變速箱智能革命：幾個(gè)擋才夠用

理論上講，變速箱的擋位越多越好。擋位越多，齒比越密，汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性與換擋平順性也就越出色。但問(wèn)題是，擋位數(shù)會(huì)無(wú)限制增加下去嗎?會(huì)出現(xiàn)20擋的變速箱嗎?也不是沒(méi)可能，畢竟福特已經(jīng)申請(qǐng)了11擋變速箱的專(zhuān)利。

有一點(diǎn)可以肯定，那就是等11擋變速箱普及，估計(jì)得是十年以后的事情了。至于擋位數(shù)能到多少，目前誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)，但一定存在一個(gè)極限。在這個(gè)極限，擋位數(shù)與變速箱的體積、制造成本會(huì)達(dá)成一個(gè)平衡點(diǎn)。

但除了擋位個(gè)數(shù)，變速箱的換擋邏輯也是重要課題。某種意義上講，換擋邏輯的設(shè)定，甚至比擋位數(shù)還要影響油耗與性能。

本文，我們來(lái)了解下變速箱的智能化進(jìn)程。作為動(dòng)力總成的核心零部件，汽車(chē)工業(yè)對(duì)于變速箱研發(fā)的投入，一點(diǎn)不亞于發(fā)動(dòng)機(jī)。

既然是研究智能化，那么我們只討論自動(dòng)變速箱(AT)。其實(shí)，自動(dòng)變速箱早在1921年就由加拿大人Alfred Horner Munro研發(fā)成功，迄今已有近100年歷史。當(dāng)時(shí)這款變速箱的傳動(dòng)采用的是空氣壓縮法，由于承受的扭矩太小，以至于沒(méi)有商業(yè)化應(yīng)用。

現(xiàn)代意義上的采用液力變矩器技術(shù)的變速箱，是由兩個(gè)巴西工程師于1932年發(fā)明的。稍后，這套方案被賣(mài)給了通用，并由后者在Oldsmobile品牌車(chē)型上予以商用。應(yīng)該說(shuō)，現(xiàn)代化的自動(dòng)變速箱，始于通用汽車(chē)。

液力變距技術(shù)的發(fā)明，不僅推動(dòng)了民用車(chē)的發(fā)展，也在第二次世界大戰(zhàn)中得到了檢驗(yàn)。除了于1940年起進(jìn)行商業(yè)化，在剛剛爆發(fā)的二戰(zhàn)戰(zhàn)場(chǎng)上，由通用生產(chǎn)的坦克也裝備了上述自動(dòng)變速箱技術(shù)。

二戰(zhàn)結(jié)束后，英美國(guó)家、包括日本，都開(kāi)始了高速的復(fù)興建設(shè)，汽車(chē)工業(yè)得到了空前的發(fā)展。但我們?nèi)缃癯Ｓ懻摰?AT、8AT乃至9AT，其實(shí)是進(jìn)入2000年以后才出現(xiàn)的。也就說(shuō)，自動(dòng)變速箱擋位數(shù)的飆升，只是近十年多的事情。

在2000年以前，所謂自動(dòng)擋的汽車(chē)，還只有3個(gè)、4個(gè)或5個(gè)擋位。即便如此，在歐美市場(chǎng)，自動(dòng)擋汽車(chē)的普及速度也相當(dāng)之快。直到2000年，ZF(采埃孚)與寶馬聯(lián)合推出了世界上第一款匹配乘用車(chē)的6AT變速箱(ZF 6HP26)，讓自動(dòng)變速箱的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。

一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)叫做Lepelletier行星齒輪，它在確保實(shí)現(xiàn)6個(gè)擋位的前提下，相比寶馬之前的5擋變速箱，還減少了零件數(shù)并降低了重量。這款變速箱最早被裝配到2002款寶馬7系上。

2003年，奔馳的7G-Tronic變速箱成為全球第一款7速自動(dòng)變速箱，經(jīng)歷不斷改進(jìn)后一直沿用至今，這是奔馳自主研發(fā)的第五代自動(dòng)變速箱技術(shù)。7G-Tronic首先裝配于奔馳的V8與部分V6車(chē)型上，逐步取代之前的5G-Tronic變速箱。

但由于扭矩極限的問(wèn)題，V12發(fā)動(dòng)機(jī)并未裝配這款新產(chǎn)品。同時(shí)，由于底盤(pán)匹配問(wèn)題，奔馳的四驅(qū)車(chē)型也未裝配。7G-Tronic在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新之處，除了擋位增加了2個(gè)以外，還為倒車(chē)擋提供了2個(gè)齒比(實(shí)際上共計(jì)有9組齒輪)。

在Comfort(舒適)模式下，7G-Tronic默認(rèn)以2擋起步、2擋倒車(chē)。此外，在換擋方式上，7G-Tronic首次引入了懷擋設(shè)計(jì)，并逐步應(yīng)用于奔馳的大部分車(chē)系中。如今，奔馳的懷擋已經(jīng)發(fā)展到了第二代，特斯拉Model S與Model X使用的也是奔馳的這套換擋裝置。

到2007年，豐田在雷克薩斯LS 460上首次裝備了愛(ài)信研發(fā)的8AT變速箱，是世界上第一款搭載8速變速箱的乘用車(chē)。然而，盡管豐田是第一個(gè)吃螃蟹的，但由于其“精益生產(chǎn)”的造車(chē)?yán)砟?，豐田與雷克薩斯的車(chē)型在變速箱擋位上一直比較落后。

直到新一代凱美瑞上市，原來(lái)老掉牙的4AT才被替換掉。除了一些大型SUV仍采用4AT、5AT外，絕大部分配備自動(dòng)變速箱的量產(chǎn)車(chē)型，均配備6AT以及更先進(jìn)的技術(shù)。目前，雷克薩斯品牌中，最新的兩代車(chē)型NX系列與RX系列，仍搭載的是6AT。

2014年上市的Jeep自由光，是第一款搭載9AT變速箱的乘用車(chē)。這款由ZF研發(fā)的9速自動(dòng)變速箱，也出現(xiàn)在了路虎極光與發(fā)現(xiàn)神行上。從3AT到5AT，用了半個(gè)世紀(jì);從6AT到9AT，只用了十年時(shí)間。

目前，福特新一代F-150皮卡搭載的10速變速箱，是量產(chǎn)乘用車(chē)中擋位數(shù)量的最高紀(jì)錄。而值得一提，福特的11速變速箱技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了專(zhuān)利。擋位數(shù)量的增加，其實(shí)得益于工業(yè)設(shè)計(jì)與精密器械加工水平的提升。尤其是CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的普及，讓復(fù)雜的變速箱結(jié)構(gòu)可以有更深度的延伸。

因?yàn)閾跷坏脑黾硬⒉灰馕吨X輪組數(shù)或變速箱體積的增加，如何在有限齒輪與換擋機(jī)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)更寬的齒比范圍，才是自動(dòng)變速箱進(jìn)步的精髓。以8AT變速箱為例，它至少包括變矩器、行星齒輪，以及多片式離合器三個(gè)核心部件。

變矩器目前以液力變矩器為市場(chǎng)主流，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間的動(dòng)力傳遞通道。采用液力耦合機(jī)構(gòu)，當(dāng)掛在D擋的時(shí)候，車(chē)輛的怠速會(huì)驅(qū)動(dòng)變速箱，此時(shí)你松開(kāi)剎車(chē)車(chē)輛會(huì)徐徐前行。

行星齒輪是所有變速箱都有的核心裝置，它負(fù)責(zé)制造齒比，縮小或放大發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳遞過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速與扭矩。多片式離合器則負(fù)責(zé)創(chuàng)造擋位，是變速箱在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同轉(zhuǎn)速下，可以匹配不同的齒比。

在8AT變速箱領(lǐng)域，目前市場(chǎng)以ZF的8HP產(chǎn)品，與愛(ài)信的AWF8F35產(chǎn)品比較普及。前者是縱置變速箱的代表作，后者是橫置變速箱的代表作。當(dāng)然，愛(ài)信也有自己的縱置8AT產(chǎn)品叫做TL-80SN，但不如ZF的普及，目前只應(yīng)用在了。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上講，愛(ài)信的8AT(縱置或橫置)都要更勝一籌。這款8AT變速箱僅僅使用3組 Lepelltier行星齒輪，即實(shí)現(xiàn)了8種不同的前進(jìn)擋齒比。這樣的設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于橫置8AT來(lái)說(shuō)，能夠進(jìn)一步縮小體積，方便與橫置變速箱一同“塞進(jìn)”引擎艙;而ZF的8AT，則使用的是4組行星齒輪。

但從實(shí)際產(chǎn)品體驗(yàn)來(lái)說(shuō)，ZF的8AT口碑要略好于愛(ài)信的8AT。愛(ài)信的8AT經(jīng)常被詬病換擋頓挫，而沒(méi)有ZF的8AT那么平順。且油耗表現(xiàn)上，ZF的8AT貌似也更加節(jié)能。這或許是行星齒輪組數(shù)的區(qū)別導(dǎo)致的，當(dāng)然變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其他零部件設(shè)計(jì)也會(huì)影響產(chǎn)品性能。

最重要的一點(diǎn)，ZF與愛(ài)信都是零部件制造商，不同的汽車(chē)品牌采用他們的產(chǎn)品，都要進(jìn)行重新編程，并針對(duì)自家的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)教。所以，盡管沃爾沃與Mini均裝備了愛(ài)信的橫置8AT變速箱，但實(shí)際體驗(yàn)也會(huì)存在差別。

同樣的道理也體現(xiàn)在，ZF的9HP(即9AT產(chǎn)品)被應(yīng)用到了Jeep自由光與路虎極光上，但在自由光上一般很難上到9擋;而在極光上是很容易上到9擋的。各品牌取向不同，變速箱的實(shí)際表現(xiàn)也就不同。

但有些硬傷會(huì)同時(shí)波及Jeep與路虎，比如在北美市場(chǎng)、中國(guó)市場(chǎng)均被曝光過(guò)的9AT故障。這讓大眾開(kāi)始質(zhì)疑ZF的9AT變速箱質(zhì)量。自由光與極光同時(shí)遭遇變速箱風(fēng)波，且波及全球市場(chǎng)，這可以排除廠(chǎng)家的編程問(wèn)題。

除ZF外，奔馳也研發(fā)了自己的9G-Tronic產(chǎn)品，并于2014年首次裝配于E級(jí)E350 BlueTec柴油車(chē)型上。當(dāng)然，這款車(chē)主要是為了迎合歐盟日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，并未在全球市場(chǎng)推行。直到上個(gè)月，奔馳GLE的發(fā)布，才正式代表9G- Tronic變速箱進(jìn)入奔馳全系產(chǎn)品。

將于2015年底發(fā)布的奔馳GLC，是第三款搭載9G-Tronic的車(chē)型?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在未來(lái)5年內(nèi)，奔馳S級(jí)、新一代E級(jí)，以及C級(jí)等，均會(huì)更換9G-Tronic變速箱。其實(shí)，奔馳從2009年就開(kāi)始研發(fā)這款產(chǎn)品了，直到6年以后才正式應(yīng)用于量產(chǎn)車(chē)。

作為奔馳的第七代變速箱技術(shù)，9G-Tronic比7G-Tronic要更加輕量化，同時(shí)占用的體積不變。根據(jù)對(duì)已裝備該變速箱的GLC測(cè)試來(lái)看，9G-Tronic在換擋邏輯上有了新的調(diào)教，其升降檔更加積極。得益于更廣的齒比，9G- Tronic的平順性也進(jìn)一步改善。

在實(shí)際工況中，第9擋的意義主要體現(xiàn)在高速巡航時(shí)。據(jù)實(shí)測(cè)，當(dāng)車(chē)輛在120km/h以9擋行駛時(shí)，9G-Tronic變速箱的轉(zhuǎn)速只有1350rpm。相比之下，6AT變速箱此時(shí)在6擋的轉(zhuǎn)速一般在2000~2500rpm。

所以，盡管愛(ài)信的6AT或福特的SelectShift做得平順性非常不錯(cuò)，幾乎感覺(jué)不到頓挫，但燃油經(jīng)濟(jì)性是個(gè)硬傷。這里也要說(shuō)一點(diǎn)，那就是為何進(jìn)口普拉多仍配備4AT?Jeep牧馬人仍配備5AT?