序列式變速箱和電控離合器手動變速箱以及自動變速箱的手自一體模式在換擋效果上有什麼不同?

三種變速箱均需要逐級加減擋位,SMG在起步和降擋時需要踩離合,AMT和手自一體沒有離合踏板。那麼,三種變速箱在換擋效果上有什麼不同?為什麼賽車都用SMG?是因為SMG的響應更快嗎?


賽車用的序列式變速箱,降擋也是不需要踩離合的。為什麼賽車都用序列變速箱?因為序列變速箱比AT傳動效率高,比AT和AMT的換擋速度都快,雖然換擋品質差,但對賽車來說這反倒沒啥問題(當然太劇烈的換擋頓挫會影響車身動態平衡,有一定幾率導致打滑和剎車鎖死)

序列式變速箱的本質是一副MT變速箱。換擋快,其實關鍵在於它的同步器,相比起普通MT,設計得極為簡單粗暴。

一般MT變速箱換擋的過程,是先脫開離合器,然後利用同步器通過摩擦面,將變速箱輸入端和輸出端的轉速匹配到一致,然後同步齒就可以相互交錯嵌入,實現動力傳輸。

左上是普通MT的同步器,右下是賽車用序列變速箱的同步器。

但操作離合器和軸轉速同步,本身也是要耗費時間的。序列式變速箱就同時省掉了這兩步。WTF?怎麼做到的?狗牙同步器。

離合器分離=切斷動力,那麼我用ECU控制在換擋過程中發動機松油不就完了?

紅框內就是狗牙同步器結合的樣子。

然後狗牙同步器本身就有極大的空間可以讓輸入輸出軸在擁有一定轉速差的時候就完成嵌入,然後通過狗牙的突起,用硬衝擊而非同步圈的摩擦,強行將轉速同步,同時完成動力傳輸。

所以序列式變速箱換擋的品質都非常……怎麼說,看轉速看人品。因為對序列式變速箱來說,少了一系列的柔性緩衝機制,換擋品質主要看發動機松油的那一下,和動力完成銜接之後所需轉速的配合怎麼樣,轉速落差越少,衝擊越少。

這就是為什麼序列式變速箱2000rpm換擋每一次都像踢你一腳一樣,5000rpm好一些,紅區換擋就順滑如絲了。

說回題主的問題,三種變速箱的手動模式有什麼區別。對序列式來說,所有的操作,除了升擋自動松油,降擋自動補油之外,每一次的換擋動作,都是直接通過擋桿的機械結構,將換擋軸順時針或逆時針擰一格,換擋軸上的凹槽,會引導換擋撥叉來實現換擋。

就是中間最粗那根帶槽和孔的軸體,它的旋轉可以帶動換擋撥叉,是序列式變速箱的靈魂。

序列式變速箱換擋是真快,動力中斷也就那麼一瞬間,只存在於從拉擋桿遇到阻力(鬆開當前擋位)到擋桿拉到底(完成下一擋位的切換)這一小段,換擋動作越果斷,動力中斷時間越短。

對AMT和AT來說,所謂手動模式,只是「人手決定換擋時機」的意思,通過擋桿推拉到+或-的位置,給TCU一個指令,讓變速箱的換擋執行機構(AMT是用油壓或電機驅動的離合器和換擋撥叉,AT是液壓驅動的離合器和制動器)實現換擋,本質還是在撥弄電器開關。

換擋速度也許可以得到提升,但這不是因為你操作擋桿的手勢更風騷,而是某些車型默認手動模式下是更運動的駕駛風格,因此可以犧牲換擋品質來提升換擋速度。


其實題主自己的了解已經比較深入了,所以我覺得從三者的結構上再細說一下,就能得出一個比較完整的理解。

序列式SMG

序列式其實擋位布局上與MT是大同小異的,區別在於SMG會有換擋鼓這一結構的存在;前推或後拉擋把一次,換擋鼓會轉動一定角度,與此同時上面的溝槽會帶動不同的撥叉,把對應的擋位給掛上或退出,如圖:

侵刪哈……

這樣的工作方式,意味著要從一擋升到5擋,中間就必須經過234擋,機械層面上就決定了它無法跳過當中任何一個擋位(題主描述里說的是要逐級加減),這也是「序列式」這個名字的由來了。

邏輯上而言,無法跳著換擋是會帶來使用層面上一定的局限性的,但也正如大家所見,序列式變速箱結構和操作都非常非常的簡單,而且反應直接動作迅速,這也是無法忽視的優勢。所以,有沒有可能在某些場景下,它的局限性不會帶來什麼太大的影響,而優勢卻能放大的呢?

沒錯,我知道某些同學會想起摩托車來,事實上摩托車是屬於受體積與重量限制而不得不妥協用序列式,但現在技術進步了,也有某些高端重機開始用雙離合這些新型變速箱,所以這裡我們就不展開了。

更值得一提的是賽車上面的序列式波箱。賽車為什麼喜歡用序列式?剛才也說了,結構簡單嘛,這就意味著高可靠性和低重量,都是賽車最需要的素質。但為了更符合賽道使用環境,賽車上用的序列式變速箱與民用變速箱之間是存在比較大區別的,例如會用直齒而非斜齒,犧牲NVH來換取高效與直接的傳動;又例如用料材質及某些部件的設計強度都會有不同等等,但這些細節的部分我們不細說,我們只談區別最大的部分——擋位嚙合機構:

賽車用的變速箱,基本都會搭配「狗爪/狗牙」齒輪使用——也就是所謂的齒形離合器。特別的設計與更強的結構,可以省略掉同步器,以帶來更快速直接的換擋(因為是直接「撞進」需要掛的擋位的),使用起來的話,最大的優勢就是升擋動作甚至都不需要踩離合就能完成,換擋時間更短且動力不間斷(不過降擋的話,和題主說的一樣,還是需要踩離合甚至跟趾一下,畢竟減速降擋時變速箱承受的衝擊更大,而且減速的話也不需要動力輸出,踩離合切斷動力也不會影響時間)。

左邊是同步器式嚙合,右邊是狗爪/狗牙,可見齒很少只有幾顆(狗爪的名字也因此而來,因為長得像),但每顆都很粗壯,可以承受足夠大的衝擊;而且齒與齒之間的空隙也夠大,不至於會「撞」不進擋位。

不過剛才所講的那只是最原始的純機械控制形式,現在有很多高級別的賽車,升降擋都是用撥片操作了,撥片只是一個電控開關,撥動之後發出電信號給電腦,電腦再去驅動機械執行動作,所以升降擋轉速匹配啥的都有電腦來完成,離合也真的只有起步和剎停時需要用了,這樣一來使用上就真的和AMT及手自一體差距不大了,因為連降擋都不需要踩離合和跟趾了。

我不是很明白題主所講的換擋效果是什麼意思,大概是指優缺點?那麼我就按著我的思路去做總結啦~

SMG,優點:輕便、簡單、可靠、換擋神速、用狗爪/狗牙齒的話升擋不需要踩離合動力部中斷、傳動效率高

SMG,缺點:換擋衝擊巨大,NVH表現慘淡,結構決定只能順序換擋

AMT

首先需要說明的是,AMT並不等於帶電控離合的MT,市面上是有不需要踩離合,但擋把依舊是採用H形排位的變速箱形式的,此類變速箱會在每個擋位的進出處及油門處加裝一個感測器,同時也會收集車速信號,當駕駛員操作換擋時或者是車速過低時,離合自動實現開/合/半聯動。記得TOP GEAR其中一集里MAY就試駕過搭載這種變速箱的一款薩博跑車,體驗的結論是非常蛋疼……

至於AMT,也不可以單純理解成能自動/半自動(不用踩離合以及用傳統方法操作擋把)換擋的MT變速箱,其實從成本、可靠性、結構緊湊性及操作邏輯性等這些方面去考慮,你都能猜出AMT更有可能會直接用上SMG序列式變速箱的結構。

那麼AMT和SMG還有啥本質區別呢?大概是概念上的區別吧,AMT指的是操作層面,變速箱機械層面仍然是和MT或SMG類似的,只是換擋與離合的控制能依靠電腦來操作,某程度上你甚至能把DCT雙離合變速箱也當成是AMT的一種。至於SMG指的則是機械層面,只有變速箱的結構像上面所講的那樣才能叫做SMG,至於操作層面是自動、半自動還是全手動,都不妨礙它叫不叫SMG這個名字。

而去到重點,AMT是不是和題主說的一樣,得逐級加減擋位呢?這是需要特別說明的:AMT雖然從各方面考慮都會更傾向於用SMG的機械結構,但這不是一定的,例如雙離合就沒用這結構;這意味著,AMT是有可能實現跳躍換擋的,例如正在5擋巡航,突然需要大幅增加動力輸出的話,直接跳到2擋也沒問題,只是必須滿足兩個前提:

1.它機械上不是用SMG結構;

2.基本上只能是D擋行駛時通過加瞬間加大油門/大油門低擋位加速時瞬間鬆開油門回歸巡航狀態才能辦到,因為AMT的換擋機構一般不會跟MT一樣把擋位羅列出來,基本上只會留一個+和一個-給手動模式時使用,這意味著手動模式下,你還是得一擋一擋地加減。

AMT,優點:結構相對輕便簡單、如選用合適的機械結構形式且程序設定優秀的話換擋速度能與SMG不相上下(可惜大部分都慢得很)、傳動效率高、不需要踩離合、成本一般而言比較低

AMT,缺點:大多數AMT的標定,特別是離合器半聯動工況時的標定,都堪稱垃圾、除非是雙離合,否則換擋衝擊比SMG好不到哪裡去(速度還慢)、自動換擋(D擋時)邏輯幾近半腦殘、可靠性一般都略感人

AT(手自一體)

AT(無論是否帶手自一體功能)變速箱的機械結構與MT、AMT乃至SMG都完全不同,99%以上都是行星齒輪串聯式(當然也有本田5AT這樣用平行軸的奇葩,只是說實在太罕有),而且與飛輪端的結合也是柔性連接(絕大多數是液力變矩器,極極少數會用多片離合),所以首先從原理上,就不需要離合器踏板的存在,也不需要有程序去處理這個問題(但當下的AT變速箱為了提升效率,也會在液力變矩器里整合一個鎖止離合器,作用是到兩者差速較低是直接鎖死變成剛性連接以提高傳動效能,只是說這東西的作用邏輯和MT/AMT/SMG的離合器是完全不同的,因此在這個問題中能忽略不看)。

與MT/AMT/SMG結構就決定了不能自行換擋,即便要實現自動/半自動換擋也得通過外加控制模塊來執行不同,AT在機械層面上就是能實現自動升降擋的,99%以上是以液壓的形式(不過為了提高性能和效率,當代AT變速箱都加入了電子控制模塊TCU,而且TCU的作用也在逐年升高),反而要實現手動控制換擋的話,是得外加控制模塊才能達成。

反映到操作層面上,還是先按題主描述里講的說吧,如果帶有手自一體功能的話,手動模式下人為操作換擋,是不是也得逐級加減?

答案肯定是否定的啊!ZF的8AT其中一個亮點就是8擋巡航時,只要油門到底kick down且車速也不超一定範圍的話,最多是可以直接跳到2擋的!其實這也是AT結構所決定的特性了,它是若干組行星齒輪串聯起來的結構,而擋位的變換是通過齒輪組間若干組離合器按一定規則開合來實現的;串聯的話,意味著只要每組離合器都能獨立控制,而在設計之初也考慮到部件強度能承受的話,無論怎麼跳擋都只是離合器開合規則設定的問題罷了,物理限制是不存在的(當然,引擎轉速範圍還是要考慮的)。

可以看出題主是以當下最新的AT手自一體車型作為參照的,因為如今的AT變速箱擋位較多的緣故,和剛才提到的AMT一樣,手動模式下它也多數只提供+和-兩個操作項可選,撥片亦然,操作起來也只能一擋一擋升上去或降下來了……但這其實是操作系統的問題而非硬體問題啊!大家不要老是忽略D擋時的工況,明明這才是使用頻率最大的擋位好不好!

而且,剛才講的這種操作形式,也只是AT操作模塊的其中一種(最新的)形態而已,以前擋位不至於多得無處可放的時候,我們也有PRND321L排擋機構的,可以直接選擋。雖說從3到1貌似還得經過2,但同樣地,從P到D,中間也算是先後掛上了R和N嗎?變速箱的執行機構反應大概是沒這麼快的,換句話說這都是可以忽略不計的。

更有甚至,老美最愛玩兒的Drag Race直線加速,因為喜歡液力變矩器的工作特性(增扭,靜止起步可憋轉速)也會用競技型的AT,可見賽車也是得分類別的,不是什麼賽車都必須用SMG……

霸氣么……

而這些特製的AT變速箱,甚至是一個擋位對應一根擋把的,拉下來這個擋就算掛上了(目的是為了讓操作更直觀,從左到右或者從右到左逐根拉下就可以了,減低誤操作可能),雖說實際使用中(競賽時)大概沒人會跳過其中一根拉下下一根,而變速箱設計者大概也不會考慮這樣的操作,所以真這麼乾的話甚至會損壞變速箱,但最起碼是證明了AT的每個擋位都是可以獨立控制的,不跟SMG一樣必須得經過3才能到4。

AT,優點:可以完全跳過離合標定,低速行駛質量高不是一點、換擋速度比大多數AMT都快,而且衝擊感可以很小、自動換擋的邏輯一般情況下比AMT甚至DCT都好不少,D擋可以放心用

AT,缺點:因為是柔性連接且還帶有液壓單元所以效率較低、換擋速度除少數幾款變速箱外都遠遠差於SMG(即便表現最好的幾款也比SMG差,只是差得不遠而已)、體積與重量較大、結構複雜(可靠性倒是尚可)、成本高


最後總結一下:

SMG是結構決定只能順序換擋,而賽車之所以偏愛SMG是因為它簡單輕便可靠迅速,且固有缺點在賽場上並不在需要考慮的範圍內。

至於AMT,實際上更多被看上是因為成本低的這一優點,所以很多時候都被搭載於廉價車上面,以至於很多可以通過標定優化來緩和的缺點,都並沒有得到多少改善;不過,其傳動效率高且直接的特性,也讓它被很多性能車(超跑)及商用車(重卡等)看中,在這些產品上,其缺點或是和SMG在賽車上那樣不被看重,或是因為得到優化而有所緩和。

最後是AT,AT是綜合性能最佳的方案,公路上它是首選,不同的調校與標定可以展現出不同的性格,只是說無論如何也不可能有SMG那麼極端、而且效率也普遍偏低罷了。

但說到底,其實上面的也只是理論層面上的侃侃而談罷了,到了實際當中,也跟@吳越大王 說的那樣,在民用車上首先是工況都在極限以下很多,與此同時因為要照顧的東西太多,所以只要不是價值觀或者技術存在嚴重偏差,標定完出來大家的差別也都不大了。


賽車用SMG主要是因為效率高換擋速度快。

SMG和MT主要結構是一樣的,區別是SMG用的是直齒輪MT用的是斜齒輪,直齒輪的效率更高但噪音更大。

選檔機構SMG用的是旋轉棘輪加撥叉MT用的是撥桿加撥叉,所以SMG只能加一擋或者減一檔,因為每一根換擋撥叉的路徑都是固定的,MT可以自由選檔,撥叉和撥桿相連,擋桿像推哪個撥桿就能選哪個擋。

同步機構SMG用的是爪式同步器,同步時間更短,結構更簡單更緊湊,這樣換擋速度更快,但衝擊很大,不平順而且壽命低。

帶手動模式的自動變速箱結構和自動變速箱一樣,換擋速度和傳動效率都是一模一樣的。


你說的序列式應該是M5那種自動的序列式變速箱吧,不然沒法放在一起比較啊!

如果是那樣的話,我還能說兩句——

以我的肉身體會來說,3者體驗差不多。你就是算上DCT的變速箱,也是差不多的。

換擋效果區別主要體現在換擋時間、扭矩建立過程等方面,而這些都是可以被調節的。

在賽車上,不同結構的變速箱表現可能略有不同,但在民用車上,大家都是大同小異。因為不同形式的變速箱,都工作在其極限以下很多很多。


作為E46 M3車主 我很明確的告訴你 SMG並沒有離合 而且SMG傳動方式並不完美 這也是為什麼我和很多E46 M3車主一樣選擇手動變速箱而不是SMG SMG現在已經淘汰了 原因很簡單 換檔速度和質量 給你舉個簡單的例子 SMG換檔需要松油門 否則闖動嚴重 SMG其實屬於雙離合的鼻祖 因為SMG的構造確實是兩個離合器片 而SMG的泵的可靠性令人堪憂 屬於一個不是很成熟的技術


最好的就是序列變速箱 換擋的時候不用踩離合


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