超跑的秘密之超级变速箱

范鑫 总编
2012-04-15 08:38 / 浏览

    [汽车之家 技术]  “速度”,这两个字也许不是超级跑车的全部,但却一定是设计和制造超级跑车的至上法则。对于一辆想要一心将别人甩在身后的超跑而言,拥有力敌千钧的强劲心脏只能算有了个不错的开头,而接下来,如果想要秒杀时间,必须拥有一台“身手敏捷”的变速器----这,也是决定那零点零几秒胜负的关键所在。

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    为那些8缸、10缸甚至16缸生猛发动机选择搭档的过程可要比各种“快男超女”之类的选秀复杂的多,传动效率、响应速度、可靠性、轻量化、完美的控制系统等等诸多条件缺一不可,可以说超跑对于变速器的要求比凤姐的择偶条件更加苛刻。

传统手动变速器--“大权在握”的成就感

    人们一直以来都更愿意将手动变速箱与“驾驶乐趣”绑定在一起,因为手动变速箱能更好地反映一个人的驾驶技能。换挡时机的选择、挡位的选择、换挡所需的时间----这些都取决于驾驶者的水平。在最高级别的比赛里,从来不会有全自动变速箱的身影,因为这些比赛,都是驾驶技术的较量,而不是单纯的车与车的对抗。成百上千匹马力能否乖乖听你调遣,就完全看你手脚配合的功夫了。

揭开换挡杆下的玄机 手动变速箱详解 汽车之家

『最常见的两轴5速手动变速箱示意图』

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    而且,千万不要因为这是我们最熟悉的一种变速箱就小看了它的存在,超跑上的手动变速箱必然不同凡响。这些手动变速箱的秘密,并不在于人们常常挂在嘴边的什么“直齿”与“斜齿”的区别,也不光是“挡位多”“密齿比”所能概括的。比如短换挡行程的背后是一整套控制机构的优化设计,而并不是做一个短小精悍的排挡杆这么简单;从离合器开始所有的零部件都要针对发动机的蛮力做强化的设计,同时还要兼顾轻量化的要求在合理的位置使用更多的轻质材料;当然也要像发动机那样考虑极限状态下的润滑......

世爵 世爵 世爵C8 2010款 Aileron Spyder

『在国外,很多人都更喜欢手动变速箱的超跑,在国内身价数百万
甚至上千万的超跑在国外几乎都有手动变速箱的版本供消费者选择』

世爵 世爵 世爵C8 2008款 4.2 Spyder  世爵 世爵 世爵C8 2008款 4.2 Spyder

    所以,千万不要抱怨一台三四百万的超跑为什么还是手动变速箱...会有人对你说,1500万的某超跑也是手动变速箱哦...如果让我直白的说,他们和家用轿车手动变速箱的差别主要体现在四个字上--“不计成本”(相对而言)。

    7速时代已经到来--为经济?还是为性能?

    即便在民用车上,变速箱的挡位数量也一直在不断地增加,以保证发动机的能够在更宽泛的车速范围内保持最高效的工作状态,对于超跑而言这一点尤为重要。不过,目前大多数超跑所使用的“6速”手动变速箱,在民间已经没什么好稀罕的了,虽然工艺和技术上没得比,但是10多万元一样能来一台“6挡”的手动轿车......好吧,身为超跑就一定要再一次拿出“不计成本”的样子来----于是,在我们可以买得到的超跑上,7速手动变速箱登场了!

保时捷 保时捷 保时捷911 2013款 Carrera S 3.8L

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『之前网络上曝光的保时捷变速箱排挡杆图片』

    这台新的7速手动变速箱配备在全新的保时捷911车型上,不过看看排挡杆上的挡位分布,也许开过卡车的司机师傅们会更容易习惯。虽说挡位数增加到了七个,但是用来发挥性能的仍然是前面的6个挡位,第7挡的齿比设定其实是为了高速巡航使用,照顾所谓的燃油经济性,能在长途跋涉的时候稍微体贴一下你的油箱和钱包----尽管买911的人完全不会在乎这个...

点击视频观看保时捷7速变速箱的解读(英语和我一样烂的请跳过...)


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全新一代克尔维特将配7速手动变速箱 汽车之家

『新一代克尔维特的假想图』

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『7速变速箱排挡杆示意』

    无独有偶,据说即将登场的新一代克尔维特--克尔维特C7也将为买家提供7速手动变速箱的车型,但是关于这台变速箱目前并没有更多消息,它的存在是否想保时捷911那样,只是为了增加一个“经济挡位”?还是为了更彻底的压榨发动机的效率?都只能等它亮相的时候揭晓答案了。但是不管怎么说,7个挡位对于驾驶者的操作来说无论如何都是一种挑战,即便拥有再出色的手感,胳膊要多往外拐一下也是不太情愿的,尤其对于那些装着涡轮增压发动机的超跑而言,即便是0到400km/h都足够用6速变速箱玩儿转了,7速,有必要吗?

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    全新一代克尔维特将配7速手动变速箱
    http://m.autohome.com.cn/news/201109/246411.html

序列式变速箱--奇妙的换挡鼓,简单高效的变速箱

    “序列式变速箱”对于大多数人而言,是常常和“F1”或者“超跑”一同出现的名词,看起来非常了得。但实际上,机械式的序列变速箱仍旧是一台手动变速箱,只不过它将换挡的机构做了优化,让一切变得更加高效了。

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    传统手动变速箱在换挡时,实际上要经历离合器分离--拨叉移动接合套分离(摘挡)--选择拨叉(选挡)--拨叉移动接合套结合(入挡)--离合器接合这五步过程,序列式变速箱的优势就是使用换挡鼓代替了传统的拨叉控制机构,按照挡位顺序将所有拨叉的运动轨迹直接在换挡鼓上开出沟槽,当换挡鼓转动时,所有的拨叉就能够同时沿着沟槽移动,之前的五个步骤直接变成了三步:离合器分离--换挡(拨叉同时运动)--离合器结合。驾驶者的手部只需要做一个让换挡鼓旋转的动作即可,在之前的超跑和诸多方程式、WRC等赛车上,使用的都是这样的变速箱。

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    所以,我们常常在比赛转播中看到赛车手只是前推或后拉排挡杆就完成了换挡的动作,在效率上较传统手动变速箱大幅度提高。现在这种变速箱还广泛应用在摩托车上。

    不过,纯机械的序列式变速箱仍然需要操作离合器(赛车上密齿比的序列变速箱其实可以直接换挡),于是,随着电子技术的不断演进,人们开始在让序列式变速箱变得越来越“自动”化,通过电液机构或伺服电机来控制离合器,并且使用伺服电机直接驱动换挡鼓,这样的序列式变速箱,驾驶者只需要“意思一下”,前后推动排挡杆,变速箱便能够自动执行换挡。加装了电子控制系统的序列式变速箱也会被归为AMT的范畴。

高效而便捷 常见汽车AMT变速器技术解析 汽车之家

『如今一些AMT就采用了换挡鼓作为拨叉控制机构』

    而在方程式赛车上,已经有使用双换挡鼓的变速箱(分别控制奇数和偶数挡位的拨叉),进一步压榨摘挡和入挡的时间间隙,由电子系统将两个动作做到几乎同步无缝的境界。

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    http://m.autohome.com.cn/tech/201110/250493.html

● 特立独行的变速箱--兰博基尼ISR/宝马SMG III/奔驰AMG speed shift MCT

兰博基尼 兰博基尼 Aventador 2011款 LP700-4

    想当初,大牛全新的LP700-4亮相时,不仅仅是那副棱角分明的外表引起了人们的热议,同样让大家感兴趣的还有它的那套动力总成--号称全新研发的V12发动机和一台换挡速度在50毫秒以内的7速ISR变速箱。

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    ISR的全称为Independent Shift Rail,出自格拉齐亚诺(Graziano)之手,这个品牌为玛莎拉蒂、迈凯轮、阿斯顿马丁等众多大厂提供传动系统零部件,从取力器、限滑差速器模块、驱动桥模块到变速箱等,兰博基尼盖拉多与蝙蝠使用的E-Gear变速箱同样来自这里。

    这台变速箱从原理上来说,其实就是用电控系统取代了传统手动变速箱的机械连杆机构,它能按照你的指令控制四个独立的拨叉在瞬间完成挡位的切换,也能按照自己的逻辑自动换挡。有高效的液压系统控制的独立拨叉能够在前一个拨叉分离的同时,迅速接合下一个挡位。而且,这么一台变速箱的质量仅有70公斤,对于LP-700这种还要承载四驱系统的超跑来说简直太理想了。

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    挑战双离合 兰博基尼ISR变速箱技术浅析
    http://m.autohome.com.cn/tech/201105/196366.html

    而事实上,类似的思路并不是第一次在变速箱上出现,在更早的时候由宝马和格特拉克所打造的第三代SMG变速箱上,就采用了独立控制拨叉的设计思路,也许当年搭载V10发动机的宝马M5/M6在大家眼中并不能算是超跑,但是这台变速箱还是值得一说的。

宝马 宝马M 宝马M5 M5 以往经典版  宝马 宝马M 宝马M6 2006款 M6

『尽管搭载V10发动机的M5和M6在人们眼里还算不上“超跑”
但是它们使用的SMG变速箱在超跑们的变速箱面前并不自卑』

    第三代的SMG的思路很快就明确了:宝马需要一套更加高效和可靠的执行机构,于是我们看到了使用“外挂”的SMG III变速箱,这台变速箱不再使用换挡鼓,却采用了每个拨叉架独立使用液压控制的思路,液压阀和液压管路都集成在变速箱壳体上,依靠液压泵建立的高压以极高的响应速度控制离合器和拨叉,使其换挡速度较SMG II再提升20%,同时这一代的变速箱开始使用线控技术,用电子排挡杆代替之前的操纵机构,排挡杆与变速箱之间没有了机械连接,而方向盘拨片的布置也变得更加容易了。

宝马 宝马M 宝马M5 2005款 M5  宝马 宝马M 宝马M5 2005款 M5

『M5上的拨片和电子排挡杆』

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    而SMG III作为一台优秀的变速箱,值得称道的还有它的控制系统,它不仅具备“弹射起步”的功能,还能够提供十多种工作模式,并且可以直接由用户通过简单的“+”和“—”来选择变速箱的工作方式是偏向运动还是偏向舒适。

相关阅读:

    永恒的经典!宝马SMG变速器技术详解
    http://m.autohome.com.cn/tech/201105/191424.html

    如果说前面这两位彼此还算有所关联的话,那么接下来这位可以说是真正的特立独行了,奔驰的AMG高性能车系御用的变速箱----AMG speed shift MCT。

奔驰 奔驰AMG 奔驰CLS AMG 2012款 CLS 63 AMG  奔驰 奔驰AMG 奔驰C级AMG 2012款 C 63 AMG 动感型

『AMG speed shift MCT是目前AMG家族中使用很普遍的一台变速箱』

    MCT是AMG家族中大多数车型都在使用的一台变速箱,看起来应用很普遍,但是它的思路并不普通,它是基于奔驰的7G tronic自动变速器而来的一款变速箱,与普通自动变速箱最大的差异在于,它用一个液力控制的多片离合器组代替了传统的液力变矩器,后半部分依旧是行星齿轮组。

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    多片离合器相比液力变矩器拥有更低的惯量和更高的响应速度,在传动效率上优于液力变矩器,因此这台MCT变速箱在自动变速箱的阵营里轻松成为了佼佼者。它的控制系统也同样强大,从C(舒适)到S(运动)到S+,每一级响应速度提升20%,在M模式下,它的换挡时间可以达到0.1秒,在自动变速箱当中已是非常敏捷的响应了。整个变速箱体采用镁合金打造,重量仅80公斤,比同速别的自动变速箱轻盈了不少。

    如果对自动变速箱还不了解的话,可以看这里了解一番

既简单也复杂 技术解读自动变速器使用 汽车之家

超跑新潮流--双离合变速器

    双离合变速箱虽然创意诞生在70多年前,但是在超跑当中活跃起来,也不过是近几年的事情。双离合变速箱其实相当于两台手动变速箱(一台奇数挡、一台偶数挡)的变速箱加上一套机电控制系统,通过精准的电子控制系统实现相邻挡位间接近无缝的动力传输。而且,相比传统的序列式变速箱,双离合的优势不仅仅在于相邻挡位的完美切换,在跨挡位升挡/降挡时,双离合变速箱的响应速度是使用换挡鼓的序列变速箱无法比拟的。

    技术的不断发展解决了原先双离合器在控制精度上的难题,接近无缝传动的优势加上基于手动变速箱结构的高效率特点被更好的展现出来,它的结构相对自动变速箱而言要简单的多,体积和重量都更接近手动变速箱,同时成本也更加合理,看起来没有让人不爱的道理,各超跑厂商们也不失时宜的纷纷加入双离合变速箱的行列。

汽车之家 布加迪 威航 2008款 16.4 8.0t

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    在量产的超跑当中,2005年登场布加迪威航当属“双离合”潮流的引领者,这台能够承受超过1250牛·米扭矩的双离合变速箱由Ricardo打造,这家专门为赛车和超跑提供传动系统解决方案的厂商用双离合变速箱将W16这台超过1000马力的怪物调校的服服帖帖,不到3秒破百的成绩里,少不了变速箱的功劳。

日产 日产(进口) 日产GT-R 2012款 3.8T Premium Edition  迈凯轮 迈凯轮 迈凯轮MP4-12C 2012款 基本型

   『日产GT-R』                   『迈凯伦MP4-12C』 

法拉利 法拉利 法拉利FF 2012款 6.3 V12  法拉利 法拉利 458 Italia 2011款 4.5 标准型

   『法拉利FF』                   『法拉利458 Italia』

奔驰 奔驰AMG 奔驰SLS AMG 2011款 SLS AMG  保时捷 保时捷 保时捷911 2010款 Targa 4 3.6L

『奔驰SLS AMG』                    『保时捷911』

    从2008年开始,双离合变速箱的超跑一拥而上,日产GT-R、迈凯轮MP4-12C、法拉利458、FF、奔驰SLS AMG、保时捷911等等车型陆续带着双离合变速箱出现在大家眼前。

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完美无缺? DSG与S-Tronic变速箱解析 汽车之家

『GT-R的双离合变速器』

    而各家厂商推出的双离合变速箱尽管在供应商上不尽相同,但是基本上拥有相同的特点,例如都采用湿式双离合器、速别在6速或7速、纵置变速箱、箱体使用轻合金材料、拥有功能强大的控制软件等等,并且换挡的响应时间基本都在0.1秒以内。

    当然,双离合变速箱并不意味着完全的强大,它在有些时候也有可能会带来一些麻烦,比如超跑们在拥堵的城市当中行驶,双离合变速箱的负荷较大,容易出现吃不消的情况。同时双离合变速箱在类似GT-R这样的车型上也成了发掘发动机潜力的瓶颈,想要榨取更多的发动机动力就必须同步升级变速箱...

    想了解GT-R改造变速箱的相关知识?

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编辑小结:

    为大家大致介绍了一下超级跑车们使用的各种变速箱,不知各位看官更喜欢哪一类的变速箱。超跑对于效率、极限和轻量化的纠结是永无止境的,现在流行的双离合肯定不会就此成为超跑变速箱的终点。

法拉利 法拉利 458 Italia 2011款 4.5 标准型

『那个传统的排挡杆正在消失,对于大多数人而言,似乎有拨片就够了』

法拉利 法拉利 458 Italia 2011款 4.5 标准型

    另外,不知道各位看官有没有发现一个趋势,那个曾经让我们的右手激动得颤抖不已的排挡杆正在渐渐从一些新的超跑上消失,取而代之的是方向盘后面的换挡拨片。拨片的出现能让你把更多的精力放在方向盘上,从操控安全方面来看是值得推荐的做法,能让人更专注于驾驶,拨片也同样能让手握方向盘的人溢出满满的驾驭感。但是如果说到乐趣的话,我相信,很多人会和我一样怀念右手边的那块位置。(文/图 汽车之家 范鑫)

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