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打脸还是被打脸?10AT都出来了

作者:车猫 2016年01月29日

前两年我们都还沉浸在8AT的满足之中,ZF(采埃孚)有工程师提出9AT已经是“理想的挡位数的极限”。去年9AT变速箱故障事件,似乎让我们也开始相信,多挡变速箱可能真不太靠谱。大众10速DSG变速箱项目停工,一时间我们都以为多挡自动变速箱的发展算是到头了,将来大发展的重心会从挡位数增长转向内部优化和小型化。而在今年初的北美车展,一下出现了两台10速自动变速箱,这两台10AT变速箱分别来自雷克萨斯的LC-500以及福特F150。

之前本田展示过10速变速箱,但是并未搭载到具体车型上,这次的北美车展雷克萨斯和福特才算正式让10速变速箱的工作场所从展台转到真车上。本文多基于雷克萨斯10AT来讲,而对于F150这样的大家伙,上面还有斯堪尼亚的16速变速箱在向它招手,因为介于商用车和乘用车之间的皮卡跟普通家用车技术要求还是不太一样。

 ★  多挡有啥用?  ★

为啥汽车要用变速箱,是因为发动机曲轴的旋转半径远小于车轮的旋转半径,使得发动机转速高但扭矩偏小,与实际车辆行驶时轮上动力需求不符,所以需要减速器来降低转速增大扭矩。又由于发动机的经济运转区间较窄,则需要变速箱配合减速器来实现既可以让车速扭矩满足行驶需求,也可以提高整车的燃油经济性。

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增加变速箱挡位数的目的通常有两个,一个是增加传动比范围,高传动比可以使汽车在低速时进一步增大轮上扭矩,提升脱困能力;低传动比可以减小车辆在高速运行时发动机转速,拥有宽广传动比的变速箱可以同时满足两方面需求。第二个可以使传动比更密集减小各挡位之间的落差,减小每一次换挡时由于发动机转速差过大而造成的顿挫。

例如大众DSG6和DSG7各挡位下的传动比分别如下表所示:

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从计算数据看出来,7速变速箱比6速变速箱传动倍率更高,拥有更广的传动比范围,而且各挡之间的齿比落差也稍有减小,因发动机转速落差带来的换挡冲击会减小,但另一方面,变速箱换挡更频繁会增加因变速箱带来的换挡冲击,如何平衡二者的利弊就是厂商优化的重点。

★  多挡的缺点  ★

难点一:复杂

变速箱通常采用多组齿轮交替运转的方式来完成换挡过程,挡位数越多,内部结构会更复杂。变速箱内部复杂程度上升,开发时顾此失彼的情况会增多,对厂商的研发能力是个极大考验。同时换挡逻辑更加复杂,之前日产宣称自己的7速变速箱,就已经需要1400多条换挡逻辑,上升到10速变速器,保守估计也得有2000条换挡逻辑,实际可能会更多,这是第二个开发难点。对于生产制造而言,零件数量增多,零件之间配合度要求更高,装配难度大。

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难点二:体积和重量

内部零件数增多,整体部件体积通常会增大,体积变重。然而很可惜的是,车辆的内部空间早已很局促,尤其对发动机横置平台而言更是寸土寸金。发动机纵置平台的发动机和变速箱通常沿着车辆纵轴线布置,变速箱体积过大(过长)必然会挤压车内空间。而要是变速箱过重,则会影响车辆前后轴载荷分布,导致前轴分配载荷比例高,影响车辆操控。

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对于发动机横置平台而言,一般车辆宽度都在1.7-1.9米左右,极少有宽度超过2米的车辆,而内部至少需要放下一台发动机的长度再加上一台变速箱的长度,两者无论谁过长,都难以塞入发动机舱内,这也是通常前置平台都是小型发动机配合小型变速箱的原因之一。

所以之前说,福特F150并不是本篇讨论重点,对于大皮卡而言空间较为充足,更何况卡车本就是经常采用超多挡变速箱,12挡16挡甚至20挡都出现过,所以对于福特F150出现10速自动变速箱并不是稀罕事。但是雷克萨斯这样的小车出现10挡变速箱尚属首次,更可况还是雷克萨斯LC这样2+2座的性能小车。

 ★  难题:悖论  ★

重量是汽车的敌人,对于汽车操控或是燃油经济性都是不利因素,当今技术发展也都越来越注重轻量化和小型化的设计。而多挡变速箱结构复杂,内部零部件数量更多,重量和体积的增加几乎无法避免。如果强行小型化,单纯缩小内部零件尺寸,又会造成变速箱承载能力降低,寿命差等问题。

从研发多挡变速箱的目的上面来看,更多挡位能让发动机更长时间运转在经济转速下,提升发动机热效率,但是复杂变速箱本身传动效率是否更高却是个疑问。越复杂的变速箱,内部构件多传动效率低,像是齿轮组,轴承,制动器,离合器都是潜在耗能部件。如果发动机热效率的提升无法弥补变速箱增加的机械损耗,就会造成得不偿失的尴尬局面。

综合上述两个悖论,可以看出多挡位变速箱虽然在逻辑上有其优势,但面对实际设计生产情况又有其局限性,如何平衡两方优缺点就成为厂商研发的重点。

那未来会不会出现更多挡位的变速箱呢?之前无论哪家厂商都表示不会再进一步提升变速箱挡位数量,其实是在考虑了自身研发能力的情况下做出的妥协。如果将来技术进步了,无论是材料科学发现了更好的材料,加工工艺可以做出更优秀的产品,厂商研发出更优秀的逻辑,可以预见将来多挡位变速器依然会更进一步,出现11AT,12AT之类变速箱。

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