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傳遞動力無名英雄-變速箱油二三事

資料來源:Goo 車訊網     2016/07/12
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儘管名列五油三水之中,但若非變速箱故障磨損,更換變速箱油後,駕馭上並不如新換機油能帶來立竿見影的感受,加上變速箱油使用周期也較引擎機油更長,因而往往容易被忽略;這期,就讓我們一起來了解這位沉默的動力推手吧。


市面上變速箱油產品繁多,還是須認清所具備認證,基本上都以ATF自排油為主。


文賴宏旻 / 圖 廖子賢

透過齒輪與輪軸,轉換動力源提供的扭力、轉速、旋轉方向,進一步向傳動軸、扭力分配系統、活軸懸吊等機構傳遞,最後到達輪胎上,汽車上負責這一連串動能傳遞過程的組裝部品即為變速系統。變速箱油的任務則是在整個變速系統當中,肩負起防鏽、潤滑、除汙、抗氧化的作用,特別在自排變速箱裡,變速箱油還是動力傳輸的媒介,而由於ATF自排變速箱油(Automatic Transmission Fluid)負責動力傳輸的重大任務,因此更換周期、需求特性、認證規範,都較手排變速箱使用的齒輪潤滑油更加嚴苛,加上台灣道路上大多數車款都已搭載自排變速箱。因此一般坊間提到變速箱油,多半指的正是ATF自排油,而這也是本文探討的主要範疇。


帶著拖車前往野外露營相當便利,但這種行駛條件對變速箱負荷也更嚴苛。


ATF自排變速箱油的工作溫度大約為75℃~100℃,而車輛若遇塞車、山路、高速、拖曳、越野等高負載狀態下行駛時,自排變速箱油的工作溫度也會升高。同時由於近年來變速箱發展迅速,傳統自排變速箱以外,CVT無段變速系統、雙離合變速系統也紛紛出爐,基於變速箱工作條件、離合器結構、扭力轉換器、驅動油壓閥與精密度上差異甚大的設計,因此變速箱油多變的特性與認證制度,也與機油單純區分為API美國石油學會、ACEF歐洲汽車製造商協會等兩大體系的認證方式不同,接下來將一併討論。


透過行星齒輪與扭力轉換器,以液壓傳輸能量是自排變速箱運作的原理。

變速箱與變速箱油
變速箱系統中構造最簡單直接的即為手排變速箱,可透過檔位控制不同齒比齒輪,以因應使用需求調整引擎轉數,進一步控制扭力、馬力等動力輸出的節奏。手排變速箱油主要的作用為潤滑齒輪,不如自排變速箱油還需負責液壓滑差與扭力轉換的任務,因此油品較單純。自排變速箱與手排最大的差異便是少了離合器操作,而是透過液壓作動的行星齒輪與扭力轉換器來自動選擇檔位。一般而言為了與引擎機油進行區隔,都會在ATF自排油加入紅色或綠色的染劑,成分則含有:防鏽劑、消泡劑、洗淨劑、介面活性劑、油封保護材料等多種化學添加劑。


圖中鋼帶就是CVT無段變速箱最特別的設計,無頓挫的拉轉感受皆源於此;圖為Nissan Xtronic變速箱。

CVT無段變速箱原理為利用金屬帶與可變半徑的滾輪來傳遞動力,改善傳統自排變速箱換檔過程造成的動力損耗與震動;依據傳動設計原理可再分為V型橡膠帶式、金屬帶式、多盤式等多種構造。CVT變速箱構造與傳統自排變速箱完全不同,因此CVT也必須選用不同於ATF自排油的專用潤滑油。
雙離合器變速箱,透過兩組變速離合器分別控制單數檔位與雙數檔位,擁有手排變速箱動力直接、損耗較低、換檔速度快等優點,但又如自動變速箱不需自己控制離合器踩踏,屬於一種半自動變速箱。許多車廠都導入雙離合器變速系統,以VW集團DSG雙離合器七速自手排變速箱為例,這種乾式離合器的內部齒輪箱設計與手排極為相似,擁有兩組單片式離合器與壓板等構造,除了手排變速箱常見齒輪油之外,還多了一種負責管控進、退檔時機的電子機械液壓油,這種液壓油即為控制離合器開合的媒介。


雙離合變速箱的兩組離合器分別負責單數與偶數檔位,讓換檔銜接更迅速;圖中為VW的DSG變速箱。


油種性格分類─變速箱油認證
從以上描述可以發現,手排系統對變速箱油要求的規格與複雜度遠不如ATF自排油,而新式雙離合器自手排變速箱操控與便利的背後,在變速箱油上則需要更精密悉心的照護。搭載自動變速箱的車款不僅市佔率最高,而且車型也最豐富,接著介紹消費者最有機會接觸的ATF自排油,究竟有哪些認證。儘管並非每間車廠都有投資研發自家的自排變速箱,但就算使用如變速箱大廠的產品,仍會依據每款市售車款市場定位與動力需求,建立不同的輸出調校與換檔邏輯,因此都會針對自家車款變速系統專用的潤滑油品進行認證。譬如ATF WS認證即為針對Toyota高級車款與Lexus推出的ATF自排油認證,另外ATW DW-1則是Honda與Acura的認證、Mercon V為Ford與Lincoln的認證等。



變速箱裡的鯨魚

從1950~1970年代之間,ATF自排油成分就已添加了磨擦調整劑,原本早期使用的是鯨魚油作為此添加劑原料之一,後因發現鯨魚油在高溫工作環境會出現活性下降的缺點,不符合1970年以後追求節能與低排放風潮下,引擎必須透過利用水冷系統,達到穩定並提高工作溫度的趨勢,加上IWC國際捕鯨委員會的出現,鯨魚油從此就消失於ATF自排油成分裡。



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