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挡位从来不嫌多 福特10AT变速箱详解

作者:admin 2017-04-14 我要评论

1 福特与通用为何联手研发10AT? 回顶部 【太平洋汽车网 技术频道】 有些东西男人从来不会嫌多,越大越多越钟爱想啥呢?我说的是挡位。现在8AT大行其道,上至 宝...

1福特与通用为何联手研发10AT?回顶部

  【太平洋汽车网 技术频道】有些东西男人从来不会嫌多,越大越多越钟爱……想啥呢?我说的是挡位。现在8AT大行其道,上至宝马奔驰,下至本田丰田都采用8AT,甚至不少发动机横置平台的车型采用了9AT。挡位越来越多,达到一种新的高度,现在甚至连搭载着10AT的福特F-150都已经进入国内市场。F-150这副10AT变速箱是由福特和通用联合研发的。究竟这套挡位突破双位数字的变速箱的表现如何?就由青山带你一起看看其到底有多6。

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● 10AT有何来历?

  2016年初福特和通用汽车几乎同时宣布在美国密歇根州升级改造工厂,以建立全新的10挡自动变速箱。其实早在2013年,福特和通用共同宣布将合作研发生产两个全新的自动变速箱:应用在前驱平台的9挡自动变速箱和后驱平台的10挡自动变速箱。9挡自动变速箱和10挡自动变速箱将会替代他们现时的6挡变速箱和8挡变速箱。这款10挡自动变速箱代号为10R80,下文10R80即为10挡自动变速箱。

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【福特10R80变速箱生产过程】

  明明是竞争对手,为何福特和通用要一起合作研发变速箱?在变速箱领域很多时候主机厂都受制于ZF采埃孚和爱信的限制。当欲想要更完美的产品时需要自行研发。同时全球的燃油经济性法规开始收紧,需要通过更多黑科技来克服面对。

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  福特和通用作为美国汽车三巨头的一员,抱团出击更好应对来自日系和欧系品牌的挑战。事实上,对于新变速箱的开发是非常冒险的行为,不仅是复杂的技术还有市场和资金风险。两家大主机厂共同开发一种变速箱,可互相分担研发成本和风险。同时10R80将会应用在福特大多数车型上与通用的皮卡车和SUV车型,从长远规划来看研发变速箱的成本比购买ZF或爱信变速箱成本来得要低。

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  除了成本和风险因素外,还有一个因素也就是用自家变速箱的自豪感觉。这一份优越感是用其他变速箱所无法给予。这也让消费者对其产品更加另眼相看,而不是市面上雷同的产品。

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  福特和通用共同研发的全新的10挡自动变速箱,同时为了性能所需。暂时可知道通用将这款10R80变速箱搭载在新款科迈罗Camaro ZL1和科尔维特上,因而其性能对标则是保时捷911。10R80其中一个研发目标是换挡速度超越保时捷的7挡PDK。未来福特也有计划将10R80应用在野马或GT车型上。最早进入国内的搭载10R80的车型为福特F-150 Raptor猛禽。

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  大伙会奇怪代号为10R80的10挡自动变速箱既搭载在皮卡上,又搭载在高性能跑车上,一种变速箱怎么会搭载不同类型的车上,其效果是一致的么?显然这也是福特和通用所考虑到情况。10R80整体硬件结构部分两家公司共同研发,包括离合器、行星齿轮组、自重、尺寸、每一挡的传动比、整体齿比范围等参数都固定的。换句话来说无论装哪台车型上的代号为10R80的变速箱都是一样的。

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  硬件一致毫无疑问可以降低制造成本。然而,10R80面对搭载不同车型,福特和通用采用独自的软件控制程序,其软件可控性高。每一款车型有独有的换挡逻辑,如Camaro ZL1和科尔维特上的换挡逻辑追求更快的换挡速度,与保时捷的PDK竞争;搭载在皮卡和大型SUV上则更注重燃油经济性,可控制发动机转速更低。针对不同车型可以有着不同的软件程序优化,且成本更低。

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  总体来说,福特和通用联合研发10R80的10挡变速箱很大程度是基于燃油经济性法规、高性能的追求以及不想寄人于篱下。相信未来2~3年福特和通用大量车型使用这副代号为10R80的10挡变速箱。

 

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● 10AT厉害性能表现

为何叫10R80?

  这款变速箱有意思的是,两家主机厂都将这款变速箱命名代号为10R80。其中“10”代表着有10个前进挡位,“R”为纵置平台的后驱或四轮驱动,“80”则是代表着可承受最大的输入转矩为800N·m。

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10R80体积很长很大?

  10挡自动变速箱至今为止听起来也是蛮吓人的,比6挡自动变速多了4个档位,但却重量只增加了约4磅,约合1.81kg;长度尺寸增加了一英寸,约合25.4毫米。整体结构非常紧凑。整体尺寸几乎等同ZF采埃孚的8AT。

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  10挡自动变速箱重量并没有大幅度增加,更多是因为整个外形都采用了铝合金材质,整体钟式铝合金外壳有助于减轻重量并增强刚度,甚至连变速箱的支架都采用铝合金材质。整体变速箱并没有铸铁零件。因此10R80的重量约为106kg。

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  其实10R80并没有因为挡位的增加而增大尺寸更有利于已有车辆的安装匹配。无需重新设计变速箱的布置,最大限度地减少车辆接口的变化,可以满足绝大多数车型。

7.34齿比范围并不最广

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  10挡自动变速箱顾名思义有着10个前进挡和一个倒档。其中前六个挡位是减速传动比,第七挡位直接挡,八至十挡为超速挡。第一挡传动比为4.70:1,而第十挡传动比则为0.64:1,所以整体齿比范围为7.34。相比ZF采埃孚的横置9AT齿比范围9.819、ZF纵置8AT的7.8、奔驰9G齿比范围9.16,10R80整体齿比范围并不算宽广。福特认为齿比范围过高更加不利于加速性能和拖拽性能,因而设定齿比不超过7.4。

三台变速箱齿比对比
挡位 10R80 通用8L 奔驰9G
1 4.70 4.56 5.502
1 2.99 2.97 3.300
3 2.15 2.08 2.315
4 1.80 1.69 1.661
5 1.52 1.27 1.210
6 1.28 1.00 1.000
7 1.00 0.85 0.865
8 0.85 0.65 0.717
9 0.69 - 0.602
10 0.64 - -
倒档 4.87 3.82 4.932

  10R80并不是特别宽广的齿比范围,因而各个挡位之间的传动比设定相当接近。10R80在换挡期间转速下降只有20%,比保时捷7挡PDK的25%转速下降和ZF 8AT转速下降25%都要更小。这意味着在全油门加速时,发动机基本上保持在最佳扭矩输出。

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  第十挡的传动比为0.636,相比与通用的8AT的最高档传动比0.65并没有下降太多,但也对高速行驶时有效降低发动机转速,提高燃油经济性。10R80变速箱第九挡的为0.689,与最高挡传动比相差仅为8%,因而10挡降9挡几乎感觉不到顿挫。福特F-150 Raptor在约104km/h时便自动挂上第10挡,同时也只有在轻载时才可上第10挡。当车辆重载/拖拽或者处于运动模式下,车辆最高只能升至第9挡,如此有助于车辆发挥更大的动力。

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  其实10个挡位真的有点多。日常驾驶变速箱甚少采用逐挡升降,在节气门部分开启的加速中,通常采用跳挡的方式,如从起步第1挡跳转至第3挡,然后第5挡,紧接着到超速或直接传动比齿轮,6、7、8挡。同时降挡也采用相同的逻辑,可以从第10挡一下子跳转至第8挡,再到第5挡、第3挡、第1挡。

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  实际上10R80变速箱只有三种情况下采用逐级升挡。第一种情况是全油门时,通过变速箱紧密的传动比让发动机时刻保持最大功率输出,第二种情况是非常轻的节气门开度时,基本是美国EPA燃油经济性测试时才会出现。第三种则是手动换挡。

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  福特F-150 Raptor的10R80变速箱有着三种换挡模式,拖车、运动和正常模式。每一种模式都会有特定换挡时机和频率,以适应不同的驾驶行为。日常驾驶10R80可将发动机转速控制在2000rpm之内。即便车速在120km/h时,发动机转速也不到2000rpm。

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内部结构没有变得过于复杂

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  挡位多了结构一定就复杂?然而并不是,10R80拥有4组行星齿轮组,即组合出10种传动比,ZF 8HP和GM 8L变速箱同样也采用了4组行星齿轮组结构。10R80采用6个执行器,其中是2个制动器和4个离合器。相比ZF 8HP和GM 8L变速箱的5个执行器,10R80仅仅多了一个离合器。

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  实质上10R80与ZF 8HP有着非常相似的设计,甚至连第一档的动力流都一样。这是因为2个制动器(A和B)嵌套在一起,同时第一、二以及四行星齿轮组布局都非常类似。正是因为执行机构的嵌套设计,10R80整体尺寸以及控制复杂程度并没有8AT来得要大和困难。所有邻近的挡位切换,只需要一个执行器打开,另一个执行器关闭,实现快速换挡。正因为如此,通用科迈罗ZL1换挡速度超越保时捷911的7挡PDK。

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  为了提高燃油效率,10R80配备了可变排量的油泵,根据转速以及负载来调节供油压力。10R80更低粘度的变速箱油,变速箱油要求粘度为4.5厘泊,进一步减少变速箱内机械摩擦和油泵的工作量。为了迎合启停功能,电动油泵可在发动机熄灭时对变速箱内部进行冷却,同时储液罐可更快启动车辆。为了延长变速箱寿命,10R80内部布置了两级高效滤清器,过滤变速箱油的杂质。这样一来更换变速箱油的费用将会大幅度提升。

  除了采用可变排量油泵和低粘度变速箱油外,采用滚针轴承代替平止推垫圈,甚至采用微小弹簧来分开多片离合器,以减少离合器之间的阻力。

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  与此同时液力变矩器设计的更加薄,直径更大,其直径达到260mm,并具有锁止离合器。它还使用电子控制容量离合器(ECCC)技术,在换档期间可调节滑动量来抑制发动机振动,以用于更平稳的运行传递动力。

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  通过如此众多措施,福特估计10R80变速箱相比福特6挡自动变速箱可降低3-4%的油耗。整体推测较为保守。实际上,2017款的F-150相比2016款燃油经济性有着不少了提升,油耗降低了5%-11%。

● 总结

  福特和通用联合开发10AT无疑给美系车打了一支强心针,今后通用乃至福特旗下的车型不在被人诟病。10AT的确很先进,齿比也是相当密集,同时最高档的传动比也较低,整体有效提升燃油经济性。两家的10AT硬件一致,内部结构没有过于复杂,同时可根据不同车型调性,通过软件程序的设定调校换挡逻辑,以满足绝大多数车型。至于可靠耐用性上,只能交给时间去解答。青山就知道前端时间福特F-150就因10AT变速箱故障问题而停产一段时间。

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