Question

详细说说摩托车传动那些事，传动原理、传动形式与离合器

Answer 1

在之前的机械单元中，我们讨论了摩托车的动力心脏——引擎。接下来，我们则要带领大家进入动力系统的下一个阶段，也就是传动及变速系统。有了传动系统，引擎的动力才得以从曲轴一路传递至后轮。有了变速系统，引擎的动力才能适时的在不同的速度域发挥。究竟这变速系统的原理是什么，又有哪些传递动力的方式呢？马上进入我们本期的主题——「传动与变速」。

有了传动系统，引擎才能将动力输出至后轮，使车辆加速。

为什么需要传动？

传动系统便是传递引擎动力的媒介，借助传动系统，引擎所输出的扭力才能从轮胎发挥，真正将车辆加速。文字叙述很简单，但其实传动系统是非常重要而且聪明的。如果没有了传动系统，那引擎便得放置在后轮旁，直接将曲轴与后轮相接，作动力输出。如此一来，车辆的重心便会偏在后方，操控性能会大幅度降低。

为了发挥水平对卧式引擎的优点，宝马的摩托车得将引擎直放。

有了传动系统之后，引擎便可以放置在前、后轮胎的中间，维持前、后轮相近比例的荷重，而宝马也才能在摩托车上设计水平对卧式引擎。设计水平对卧式引擎时，宝马的工程师为了将引擎的优点完全发挥，必须将引擎直放，也就是曲轴将与车身平行。以一般直列四缸的引擎配置来看，曲轴的方向是垂直于车身方向的，或者说，曲轴的旋转方向，和轮胎是一样的。但以水平对卧式引擎来看，传动系统就必须将动力输出方向作一次直角的转向，如此一来，轮胎才会往前转。

减速比

传动系统除了传递动力之外，也必须通过减速比适当地调整动力输出。若是将引擎转动的力量直接传递至后轮上，则当引擎转一圈时，后轮也必须转一圈。换算之后，当引擎以5,000rpm旋转时，17寸的轮胎也以同样速度旋转时，直线的速度便约是600km/h。这样的速度显然是太快了，因此需要经过齿轮组等具有类似功能的机构来作减速。

若直接让引擎的动力传递到车轮上，车辆就会变得难以操控，因此传动也扮演着调节动力的功能。

动力在经过减速之后，虽然速度变慢了，但扭力却会跟着放大，曲轴扭力及轮上扭力有差异。若引擎可以在5,000rpm 输出2Nm的扭力，则经过减速至2,500rpm 之后，扭力理论上可以放大至4Nm。但因为动力在传递过程中会有损耗，例如摩擦损耗等等，因此实际量测的数据会稍微低一些，也就是传递效率的问题。

各式传动

传动系统通常利用以下几个常见机械元件来作搭配，首先是常用于仿赛车及一般街车款的链条、齿盘系统，用于踏板的皮带、普利盘系统，美式巡航车所使用的齿型皮带传动系统，宝马多功能车与旅行车所使用的轴传动系统。以上所列举的各种传动方式，均各有优、缺点，也适合不同车款，再来会作简单的介绍。

R1250GS身为宝马的多功能旗舰，动力系统为水平对卧双缸搭配上轴传动。

链条与齿盘

链条与齿盘所组成的传动系统是当今最常见的，在仿赛车上几乎清一色使用这一类型的传动件。动力经过引擎及变速箱之后，便传递至驱动轴上的小齿盘（前齿），再借助链条传递至后轮轴上被动的大齿盘（后齿）。小齿盘的齿数及大齿盘的齿数换算成减速比，因此链条及齿轮在搭配之后，动力还可以获得一次扭力放大。

动力经前齿与后齿的搭配而放大扭力。

齿盘与链条互相搭配的好处在于传动效率高，可承受的扭力也大，在搭配良好的系统中，效率可以高达95% 以上，是相对较好的设计。维修方便也是这类传动的优点，不需拆解任何零件，利用眼睛观察，齿盘及链条的磨耗也可以被轻易地检查出来。链条及齿盘重量轻盈，尤其齿盘可以使用铝合金制品，使整体转动惯量降低，不会增加车辆加速时的负担。

在缺点方面，链条、齿盘为金属互相接触，除了互相磨损之外，也会带来震动与噪音。在起步或是再加速的情况下，也会带来较为恼人的生硬感，行车舒适度不如其他的传动系统。也正因如此，以长途骑乘为主打的休旅、巡航车种，会尽量避开链条及齿盘的传动系统。

链条构造简单，却可以传动较大的动力，是目前最常见的设计。

皮带与普利盘

皮带与普利盘则是踏板常见的传动系统，除了传递动力之外，还可以兼作变速系统。这里所指的皮带是V 型皮带，利用两旁的V 型斜面与普利盘接触的摩擦力来传递动力。利用普利盘的开合情形调整皮带的位置，可以制造不同的减速比达到变速功能，因此也可以作为变速系统。

CVT也有着如链条齿盘传动的前后齿以达到变速的功能。

这类型的系统组合除了可以加入变速的功能之外，也可以搭配离心式离合器，使驾驶只需要操作油门，便可以使车辆行走。整个系统利用摩擦力来进行动力传递，因此会有动摩擦及静摩擦的转换来使整体动力传递更加柔顺，增加舒适度，但也限制了传递动力的效率及最大传递扭力。动力的传递效率大约在80% 至90%之间，若是在变速的情况之下，传递效率则会更低。

YAMAHA的YCC-AT，将无级变速的CVT改为可以进、退档的有段系统。

轴传动

轴传动形式的系统大量使用在汽车上，原因是可以轻易地设计大动力的传动系统，只要将传动轴的直径增加即可。在摩托车上，只有少数的休旅车种选用轴传动系统，虽然成本会比链条、齿盘系统增加许多，但优点是动力传递较为柔顺，不会有链条的震动，保养周期与平均寿命较长也是轴传动不可遗漏的优点。

宝马引以为傲的轴传动系统。

齿型皮带及皮带轮

最后要提的则是齿型皮带及皮带轮的设计，这类型的设计常被哈雷的美式巡航机车所使用。这里的皮带并非利用摩擦来与皮带轮接触，而是采用类似链条及齿盘的设计，在皮带上设计齿数，与皮带轮上的凹痕相嵌合。其优点为动力传递较为柔顺、重量较轻、肃静性高、保养周期较长；不过齿型皮带传动也有着成本高与皮带更换难度较高的缺点。此类型的系统，也经常用于引擎气门系统的正时机构之上。

除了美式巡航车之外，宝马也在F800S 上使用齿型作为传动元件。

离合器

不论是踏板或是所谓的打档车都需要有离合器的设计，使车速为零时，轮胎可以和引擎分离，才不会使引擎在车辆停止时熄火。一般踏板是使用离心式离合器，是根据引擎转速来自动控制的，不需要骑士操作，在稍后的内容中会详细介绍。在这里，我们主要探讨的是挂挡车上需要骑士控制的离合器机构。

离合器的最大功能就在于切断及结合引擎的曲轴所输出的动力，一般的变速箱设计中，曲轴的动力在经过第一次减速比之后，便来到离合器。经过离合器之后，才是变速齿轮组，再来才由传动系统输出至后轮。因此，当离合器切断动力时，从变速齿轮开始直至后轮都不会有动力驱动。反过来说，离合器切开时，骑士转下油门，提升引擎转数也不会影响车速。除此之外，离合器还有重要的功能便是使车辆起步。当车辆停止时，轮胎的转动速度便为零，此时必须利用离合器的摩擦力，以引擎的动力逐渐带起车速，并维持引擎的最低运转速度，才不会熄火。这样的过程，也就是所谓的半离合，或称动摩擦的状态。简单地说，离合器在此的功能便是调和动力输出的前端（引擎）及后端（后轮）之间的转数，最后结合两者。

离合器结构，由离合器片及摩擦片所组成。

在离合器的结构中，可以主要分成两部分，第一是离合器片，第二是摩擦片。在图片中，离合器片及摩擦片便是交叉放置，七片摩擦片便放置在八片离合器片之间。离合器片上附着黄色的摩擦片，借此和摩擦片产生摩擦力，当黄色的来令耗尽时，则会产生离合器力量不足，需要更换以维持性能。在形状上，离合器片则是在外围长有齿型的突起形状，刚好与离合器外盖的齿槽接合。而摩擦片则在内缘设计凹状的齿槽，与离合器内毂设计的凸槽相接合。

从图表中可以看到，离合器外盖接合了离合器片，并且与曲轴相连结，属于驱动端。而离合器内毂则与摩擦片接合，与变速箱连结，属于被动端。当离合器拉杆是放松时，另一个称为离合器压板的元件以弹簧将离合器片及摩擦片压在一起，使主动端与被动端接合。而当离合器拉杆被压下时，压板便松开，使离合器片及摩擦片两者能相对地自由运动，动力也就被切开了。

湿式与干式

了解了离合器的基本作动原理，读者大概还会想问到，常听到的湿式离合器及干式离合器究竟代表什么意义呢？这里所谈到的湿式离合器便是指整组离合器机构泡在润滑油（齿轮油），以润滑油来帮助离合器片与摩擦片完全分离，独立旋转。润滑油还可以使两者在摩擦时，可以更滑顺地接合，另外也有散热的功能。

DUCATI过往追求极致性能，在旗下高阶车种皆采用干式离合器，增加性能表现，不过考虑到保养与噪音问题，现在大都采用湿式离合器。

干式离合器则是相反的设计，整组离合器结构并不泡在油中，甚至直接外露在空气中，方便散热。因为少了润滑油，干式离合器的接合力道十分强劲，常使用在竞赛车种之上，车辆起步需要更高的离合器操作技巧，否则会在接合的瞬间熄火。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。