力分配装置，依照设定的比率将动力传送到前、后轮轴，使汽车的四个轮子获得动力。

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