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你知道你的摩托车变速箱如何工作的吗?


你骑的是跨骑车或是踏板车,都有着决定加速表现与极速能力的变速系统:以挡车来说,换挡动作常是我们所谓骑乘乐趣的重要一环;而对于踏板车而言,变速系统更是调校车辆时的一大重点。究竟这变速箱在玩些什么把戏,又有什么大学问在其中?我们一起来研究看看!

大部分的车友第一次学骑跨骑车时,都有这样的经验:从离合器的操作开始,到如何加速换挡、如何减速退挡,一定会经过一段笨拙的练习阶段。然而在摸熟了基本操作之后,熟练的换挡动作反而是骑乘摩托车时的一大乐趣,许多人会说:会操作换挡才是真正在操控摩托车。我们到底为何换挡?要在什么时机换挡?变速箱内又藏了些什么?这就是本贴所要传授给各位的。

熟练的换挡技巧也可说是骑乘的乐趣之一

你知道你的摩托车变速箱如何工作的吗?


为何需要变速箱?

需要变速箱的最大理由,在于“发动机并非完美地输出骑士所需求的动力”,因此我们必须在发动机输出动力之后,以齿轮组调整发动机输出的动力,这就是最简单的原因。以一台能在9000rpm输出50kW最大功率的发动机为例子,若直接在发动机外边挂上轮胎,可能无法达到时速50公里的速度,甚至连起步都不能完成!为了让这台发动机能顺利带动整部车,首先要以一组或多组的齿轮来降低转速、放大扭力,使轮胎输出的扭力足以推动整台车,接着再以不同齿比的齿轮组,随速度增加而更换,来使车辆加速。


只要是汽油发动机,其最大功率只会出现在某一个特定的发动机转速。若是发动机输出动力之后,没有变速箱,直接输出至后轮,那么随着车速的增加,发动机转速也会慢慢提升。但在刚开始加速时,车速较低,发动机转速也相对地较低,低转速域所输出的功率是很小的,远低于最大功率值,此时的加速会显得相当缓慢,直到发动机进入扭力高原区域之后,加速度才会逐渐提升,直到最大功率出现,达到极速。

若是减速比设计不当,或发动机在中、低转速的功率较虚弱,还有可能在加速过程中,造成速度停滞,无法加速。从以上叙述可以知道,“若只有一个挡位(没有变速箱的设计),在加速过程中,只能运用最大功率一次”。若将变速箱放入,并妥善分配挡位,使每一个挡位在特定的速度域加速,则变速箱内有几个挡位,加速度过程中就可以运用最大功率来加速几次。

变速箱使得发动机输出功率得到最大的发挥

你知道你的摩托车变速箱如何工作的吗?

发动机每一次爆炸所产生的动力,首先由曲轴输出至发动机外,接着经过一组齿轮组来降低转速,放大扭力,接着才进入变速箱,进入变速箱后,依当时所使用的挡位决定第二次的减速比,再次降低转速、放大扭力后,才将动力输出至传动系统,经由链条或是皮带传递至轮胎来输出动力。

你知道你的摩托车变速箱如何工作的吗?

超比挡(Over Drive

由动力传递过程可以知道,发动机在输出动力至轮胎之前,至少要经过两段减速,第一段是曲轴与变速箱之间的一次减速比,第二段则是变速箱内的二次减速比。不论是汽车或是摩托车,变速箱的最后一个挡位或是最后两个挡位通常会设计为“超比挡”,也就是说,在这个挡位,反而是将齿轮转速提升,缩小扭力。通常超比挡是用来让车辆以稳定速度巡航之用,使巡航时的发动机转速降低,以减少震动,由于此时发动机转速较低,因此也没什么加速力道。从车辆的规格表中,若挡位的减速比小于1,如:0.80.7,则该挡位即可称为超比挡。

发动机所输出的扭力经过变速箱调整之后,输出至后轮

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升挡

要如何决定升挡的时机,是需要靠经验累积来决定的,一般骑士会以两个因素来做考量,第一个是动力输出情形:若以加速为优先考虑时,当发动机转速超过最大功率时,动力输出会急速下降,此时骑士便会准备升挡,换入下一挡位继续加速。究竟要在最大功率出现后多久换挡则是问题所在,得视换挡之后,发动机转速会落在何处,动力输出状况如何而定。假设变速箱采疏齿比设计,那发动机转速便会掉落许多,此时为了提升换挡之后的发动机转速,便会采取延迟换挡的策略,以弥补整体的加速表现。第二个考虑的,则是发动机的震动情形:若骑士不以加速为目的,只是轻松地骑乘漫游,一般会考虑换挡的因素是发动机震动,起步之后,发动机转速会随着车速而增加,随之而来的便是越来越大的震动,当发动机震动超越骑士所能接受的范围时,骑士便会换挡,以较低的转速来继续加速,震动随之降低。

加速时,如何拿捏换挡的时机需要经验的累积

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退挡

当骑士需要动力,而无法经由全开油门来获得足够的输出时,就会需要以退挡的方式来取得较大的动力。以搭载V型双缸发动机的车种为例,一般V-twin的动力输出为扭力高原的形态,换句话说,V-twin自低转速域开始便能输出稳定的扭力直到高转速域。从这一点来看V-twin发动机的输出会发现,只要在同一个挡位,不管发动机转速如何,只要油门全开,发动机会输出几乎一样的扭力来加速。

既然是如此,那么退挡是否还能提升加速能力呢?答案还是YES!只要发动机转速处于中、低转速,便可利用退挡使变速箱中的齿比改变,增加减速比,放大扭力,车的加速自然变快了。然而若此时发动机已处于高转速域,则退挡后可能将发动机转速逼入红线区域,反而没有加速的效果,此时将油门全开,已经是目前能得到的最大加速度了。V-twin稳定的扭力高原即为其受欢迎的特点之一,骑士只要依照转速是否还有升高的空间来决定是否要降挡加速,或是以油门全开的方式直接加速。

若以直列四缸的发动机来讨论,情况就要复杂一些了,原因在于直列四缸的发动机在扭力输出方面,会随着转速的提升而向上攀升,直到最大扭力出现之后才慢慢下滑,尤其是注重于高转速域功率输出的发动机,在中、低转速域的输出通常是非常虚弱的。在这种情形之下,只要发动机处于中、低转速,就算把油门全开也无法获得扭力输出,因此需要利用退挡的方式,将发动机转速提升至扭力输出的转速域。退挡之后,除了发动机本身的扭力输出增加之外,变速箱中的减速比也会变大,所以后轮输出的扭力值会暴增,使得四缸车在退挡加速时需要更加小心操控。

退挡补油

退挡补油是经常可以听到的一种技巧,也是跨骑车基本的一种操作,只要站在路旁听声音,就可以知道骑士操作退挡的技巧是否纯熟。一般而言,只要是进行退挡,就需要补油门,主要是利用操作离合器将发动机与变速箱切开的同时,将发动机转速提升,降挡之后,才能平顺地前进。假设需从三挡退至二挡,此时三挡的转速为五千转,退入二挡之后发动机转速必须提升至七千转,那么这二千转的差异,就必须靠拉离合器时补油门的方式来弥补:在离合器切开的瞬间补油门、同时退挡!在退挡时一起补油门并不会太难,需要练习的是,在刹车的情形之下同时退挡、补油门。此时右手指必须拉住刹车拉杆,在退挡的同时又必须扭动手腕做出精准的补油动作。若是补油不足或是过多,则会产生车辆顿挫(甚至后轮锁死的情形)或是突然加速的情形。

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