自动变速器如何工作：扭矩变换器、齿轮和换档详解

从未接触过离合器踏板的驾驶员仍然依靠一系列机械和液压部件，这些部件在汽车启动或改变速度时每次都起作用。任何自动变速器的核心是两项任务：让发动机空转而不会熄火，以及在驾驶员不选择齿轮的情况下改变发动机速度和轮速之间的比率。

扭矩变换器执行离合器的工作

在最常见的自动变速器类型中，机械离合器被称为扭矩变换器的密封液体填充外壳所取代。根据汽车维修参考网站How a Car Works的资料，它包含三个主要部分：一个螺栓连接到发动机飞轮的叶轮、一个连接到变速器输入轴的涡轮和一个装有单向离合器的中央反应器。

当叶轮随着发动机旋转时，它将变速器液体向外甩入涡轮，涡轮转动变速器输入轴。在低发动机速度下，反应器保持静止并将液体重新导向回叶轮，这会放大扭矩并帮助汽车从静止状态拉动。一旦发动机速度上升，反应器空转，转换器只是充当流体飞轮，How a Car Works解释说。

澳大利亚媒体CarsGuide报道，这种液体连接是为什么扭矩变换器自动变速器感觉光滑并在低转速下提供强大牵引力的原因。从历史上看，权衡是效率低于直接机械连接，这就是为什么大多数现代扭矩变换器单元在汽车达到速度后添加"锁定"功能，机械地连接叶轮和涡轮以减少功率损耗，根据CarsGuide。

行星齿轮改变比率而不改变齿轮

一旦动力到达变速器，它就会通过一个或多个行星（周转）齿轮组。How a Car Works将这些描述为中央太阳齿轮、带有内齿的外齿圈和与两者都啮合的一组较小的行星齿轮。所有三个部分始终接触，所以变速器永远不必像手动变速器那样物理地接合或分离一对齿轮。

相反，液压制动带和多盘离合器将齿轮组的不同部分固定或让它们自由旋转。How a Car Works列出了基本组合：锁定太阳齿轮而驱动行星齿轮会产生速度增加；锁定齿圈并驱动太阳齿轮会产生速度降低；将动力发送到太阳齿轮同时制动行星架会产生反向；将太阳齿轮和齿圈锁定在一起会产生直接驱动，即1:1比率。

以这种方式使用的单个行星组已经可以提供多个比率。配对两个周转齿轮组，最简单的经典布局可以产生三个前进速度，How a Car Works指出；制造商将更多组和离合器连接在一起以达到在今天的汽车中常见的五档、六档、八档、九档和十档变速器。

液压和电子设备决定何时换档

变速器内部的锁定顺序由作用在制动带和离合器上的液压触发，通过How a Car Works所称的复杂液压阀布置进行路由。在较旧的设计中，这些阀门对发动机负荷、道路速度和油门位置作机械响应；"减速"机构在加速踏板踩到底时强制降档以获得额外加速度。在现代汽车中，电子传感器和控制计算机执行相同的工作，打开和关闭电磁阀以调节每个换档的时间。

构建自动变速器的三种不同方式

并非每个自动换档变速器的工作方式都相同。CarsGuide将现代自动变速器分为三个主要系列，加上一个较旧的、基本上已停用的第四类型。

• 扭矩变换器自动变速器 — 使用上述流体耦合；强大的低速扭矩和平稳换档，根据CarsGuide在马自达和雷克萨斯等品牌中找到。
• 双离合变速器（DCT） — 有效地两个手动变速器共享一个壳体，各自有自己的离合器；一个齿轮被预先选择，而另一个被啮合，所以系统在毫秒内交换离合器以改变齿轮，扭矩损失最小。CarsGuide引用大众DSG、日产GT-R、法拉利488 GTB和迈凯轮650S作为例子。
• 无级变速器（CVT） — 根本没有固定齿轮；皮带或链条在两个滑轮之间运行，其有效直径发生变化，用CarsGuide的话说，给出了"像交通锥上的橡皮筋"的动作和理论上无限数量的比率以实现最大燃油效率。
• 单离合器自动手动变速器 — 一种较旧的设计，其中计算机在传统手动变速器上操作一个离合器；CarsGuide描述其换档为生硬和延迟的，并说该类型现在基本上已过时。

作为比较，CarsGuide指出传统手动变速器通常有六个前进速度，而某些跑车如保时捷911提供七个。

为什么对日常驾驶很重要

地板下的自动变速器类型影响汽车的感觉，而不仅仅是它是否有离合器踏板。扭矩变换器自动变速器的流体耦合是使汽车能够以怠速向前爬行而不会熄火的原因，这一特性How a Car Works直接归因于扭矩变换器的设计。DCT的两个离合器是使性能汽车能够改变齿轮而不会感到在较旧自动变速器中感到的瞬时功率间隙，根据CarsGuide。CVT缺乏固定比率是使发动机能够保持在最有效速度附近而不管道路速度如何，CarsGuide将其列为其主要优势，因为一些驾驶员注意到持续、非传统的发动机嗡嗡声。