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超跑的秘密(二):分秒必争的变速箱

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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。

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『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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● 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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  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。

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『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。

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『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。

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  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。

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『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

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文章标签: 变速箱技术
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