回顾那些汽车“黑科技”的首次亮相之变速器
你把第一次给了谁?
导语:从1885年卡尔·奔驰发明第一辆汽车开始,应用在汽车中的“黑科技”就层出不穷,它们有的为了保障行车安全的,比如安全带、安全气囊、ABS、ESP等,有的是提升舒适性的,比如空调系统等。但是你知道它们最初是出现在到哪些车上面吗?本次我们就带您一起回顾一下,看一下它们最初的样子
变速器的主要作用是改变传动比,以此扩大驱动轮转矩和转速之间的变化范围,最终呈现出的结果就是改变车辆的行驶速度。同时,在发动机运转的情况下,可以使汽车能倒退行驶。也就是基于以上两种用途,变速器现已成为车辆不可或缺的重要部件之一。
一、变速器的发明
图注:世界第一辆汽车-1885年奔驰1号
世界公认的第一辆汽车是1885年由德国工程师卡尔·奔驰发明发明的,那么变速器呢?很可惜,当时的这辆三轮汽车并没有搭载变速器,动力是由发动机直接传输至车轮。
图注:法国标致品牌创始人Armand Peugeot
世界首款变速器诞生于1889年,由法国标致品牌创始人Armand Peugeot研发,采用2挡设计,但是驾驶者必须配合发动机转速进行换挡,以至于经常找不准最佳的换挡时机,操作繁琐、复杂。介于当时只是试验性研发,并没有搭载在任何车辆上。
图注:1894年PANHARD LEVASSOR
而第一辆搭载变速器的汽车是法国品牌Panhard et Levassor于1894年搭载。由品牌创始人Rene Panhard和Emile Levassor共同研发,变速器为3挡手动变速器,在1895年进行公开展示时快、时慢、时进、时退的成果时,变速器的功能性与重要性才开始得到人们的重视。
图注:PANHARD LEVASSOR剖视图,清晰可见变速器的齿轮组
除了对车辆的前进、后退以及速度控制外,更为重要的是通过变速箱齿轮间的相互作用,可以达到转速和扭矩的最佳配合,从而将发动机的功率最大利用化。从1904年开始,变速器也已经开始以手动换挡的方式在汽车上普遍使用。
图注:PANHARD VBL 轮式侦察车
如今的PANHARD LEVASSOR品牌已经变为PANHARD,已成为世界顶级军用车辆制造商,品牌至今已有127年历史。
二、自动变速器
手动变速箱出现后没多久,自动变速箱也开始出现。1907年福特T型车开始搭载2挡半自动挡,虽然只有两个挡,但是已经是未来自动变速器的雏形。不过在操作过程中,它依然需要驾驶者有一定的驾驶技巧,来根据发动机的转速来配合并选择合适的换挡时机。
图注:Ford T型车
图注:Ford T型车的踏板,虽然为自动变速器,但依然需要离合器
时间会快来到了1924年,英国Vulcan汽车公司设计出了真正意义上的第一台自动变速器,这台2挡自动变速箱由行星尺轮、液力变矩器和锁止离合器构成,不过这款变速器并没有投产。
图注:通用生产的Hydra-Matic四挡自动变速器
图注:Oldsmobile 88搭载Hydra-Matic变速器
图注:Oldsmobile 88
Vulcan计划的搁浅造就了通用汽车公司成为第一家成功研发变速器的厂商,在通用工程师Earl A. Thompson的领导下,通用汽车公司于1932年开始研制自动变速器,1934年研发出可以在发动机全扭矩输出状态下的自动变速器,在1935年交付给Oldsmobile进行试验性认证,Hydra-Matic变速器具备了现代变速器的行星齿轮结构,三排行星组提供四个前进档和一个倒挡。在操作过程中,驾驶者通过踩下离合器选择前进挡或倒挡,而挂入前进挡后,就可实现4挡自动变速器了。
图注:当年Hydra-Matic变速器的宣传海报
起初通用担心自动变速器故障,为了保护凯迪拉克的名誉,与1939年首次搭载于Oldsmobile 88车型上,待技术成熟后的1940年,才大量应用于凯迪拉克和庞蒂克车型。1941年,选装价格为100美元。1941年底,二次世界大战前,通用汽车公司已生产了20万辆搭载Hydra-Matic变速器的轿车。战争中虽然轿车停产,而Hydra-Matic却有了新的用武之地,这款本来为轿车设计的自动变速箱装备在了M5 Stuart和M24 Chaffee轻型坦克上,在欧洲和太平洋战场上展示了其出色的可靠性。
图注:1941年,战争的来临使得通用的Hydra-Matic变速器大展宏图
三、手动变速器同步器的出现
早期的手动变速器由于没有搭载同步器,在操作上因发动机输出端的运转需要驾驶者通过繁琐的操作才能成功进行换挡,至于有多繁琐,相信很多朋友从老一辈驾驶员那里都听说过踩两脚离合的故事。
图注:同步器
图注:同步器原理就是在挡位锁止前与动力输出端预先同步转速
图注:早期驾驶员教科书
所谓两脚离合就是因为变速器不带同步器。换挡时要在空挡位置停留片刻,离合器抬起,让离合器片和飞轮同步,转速一致时才可顺利换挡。这个操作比较复杂,难以精确掌握。于是后来发明了同步器,通过同步器使要啮合的齿轮达到一定的转速而顺利啮合。
图注:1952款保时捷356
图注:1952款保时捷356内饰
其实,手动变速器同步器早在1928年就已经由通用工程师Earl A.Thompson设计出来了,这一发明可谓是极大地简化了驾驶者的操作繁琐性,可是由于技术及设计方向上的变化(向着自动变速努力)的原因并没有得到普及。世界上第一辆搭载同步器的汽车是1952款保时捷356。在这辆车诞生之前,换挡踩两脚离合可是家常便饭。