自动牙箱
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| 牙箱 类型 |
|---|
| 手动牙箱(MT) 自动牙箱(AT) |
| “Automatic Transmission”的各地常用译名 | |
|---|---|
| 中国大陆 | 自动变速器、自动挡 |
| 台湾 | 自排变速箱、自排 |
| 港澳 | 自动波箱、自动波 |
| 马新 | 自动牙箱、自动牙 |
自动牙箱（英语：Automatic Transmission，缩写：AT），简称自动牙，中国大陆称自动变速器或自动挡，台湾称自排变速箱或自排，港澳则称自动波箱或自动波。是一种可以在车辆行驶过程中自动改变齿轮传动比的汽车牙箱，从而使驾驶员不必手动换档，也用于大型装置铁路机车。它与手动牙箱相对。另外，无段速牙箱（CVT）、自动手动牙箱（AMT）与双离合器牙箱（DCT）等，也均属自动牙箱的一种。
自1950年代以来，绝大部分在美国销售的汽车都是采用自动牙箱的，但在欧洲和其他地区却并非如此。早期产品大幅降低燃油效率和功率，近年来自排牙箱显著地提高燃油效率但是仍然低于手动牙箱。
多数自动牙箱有一组可选的变速范围，而无段速牙箱则能连续改变传动比。此种自动牙箱在摩哆车上已有数十年的应用，但因为能承受的引擎扭力较小在汽车上应用还比较有限。
液力式自动牙箱
液力式自动牙箱（Hydraulic Automatic Transmissions）是目前汽车自动牙箱的主流，应用最为广泛，平时称AT（本应是各种自动牙箱的总称）一般即指此种类型。液力机械式自动牙箱通常使用液力耦合器或液力变矩器，再加上一套行星齿轮机构来传递动力。
系统组成
- 机械式齿轮变速系统：多数是行星齿轮机构，也有少数是固定轴线式齿轮机构。一般具有三、四个挡的自动牙箱至少需要两排行星齿轮机构。
- 液压操纵系统：液压油在油泵的驱动下，推动各种离合器和制动器，使牙箱自动地换入各个挡位。
- 电子控制系统：侦测器测出车速、引擎负荷等参数，转换为电子信号。引擎控制单元根据这些信号做出是否需要换挡的判断。
发展历史
世界上第一台用于大规模生产的的全自动牙箱是通用汽车公司在1940年代生产的Hydra-Matic，这台牙箱使用液力耦合器（而不是液力变矩器）和三排行星齿轮提供四个前进挡和一个倒挡。Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔汽车，而后凯迪拉克和庞蒂克也采用这种牙箱。
自动牙箱最重要的改进是在二战期间，别克汽车为坦克开发出液力变矩器，有助于避免坦克在战场上因换挡不慎而造成引擎熄火，到1948年，这种液力变矩器与其它部件结合成为液力牙箱而定型成为现在通用的自动牙箱。
1968年法国雷诺汽车公司率先在自动牙箱上使用电子组件。
1970年代，美国每年生产的600万～800万辆轿车中，自动牙箱的装备率已超过90%。2015年本田汽车率先发表十前速自排，2016年福特和雪佛兰车厂也先后推出十前速自排，挡位愈多每个挡位之间的齿轮比落差愈小，可减少换挡震动和减缓升挡时扭力衰退的时间，或在最后几个挡位使用更省油的齿轮比。
牙柄与挡位模式
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驾驶装有自动牙箱的汽车时，驾驶员需要通过操纵牙柄来改变挡位模式。这个过程常俗称为“换挡”，但它并不同于手动牙箱的换挡过程，因为操纵牙柄并不选定特定的挡位，只选定挡位模式，而换挡过程是由自动牙箱自动完成的。不同的自动牙箱设定的挡位模式并不相同，但多数都会有以下几个挡位：P（驻车挡）、R（倒车挡）、N（空挡）、D（前进挡）、S（低速2挡）、L（低速1挡）。
- P (Park)
- 选择该挡位时，牙箱中的驻车勾将齿轮锁住，汽车无法移动。此时应同时将手制动拉紧，只有这样才能完全锁住轮胎稳固车身，可延长牙箱和驻车装置的寿命。为防止牙箱中的齿轮受损，应等汽车彻底停稳之后，再排入该挡。
- R (Reverse)
- 选择该挡位时，牙箱倒挡齿轮被结合，驱动汽车向后行。应等汽车彻底停稳之后，再排入该挡。
- N (Neutral)
- 选择该挡位时，牙箱中的齿轮分离，是为空挡。拖车时应使用N，否则牙箱会损坏。
- D (Drive)
- D挡是最常用的行驶挡位，称为前进挡，汽车在该挡位下能在一定挡位范围内自动换挡，不同的自动牙箱的挡位数会有所不同，其中以6个（尤其手自动）、8个挡位最为常见。从1990年代至今生产的汽车则主要以至少四个前进挡位为主。
- 2 或 S (Second)
- 属前进低挡，在该挡位下，牙箱只能在1挡和2挡这两个低挡位间自动换挡。当汽车在不良路面（如冰雪覆盖路面等路面附着条件差的路面）上行驶或行驶缓升坡及缓降坡的时候可选择该挡位。
- 1 或 L (Low)
- 亦属前进低挡，在该挡位下，汽车只能以1挡行驶。该挡位同2速挡一样适用于不良路面和缓升坡及缓降坡时使用。
安全性设计
为了防止非预期加速发生，除了较早期车辆外，现今大多数自排车辆具有下列安全方面的设计：
- 排挡杆位于在P挡及N挡以外挡位时，无法发动引擎。
- 驾驶人未踩制动时，无法排入D挡。
- 避免误触排挡杆或排入错误挡位，从P挡排至R挡、N挡等需要按下挡位释放钮才可入挡，但排挡杆移动路径非直线的车款，如1980年代奔驰汽车以及多数丰田汽车的锯齿式自动排挡，模仿手动牙箱的拐动换挡动作，则没有挡位释放钮。
控制开关
装有自动牙箱的汽车通常还提供了许多控制开关，用以控制汽车的行驶状态。比较常见的控制开关如下：
- 超速传动（超比）挡开关（O/D）：自动牙箱的最高挡通常是超比挡，该挡位齿轮比（减速比）低于一，也就是该挡位将引擎扭力放大倍数变成低于一倍，有助于省油，但不利于加速。超比开关关闭后，D挡行驶时，自动牙箱将无法换入超比挡。通常在上坡及路面状况不良时应考虑将此开关关闭。
- 模式选择开关：目前多数自动牙箱都会提供模式选择开关，在不同的模式下，自动牙箱的换挡规律不同，因而其性能会有所差异。常见的模式有以下几种：
- 经济模式（ECONOMY MODE）：在此模式下，自动牙箱具有较高的燃油经济性，节油性能佳。入此模式行驶牙箱会提早升挡。
- 动力模式（POWER MODE）：又称“运动模式”（SPORT MODE），在此模式下，引擎常在大功率范围内运转，使汽车具有较高的动力性能和爬坡能力。入此模式行驶牙箱会延后升挡。
- 标准模式（NORMAL MODE）：亦称普通模式。此模式兼顾经济性和动力性。
- 强制降挡（KICK-DOWN）开关：当加速踏板的位置超过节气门全开的位置时，此开关接通，牙箱自动下降一个挡位，以提高汽车的加速性能。
- 保持开关，亦称挡位锁定开关或手动换挡开关。部分装有自动牙箱的汽车提供此开关，选定后，牙箱不能自动换挡，驾驶员通过操纵牙柄（此时牙柄成为换挡杆）手动选择挡位。
与手动牙箱的比较
优点
- 免去离合器操作和频繁的换挡，使得操作简便。特别在壅塞的市区路段与山路，可降低驾驶人的负担。
- 能自动适应行驶阻力的变化，在一定范围内实现无级变速。
- 汽车在起步和加速时更加平稳。
- 可避免因外界负荷突然增加而造成引擎熄火的现象。
- 由于变速原理采用行星齿轮减速的方式，所以制造技术精密的情况下，可不增加体积和质量来提升挡位数（目前已成功开发9速牙箱，体积和质量却与6速牙箱差异不大）。
- 一些设计良好的自动牙箱，已经比手动牙箱省油。
- 于商用车辆上使用自动牙箱能够减少职业司机工作负担，例如巴士、德士等。
缺点
- 构造精密复杂，生产成本较高，维修不便。
- 传动效率较低，油耗较大。（CVT及双离合自手排有自排的方便性、但传输效率比传统自排更接近手排，若考虑到驾驶技术问题，整体效率可能会超越手排）
- 引擎制动（挡煞）的效果较差。
- 对于汽车驾驶爱好者来说会减少操控所带来的快感，起步加速亦逊于手排。
- 电池电量耗尽时无法依靠推车来发动引擎。
无段速牙箱
相对于液力式牙箱，CVT大都利用钢带及滚轮间的摩擦力传动。由于使用钢带与齿轮，所以能利用循序渐进的改变齿轮的半径，来达到接近无级控制齿轮比的目的。CVT的优点很多，例如由于使用钢带及滚轮传动，所以动力的传递比液力式牙箱直接，损失的动力也比较少；而舒适性也不在话下，因为能无级控制齿轮比，所以不会出现讨厌的顿挫感。过去由于驱动钢带强度问题，这种牙箱只在少数动力较小的车辆上装配。现在，慢慢的也出现了强度不错的滚轮转盘式CVT牙箱，例如Audi的CVT牙箱，搭配电脑控制手排离合器，加上高强度钢带驱动，动力损失小；日本车的CVT如Subaru和Nissan的CVT原本是使用电磁式磁粉离合器，但故障率较高，后来则大都采用CVT搭配传统扭力转换器，动力损失较多。意大利飞霞的CVT如Selecta则采用油压驱动多片式摩擦离合器。踏板式摩托车机车的CVT牙箱则采用离心式离合器，但能负荷的重量较轻。
参考
- ^ How Automatic Transmissions Work. www.howstuffworks.com. 29 November 2000 [22 November 2020]. （原始内容存档于2022-07-09） （英语）.
- ^ What Makes Automatic Transmissions Automatic. Popular Mechanics (Hearst Magazines). February 1955: 169–173 [22 November 2020]. （原始内容存档于2022-07-11） （英语）.
- ^ How does the AT work?. AW North Carolina. [6 October 2014]. （原始内容存档于6 October 2014）.
参见
