擋位從來不嫌多 福特10AT變速箱詳解

　　【太平洋汽車網 技術頻道】有些東西男人從來不會嫌多，越大越多越鐘愛……想啥呢？我說的是擋位。現在8AT大行其道，上至寶馬奔馳，下至本田豐田都采用8AT，甚至不少發動機橫置平臺的車型采用了9AT。擋位越來越多，達到一種新的高度，現在甚至連搭載著10AT的福特F-150都已經進入國內市場。F-150這副10AT變速箱是由福特和通用聯合研發的。究竟這套擋位突破雙位數字的變速箱的表現如何？就由青山帶你一起看看其到底有多6。

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● 10AT有何來歷？

　　2016年初福特和通用汽車幾乎同時宣布在美國密歇根州升級改造工廠，以建立全新的10擋自動變速箱。其實早在2013年，福特和通用共同宣布將合作研發生產兩個全新的自動變速箱：應用在前驅平臺的9擋自動變速箱和后驅平臺的10擋自動變速箱。9擋自動變速箱和10擋自動變速箱將會替代他們現時的6擋變速箱和8擋變速箱。這款10擋自動變速箱代號為10R80，下文10R80即為10擋自動變速箱。

【福特10R80變速箱生產過程】

　　明明是競爭對手，為何福特和通用要一起合作研發變速箱？在變速箱領域很多時候主機廠都受制于ZF采埃孚和愛信的限制。當欲想要更完美的產品時需要自行研發。同時全球的燃油經濟性法規開始收緊，需要通過更多黑科技來克服面對。

　　福特和通用作為美國汽車三巨頭的一員，抱團出擊更好應對來自日系和歐系品牌的挑戰。事實上，對于新變速箱的開發是非常冒險的行為，不僅是復雜的技術還有市場和資金風險。兩家大主機廠共同開發一種變速箱，可互相分擔研發成本和風險。同時10R80將會應用在福特大多數車型上與通用的皮卡車和SUV車型，從長遠規劃來看研發變速箱的成本比購買ZF或愛信變速箱成本來得要低。

　　除了成本和風險因素外，還有一個因素也就是用自家變速箱的自豪感覺。這一份優越感是用其他變速箱所無法給予。這也讓消費者對其產品更加另眼相看，而不是市面上雷同的產品。

　　福特和通用共同研發的全新的10擋自動變速箱，同時為了性能所需。暫時可知道通用將這款10R80變速箱搭載在新款科邁羅Camaro ZL1和科爾維特上，因而其性能對標則是保時捷911。10R80其中一個研發目標是換擋速度超越保時捷的7擋PDK。未來福特也有計劃將10R80應用在野馬或GT車型上。最早進入國內的搭載10R80的車型為福特F-150 Raptor猛禽。

　　大伙會奇怪代號為10R80的10擋自動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整體硬件結構部分兩家公司共同研發，包括離合器、行星齒輪組、自重、尺寸、每一擋的傳動比、整體齒比范圍等參數都固定的。換句話來說無論裝哪臺車型上的代號為10R80的變速箱都是一樣的。

　　硬件一致毫無疑問可以降低制造成本。然而，10R80面對搭載不同車型，福特和通用采用獨自的軟件控制程序，其軟件可控性高。每一款車型有獨有的換擋邏輯，如Camaro ZL1和科爾維特上的換擋邏輯追求更快的換擋速度，與保時捷的PDK競爭；搭載在皮卡和大型SUV上則更注重燃油經濟性，可控制發動機轉速更低。針對不同車型可以有著不同的軟件程序優化，且成本更低。

　　總體來說，福特和通用聯合研發10R80的10擋變速箱很大程度是基于燃油經濟性法規、高性能的追求以及不想寄人于籬下。相信未來2～3年福特和通用大量車型使用這副代號為10R80的10擋變速箱。

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● 10AT厲害性能表現

為何叫10R80？

　　這款變速箱有意思的是，兩家主機廠都將這款變速箱命名代號為10R80。其中“10”代表著有10個前進擋位，“R”為縱置平臺的后驅或四輪驅動，“80”則是代表著可承受最大的輸入轉矩為800N·m。

10R80體積很長很大？

　　10擋自動變速箱至今為止聽起來也是蠻嚇人的，比6擋自動變速多了4個檔位，但卻重量只增加了約4磅，約合1.81kg；長度尺寸增加了一英寸，約合25.4毫米。整體結構非常緊湊。整體尺寸幾乎等同ZF采埃孚的8AT。

　　10擋自動變速箱重量并沒有大幅度增加，更多是因為整個外形都采用了鋁合金材質，整體鐘式鋁合金外殼有助于減輕重量并增強剛度，甚至連變速箱的支架都采用鋁合金材質。整體變速箱并沒有鑄鐵零件。因此10R80的重量約為106kg。

　　其實10R80并沒有因為擋位的增加而增大尺寸更有利于已有車輛的安裝匹配。無需重新設計變速箱的布置，最大限度地減少車輛接口的變化，可以滿足絕大多數車型。

7.34齒比范圍并不最廣

　　10擋自動變速箱顧名思義有著10個前進擋和一個倒檔。其中前六個擋位是減速傳動比，第七擋位直接擋，八至十擋為超速擋。第一擋傳動比為4.70:1，而第十擋傳動比則為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。福特認為齒比范圍過高更加不利于加速性能和拖拽性能，因而設定齒比不超過7.4。

　　10R80并不是特別寬廣的齒比范圍，因而各個擋位之間的傳動比設定相當接近。10R80在換擋期間轉速下降只有20%，比保時捷7擋PDK的25%轉速下降和ZF 8AT轉速下降25%都要更小。這意味著在全油門加速時，發動機基本上保持在最佳扭矩輸出。

　　第十擋的傳動比為0.636，相比與通用的8AT的最高檔傳動比0.65并沒有下降太多，但也對高速行駛時有效降低發動機轉速，提高燃油經濟性。10R80變速箱第九擋的為0.689，與最高擋傳動比相差僅為8%，因而10擋降9擋幾乎感覺不到頓挫。福特F-150 Raptor在約104km/h時便自動掛上第10擋，同時也只有在輕載時才可上第10擋。當車輛重載/拖拽或者處于運動模式下，車輛最高只能升至第9擋，如此有助于車輛發揮更大的動力。

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

　　實際上10R80變速箱只有三種情況下采用逐級升擋。第一種情況是全油門時，通過變速箱緊密的傳動比讓發動機時刻保持最大功率輸出，第二種情況是非常輕的節氣門開度時，基本是美國EPA燃油經濟性測試時才會出現。第三種則是手動換擋。

　　福特F-150 Raptor的10R80變速箱有著三種換擋模式，拖車、運動和正常模式。每一種模式都會有特定換擋時機和頻率，以適應不同的駕駛行為。日常駕駛10R80可將發動機轉速控制在2000rpm之內。即便車速在120km/h時，發動機轉速也不到2000rpm。

內部結構沒有變得過于復雜

　　擋位多了結構一定就復雜？然而并不是，10R80擁有4組行星齒輪組，即組合出10種傳動比，ZF 8HP和GM 8L變速箱同樣也采用了4組行星齒輪組結構。10R80采用6個執行器，其中是2個制動器和4個離合器。相比ZF 8HP和GM 8L變速箱的5個執行器，10R80僅僅多了一個離合器。

　　實質上10R80與ZF 8HP有著非常相似的設計，甚至連第一檔的動力流都一樣。這是因為2個制動器（A和B）嵌套在一起，同時第一、二以及四行星齒輪組布局都非常類似。正是因為執行機構的嵌套設計，10R80整體尺寸以及控制復雜程度并沒有8AT來得要大和困難。所有鄰近的擋位切換，只需要一個執行器打開，另一個執行器關閉，實現快速換擋。正因為如此，通用科邁羅ZL1換擋速度超越了保時捷911的7擋PDK。

　　為了提高燃油效率，10R80配備了可變排量的油泵，根據轉速以及負載來調節供油壓力。10R80更低粘度的變速箱油，變速箱油要求粘度為4.5厘泊，進一步減少變速箱內機械摩擦和油泵的工作量。為了迎合啟停功能，電動油泵可在發動機熄滅時對變速箱內部進行冷卻，同時儲液罐可更快啟動車輛。為了延長變速箱壽命，10R80內部布置了兩級高效濾清器，過濾變速箱油的雜質。這樣一來更換變速箱油的費用將會大幅度提升。

　　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分開多片離合器，以減少離合器之間的阻力。

　　與此同時液力變矩器設計的更加薄，直徑更大，其直徑達到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，在換檔期間可調節滑動量來抑制發動機振動，以用于更平穩的運行傳遞動力。

　　通過如此眾多措施，福特估計10R80變速箱相比福特6擋自動變速箱可降低3-4%的油耗。整體推測較為保守。實際上，2017款的F-150相比2016款燃油經濟性有著不少了提升，油耗降低了5%-11%。

● 總結

　　福特和通用聯合開發10AT無疑給美系車打了一支強心針，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，齒比也是相當密集，同時最高檔的傳動比也較低，整體有效提升燃油經濟性。兩家的10AT硬件一致，內部結構沒有過于復雜，同時可根據不同車型調性，通過軟件程序的設定調校換擋邏輯，以滿足絕大多數車型。至于可靠耐用性上，只能交給時間去解答。青山就知道前端時間福特F-150就因10AT變速箱故障問題而停產一段時間。（圖/文/攝：太平洋汽車網 賴達聰 青山三劍客）

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