要說(shuō)認(rèn)真對(duì)待減肥這事的，車(chē)聚君覺(jué)是汽車(chē)工程師。他們想盡各種辦法讓車(chē)更輕，比如優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)、用更輕的合成材料、鋁、碳纖維替代鋼鐵，甚至把底盤(pán)上的支架打出一排孔洞--就為了減少幾克的重量。
更不用說(shuō)，現(xiàn)在流行的把V6發(fā)動(dòng)機(jī)換四缸渦輪機(jī)了。
汽車(chē)有一個(gè)地方不容易減重，即變速箱。變速箱技術(shù)更新速度比發(fā)動(dòng)機(jī)還慢，目前主流仍是手動(dòng)檔、雙離合、CVT、帶液力變矩器的自動(dòng)變速器等，從結(jié)構(gòu)上減重潛力小，成本原因又不允許普及昂貴的鋼材替代材料。
一、美國(guó)小伙的新創(chuàng)意
但隨著混合動(dòng)力在汽車(chē)圈興起，又有牛人巧妙地運(yùn)用電機(jī)給變速箱減重。一位來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院、名為Dan Dorsch的研究生設(shè)計(jì)出了一款用于高性能車(chē)上的無(wú)離合器混合動(dòng)力變速箱(clutchless hybrid transmission)。
這臺(tái)變速箱只由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)和不同檔位齒輪組構(gòu)成，沒(méi)有離合器、液力變矩器以及復(fù)雜的行星齒輪組，比保時(shí)捷918、Laferrari、邁凱倫P1、NSX等超跑上使用的雙離合變速器等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。Dorsch也憑借這項(xiàng)設(shè)計(jì)獲得了1.5萬(wàn)元的高額獎(jiǎng)學(xué)金。
二、原理得從手動(dòng)變速箱說(shuō)起
了解這臺(tái)變速箱原理前，車(chē)聚君來(lái)科普點(diǎn)變速箱常識(shí)。在所有變速箱中，手動(dòng)變速箱是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、最原始的一種結(jié)構(gòu)，通過(guò)不同齒比的齒輪組合來(lái)減速增矩、改變車(chē)輛前進(jìn)方向。
汽車(chē)開(kāi)起來(lái)后，動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸經(jīng)離合器傳入變速箱輸入軸，變速箱內(nèi)不同檔位齒輪組同時(shí)飛速旋轉(zhuǎn)，哪個(gè)檔位齒輪與輸出軸相連即為哪個(gè)檔位。
由于不同檔位齒輪轉(zhuǎn)速不同，換擋時(shí)，當(dāng)前檔位齒輪與即將掛入檔位齒輪要通過(guò)同步器摩擦使轉(zhuǎn)速相同，變速器輸出軸與即將掛入的檔位齒輪順利嚙合。因同步器摩擦力矩有限，所以換擋時(shí)必須通過(guò)離合器斷開(kāi)與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接。
但要知道，從前的手動(dòng)擋是沒(méi)有同步器的，老司機(jī)們要通過(guò)兩腳離合的方式換擋。玩的更溜的老司機(jī)還有不踩離合換擋的神技。具體操作不多講，網(wǎng)上教程有的是。
技巧就是利用手動(dòng)擋工作原理，摘至空檔后，找準(zhǔn)下一檔位對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速迅速推進(jìn)去，簡(jiǎn)潔流暢，還能延長(zhǎng)離合器壽命(當(dāng)然非老司機(jī)不要隨意嘗試，玩不好很容易打齒損壞變速箱)。
三、老司機(jī)不踩離合換擋的啟示
老司機(jī)的故事告訴我們：離合器和同步器并不是變速器的必需品。
Dorsch的無(wú)離合混動(dòng)變速箱就是利用這個(gè)思路。變速箱內(nèi)部的小型電機(jī)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)不同檔位齒輪組間的轉(zhuǎn)速匹配。換擋過(guò)程中，電機(jī)迅速兩組齒輪的轉(zhuǎn)速匹配好，然后切入下一檔位，動(dòng)作穩(wěn)準(zhǔn)狠。
由于有了這個(gè)精準(zhǔn)的電機(jī)，離合器可以省去了。對(duì)于雙離合變速器來(lái)說(shuō)，離合器、用于散熱的離合器油液也都不需要了，這就能節(jié)省十多公斤的重量。俗稱(chēng)“大瓢”的離合器外殼也能把空間讓給其他零部件，間接提高了車(chē)內(nèi)空間利用率。電機(jī)還充當(dāng)起動(dòng)機(jī)的角色，又能節(jié)省近4公斤。
變速器外面的大電動(dòng)機(jī)不但能以輪胎抓地的極限進(jìn)行加速和彌補(bǔ)換擋過(guò)程中的動(dòng)力中斷，還能通過(guò)反轉(zhuǎn)電極實(shí)現(xiàn)倒車(chē)。這樣變速箱內(nèi)又可省去倒擋齒輪，重量和體積進(jìn)一步減小。根據(jù)測(cè)算，這臺(tái)變速箱比保時(shí)捷911上的PDK變速箱輕了20%多。
四、離量產(chǎn)不遠(yuǎn)了
這款變速箱雖然是個(gè)概念技術(shù)，但是已經(jīng)進(jìn)入了技術(shù)驗(yàn)證階段，Dorsch已經(jīng)為他的棒呆的發(fā)明申請(qǐng)了專(zhuān)利，專(zhuān)利中詳細(xì)的描述了其結(jié)構(gòu)、功能甚至駕駛模式。
根據(jù)外媒報(bào)道，這款變速箱已經(jīng)被不少汽車(chē)廠(chǎng)商看上，最早也許在今年(2017)就以O(shè)EM的方式出現(xiàn)的量產(chǎn)高性能車(chē)上。Dorsch還透露他在設(shè)計(jì)更緊湊更輕便的單電機(jī)無(wú)離合混動(dòng)變速箱，具體什么結(jié)構(gòu)什么原理還沒(méi)有更多消息，相信一定會(huì)更黑科技。
小結(jié)：
不得不服，用電機(jī)替代老司機(jī)的辦法確實(shí)巧妙，也不由得令人想起了觀(guān)致與柯尼塞格合作研發(fā)的無(wú)凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，后者也能大幅減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、降低重量。
但還有個(gè)疑問(wèn)，這些黑科技真正量產(chǎn)后的可靠性有多高呢?