擋位從來(lái)不嫌多 福特10AT變速箱詳解

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】有些東西男人從來(lái)不會(huì)嫌多，越大越多越鐘愛(ài)……想啥呢？我說(shuō)的是擋位?，F(xiàn)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(fā)動(dòng)機(jī)橫置平臺(tái)的車型采用了9AT。擋位越來(lái)越多，達(dá)到一種新的高度，現(xiàn)在甚至連搭載著10AT的福特F-150都已經(jīng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。F-150這副10AT變速箱是由福特和通用聯(lián)合研發(fā)的。究竟這套擋位突破雙位數(shù)字的變速箱的表現(xiàn)如何？就由青山帶你一起看看其到底有多6。

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● 10AT有何來(lái)歷？

　　2016年初福特和通用汽車幾乎同時(shí)宣布在美國(guó)密歇根州升級(jí)改造工廠，以建立全新的10擋自動(dòng)變速箱。其實(shí)早在2013年，福特和通用共同宣布將合作研發(fā)生產(chǎn)兩個(gè)全新的自動(dòng)變速箱：應(yīng)用在前驅(qū)平臺(tái)的9擋自動(dòng)變速箱和后驅(qū)平臺(tái)的10擋自動(dòng)變速箱。9擋自動(dòng)變速箱和10擋自動(dòng)變速箱將會(huì)替代他們現(xiàn)時(shí)的6擋變速箱和8擋變速箱。這款10擋自動(dòng)變速箱代號(hào)為10R80，下文10R80即為10擋自動(dòng)變速箱。

【福特10R80變速箱生產(chǎn)過(guò)程】

　　明明是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，為何福特和通用要一起合作研發(fā)變速箱？在變速箱領(lǐng)域很多時(shí)候主機(jī)廠都受制于ZF采埃孚和愛(ài)信的限制。當(dāng)欲想要更完美的產(chǎn)品時(shí)需要自行研發(fā)。同時(shí)全球的燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)開(kāi)始收緊，需要通過(guò)更多黑科技來(lái)克服面對(duì)。

　　福特和通用作為美國(guó)汽車三巨頭的一員，抱團(tuán)出擊更好應(yīng)對(duì)來(lái)自日系和歐系品牌的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，對(duì)于新變速箱的開(kāi)發(fā)是非常冒險(xiǎn)的行為，不僅是復(fù)雜的技術(shù)還有市場(chǎng)和資金風(fēng)險(xiǎn)。兩家大主機(jī)廠共同開(kāi)發(fā)一種變速箱，可互相分擔(dān)研發(fā)成本和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)10R80將會(huì)應(yīng)用在福特大多數(shù)車型上與通用的皮卡車和SUV車型，從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃來(lái)看研發(fā)變速箱的成本比購(gòu)買(mǎi)ZF或愛(ài)信變速箱成本來(lái)得要低。

　　除了成本和風(fēng)險(xiǎn)因素外，還有一個(gè)因素也就是用自家變速箱的自豪感覺(jué)。這一份優(yōu)越感是用其他變速箱所無(wú)法給予。這也讓消費(fèi)者對(duì)其產(chǎn)品更加另眼相看，而不是市面上雷同的產(chǎn)品。

　　福特和通用共同研發(fā)的全新的10擋自動(dòng)變速箱，同時(shí)為了性能所需。暫時(shí)可知道通用將這款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(duì)標(biāo)則是保時(shí)捷911。10R80其中一個(gè)研發(fā)目標(biāo)是換擋速度超越保時(shí)捷的7擋PDK。未來(lái)福特也有計(jì)劃將10R80應(yīng)用在野馬或GT車型上。最早進(jìn)入國(guó)內(nèi)的搭載10R80的車型為福特F-150 Raptor猛禽。

　　大伙會(huì)奇怪代號(hào)為10R80的10擋自動(dòng)變速箱既搭載在皮卡上，又搭載在高性能跑車上，一種變速箱怎么會(huì)搭載不同類型的車上，其效果是一致的么？顯然這也是福特和通用所考慮到情況。10R80整體硬件結(jié)構(gòu)部分兩家公司共同研發(fā)，包括離合器、行星齒輪組、自重、尺寸、每一擋的傳動(dòng)比、整體齒比范圍等參數(shù)都固定的。換句話來(lái)說(shuō)無(wú)論裝哪臺(tái)車型上的代號(hào)為10R80的變速箱都是一樣的。

　　硬件一致毫無(wú)疑問(wèn)可以降低制造成本。然而，10R80面對(duì)搭載不同車型，福特和通用采用獨(dú)自的軟件控制程序，其軟件可控性高。每一款車型有獨(dú)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(shí)捷的PDK競(jìng)爭(zhēng)；搭載在皮卡和大型SUV上則更注重燃油經(jīng)濟(jì)性，可控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速更低。針對(duì)不同車型可以有著不同的軟件程序優(yōu)化，且成本更低。

　　總體來(lái)說(shuō)，福特和通用聯(lián)合研發(fā)10R80的10擋變速箱很大程度是基于燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)、高性能的追求以及不想寄人于籬下。相信未來(lái)2～3年福特和通用大量車型使用這副代號(hào)為10R80的10擋變速箱。

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● 10AT厲害性能表現(xiàn)

為何叫10R80？

　　這款變速箱有意思的是，兩家主機(jī)廠都將這款變速箱命名代號(hào)為10R80。其中“10”代表著有10個(gè)前進(jìn)擋位，“R”為縱置平臺(tái)的后驅(qū)或四輪驅(qū)動(dòng)，“80”則是代表著可承受最大的輸入轉(zhuǎn)矩為800N·m。

10R80體積很長(zhǎng)很大？

　　10擋自動(dòng)變速箱至今為止聽(tīng)起來(lái)也是蠻嚇人的，比6擋自動(dòng)變速多了4個(gè)檔位，但卻重量只增加了約4磅，約合1.81kg；長(zhǎng)度尺寸增加了一英寸，約合25.4毫米。整體結(jié)構(gòu)非常緊湊。整體尺寸幾乎等同ZF采埃孚的8AT。

　　10擋自動(dòng)變速箱重量并沒(méi)有大幅度增加，更多是因?yàn)檎麄€(gè)外形都采用了鋁合金材質(zhì)，整體鐘式鋁合金外殼有助于減輕重量并增強(qiáng)剛度，甚至連變速箱的支架都采用鋁合金材質(zhì)。整體變速箱并沒(méi)有鑄鐵零件。因此10R80的重量約為106kg。

　　其實(shí)10R80并沒(méi)有因?yàn)閾跷坏脑黾佣龃蟪叽绺欣谝延熊囕v的安裝匹配。無(wú)需重新設(shè)計(jì)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(shù)車型。

7.34齒比范圍并不最廣

　　10擋自動(dòng)變速箱顧名思義有著10個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒檔。其中前六個(gè)擋位是減速傳動(dòng)比，第七擋位直接擋，八至十擋為超速擋。第一擋傳動(dòng)比為4.70:1，而第十擋傳動(dòng)比則為0.64:1，所以整體齒比范圍為7.34。相比ZF采埃孚的橫置9AT齒比范圍9.819、ZF縱置8AT的7.8、奔馳9G齒比范圍9.16，10R80整體齒比范圍并不算寬廣。福特認(rèn)為齒比范圍過(guò)高更加不利于加速性能和拖拽性能，因而設(shè)定齒比不超過(guò)7.4。

　　10R80并不是特別寬廣的齒比范圍，因而各個(gè)擋位之間的傳動(dòng)比設(shè)定相當(dāng)接近。10R80在換擋期間轉(zhuǎn)速下降只有20%，比保時(shí)捷7擋PDK的25%轉(zhuǎn)速下降和ZF 8AT轉(zhuǎn)速下降25%都要更小。這意味著在全油門(mén)加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)基本上保持在最佳扭矩輸出。

　　第十擋的傳動(dòng)比為0.636，相比與通用的8AT的最高檔傳動(dòng)比0.65并沒(méi)有下降太多，但也對(duì)高速行駛時(shí)有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。10R80變速箱第九擋的為0.689，與最高擋傳動(dòng)比相差僅為8%，因而10擋降9擋幾乎感覺(jué)不到頓挫。福特F-150 Raptor在約104km/h時(shí)便自動(dòng)掛上第10擋，同時(shí)也只有在輕載時(shí)才可上第10擋。當(dāng)車輛重載/拖拽或者處于運(yùn)動(dòng)模式下，車輛最高只能升至第9擋，如此有助于車輛發(fā)揮更大的動(dòng)力。

　　其實(shí)10個(gè)擋位真的有點(diǎn)多。日常駕駛變速箱甚少采用逐擋升降，在節(jié)氣門(mén)部分開(kāi)啟的加速中，通常采用跳擋的方式，如從起步第1擋跳轉(zhuǎn)至第3擋，然后第5擋，緊接著到超速或直接傳動(dòng)比齒輪，6、7、8擋。同時(shí)降擋也采用相同的邏輯，可以從第10擋一下子跳轉(zhuǎn)至第8擋，再到第5擋、第3擋、第1擋。

　　實(shí)際上10R80變速箱只有三種情況下采用逐級(jí)升擋。第一種情況是全油門(mén)時(shí)，通過(guò)變速箱緊密的傳動(dòng)比讓發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)刻保持最大功率輸出，第二種情況是非常輕的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度時(shí)，基本是美國(guó)EPA燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。第三種則是手動(dòng)換擋。

　　福特F-150 Raptor的10R80變速箱有著三種換擋模式，拖車、運(yùn)動(dòng)和正常模式。每一種模式都會(huì)有特定換擋時(shí)機(jī)和頻率，以適應(yīng)不同的駕駛行為。日常駕駛10R80可將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在2000rpm之內(nèi)。即便車速在120km/h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也不到2000rpm。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有變得過(guò)于復(fù)雜

　　擋位多了結(jié)構(gòu)一定就復(fù)雜？然而并不是，10R80擁有4組行星齒輪組，即組合出10種傳動(dòng)比，ZF 8HP和GM 8L變速箱同樣也采用了4組行星齒輪組結(jié)構(gòu)。10R80采用6個(gè)執(zhí)行器，其中是2個(gè)制動(dòng)器和4個(gè)離合器。相比ZF 8HP和GM 8L變速箱的5個(gè)執(zhí)行器，10R80僅僅多了一個(gè)離合器。

　　實(shí)質(zhì)上10R80與ZF 8HP有著非常相似的設(shè)計(jì)，甚至連第一檔的動(dòng)力流都一樣。這是因?yàn)?個(gè)制動(dòng)器（A和B）嵌套在一起，同時(shí)第一、二以及四行星齒輪組布局都非常類似。正是因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的嵌套設(shè)計(jì)，10R80整體尺寸以及控制復(fù)雜程度并沒(méi)有8AT來(lái)得要大和困難。所有鄰近的擋位切換，只需要一個(gè)執(zhí)行器打開(kāi)，另一個(gè)執(zhí)行器關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)快速換擋。正因?yàn)槿绱耍ㄓ?a class="cmsLink" target="_blank">科邁羅ZL1換擋速度超越了保時(shí)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(jù)轉(zhuǎn)速以及負(fù)載來(lái)調(diào)節(jié)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(jìn)一步減少變速箱內(nèi)機(jī)械摩擦和油泵的工作量。為了迎合啟停功能，電動(dòng)油泵可在發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅時(shí)對(duì)變速箱內(nèi)部進(jìn)行冷卻，同時(shí)儲(chǔ)液罐可更快啟動(dòng)車輛。為了延長(zhǎng)變速箱壽命，10R80內(nèi)部布置了兩級(jí)高效濾清器，過(guò)濾變速箱油的雜質(zhì)。這樣一來(lái)更換變速箱油的費(fèi)用將會(huì)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(lái)分開(kāi)多片離合器，以減少離合器之間的阻力。

　　與此同時(shí)液力變矩器設(shè)計(jì)的更加薄，直徑更大，其直徑達(dá)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(shù)，在換檔期間可調(diào)節(jié)滑動(dòng)量來(lái)抑制發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，以用于更平穩(wěn)的運(yùn)行傳遞動(dòng)力。

　　通過(guò)如此眾多措施，福特估計(jì)10R80變速箱相比福特6擋自動(dòng)變速箱可降低3-4%的油耗。整體推測(cè)較為保守。實(shí)際上，2017款的F-150相比2016款燃油經(jīng)濟(jì)性有著不少了提升，油耗降低了5%-11%。

● 總結(jié)

　　福特和通用聯(lián)合開(kāi)發(fā)10AT無(wú)疑給美系車打了一支強(qiáng)心針，今后通用乃至福特旗下的車型不在被人詬病。10AT的確很先進(jìn)，齒比也是相當(dāng)密集，同時(shí)最高檔的傳動(dòng)比也較低，整體有效提升燃油經(jīng)濟(jì)性。兩家的10AT硬件一致，內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有過(guò)于復(fù)雜，同時(shí)可根據(jù)不同車型調(diào)性，通過(guò)軟件程序的設(shè)定調(diào)校換擋邏輯，以滿足絕大多數(shù)車型。至于可靠耐用性上，只能交給時(shí)間去解答。青山就知道前端時(shí)間福特F-150就因10AT變速箱故障問(wèn)題而停產(chǎn)一段時(shí)間。（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 賴達(dá)聰 青山三劍客）

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