9速变速箱"HEEL AND TOE"感觉--齿形离合器

ZF的9速变速箱，使用了两组片式离合器，两组片式制动器和两组齿形离合器。对于这两组齿形离合器的应用，使整个变速箱的结构变得紧凑，重量减轻，还有力矩传递，传动效率提高等优点。...



ZF的9速变速箱，使用了两组片式离合器，两组片式制动器和两组齿形离合器。对于这两组齿形离合器的应用，使整个变速箱的结构变得紧凑，重量减轻，还有力矩传递，传动效率提高等优点。

对于片式离合器的换挡逻辑，hophy在之前已经和大家介绍过了重叠换挡理论。但对于齿形离合器的控制，则要比片式离合器复杂很多，因为齿形离合器无法相对滑动。

先介绍下齿形离合器，最为常见的就是我们的手动变速箱。只是手动变速箱里面还多了个同步器。同步器绝对是个神器，无论从设计还是功能都体现了机械之美，有兴趣的同学可以自己去查阅下相关资料。同步器靠摩擦作用，最终使齿圈和结合齿轮转速相同，完成结合。整个过程类似于片式离合器的半离合到完全结合的过程。



还有种是用在赛车和超跑领域，称为序列式变速箱。序列式变速箱的变速原理和传统手动变速箱是一样的，但是因为加入了旋转棘轮筒，所以可以做到简单地推拉档杆即可完成换挡动作，这样设计可以大大提高换挡的速度。在赛车驾驶中，换挡几乎不踩离合器，有个技术称为"HEEL-TOE”,就是在入弯时同时踩油门和刹车，目的是既让车辆减速，又让发动机补油到精确刚好适合下一档的转速进行换挡。



由此可见，无论是同步器还是技术高超的赛车手，在控制换挡时，唯一的目的就是让结合那组齿轮同速，也就是相对静止，这才是齿形离合器结合的要领和精髓所在。

在九速变速箱里面，没有同步器，很多人会疑问，这种设计是不是会打齿。hophy认为这种可能性是很小的，因为齿形离合器在结合前，电脑必须控制到齿圈和结合齿相对静止。也就是，在齿形离合器A要结合的时候，R1/S2要和输入轴转速接近同步；齿形离合器F要结合的时候，S3/S4必须接近停止转动。

那如何在整体旋转时让S3/S4接近停止以及让R1/S2接近输入轴转速，这就是难点了。

F离合器是在7-4，6-4和5-4的降挡时才结合。因为F离合器是制动离合器，在结合前，S3/S4的转速必须接近于零，此时TCM会要求修正发动机扭矩从而改变涡轮轴的转速，使R3的转速上升，迫使S3/S4的转速下降。

以5-4为例，在降挡时，TCM主动干预，使R3转速上升，S3/S4的转速自然就下降了，R3加速到一定程度，S3的转速接近于零。使用列线法可以很清楚的看明白。





所以在5-4的时候，会有一个很奇特的过程就是发动机的转速会上升至1800RPM左右，类似于HEEL AND TOE的感觉，但目的就是让S3停止，这下大家明白为什么9速变速箱在降挡4档时发动机转速会上升了吧，所以不要将此现象作为一个故障，只是一个齿形离合器结合的特性而已。

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