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在之前的機械單元中,我們討論了摩托車的動力心臟——引擎。接下來,我們則要帶領大家進入動力系統的下一個階段,也就是傳動及變速系統。有了傳動系統,引擎的動力才得以從曲軸一路傳遞至後輪。有了變速系統,引擎的動力才能適時的在不同的速度域發揮。究竟這變速系統的原理是什麼,又有哪些傳遞動力的方式呢?馬上進入我們本期的主題——「傳動與變速」。

有了傳動系統,引擎才能將動力輸出至後輪,使車輛加速。

為什麼需要傳動?

傳動系統便是傳遞引擎動力的媒介,藉由傳動系統,引擎所輸出的扭力才能從輪胎發揮,真正將車輛加速。文字敘述很簡單,但其實傳動系統是非常重要而且聰明的。如果沒有了傳動系統,那引擎便得放置在後輪旁,直接將曲軸與後輪相接,作動力輸出。如此一來,車輛的重心便會偏在後方,操控性能會大幅度降低。

為了發揮水平對臥式引擎的優點,BMW 的摩托車得將引擎直放。

有了傳動系統之後,引擎便可以放置在前、後輪胎的中間,維持前、後輪相近比例的荷重,而BMW也才能在摩托車上設計水平對臥式引擎。設計水平對臥式引擎時,BMW的工程師為了將引擎的優點完全發揮,必須將引擎直放,也就是曲軸將與車身平行。以一般直列四缸的引擎配置來看,曲軸的方向是垂直於車身方向的,或者說,曲軸的旋轉方向,和輪胎是一樣的。但以水平對臥式引擎來看,傳動系統就必須將動力輸出方向作一次直角的轉向,如此一來,輪胎才會往前轉。

減速比

傳動系統除了傳遞動力之外,也必須透過減速比適當地調整動力輸出。若是將引擎轉動的力量直接傳遞至後輪上,則當引擎轉一圈時,後輪也必須轉一圈。換算之後,當引擎以5,000rpm旋轉時,十七吋的輪胎也以同樣速度旋轉時,直線的速度便約是600km/h。這樣的速度顯然是太快了,因此需要經過齒輪組等具有類似功能的機構來作減速。

若直接讓引擎的動力傳遞到車輪上,車輛就會變得難以操控,因此傳動也扮演著調節動力的功能。

動力在經過減速之後,雖然速度變慢了,但扭力卻會跟著放大,這也就是機械單元的動力之心:引擎 Part 1介紹中,所談到曲軸扭力及輪上扭力的差異。若引擎可以在5,000rpm 輸出2kg-m的扭力,則經過減速至2,500rpm 之後,扭力理論上可以放大至4公斤米。但因為動力在傳遞過程中會有損耗,例如摩擦損耗等等,因此實際量測的數據會稍微低一些,也就是傳遞效率的問題。

各式傳動

傳動系統通常利用以下幾個常見機械元件來作搭配,首先是常用於仿賽車及一般街車款的鏈條、齒盤系統,用於速克達的皮帶、普利盤系統,美式巡航車所使用的齒型皮帶傳動系統,BMW多功能車與旅行車所使用的軸傳動系統。以上所列舉的各種傳動方式,均各有優、缺點,也適合不同車款,再來會作簡單的介紹。

R1250GS身為BMW的多功能旗艦,動力系統為水平對臥雙缸搭配上軸傳動。

鏈條與齒盤

鏈條與齒盤所組成的傳動系統是當今最常見的,在仿賽車上幾乎清一色使用這一類型的傳動件。動力經過引擎及變速箱之後,便傳遞至驅動軸上的小齒盤(前齒),再藉由鏈條傳遞至後輪軸上被動的大齒盤(後齒)。小齒盤的齒數及大齒盤的齒數換算成減速比,因此鏈條及齒輪在搭配之後,動力還可以獲得一次扭力放大。

動力經前齒與後齒的搭配而放大扭力。

齒盤與鏈條互相搭配的好處在於傳動效率高,可承受的扭力也大,在搭配良好的系統中,效率可以高達95% 以上,是相對較好的設計。維修方便也是這類傳動的優點,不需拆解任何零件,利用眼力觀察,齒盤及鏈條的磨耗也可以被輕易地檢查出來。鏈條及齒盤重量輕盈,尤其齒盤可以使用鋁合金製品,使整體轉動慣量降低,不會增加車輛加速時的負擔。

在缺點方面,鏈條、齒盤為金屬互相接觸,除了互相磨耗之外,也會帶來震動與噪音。在起步或是再加速的情況下,也會帶來較為惱人的生硬感,行車舒適度不如其他的傳動系統。也正因如此,以長途騎乘為主打的休旅、巡航車種,會盡量避開鏈條及齒盤的傳動系統。

鏈條構造簡單,卻可以傳動較大的動力,是目前最常見的設計。

更多的傳動形式,請見下一頁

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