永恒的经典 宝马SMG变速器技术详解

2011-04-06 21:40:55来源: 网络

  BMW—一个以不断追求操控与性能的品牌,早已成为一种信仰时刻铭记在车迷的心中。而SMG作为宝马M车系一代传奇变速器,也让E46 M3成为了永恒的经典。而今天就让我们一同再重新回顾SMG给我们留下的那段曾经的辉煌,并以此为例去了解一下序列式变速箱的工作原理。

SMG简介、特点及工作原理

  SMG变速箱(Sequential Manual Gearbox)最初是由宝马和两家顶级配件公司GETRAG和SACHS(ZF)合作研发的全新概念变速系统,最初在1996年被装备在宝马E36 M3运动型轿车上,作为宝马第一代的半自动变速系统,其起源应该来自BMW参加BTCC(英国房车赛)时候所使用的推拉式变速系统技术,这也是宝马一次历史性的赛车技术向民用转移的见证。至今SMG已经发展到了第三代产品,装载在上一代的M5和M6车型上(最新车型已经由双离合变速器取代了SMGⅢ)。第一代SMG有S(手动)、A(自动)两种换档模式,驾驶者可以在手动和自动之间任意切换。当选择A模式时,它就是一台自动变速箱,电脑可以根据车速和发动机转速自动准确的选择换档点,换档平顺,没有明显的冲击;当选择S模式时,将排挡杆向后拉动一下升一个档,向前推一下则降一个档位,如果排档杆不动,那么即使将油门踩到底,它也不会变换档位,这时的它完全就是一台纯手动变速器。


装备SMG的E36 M3运动型轿车

  SMG的出现无疑是变速器史上的一大突破,它所带来的优点是显而易见的。首先,SMG的一系列换档操作可以完全由计算机来控制,所以它就像普通AT一样,驾驶员无需离合踏板,便可以轻松完成换档任务,即使是在S模式下,你要做的也只是前推或者后拉一下换档杆,省去了手动变速器复杂的操作步骤,而且由于受档位顺序升降的限制,SMG也不会由于驾驶员的误操作而挂错档位,这一点在赛车上尤为重要。其次,SMG的原理是基于手动变速器,虽然操作上与“Tiptronic”有些相似,但没有液力变矩器,所以传动过程中的能耗损失很小,结构简单,价格便宜,使车辆的经济性得以提高。

  SMG变速器其实与通常的手动变速器在功能上大同小异, 只是它采用电子而非机械地传递换档信号,通过计算机控制离合器和选、换档机构,所以序列式变速箱仍旧属于手动变速箱范畴。SMG由一台普通的齿轮变速器、一套自动换档机构和电子离合器组成。该换挡机构分为拨叉伺服器和选位伺服器两部分,伺服器一般采用电动机或者液压马达,拨叉伺服器用来推拉拨叉完成换档,选位伺服器则用来选择工作所需的拨叉。


第一代SMG系统结构图

SMGⅡ的问世将换档变速的科技引领到另一个新的纪元

  但是,任何一项新技术都不可能一出现就是完美的。正如第一代的SMG,虽然它给驾驶者带来了操作上的便利,但由于受到当时电脑、液压系统等一系列因素的制约,导致换档速度还不如普通的手动变速器,于是在2002年,一套名为SMGⅡ的全新改良机械式自动变速箱问世,这套系统一改之前换档速度慢的诟病,它将换档变速的科技引领到另一个新的纪元,在先进的电子控制单元的支配下,其换档速度达到了惊人的0.08秒,要知道一个接受过专业训练的赛车手的换档速度也不过0.3秒,仿佛让F1赛车开上了街道。


宝马SMGⅡ变速器系统

  为了提高变速器换档速度和牢靠程度,设计师在第二代SMG上采用了一个换档转换鼓,换档转换鼓的前端带有锥齿,用来驱动换档转换鼓的旋转,在换档转换鼓的外圆表面上有3条特殊槽,分别控制在槽内的3个拨叉。


SMGⅡ换档鼓和控制原理结构图

  换档鼓的安装有两种方式,一是紧靠在变速器上直接将三个拨叉分别卡在三条槽里,二是由于空间的限制,无法紧靠在变速器上,需要利用拨叉臂,将三个拨叉臂分别卡在三条槽里。在换档的时候,只要转动换档鼓,三个拨叉由于卡在特殊的槽里,三个拨叉就会随着换档鼓的转动而同时前后移动,实现退档和进档的任务。所以换档鼓上槽的设计非常重要,一般当换档鼓转动50°完成一次换档,并且非常快捷。由于通过换档鼓的旋转进行换档,因此 SMGII变速器的换档是有顺序地一档一档进行的,比如要从一档换到三档,必须后拉排档杆2次,使换档鼓转动2个50°,先经过二档再换入三档,降档同样如此。


SMGⅡ排档杆和“DriveLogic”按钮

  第二代的SMG系统,在操作界面上最大的转变就是增加了一套方程式控制系统,可以让驾驶者在任何时候,任何工况下调整预先设定的11种换档模式,其中包括6种自动模式“A”,5种手动模式“S”,而在这11种模式下,电脑都具备自己学习和纠错功能。例如在高速状态下进行减档操作,离合器松开,但因为变速箱电脑与行车电脑、引擎电脑关联,马上会知道有可能造成侧滑等危险,于是对换档动作进行必要的修正,在配合车辆各种稳定系统使车辆可以遵循最安全的状态继续行进。SMGⅡ中还加入了更加人性化的设备,例如方向盘换档拨片,可以让驾驶者更集中于路面的控制;转速表也加入了LED的提示灯号;转速表下方也有了档位显示。

  另外,这个变速箱还有个看家本领,是类似于F1赛车上适用的“起跑”装置,它完全可以让驾驶者拥有舒马赫一般出色的驾驶技术。在E46的SMGⅡ中,在排挡杆后设置了一个“DriveLogic”按钮,这个按钮可以让驾驶员调节手动换档的速度和换档时机,共有6种不同模式的设定。S6—加速辅助系统的程序,在选择这种纯跑车模式前,你必须先要把车辆动态稳定系统(DSC)关掉。这时启动S6,踩住刹车踏板,然后挂入1档,深踩油门,电子系统自动地将转速调整至起步最适合的3500rpm/min;松开制动,M3便像一头突然爆发的野兽窜向前方,引擎转速迅速逼近红线,换档指示灯亮起,换档!微震一下,引爆二档进入下一阶段的冲刺,简直令人窒息!最后,轻松的驾驶对于SMG变速箱来说也是相当重要的改善,自动 (“A”) 模式让驾驶者减少了压力和疲劳,无论是在高速公路或是比赛的跑道,汽车将自动地在停下来时退回第一档, 而再度前进,只需要轻踩加速脚踏板。

增加坡道辅助功能,换档更快的7速SMGⅢ

  虽然几年下来,SMG在技术上已经有了明显改进,但是依然存在一个饱受批评的缺点:上坡时如果脚从刹车踏板上抬起,车就会往下滑,因为自动变速箱需要一点啮合时间。最新的SMGⅢ变速箱的坡路探测功能则是SMG的另外一个特性,在自动模式下,SMG变速器能够自动识别车辆是否行驶在斜坡路面上,并保持“上坡”模式以保持理想的加速度,下坡时则自动选择低档位通过发动机制动来保证刹车的有效性。

  从SMG发展到SMGⅡ,该系统已经变得非常聪明,而且宝马随后又推出了第三代产品,SMGⅢ装载于当时最新的M5、M6上,与马力、扭矩更加强大的V10引擎搭配,而且档位数目也从原来的6档提升为7档。在同类型的变速箱中,它具有无法比拟的换挡速度,以前的第二代已经很快了,而SMGⅢ又将速度提升了20%,整个换档过程平顺,动力流的停顿在换档过程中几乎感觉不到。M5在从静止到最高车速的整个加速过程中,驾驶者几乎不会感受到任何顿挫,从而可以让驾驶者能够感受到驾驶F1般的感觉。

  从原理上讲,SMG变速箱的所有换档操作都是采用电动液压方式,SMG变速箱采用“线控换档”(shift-by-wire)技术,这是一种源自航空领域的技术成果。利用这项技术,换档可以在瞬间完成,而且无需机械连接。与原6档SMG变速箱相比,SMGⅢ液压单元与执行元件都被集成到变速箱壳体上。一旦需要换档,该控制单元会激活控制整套系统液压设备的相应电磁阀。接着,具有很高压力的液压油(最高达90bar)快速地流经一个电磁阀,进入离合器总泵,打开离合器。然后使用液压单元中电磁阀,打开执行元件中的四个液压缸,后者则通过四根独立的排档杆完成实际换档过程。

  这款7档SMGⅢ正是能够完全满足V10发动机所有需求的变速箱,它可以将V10发动机的动力以最理想的方式传送至车轮。BMW M GmbH是世界上第一家提供带有驾驶逻辑功能的7档连续变速箱的制造商。新款7档变速箱绝对不是6档变速箱的改进版,实际上它是一款全新设计的变速箱,专门为新M5而开发。这款7档SMG变速箱比原来的6档变速箱更为出色,手动选档时其档位转换时间极短,此外,它的自动换档功能还可以让您感受舒适的巡航驾驶。 新变速箱的工艺设计使之可以应对发动机550Nm的最大扭矩和8500rpm/min的最高转速。因此,尽管独立式机油冷却系统显著延长了发动机使用寿命,这款变速箱仍然可以确保在新M5及M6的整个使用期内以最可靠的方式工作。


宝马M6上的SMGⅢ变速箱控制部分

总结:

  随着技术的不断发展,一直以追求操控和性能著称的宝马M车型现如今也已经更换了更为先进的M-DCT双离合变速器。也许SMG的出现只是昙花一现,但不得不承认,SMG变速箱无论在动力输出还是在换档时间上,相较同代产品都有着明显的优势。它为推动变速箱技术的发展做出了巨大贡献,而且必将会成为汽车发展史上永恒的经典。

关键字:宝马  SMG变速器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0406/article_3513.html
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