用一部山地車,讓你了解手動變速箱

2020-12-24 易車網

手動變速箱已經逐漸退出人們的視線了,主流車型開始把手動擋排除在外。手動擋車型一般作為低配存在的事實,也從另一個角度說明手動變速箱逐漸跟不上時代的潮流了。



事實真的是這樣?我們能看到很多自主品牌依然傾向選擇手動變速箱,不過這是無奈的選擇。究其原因是,我國在自動變速箱領域的實力不夠,無法製造出滿足消費者喜愛的自動變速箱,只能拿結構簡單的手動變速箱充數了。




雖然,自動變速箱越來越智能,但手動變速箱的操控快感依然是很多人難以忘記的。更何況,目前很多自動變速箱存在換擋延遲、動力匹配不好的通病。因此,市面上很多主打極致操控的機器依然採用了手動變速箱,比如豐田和斯巴魯共同推出的豐田86(斯巴魯BRZ)。這是手動樂趣不死的代表。



是誰發明了汽車?德國人還是法國人,這已經是難以定論的問題了,雖然「汽車發明者」的名字被奔馳搶了先,但法國人在汽車的影響力也不容小覷。據查,1889年,法國人Louis-René Panhard和Emile Levassor研製成功的齒輪變速箱就是手動變速箱的雛形。1894年,這對兄弟向人們展示了3速手動變速箱。




隨著人們對速度的追崇,3擋手動變速箱已經跟不上時代腳步了。不過,手動變速箱也沒有迎來翻天腹地的變化,直到20世紀50年代,汽車企業們才開始應用4速手動變速箱。


4速手動變速箱由於高成本以及技術限制,只能配備在一些高端車型或者性能車型上。之後的很長一段時間,4速自動變速箱才開始流行,後來就是豐田推出了5速手動變速箱,一直統治到了2000年左右,之後6速手動檔才延續至今。此時,自動擋檔位數的發展已經超過了手動變速箱。


我們對車的接觸應該從20世紀80年代左右開始增多。1982年,上海汽車集團在和通用、標緻雪鐵龍以及大眾周旋過後,最終決定和大眾汽車進行合作,生產當時在歐洲稱為Passat B2的車型。這款車型剛開始以CDK的方式國產。




所謂CDK其實就是進口國外的零部件到中國,然後在中國進行組裝。第一批生產出來的大眾Passat B2也就是後來聞名於世的Satana(桑塔納),這款車當時就配備了4速手動變速箱,時間是80年代。


不過標緻雪鐵龍與上海汽車集團合作的積極性很高,雖然上海選擇了大眾,但標緻轉而和廣州汽車集團合作,也生產了一代神車標緻505。這款車主要是針對大眾桑塔納而生產的,後輪驅動、5速手動以及2.0L發動機,完全把桑塔納秒殺了下去。只是出於這樣,那樣的問題,廣州標緻最終還是死掉了。




進入2000年之後,6速手動變速箱就開始普及起來,現在很多主流的變速箱都採用了6MT。豐田86以及斯巴魯BRZ的6速手動變速箱被拆解開來之後,重燃了人們對手動變速箱的興趣。


喜歡玩自行車的朋友十分清楚變速系統的工作原理,其實手動變速箱也與自行車十分類似,它是通過大小不同的齒輪相結合最終達到輸出動力的變化。自行車變速箱系統是通過鏈條改變前後齒輪的搭配實現調整車速快慢。


前齒盤有三個,帶動車輪運轉的後齒盤有數量不等的幾個盤。以我個人購買的迪卡儂RR520入門級山地車為例,它擁有前三後九共27種搭配方案,俗稱27速。前齒盤越大,後齒盤越小,腳蹬越費力。這是因為前輪轉一圈,後輪轉的圈數更多。前齒盤越小,後齒盤越大,腳蹬時越輕鬆,這是因為後輪運轉時需要的能量,被前輪分攤了。



於是,我們就能理解,當車子爬坡時,我們要減檔,讓前齒輪變小,後齒輪變大,這樣前齒輪可以通過分攤圈數的方式,降低腳蹬時的力度。這種方式下,我們爬坡不會感到費力,而輪子卻擁有很大的牽引力。只是,我們腳蹬速度畢竟有限,所以低檔位對提高速度不利,如果我們需要提高速度,只能不斷升檔,逐漸達到一種前齒盤轉一圈,後齒盤轉多圈的狀態。


在自行車變速箱系統裡,我們比較容易理解幾個概念。「齒比」是前大盤與後飛輪齒盤的比值,它是將車手踩踏前齒盤的能量轉換成後車輪的扭力輸出。齒比越大,越費力,速度越快。最大齒比決定速度。RR520的最大齒比是4,即前大盤轉1圈,飛輪盤需要轉4圈,最小齒比為0.65,即前大盤轉1圈,飛輪盤轉0.65圈。





只要你理解自行車的變速系統,理解手動變速箱結構就十分簡單了。手動變速箱內部其實也是由多個齒輪組成,只不過他們不通過鏈條連接,而是通過咬合的方式連接在一起。我們先看一下常見的5速手動變速箱結構示意圖。


常見的兩軸5速手動變速器只有兩個軸,兩個軸上由不同齒輪貫穿,分別叫輸入軸和輸出軸。輸入軸上的齒輪是固定的,輸出軸上的則通過滾針軸承(見下圖)連接。滾針軸承的存在是讓輸出軸上的齒輪可以自由轉動。




我們在結構示意圖上可以看到Selector fork,俗稱換擋撥叉。每兩個齒輪之間設置一個,它的作用是鎖死齒輪,讓齒輪與輸出軸之間形成硬連接,將輸入軸的能量傳遞給車輪。我們能看到它在1檔和2檔之間、3檔和4檔之間以及5檔都存在,這也就是我們常見的,向上推為1檔,向下為2檔的操作方法。


這是一個更直觀的手動變速箱結構示意圖,它是三軸式手動變速箱,通常用於後驅車型,因為多了一個軸,所以體積也比雙軸的更大。中間軸與輸入軸硬連接,軸上齒輪也是硬連接。輸出軸上的齒輪依舊採用滾針軸承連接。換擋撥叉撥動紫色齒輪鎖定某一個齒輪,達到鎖定檔位的目的。



我們可以看到,齒輪比的概念,1檔時藍色齒輪大於紅色齒輪,但到5檔時就逐漸接近一樣大小了。這就是齒比不斷上升的過程,也是速度不斷爬升的需求。


至於鎖定特定齒輪,手動變速箱則通過推桿的方式實現。常見的手動變速箱分為三排,因此有三個推桿,不同位置固定不同檔位,結構示意圖如下。




手動擋的結構比較簡單,性能可靠而且製造和維護成本低廉,僅通過幾個齒輪硬連接,因此傳動效率會更高,也就是有節油優勢。它也能隨心所欲的換擋,最直接表現駕駛者意圖。缺點是對駕駛者要求比較高,而且操作相對頻繁。


也不是每一家企業都能做好手動變速箱。它需要根據不同發動機做不同設計,保證發動機一直處在最佳輸出空間,營造良好的駕駛感受,幾乎全靠手動變速箱了。豐田86的手動變速箱就是如此,它能讓每一次升檔都落在5000rpm左右,這正是FA20引擎表現最好的區間,充分發揮FA20的加速性能。



手動變速箱在越發擁擠以及越來越「懶」的都市青年手裡,逐漸失去了魅力,尤其目前消費者對手動變速箱操作繁瑣以及轉速控制能力普遍缺乏,導致隨踩隨走,不會熄火,不會溜車的自動變速箱備受期待。不過,手動擋的駕駛樂趣絕對是自動變速箱無法替代的。


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