手动变速箱最高只有6档? 哪些因素限制了手动变速箱的档位个数?

非专业但实际车评2024-06-07 09:09:00  104

车友们都清楚如今的自动变速箱可谓是突飞猛进,在性能方面变强的同时档位个数也越来越多,6AT、8AT、9AT甚至是10AT。据说实验室中已经存在了12AT的雏型。只不过变化不大的却是手动变速器,曾经遍地5MT而几十年后也只是到了6MT,最关键的是还未完全普及。

那么究竟是哪些因素限制手动变速器增加档位个数?还是说手动变速器先天就不适合打造多档位个数?从机械层面来看手动变速器同样可以打造更多的档位,比如大货车用的手动变速器档位可达12、16甚至24档。只不过会占据更大的空间,毕竟平行轴齿轮结构重复利用率是很低的。

所以若想打造更多的档位要么增加更多的齿轮排,要么干脆配个副变速箱。比如重卡的变速箱为什么档位那么多?实际上就是增加了一个副变速箱,如上图所示某重卡变速箱拥有18个档位、16个前进档。这就是通过副变速箱来实现的,一个8前进档的普通变速箱+双档副变速箱。这就比较类似咱们骑的变速自行车。

如上图变速自行车后轮齿盘,拥有7组不同齿比的齿轮=7个档位。而脚蹬子处齿盘一般有1组、2组甚至3组,如果前齿盘只有1组、那么这台车有7个档位。前盘有2组,那么这台自行车有7*2=14个档位。前盘若有3组齿轮则这台自行车将拥有7*3=21个档位。所以大货车多个档位实现的理念接近于咱们日常使用的变速自行车。

当然重卡变速箱也可以1主、2副,采用串联方式也同样可以获得更多的档位,比如说采用4*2*2=16档。通过这种方式也可以获得更多的档位,几十、上百档问题都不大。当然如此也就没啥实际意义了,因为日常工作运行中用不上。所以常见的重卡往往在12-24个档位之间,但这仅仅存在于工具车辆上。如此设定并不适合家用车。

太多的档位只会让驾驶变得复杂

家用车型一般止步于6档,因为对于大多数车友来说6速已经足够。部分跑车为了确保换挡更平顺、档位衔接更绵密会推出7速,如上图克尔维特的7速MT,当然保时捷也会为911用户定制7速MT变速箱。更多的档位显然会带来更多的误操作,比如切换档位时入错了位置。5、6个档位显然看不出问题,但如果档位太多时,误操作问题就会很明显。

如上图所示拉力赛车换挡装置为何只能前后移动,而不用下图中这种呢?当然笔者并没有谈序列式、普通MT,只是再说换挡执行机构的差异。其实就是怕换错档,即便是车手也很难在高速行驶中不失误,民用车的换挡机构可跳档、这是优势,但这却降低了容错率。如果档杆只能前后移动,那么无论是车手还是普通驾驶者失误的概率都很低。

所以即便只是5、6个档位在车辆高速行驶时误操作的概率都很高,那么如果是7速、8速甚至十几速呢?高速行驶间出现误操作的概率就会很大,别拿货车司机做比较。货车下票多久?货车提速、极速、限速有多低?这其实就是充分考虑了控制难度问题,为啥如今很多重卡也开始用AMT甚至AT变速箱,原因很简单那就是为了简化操作。

自动变速箱为何容易实现更多档位

原因很简单,那就是行星齿轮组的重复利用率更高,比如外圈套内圈或者是内圈单独去运行,一排行星组或实现两个传动比(大概的意思、简单理解)。如上图所示经典的采埃孚8AT,它有4个行星齿轮组就实现了8个档位。爱信的8AT设计更新颖,只利用3个行星齿轮组就实现了8个档位。所以如今我们总能看到拥有一堆档位的AT,以及拥有无限档位的CVT。

当然也不都是重复利用率高,利用率低的AT也有如5AT、7AT,这两款箱子行星齿轮机构重复利用率就很低。所以如今几乎所有主机厂都放弃了5AT甚至7AT,当初搞这两款箱子的品牌也不多。而对于手动变速箱而言齿轮组重复利用率几乎为0,为啥是几乎?因为如今采用定轴齿轮结构(平行轴)的设计也衍生出了绕道理念,比如长城自研的那款9速双离合。

定轴齿轮组(平行轴)重复利用率几乎为0

如上图所示手动变速箱所采用的定轴齿轮机构,5组齿轮、5个档位。想增加1个档位就得增加一套齿轮组,6速6组、7速7速、8速8组等等。也就是说MT变速箱若想拥有更多的档位就需要不断增加齿轮组,这会导致轴的纵向长度不断被延伸。如果是纵置变速箱还好说,毕竟容纳空间更大、多增加几个齿轮组问题不大。但如果是横置变速箱呢?布置空间本身就很小。

如果在不断增加齿轮组,那么纵向长度就不好控制了。所以这其实就是定轴齿轮机构的短板,想增加档位就必须增加齿轮组。不像AT变速器3个行星齿轮组可实现6AT也可以实现8AT,体积方面更可控。这个缺陷也导致手动变速器的潜力偏小,可以说早在几十年前就已经发展到极致。多年来自动变速器从3、4速发展到如今的10速以上,而MT变速箱依然还停留在5、6速。这不是说MT变速箱停滞不前,而仅仅是定轴齿轮机构存在的短板所导致的。

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