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9AT的赛场上,奔驰、采埃孚和通用谁会C位出线?丨聚技

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发表于 2018-6-28 20:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
引言 | 9AT哪家强?

其实,投放市场有三年时间的9AT,依然是个“非主流”变速箱。虽然很多车型都有配备,但在6AT、8AT,以及7DCT的“寡头统治”下,9AT有点像是被排放政策硬“逼”出来的产品,而且10AT也已经投放市场,这让9AT在挡位优势上略显尴尬。

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但在成本和环保的博弈中,9AT貌似是目前部分车企的唯一选择。目前,市面上一共有三款9AT产品,分别是:奔驰9G-TRONIC、采埃孚9HP、通用Hydra-Matic 9TXX。奔驰是纵置9AT,另外两款是横置9AT。

这三款产品的设计理念不尽相同。仔细揣摩,你会发现各家为了实现9个挡位,设计了不同的机械原理,也导致一个结果:同为9挡变速箱,产品特性却差异颇大。下面,我们来看下这三款9AT产品的异同。

一、跑进9AT时代

为了满足日益严苛的排放政策,提升燃油经济性,9AT应运而生。先啰嗦一句:增加挡位,首要任务是降低油耗和排放,这是一个环保导向的问题,而非为了提升平顺性、传动效率、空间利用率,这些问题跟挡位数量没有直接关系。

最早吃螃蟹的是奔驰,它的9G-TRONIC从2009年开始研发,并于2014年率先在欧洲市场的E 350 Bluetec柴油车型上装配,并在NEDC工况下,取得了5.3L/100km的油耗水平。

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但直到2016年,从奔驰GLC级开始,9G-TRONIC才真正大规模投放市场。此后,GLE级、C级、S级等车系逐步更新至9AT(这三款车还未换代)。由于奔驰此前的变速箱是从5AT、7AT延续而来的,所以增加至9AT是顺理成章的。

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采埃孚的9HP也是2014年上市的,Jeep自由光成为第一款搭载横置9AT产品的车型。但这款变速箱在自由光上出现了一些标定问题,导致召回。

目前,采埃孚9HP主要被FCA、JLR和本田采购。FCA已经把9HP装配到了Jeep自由光、克莱斯勒200、Pacifica、RAM、菲亚特500X等部分车型上;JLR主要装配在了路虎极光、路虎发现神行、捷豹E-Pace上;本田则装配在了冠道、UR-V、北美市场的Pilot、新奥德赛,以及讴歌品牌的TLX(V6版本)、MDX上。

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通用的9TXX入市较晚,但诚意可嘉。在印象里,美系变速箱给人的感觉就是挡位数量滞后、传动效率低、燃油经济性一般,尽管平顺性还不错,但依然与德系、日系变速箱存在差距。

对通用来说,6TXX已经服役了较长时间,对产品力拉分很严重。虽然雷克萨斯RX依然用着6AT招摇过市,但那毕竟是日系变速箱,而且人家整个车系有混动负责降低平均油耗。美系就只有6AT在撑着台面。

9TXX的诞生,让整个美系车进入了新时代。这个9TXX是由通用和福特联合开发的,其中通用是主力。目前,雪佛兰、别克、凯迪拉克的部分车型,都装配了9TXX系列。要注意的是,9TXX有多种型号,比如9T50和9T65,后面的数字越大代表其能承受的扭矩和动力越大。

但基于成本的考虑,通用旗下的车型也装配了爱信的8AT,比如凯迪拉克XT5车系同时采用了爱信8AT和自家的9AT,而且9AT只装配带有轻混系统的28E车型。

二、设计理念各显神通

在了解设计理念前,我们先来学习一个概念:什么是行星齿轮?

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行星齿轮分为外齿圈(Ring Gear)、太阳齿轮(Sun Gear)和行星齿轮(Planet Gears),以及行星架(Planet Carrier)四部分。它是自动变速箱改变传动比的基本零件。而挡位的切换,则还需要依靠离合器、制动器两个零件。

接下来,我们对三款变速箱的机械结构进行对比。这里先说采埃孚和通用的两款横置变速箱,看同样是横置用途,同样为9个挡位,Tier 1与主机厂的设计理念有哪些差别。

采埃孚的9HP采用的是4套行星齿轮和6组换挡机构。但为了让设计更加紧凑,9HP的4套行星齿轮中,有2组并列排放,另外2组齿轮是以子母关系嵌套在一起。

即,在这两个呈嵌套关系的齿轮中,其中一个行星齿轮的外齿圈(RingGear),相当于另外一个行星齿轮的太阳齿轮(SunGear)。

为了进一步提高紧凑度,9HP还首次在自动变速箱中应用了爪形离合器(DogClutch)。这是一种最早在手动变速箱中使用的技术。相比普遍使用的摩擦片式离合器,爪形离合器的结构更紧凑,但缺点是传动不够线性,只存在连接、断开两种情况。

在9HP中,有2组多片式离合器、2组制动器,以及2组电控爪形离合器。由于爪形离合器在断开和连接过程中,需要一个同步过程(在手动变速箱中有专门的同步器),所以9HP的9个挡位中,需要调用爪形离合器的那几个挡位,其换挡时间会略长。

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同样,为了提升紧凑度,通用的9TXX系列变速箱也在离合器上下了功夫。跟采埃孚不同,它采用了一种单向离合器(One-WayClutch),其只允许齿轮朝一个方向转动,反向转动会锁定。而在变速箱中,通用改进了这种单向离合器,叫做Selectable One-Way Clutch,两个转动方向都可以锁定。得益于单向离合器的应用,9TXX可以减少使用一组传统的摩擦片式离合器。

9TXX拥有5组行星齿轮、7组离合器(4组来制动、3组来转动)。值得一提的是,它没有其他自动变速箱中的brakeband(制动带),而是靠离合器来实现齿轮组的固定和转动。

现在轮到奔驰的9G-TRONIC登场。奔驰的9G-TRONIC,与此前的7G-TRONIC在设计理念上大不一样。如果你认为奔驰9AT只是单纯增加两个挡位就错了。

在行星齿轮的设计上,7G-TRONIC用了1套拉维奈尔赫(Ravigneaux )行星齿轮、2套标准行星齿轮。而到了9G-TRONIC,则是4套标准行星齿轮,这是较为常规的设计理念。

什么是拉维奈尔赫(Ravigneaux )行星齿轮呢?简单说,这种齿轮结构有1个外齿圈(Ring Gear),但却有2个直径不同的太阳齿轮(Sun Gear)和2个直径不同的行星齿轮(Planet Gears)。即,一个“圈”框着两套行星齿轮。

拉维奈尔赫是基于辛普森(Simpson)结构设计而来的。而辛普森结构很好理解:就是把两套全完一样的标准行星齿轮串联在了一起。辛普森结构能实现3个前进挡和1个倒挡,这是自动挡变速箱的基本原理。而拉维奈尔赫则在辛普森的基础上做了改进,减少体积和零部件数量。

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相比7AT,奔驰9AT体积没有变化,但减重1kg。此外,9AT的液力变矩器传动效率,从7AT的85%,提升到了92%。采用了第二代全合成变速箱油,低温性能更出色,燃油经济性更好。

三、传动比才是关键

讲了三款变速箱的机械原理,可能读者有所迷惑。其实,变速箱之所以能变速,就是一堆行星齿轮和离合器的相互配合,在不同的工况下组合出不同的传动比,而传动比由齿比决定,齿比就是所谓的“挡位”。

无论实现9个挡位的原理如何,齿比的范围,或者说传动比的范围,是决定一款变速箱真正实力的要素。

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表列举了三款变速箱9个挡位的齿比标定,可以看出,奔驰、采埃孚和通用的直接挡(1:1传动)分别是6挡、5挡和7挡。

这里,我们需要了解一个传动比范围的概念。传动比范围的计算,就是用1挡的齿比除以9挡的齿比。因此,奔驰9G-TRONIC的传动比范围是9.14:1,采埃孚(ZF)的传动比范围是9.81:1,而通用的传动比范围是7.56:1。

传动比范围越大,意味着燃油经济性越好。所以,理论上讲采埃孚的9HP具备实现更好燃油经济性的前提条件。

采埃孚的这种大传动比范围的设计,是为了迎合主机厂客户的需求。因为,9HP会匹配各种型号的发动机,而每款发动机的燃油经济性都不一样。此外,横置发动机平台本身就注重燃油经济性的提升。

而通用9TXX的传动比范围就比较小了,只有7.56:1。这意味着燃油经济性提升不大。实际上,相比6TXX,9TXX的燃油经济性只提升了2~3%。

但7.56的传动比范围,也意味着9TXX齿比较为密集,这样平顺性很不错,而且动力传动更迅猛。这跟美系车大马力、高扭矩的特点是相吻合的。

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要特别注意奔驰的齿比设定。可以看到,1挡是5.502,2挡是3.3。而其他两款变速箱的1挡齿比都约为4.7。这是因为,奔驰9G-TRONIC默认都是2挡起步,只有运动模式才用1挡。所以,运动模式下直接切换到齿比更大的5.5,而平时2挡起步用的3.3,比采埃孚和通用的1挡齿比都要低,这就降低了燃油消耗。

在倒挡齿比上,奔驰9AT比7AT有着很明显的变化。7AT的倒挡其实有两个齿比,一个是3.4,一个是2.2。而9AT直接改为了一个倒挡,并且齿比提升为4.9。从倒挡齿比上,能看出9G-TRONIC更加强调动力特性。通用和采埃孚的倒挡齿比较小,说明这两款横置变速箱更注重经济性。

所以从齿比标定上,也能看出三款变速箱的设计取向:奔驰注重动力(靠2挡起步提升经济性)、采埃孚完全注重经济性、通用更注重动力(平顺性也不错)。

车聚小结

9AT是目前装机量最大的高挡位数变速箱,它之所以有些尴尬,是因为主流的8AT只比它少了一个挡位,而且9AT比8AT在燃油经济性上没有明显提升,成本倒提升了不少。除了奔驰这种自家研发奇数挡位变速箱的车企外,其他9AT的经济性价值有待商榷。

如今,10AT产品也已经投放市场,比如福特和雷克萨斯的部分车型。对于现在使用8AT的车型,未来10AT也是必然选择。

而现在使用9AT的车型,未来估计要跳到11AT。考虑到本田已经研发出了11挡三离合变速箱,所以11个挡位似乎也不是新鲜事。

这挡位数量跟商用大卡车的变速箱越来越接近了。
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发表于 2018-6-28 20:11 | 显示全部楼层
至少评测至今都跪在采埃孚的8AT面前了
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发表于 2018-6-28 20:11 | 显示全部楼层
奔驰的是真9at  其他的只不过在6at  上加个单项离合器硬是憋出了九个  只要想 做出18速都可能
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发表于 2018-6-28 20:12 | 显示全部楼层
我可以设计四个行星排有等比四十九档带倒档的变速器。
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发表于 2018-6-28 20:13 | 显示全部楼层
采埃孚跑高速最省油,低速顿挫比较明显,可以用油门找顿挫,但需要脚感
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发表于 2018-6-28 20:14 | 显示全部楼层
奔驰9速  在中国的交通法规限速下  120公里  奔驰最有优势
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发表于 2018-6-28 20:14 | 显示全部楼层
一说到变速箱,大众心中永远的痛。多少年了,真的这么难吗。
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发表于 2018-6-28 20:15 | 显示全部楼层
通用新的九头蛇9AT确实不错,信不信去试驾就知道了,而且匹配的很不错了,通用变速箱进步很大,下了苦工的。
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发表于 2018-6-28 20:15 | 显示全部楼层
不同的排量同牌子同样的变数箱,不一样的,我家的宝马X5     120时,转速1800     宝马3系转速2000     而我的奔驰E300l转速1650左右吧
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发表于 2018-6-28 20:16 | 显示全部楼层
我的小C 9AT在120时转速1700。
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