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谈谈自动变速箱的“前世今生“

2017-06-02 09:15:16

  不知不觉,自动变速器已经发展到10AT了,你的车有多少个挡位呢?作为卡车人,每当讲起发动机的时候大家都是热血澎湃,什么V8,V12,双涡轮增压,这些都是让人兴奋的字眼。

  但正如一个成功男人的背后总有一个默默支持他的女人,一款好的发动机背后总需要有一款优秀的变速器与它匹配,然而在历史的长河里面,变速器的名气好像一直不如发动机那么大。

谈谈自动变速箱的“前世今生“

  其实不然,变速器在各方面的技术都不比发动机要低,且看中国自主品牌能够自主研发发动机的已经屈指可数,能够做出变速器的更是少得可怜,据统计,中国的汽车品牌使用自主研发自动变速箱的车型仅为5%,其余95%的车型都是使用国外品牌的自动变速箱。

谈谈自动变速箱的“前世今生“

  更加残酷的现实是,比你优秀的人他们比你更加努力,国外变速器豪门在8AT,9AT还没大量普及之际,已经推出了10AT变速器,借着这个契机,让我们一起来回顾一下,液力变矩器带行星齿轮的AT变速器Automatic Transmission是怎么发展起来的。

解放你的左脚

  相信很多人都知道,世界上第一辆汽车是1886年卡尔•本茨(Karl Benz)和戈特利布·戴姆勒发明的"奔驰1号",但很多人不知道,这辆车是没有变速器,只有主减速器,所以它不能挂倒档后退,也不能换档,不管路况如何,都只能硬着头皮往前跑。

世界第一辆汽车奔驰1号,这款车只要主减速器没有变速器世界第一辆汽车奔驰1号,这款车只要主减速器没有变速器

  相信有骑自行车经验的人都知道变速器的重要性了,举个例子,在平地骑车你双腿可能只需使上5成功力就可以飞奔起来,但是到了上坡路段,哪怕你使上10成功力,都是非常费劲,原因就是你双腿发出的力量不能有效转变为带动车轮转动的力量。

  汽车也是同样道理,有了变速器,有效改变来自发动机的转速和转矩才能让发动机的力量合理输出到车轮上,换句话说,变速器其实不是"改变速度",而是改变力矩。

自行车的变速器,改变的不是速度而是力矩自行车的变速器,改变的不是速度而是力矩

  时隔3年之后的1889年,法国标致发明了世界上首款汽车变速器,不过相信大家都知道,这一款十分粗糙,不但操作繁琐,而且还需要发动机转速配合换挡,所以汽车工程师就意识到手动变速对于大部分消费者来讲就是个高难度的技术活,不知道什么时候换什么挡最合适。

  汽车最理想状态是启动之后就踩油门直接可以开走,让所有人都容易驾驶,所以他们想到了让汽车学会自动换档。

  到了1908年,亨利福特为福特T型车装备了2速自动变速器,虽然简单可靠,但是它仍然算不上真正的"自动",因为它需要驾驶者清楚知道,变速器换挡之际,需要油门的配合才能把车辆开得顺畅。

福特T型车装备了2速自动变速器福特T型车装备了2速自动变速器

真正意义上的自动变速器是Hydra-Matic,最初被装于Oldsmobile奥兹莫比尔真正意义上的自动变速器是Hydra-Matic,最初被装于Oldsmobile奥兹莫比尔

  让自动变速器变得真正实用可靠,是那时所有汽车工程师的目标,但也许大家想不到,真正刺激这项技术发展并非让大家开车更加舒服,而是为了在战场上汽车不再容易熄火。

  世界上第一台真正用于大规模生产的的全自动变速器是美国通用汽车在1940年代生产的Hydra-Matic,这台变速器使用液力耦合器(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Oldsmobile奥兹莫比尔,接着凯迪拉克和庞蒂克也采用了这种变速器。

  自动变速器最重要的改进是在二战期间,别克公司为坦克开发了液力变矩器,到1948年,这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器,自此之后,自动变速器才算是踏入正轨了。

  自动变速器在加入了电子控制系统之后,终于从一个哭哭啼啼的小孩子变得成熟起来,一直到70年代,大部分汽车还是在使用古老的手动3速变速器,而自动变速器也是最高档的汽车才会使用,既然是高档汽车,那么对驾驶平顺畅和舒适性要求都大大提高,以往全液压控制换挡显然不能满足这方面的需求。

让变速器更加智能化

  液压系统的控制精度较低,难以适应车辆行驶状况的变化,而且无法按驾驶员愿望实现精确的换档控制,所以电子控制就成为了当时变速器发展的一个方向。

  不得不说,汽车虽然不是法国人发明,但是汽车历史上很多技术都是由法国人发明的,1969年法国人在轿车上率先使用了电子控制自动变速器,接着到20世纪80年代末,电子技术越来越成熟,越来越多的自动变速器采用了电子控制。

  新型的电控自动变速器在改善换档品质控制方面,有明显的优越性,并且与整车的其他电子控制系统兼容性好,最终可以实现车辆电子控制系统一体化,当时最牛逼的电控变速器技术,莫过于宝马了。

  德国汽车从1992年起,陆续推出自动变速器的自适应控制系统,能够自动识别驾驶员的类型,环境条件和行驶状况,并对换档规律作出适当调整。

  发展到这个阶段,自动变速器换挡速度不但比人手换挡还快,而且十分平稳,提高了汽车的乘坐舒适性。

虽然自动变速器方便舒服,但是手动挡的乐趣依然没有被遗忘虽然自动变速器方便舒服,但是手动挡的乐趣依然没有被遗忘

      当然,自动变速器的好处是路人皆知了,但是依然有部分前朝遗老还念念不忘手动变速器,这样不能怪他们,因为自动变速器的传动效率始终不如手动变速器刚性连接那么好,而且开车都是变成了傻瓜式驾驶,没有一点乐趣。

  作为赛车运动世家的保时捷想改变这种状态,因此在1990年推出了Tiptronic变速器,具备了手动/自动可自由转换功能,拥有手动变速箱的驾驶乐趣和自动变速箱的便利性,这也就是今天非常流行的手自一体变速器的鼻祖了。

变速器挡位军备竞赛

  在汽车诞生130多年里,变速器的名气一直都不如发动机,而且大部分时候变速器技术的发展都是要落后于发动机技术的,自动变速器从2速升级到3速居然耗费了十几年时间,而3速升级4速同样也经历了十几年时间。

  不过在90年代初,4速自动变速箱越来越完善之后,高端的汽车发动机性能也越来越好,而且跑得越来越快,所以也渐渐开始对变速器挡技术有着更高要求,而增加挡位这种手段更能有效降低齿比落差,也让发动机转速在高速巡航状态下可以获得更低转速。

  在4AT长时间停滞不前的20世纪80年代末,日产汽车率先用上了5速自动变速器,随后其它品牌才陆续推广5AT变速器。到了2002年,ZF与BMW合作研发的ZF 6hp变速器,成为了全球首款6速自动变速器。

这款经典的变速器依然会在上海工厂将为中国市场继续生产这款经典的变速器依然会在上海工厂将为中国市场继续生产

  至今采埃孚在德国萨尔布吕肯累计生产了700多万台6HP 6速自动变速箱,同之前的5速自动变速箱相比,6HP 6速自动变速箱的重量削减了13%,燃油经济性则提示了7%,虽然今天看来这款变速器也许已经有点落后,但它对于很多中国自主品牌来讲它依然宝刀未老。以至于在德国萨尔布吕肯工厂停产ZF 6hp变速器后,这款经典的变速器依然会在上海工厂将为中国市场继续生产。

  2003年奔驰推出了全球独创的7速自动变速器(7G-TRONIC),这款变速器可以说是奔驰集大成的结晶,其与奔驰高效的发动机共同提升了车辆的加速性能和中速功率,并降低了油耗,提高了换挡舒适性。

  这在当时来讲简直破天荒诞生,当大家都在仰望着ZF 6AT的光芒之际,奔驰直接从5AT升级到7AT,更多的挡位意味着获得更大的总传动比范围,同时各个传动比之间也比5速变速器更加接近,无论车辆在哪个速度行驶都可以获得最佳的传动比。

  除了省油,7G-TRONIC变速器也是非常适合竞技驾驶,它的Kick-Down降档并非按传统的顺序逐一退挡,而是一次就降到需要的挡位,且最多可直接降四个挡位,以此获得更高的发动机转速榨取动力。

  这场变速器的军备竞赛硝烟蔓延到了东瀛,到了2007年,更惊人的8速自动变速器来了,相比老款6AT,这款全新的8AT变速箱的传动效率提高了2.9%,而且重量更轻,可以承受的最大扭矩比6AT更大。

  不过遗憾的是这款8AT变速器成本太高,结构更加复杂,与普通消费者距离很远。但是这种状况在2013年被打破了,ZF后来者居上,带来了9AT变速箱,随后各家的9AT变速箱蜂拥而至。

ZF的9AT变速箱,而且是横置的设计结构非常紧凑ZF的9AT变速箱,而且是横置的设计结构非常紧凑

  然而这场档位竞赛还没有结束,在2016北美车展期间,世界上首款10挡变速箱出现了。这款10AT不仅仅只是一个数字而已,全部10个挡之间保持均匀的齿比间隔,换挡节奏感十分强,而且换挡时间仅为0.2秒,与双离合变速器差不多,而且高速巡航的时候100km/h就能够上到10档。

  汽车变速器由1个挡位发展到5个挡用了差不多100年,而由5个挡发展到今天10个挡仅仅大约30年时间,技术的高速发展为我们带来了日新月异的变化,虽然很多厂家纷纷站队,有些表示9挡自动变速箱已经达到现在技术的物理极限,而另外有些更是孜孜不倦继续在为增加多一个挡位而奋斗。

  无论结果如何,我们更愿意看到的是这些新技术未来能够应用到越来越多的车型上面,惠及广大消费者,这才是功德无量。

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