最近這十幾年來(lái),自動(dòng)變速器普及的速度很快,主流的AT變速器都已經(jīng)達(dá)到9個(gè)甚至10個(gè)擋位了,而乘用車(chē)手動(dòng)變速箱的擋位最多只有6個(gè)(貨車(chē)變速箱另當(dāng)別論),還停留在20年前的水平,為何自動(dòng)變速器可以不斷增加擋位,而手動(dòng)變速器卻不行呢,為何不能給乘用車(chē)打造10擋的手動(dòng)變速器?
其實(shí)手動(dòng)變速器是可以擁有更多擋位的,如上圖所示貨車(chē)所用的手動(dòng)變速箱就擁有16個(gè)擋位,而下圖中的7擋手動(dòng)變速器則是一些超跑品牌給高端駕駛者定制的產(chǎn)品,比如保時(shí)捷、克爾維特等,對(duì)駕駛者的操作技巧是有要求的。可以說(shuō)乘用車(chē)手動(dòng)變速器止步于7擋,依然不能像AT變速器那樣肆無(wú)忌憚的增加擋位。
哪些原因?qū)е铝耸謩?dòng)變速箱難以增加擋位?
乘用車(chē)手動(dòng)變速器大都是5擋、6擋的原因在于操作難度,如上圖這款7擋手動(dòng)變速器擁有7個(gè)前進(jìn)擋,那么在不考慮倒擋的條件下選擋機(jī)構(gòu)達(dá)到了7個(gè),也就是說(shuō)橫向的選擇從3個(gè)變化為4個(gè),操作難度將提高;當(dāng)然這對(duì)于一些手動(dòng)高手而言也不算啥,那當(dāng)前進(jìn)擋位增加至8個(gè)、9個(gè)甚至10個(gè)呢?擋桿的橫向選擇達(dá)到5個(gè),這時(shí)候?qū)ψ兯倨鞯目刂茖⒉辉俚眯膽?yīng)手,也可以理解成學(xué)習(xí)成本太高了。
而在另一方面,定軸式(平行軸)變速器齒輪機(jī)構(gòu)的重復(fù)利用率太低,每增加一個(gè)擋位就需要多增加一對(duì)齒輪(上下兩軸齒輪是一一對(duì)應(yīng)的),同時(shí)需要增加的還有同步器與撥叉,上圖中這個(gè)5速手動(dòng)變速器擁有3個(gè)同步器3個(gè)撥叉,如果擋位增加到10個(gè)呢?將擁有6個(gè)同步器、6個(gè)撥叉,橫向排列的擋位齒輪將達(dá)到10對(duì),此時(shí)變速器的重量、成本將大幅度提高,其次每?jī)蓚€(gè)擋位之間還要給同步器留空間,那么10擋手動(dòng)變速器的縱向長(zhǎng)度將越發(fā)不可控。
定軸齒輪機(jī)構(gòu)與行星齒輪機(jī)構(gòu)的博弈
定軸(平行軸)齒輪機(jī)構(gòu)的最大劣勢(shì)就是齒輪組重復(fù)利用率太低,上文已經(jīng)提到一對(duì)齒輪只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)擋位,比如6MT手動(dòng)變速器掛5擋時(shí),其它4個(gè)擋位主軸、中間軸上掛著的4組齒輪都在空轉(zhuǎn),而起不到任何其它的作用;而行星齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于可以利用更少的行星排數(shù)實(shí)現(xiàn)更多的傳動(dòng)比,比如說(shuō)常見(jiàn)的6AT變速器,無(wú)論是愛(ài)信、還是采埃孚都只有3個(gè)行星排,而愛(ài)信利用3個(gè)行星排也能實(shí)現(xiàn)8個(gè)傳動(dòng)比(8AT)。
行星齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于可以利用多個(gè)離合器與制動(dòng)器的多種不同的組合操作,利用有限的行星排數(shù)實(shí)現(xiàn)更多的傳動(dòng)比,也可以理解為離合器與制動(dòng)器間的排列組合,如上圖所示奔馳的9AT變速器,擋位數(shù)雖然達(dá)到了9個(gè),但只用了4個(gè)行星排,從理論上看4個(gè)行星排利用離合器、控制器的不同排列組合可以實(shí)現(xiàn)最多12個(gè)擋位;所以談變速器的好與壞,不僅僅要看具體的擋位個(gè)數(shù),還要考慮緊湊程度、零部件的重復(fù)利用率。
也正是因?yàn)槎ㄝS式(平行軸)齒輪機(jī)構(gòu)重復(fù)利用率太低,所以本田平行軸變速器止步于8擋,這不僅僅是成本層面的限制,空間上的制約才最為重要;其它如雙離合變速器增加擋位也會(huì)面臨如此的困境,因?yàn)殡p離合變速器、平行軸變速器、手動(dòng)變速器都是定軸式,都是一組齒輪實(shí)現(xiàn)一個(gè)擋位,如上圖6速雙離合的6個(gè)擋位分別布置在兩根輸入軸上,而手動(dòng)變速器的各個(gè)擋位齒輪則是縱向依次排列。
如果手動(dòng)變速器達(dá)到10個(gè)擋位,就如同在上圖的基礎(chǔ)上在增加越一倍的長(zhǎng)度,這么長(zhǎng)的變速器該如何往去布置呢?對(duì)于大部分乘用車(chē)而言是沒(méi)辦法提供如此大的空間給10擋手動(dòng)變速器的;貨車(chē)當(dāng)然沒(méi)問(wèn)題,因?yàn)樗凶銐虻目臻g配備個(gè)16速都綽綽有余,但家用車(chē)型則不同,所以給手動(dòng)變速器增加擋位所面臨的困難很多,其一是操作難度、其二是實(shí)現(xiàn)的意義。
打造一款產(chǎn)品需要有適合它生存的實(shí)際環(huán)境
打造任何機(jī)械產(chǎn)品都需要有適合它生存的實(shí)際環(huán)境,可以簡(jiǎn)單理解為需求、裝機(jī)量,上文已經(jīng)提到了10擋手動(dòng)變速器的體積會(huì)非常大(長(zhǎng)),其次在5速手動(dòng)的基礎(chǔ)上多增加5對(duì)齒輪、3個(gè)撥叉、3組同步器將大幅度提高生產(chǎn)制造成本,當(dāng)一臺(tái)手動(dòng)變速器的成本比常見(jiàn)的CVT、6AT還高時(shí),那么它存在的意義是什么?之所以會(huì)有車(chē)型配備手動(dòng)變速器更多是看重其低成本優(yōu)勢(shì),從而降低車(chē)輛的門(mén)檻價(jià)格。
而一旦手動(dòng)變速器失去了成本優(yōu)勢(shì),那么其存在的意義就沒(méi)有了(肯定有人會(huì)說(shuō)手動(dòng)變速器樂(lè)趣多?只能說(shuō)以車(chē)為樂(lè)的是極少數(shù)人群,主機(jī)廠(chǎng)保留少量車(chē)型的手動(dòng)版本不是為了給消費(fèi)者帶來(lái)樂(lè)趣,只是為了降低成本價(jià)格),所以手動(dòng)擋的擋位個(gè)數(shù)對(duì)于大部分乘用車(chē)而言止步于6擋,雖然AT變速器可以有10擋,那是依靠行星齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),但定軸齒輪機(jī)構(gòu)沒(méi)有這種緊湊優(yōu)勢(shì)。
每增加一個(gè)擋位就只能不斷拉長(zhǎng)變速箱,所以增加擋位不現(xiàn)實(shí),因?yàn)楝F(xiàn)如今配備手動(dòng)變速器的都是入門(mén)級(jí)小車(chē),在空間上沒(méi)有妥協(xié)的條件;而AT變速器也不是無(wú)限制的去堆擋位,很可能止步于10擋(有12擋出現(xiàn),但沒(méi)量產(chǎn)),因?yàn)楦嗟膿跷粫?huì)導(dǎo)致傳動(dòng)比極為密集,每個(gè)擋位傳動(dòng)比所對(duì)應(yīng)的車(chē)速范圍太小,而我們的路況日益擁堵、日常行駛中車(chē)速頻繁變化,這就會(huì)導(dǎo)致12AT、13AT疲于不斷的跳擋,反而把效率降低;總而言之乘用車(chē)手動(dòng)擋最多6個(gè)擋位的根本原因在于定軸齒輪機(jī)構(gòu)的劣勢(shì),其次人的大腦控制邏輯遠(yuǎn)沒(méi)有電腦那么快,所以更多的擋位反而降低了容錯(cuò)率。
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