有些東西男人從來不會嫌多,越大越多越鐘愛。想啥呢?說得是擋位。現在8AT大行其道,上至寶馬奔馳,下至本田豐田都采用8AT,甚至不少發動機橫置平台的車型采用了9AT。擋位越來越多,達到一種新的高度。現在甚至搭載着10AT的福特F-150都進入國内,這副10AT由福特和通用聯合研發。究竟這套擋位突破雙位數字的變速箱表現如何?
● 10AT有何來曆?
2016年初福特和通用汽車幾乎同時宣布在美國密歇根州升級改造工廠,以建立全新的10擋自動變速箱。其實早在2013年,福特和通用共同宣布将合作研發生産兩個全新的自動變速箱:應用在前驅平台的9擋自動變速箱和後驅平台的10擋自動變速箱。9擋自動變速箱和10擋自動變速箱将會替代他們現時的6擋變速箱和8擋變速箱。這款10擋自動變速箱代号為10R80,下文10R80即為10擋自動變速箱。
明明是競争對手,為何福特和通用要一起合作研發變速箱?在變速箱領域很多時候主機廠都受制于ZF采埃孚和愛信的限制。當欲想要更完美的産品時需要自行研發。同時全球的燃油經濟性法規開始收緊,需要通過更多黑科技來克服面對。
福特和通用作為美國汽車三巨頭的一員,抱團出擊更好應對來自日系和歐系品牌的挑戰。事實上,對于新變速箱的開發是非常冒險的行為,不僅是複雜的技術還有市場和資金風險。兩家大主機廠共同開發一種變速箱,可互相分擔研發成本和風險。同時10R80将會應用在福特大多數車型上與通用的皮卡車和SUV車型,從長遠規劃來看研發變速箱的成本比購買ZF或愛信變速箱成本來得要低。
除了成本和風險因素外,還有一個因素也就是用自家變速箱的自豪感覺。這一份優越感是用其他變速箱所無法給予。這也讓消費者對其産品更加另眼相看,而不是市面上雷同的産品。
福特和通用共同研發的全新的10擋自動變速箱,同時為了性能所需。暫時可知道通用将這款10R80變速箱搭載在新款科邁羅Camaro ZL1和科爾維特上,因而其性能對标則是保時捷911。10R80其中一個研發目标是換擋速度超越保時捷的7擋PDK。未來福特也有計劃将10R80應用在野馬或GT車型上。最早進入國内的搭載10R80的車型為福特F-150 Raptor猛禽。
大夥會奇怪代号為10R80的10擋自動變速箱既搭載在皮卡上,又搭載在高性能跑車上,一種變速箱怎麼會搭載不同類型的車上,其效果是一緻的麼?顯然這也是福特和通用所考慮到情況。10R80整體硬件結構部分兩家公司共同研發,包括離合器、行星齒輪組、自重、尺寸、每一擋的傳動比、整體齒比範圍等參數都固定的。換句話來說無論裝哪台車型上的代号為10R80的變速箱都是一樣的。
硬件一緻毫無疑問可以降低制造成本。然而,10R80面對搭載不同車型,福特和通用采用獨自的軟件控制程序,其軟件可控性高。每一款車型有獨有的換擋邏輯,如Camaro ZL1和科爾維特上的換擋邏輯追求更快的換擋速度,與保時捷的PDK競争;搭載在皮卡和大型SUV上則更注重燃油經濟性,可控制發動機轉速更低。針對不同車型可以有着不同的軟件程序優化,且成本更低。
總體來說,福特和通用聯合研發10R80的10擋變速箱很大程度是基于燃油經濟性法規、高性能的追求以及不想寄人于籬下。相信未來2~3年福特和通用大量車型使用這副代号為10R80的10擋變速箱。
● 10AT厲害性能表現
為何叫10R80?
這款變速箱有意思的是,兩家主機廠都将這款變速箱命名代号為10R80。其中“10”代表着有10個前進擋位,“R”為縱置平台的後驅或四輪驅動,“80”則是代表着可承受最大的輸入轉矩為800N·m。
10R80體積很長很大?
10擋自動變速箱至今為止聽起來也是蠻吓人的,比6擋自動變速多了4個檔位,但卻重量隻增加了約4磅,約合1.81kg;長度尺寸增加了一英寸,約合25.4毫米。整體結構非常緊湊。整體尺寸幾乎等同ZF采埃孚的8AT。
10擋自動變速箱重量并沒有大幅度增加,更多是因為整個外形都采用了鋁合金材質,整體鐘式鋁合金外殼有助于減輕重量并增強剛度,甚至連變速箱的支架都采用鋁合金材質。整體變速箱并沒有鑄鐵零件。因此10R80的重量約為106kg。
其實10R80并沒有因為擋位的增加而增大尺寸更有利于已有車輛的安裝匹配。無需重新設計變速箱的布置,最大限度地減少車輛接口的變化,可以滿足絕大多數車型。
7.34齒比範圍并不最廣
10擋自動變速箱顧名思義有着10個前進擋和一個倒檔。其中前六個擋位是減速傳動比,第七擋位直接擋,八至十擋為超速擋。第一擋傳動比為4.70:1,而第十擋傳動比則為0.64:1,所以整體齒比範圍為7.34。相比ZF采埃孚的橫置9AT齒比範圍9.819、ZF縱置8AT的7.8、奔馳9G齒比範圍9.16,10R80整體齒比範圍并不算寬廣。福特認為齒比範圍過高更加不利于加速性能和拖拽性能,因而設定齒比不超過7.4。
10R80并不是特别寬廣的齒比範圍,因而各個擋位之間的傳動比設定相當接近。10R80在換擋期間轉速下降隻有20%,比保時捷7擋PDK的25%轉速下降和ZF 8AT轉速下降25%都要更小。這意味着在全油門加速時,發動機基本上保持在最佳扭矩輸出。
第十擋的傳動比為0.636,相比與通用的8AT的最高檔傳動比0.65并沒有下降太多,但也對高速行駛時有效降低發動機轉速,提高燃油經濟性。10R80變速箱第九擋的為0.689,與最高擋傳動比相差僅為8%,因而10擋降9擋幾乎感覺不到頓挫。福特F-150 Raptor在約104km/h時便自動挂上第10擋,同時也隻有在輕載時才可上第10擋。當車輛重載/拖拽或者處于運動模式下,車輛最高隻能升至第9擋,如此有助于車輛發揮更大的動力。
其實10個擋位真的有點多。日常駕駛變速箱甚少采用逐擋升降,在節氣門部分開啟的加速中,通常采用跳擋的方式,如從起步第1擋跳轉至第3擋,然後第5擋,緊接着到超速或直接傳動比齒輪,6、7、8擋。同時降擋也采用相同的邏輯,可以從第10擋一下子跳轉至第8擋,再到第5擋、第3擋、第1擋。
實際上10R80變速箱隻有三種情況下采用逐級升擋。第一種情況是全油門時,通過變速箱緊密的傳動比讓發動機時刻保持最大功率輸出,第二種情況是非常輕的節氣門開度時,基本是美國EPA燃油經濟性測試時才會出現。第三種則是手動換擋。
福特F-150 Raptor的10R80變速箱有着三種換擋模式,拖車、運動和正常模式。每一種模式都會有特定換擋時機和頻率,以适應不同的駕駛行為。日常駕駛10R80可将發動機轉速控制在2000rpm之内。即便車速在120km/h時,發動機轉速也不到2000rpm。
内部結構沒有變得過于複雜
擋位多了結構一定就複雜?然而并不是,10R80擁有4組行星齒輪組,即組合出10種傳動比,ZF 8HP和GM 8L變速箱同樣也采用了4組行星齒輪組結構。10R80采用6個執行器,其中是2個制動器和4個離合器。相比ZF 8HP和GM 8L變速箱的5個執行器,10R80僅僅多了一個離合器。
實質上10R80與ZF 8HP有着非常相似的設計,甚至連第一檔的動力流都一樣。這是因為2個制動器(A和B)嵌套在一起,同時第一、二以及四行星齒輪組布局都非常類似。正是因為執行機構的嵌套設計,10R80整體尺寸以及控制複雜程度并沒有8AT來得要大和困難。所有鄰近的擋位切換,隻需要一個執行器打開,另一個執行器關閉,實現快速換擋。正因為如此,通用科邁羅ZL1換擋速度超越了保時捷911的7擋PDK。
為了提高燃油效率,10R80配備了可變排量的油泵,根據轉速以及負載來調節供油壓力。10R80更低粘度的變速箱油,變速箱油要求粘度為4.5厘泊,進一步減少變速箱内機械摩擦和油泵的工作量。為了迎合啟停功能,電動油泵可在發動機熄滅時對變速箱内部進行冷卻,同時儲液罐可更快啟動車輛。為了延長變速箱壽命,10R80内部布置了兩級高效濾清器,過濾變速箱油的雜質。這樣一來更換變速箱油的費用将會大幅度提升。
除了采用可變排量油泵和低粘度變速箱油外,采用滾針軸承代替平止推墊圈,甚至采用微小彈簧來分開多片離合器,以減少離合器之間的阻力。
與此同時液力變矩器設計的更加薄,直徑更大,其直徑達到260mm,并具有鎖止離合器。它還使用電子控制容量離合器(ECCC)技術,在換檔期間可調節滑動量來抑制發動機振動,以用于更平穩的運行傳遞動力。
通過如此衆多措施,福特估計10R80變速箱相比福特6擋自動變速箱可降低3-4%的油耗。整體推測較為保守。實際上,2017款的F-150相比2016款燃油經濟性有着不少了提升,油耗降低了5%-11%。
● 總結
福特和通用聯合開發10AT無疑給美系車打了一支強心針,今後通用乃至福特旗下的車型不在被人诟病。10AT的确很先進,齒比也是相當密集,同時最高檔的傳動比也較低,整體有效提升燃油經濟性。兩家的10AT硬件一緻,内部結構沒有過于複雜,同時可根據不同車型調性,通過軟件程序的設定調校換擋邏輯,以滿足絕大多數車型。至于可靠耐用性上,隻能交給時間去解答。青山就知道前端時間福特F-150就因10AT變速箱故障問題而停産一段時間。
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