比齒輪更巧妙?踏板摩托車變速與傳動是什麼原理丨侃趣

2019-09-10     自由機械

踏板車相較於跨騎車而言,在使用感受方面最大的區別,往往是其簡單易操作的騎行方式,免去了換擋的繁瑣,對於通勤代步、以及更多日常化的使用場景來說,顯得更為簡單、方便。

而踏板車之於跨騎車,不僅僅是坐姿以及空間上面的變化,它們更像是傳統手動擋汽車與自動擋CVT汽車之間的差別。很多老司機都知道檔車上序列式變速箱的原理,那麼關於踏板車的傳動及變速原理,大家都知道多少呢?

踏板傳動的組成

檔車的變速傳動部位,從發動機曲軸開始,分為離合器、變速箱、前牙盤、鏈條以及後牙盤組成。而踏板車由於獨特的無極變速機構,與傳統檔車有著不小的區別。

踏板車的變速傳統機構,分為普利盤、皮帶及離合三個主要部分,通過對慣性、離心力的靈活運用,實現了完全機械化的自動變速機構,比汽車CVT變速箱更加純粹。

普利盤由壓盤、多個普利珠以及與曲軸固定的風葉盤組成,一般位於發動機左側,通過V型皮帶與後輪處的離合器相連。

與印象中有所差異的是,踏板摩托車的離合機構並沒有連接在發動機後方,而是與後輪相固定。

而且其結構也與常規壓盤、從動盤的結構不同,踏板車的離合器由甩塊(蹄片)、小彈簧、外蓋(碗公)、大彈簧及開閉盤(固定盤)組成。整個離合器形式又稱為離心式離合器。

踏板變速的原理

齒輪箱的變速原理相信很多人都能理解,就是通過輸入端和輸出端不同的齒輪比,來改變在曲軸同一轉速時的不同動力輸出。在多個檔位切換時,只需要改變對應齒輪的嚙合狀態。

而CVT變速的原理,則是通過前後兩個可以改變直徑的固定盤,來模擬這一齒輪比變化狀態。所以理論上來講,CVT擁有無數多個檔位,因此也叫作無級變速。

但汽車的無級變速,是在這無數多個檔位中,截取多個固定值,通過電腦來控制前後固定盤的直徑切換,這也就是我們常聽到的6速CVT、8速CVT等等名稱的由來。

而踏板車的變速,相比汽車CVT變速箱而言,省去了電腦介入這一步驟,完全由機械及物理現象實現不同狀態的切換和調整。所以雖然可能在成本以及科技性上,踏板車與CVT汽車相比更加平價,但在機械的配合及科學性方面,踏板車的變速結構反而顯得更加具有機械美感。

踏板摩托車變速的關鍵,是位於發動機後方的普利盤總成,前邊提到了,它由普利盤、普利珠和風葉盤組成。風葉盤自然不必多說了,它除了充當一個固定盤的作用外,還起到強制風冷的目的,對傳動箱內進行風冷降溫。

而在風葉盤對側,內部裝有普利珠的普利盤,就是變速的重中之重了。在熄火及怠速狀態下,普利盤壓盤滑槽中的普利珠位於靠近曲軸的內側;後方的開閉盤在大彈簧的作用下,保持一個較大的直徑。此時前後兩個傳動盤的狀態為前小後大。

當車輛加速時,發動機轉速提升,普利盤隨之轉動時,產生出的離心力將普利珠拋向遠離曲軸的外側,由於壓盤的表面傾角,在普利珠滑動之後,會將普利盤推向靠近風葉盤的一側,同時把V型皮帶向外側擠壓,前部傳動盤的直徑變大。

而由於皮帶的長度是固定的,在前部直徑增加的同時,皮帶帶動後方開閉盤抵消大彈簧的作用力,向外側滑動。此時前後兩個傳動盤的狀態為前大後小。

在這個前後直徑比轉換的過程中,踏板車就完成了發動機動力的轉化輸出,實現加速的目的。

踏板傳動的原理

除了普利盤之外,離心式離合器在動力傳輸的樞紐中也是一個比較重要的角色,除了上邊提到的大彈簧和開閉盤之外,蹄片和碗公的相互配合對於優秀的動力表現同樣不可或缺。

與普利珠的原理相同,在慣性與離心力的作用下,高速轉動的蹄片掙脫小彈簧的拉力,被向外側甩出,蹄片上的摩擦部位與碗公內壁接觸產生摩擦力,這個相互作用就與傳統離合器中的壓盤與從動盤的關係十分接近了。

隨著轉速的快慢切換,蹄片與碗公之間的摩擦力隨之變換,實現離、合、半離合等不同工作狀態。實現了發動機動力向驅動輪的傳遞。

踏板傳動的改裝選擇

對於採用齒輪變速箱的檔車來說,除了刷程序、改點火外,很少有涉及到動力總成的深度改裝,多數普通玩家都是在外觀及包裹板材上動動文章。但由於踏板車的種種特性,使得它在傳動變速系統上的改裝充滿了樂趣。

踏板車有個萬變不離其宗的特性,就是一切動力的傳遞都圍繞著離心力實現的,而離心力就是圓周慣性。初中物理告訴我們,慣性的大小取決於物體的質量,於是愛折騰的車友們就在這方面開始了各種方面的取捨。

最為常見的是普利珠的改變,通過更改不同質量的普利珠,能夠直觀明了的獲得不同的動力效果。如較輕的普利珠,更容易在低速時被甩出,讓前傳動盤直徑更早變大,獲得車輛在起步加速方面的性能提升。但由於質量越小的物質慣性越小,較輕的普利珠在動力後期無法讓前傳動盤的直徑變得更大,從而喪失了一定的極速性能。

而且,由於前後傳動盤的比例差距縮小,想要獲得同樣車速時的發動機轉速也會提升,這也進一步導致車輛的油耗增大。

相反的,較重的普利珠在低扭和極速方面會有不錯的提升,油耗也會有所降低,但起步時的轉速攀升就要慢的許多。

而與普利珠功能所對應的,就是影響後傳動盤直徑變化的大彈簧。大彈簧的磅數改變與普利珠質量變化有著異曲同工之處。磅數越大的大彈簧,後傳動盤在直徑收縮時就越困難,車輛的低扭表現越出色。反之亦然。

最後還有一個容易被忽略的零件,就是與離心蹄片連接的小彈簧。小彈簧的磅數會影響動力對後輪的直接輸出。磅數小的小彈簧,能夠讓蹄片儘快與碗公接觸,實現低速起步,省油節能。反之則能收穫更強的加速度及扭矩輸出。

在多數人眼中,踏板車更多的是廉價、落後的產品。的確,在娛樂消費車型的不斷湧入下,以往主打親民性價比的踏板產品漸漸有了相形見絀的感覺。但除了傳統的買菜車之外,也同樣有著越來越多的消費性踏板注入市場,從X Max300到C 400X,從AK550到T Max530......龍生九子各有不同,對於逐漸上升的市場需求而言,產品的多樣化也是消費變革升級的一個充分必要條件。

踏板車的結構雖然貌似簡單,但其原理卻更加精妙。而且得益於簡單的結構,讓車主DIY改裝的難度也沒有那麼誇張。而且親民的價錢也讓改裝有了多種多樣的個性化選擇。

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