卡車變速箱,為什麼需要那麼多擋位?

2023-10-25   愛車大家說

家用車手動變速箱大都只有5個前進擋,個別車型有6個。自動擋車型擋位數會多一些,6速、7速、8速、10速都有。不過8速和10速是這些年才有的,而且也不是剛性需求,而是為了改善油耗和平順性的。換句話說即使自動變速箱用4速或者5速也依然可以讓車輛正常行駛。

而卡車就不同了,一些重型卡車變速箱擋位數高達十幾個,而且這十幾個擋位可都是剛性需求。也就是說如果沒有這麼多擋位,卡車可能就無法正常使用了。

為什麼卡車需要這麼多擋位?而家用車卻不需要這麼多擋位呢?或許你會說這是為了平順性,或者為了燃油經濟性。其實這些都是片面的,最核心的因素有兩點:發動機可用轉速區間和驅動扭矩需求。下面咱們就來詳細聊聊這個話題。

1、發動機可用轉速區間

電動車都知道吧,人家的變速箱美其名曰:單級變速箱,相當於只有一個檔位。但這依然不影響它能達到一百多的時速,因為人家電動機轉速太高了。一兩萬的高轉速,一點不影響它用1擋跑到120的時速。

家用車發動機的可用轉速區間沒電動機那麼寬,但也不少了。就連最便宜的麵包車發動機也能拉到6000轉。這麼高的轉速,稍微配合幾個擋位就可以覆蓋掉日常生活中能用到的車速範圍了,因此就不需要太多擋位。

就好比我車速60,掛5擋發動機轉速1500轉,掛4擋2000轉,實在不行用3擋跑發動機轉速也不過是2500轉而已。甚至我還可以再瘋狂一些,用2擋,轉速也不過才4000轉而已。沒辦法,發動機轉速範圍寬就是這麼任性。

而重型卡車就不同了,它的柴油機動力調教極為詭異,扭矩出奇的大,但轉速卻出奇的小。

比如上圖就是陝汽重卡的儀錶盤,怠速600轉每分,1100轉進入高效率區間,1600轉就紅線了,發動機極限轉速才2600轉。也就是說發動機可用轉速區間僅有500轉。

轉速區間這麼窄,只給5個擋位,1擋極速10公里/小時,2擋20,掛入最高擋位5擋車速也就50,連高速都不讓你上。所以說為了能用儘可能窄的轉速區間去實現更寬廣的車速區間,必須有足夠多的擋位。

2、驅動扭矩需求

變速箱是改變扭矩的,低擋位減速比大,可以放大扭矩,便於車輛輕鬆起步。車速提起來進入勻速行駛狀態後需要的驅動力並不大,此時使用高擋位可以讓發動機工作在較低轉速區間,以節省油耗。

但是變速箱各個擋位的減速比落差要設計好,要有一個平緩的過度,這樣換擋後不至於出現扭矩的過分波動。

這一點上家用車很好滿足,因為自重輕,驅動扭矩整體偏低,所以5個擋位就足夠分配出比較合理的減速比了。1擋起步扭矩大,升入2擋後扭矩雖然有降低,但整體在發動機負荷範圍之內,接下來的3、4、5擋也是一樣,只要你不跳躍式換擋,那麼每次升擋後車輛的驅動力基本上都是夠用的。甚至你轉速拉得高的話跳躍式升擋也照樣動力十足。

但重卡就不同了,人家乾的是體力活,載重量都是幾十噸級別的,需要的驅動扭矩太大了。如果擋位太少就會導致兩個擋位減速比落差太大,後果就是升擋後變速箱輸出扭矩下降太多,發動機立馬帶不動了。因此它的變速箱必須有足夠多的擋位,這樣才能使減速比變化更加平緩,從而讓每次升擋後驅動輪上的扭矩不至於過分波動,這樣才能平穩加速,把幾十噸的車輛逐漸驅動起來。

這就像爬樓梯,擋位數就是台階數。家用車自重小,就好比年輕小伙啥負重也沒,樓梯台階數少一點也沒關係,邁開步子三兩下就上去了。而重卡就好比是背著兩百斤大米的人,台階數太少的話每級台階太高,台階距離又遠,想上的話步子得邁很大,但背著兩百斤大米腿上根本使不上勁兒,根本上不去。這時候只能增加台階數,小步子一點點往上走。

所以你知道重卡為什麼需要那麼多擋位了吧。