踏板车CVT变速箱原理、机械结构解析

  一般打档车至少需要操作油门、离合器及打档杆才能使摩托车正常的行驶，但对于使用CVT无段变速系统的踏板而言，骑士只要操作油门便可以让摩托车顺利的起步。反过来说，原来打档车上必须有的离合器及换档机构，CVT无段变速系统中也都具备了，并且会自动的运作。

  这类型传动系统的优点是简单易操作，是非常容易上手的传动变速系统，皮带及普利盘所组合的变速系统有着较轻微的顿挫感，能维持相当好的舒适性，也少了链条所产生噪音。CVT系统唯一令人诟病的，便是传动效率相比来说较低，尤其是当传动进行变速时，皮带所能传递的效率最低。

  CVT系统除了用在一般的小型踏板之外（排气量在250c.c.以下）目前也用在排气量高达650c.c.的车款。例如SUZUKI及YAMAHA都分别推出了大排气量的踏板，除了强调长途旅行功能，也推出以运动性为主打的车款。只也显示了CVT系统在一直在改进之后，运作效率慢慢的变好，所能承受的动力也不断突破。

  使用皮带作为传动的CVT变速在经过改良之后，也可以对应中排气量的引擎。（图中为SUZUKI Burgman 650）

  引擎在爆炸行程之后，动力经由曲轴直接输入CVT系统中。曲轴端可以说是整套CVT系统的动力来源。

  驱动轮盘组装置于曲轴端上，虽然是被曲轴带动，但对于整体CVT传动系统而言，却是将扭力输入的主要元件。分解驱动轮盘之后，能够正常的看到机构内藏有许多普利珠，是整个变速系统的关键元件，也称为传动前组。

  CVT系统中所使用的皮带是属于V型皮带，利用两侧的橡胶面与普立盘摩擦产生驱动力量。由于皮带本身有弹性，因此能消弭引擎的震动或是变速时的顿挫感。一般而言，皮带的传递效率大约在80%至90%，但在变速时，效率会更低。

  图中能够正常的看到离心式离合器的外盖，也就是俗称的碗公。起步时，当引擎传递过来的转速达到设定值后，离心式离合器才会逐渐接合，带动车轮向前进。

  后驱动轮盘接受皮带所传来的扭力，其动力在经过一、两次减速之后，直接对后轮轴输出。在整个变速机制中，后驱动轮属于被动反应，但当传动系统有大扭力输入时，后驱动轮绘有类似退档的机制，使减速比增加，让加速反应更好。

  CVT系统除了能变速之外，也兼具了传动系统的功能，负责将引擎曲轴输出的动力，传递至后轮。由于各车厂引擎配置不同，也连带使得曲轴及后轮轴的距离有所差异，因此设计CVT系统时，一定要考虑两轴之间的长度，选择比较适合的皮带尺寸。

  CVT系统的第二功能就是「变速」，以普利盘搭配V型皮带的设计，根据车速的增减，连续变化出各种不同的减速比。除此之外，读者可能还有所不知，CVT系统除了能根据车速来调整减速比之外，也能够准确的通过骑士所需要的加速情形，来调整CVT变速的状态。

  跟一般打档车相比较，驾驶CVT系统的踏板并不是特别需要操作离合器。原因便在于CVT系统中融入了「自动开闭」功能的离合器设计，使车辆在红灯停止时，引擎并不会熄火，仍可以怠速进行运转。当车辆起步时，CVT中的离合器再次接合，带动车辆。

  介绍完一些CVT系统该有的元件及整体的功能之后，接下来我们要个别的来看CVT的细部工作元件，了解这些元件是如何运作。

  其实便是之前所提及的驱动盘组，是所谓的普利盘、普利外盘（风叶盘）与普利珠，V型皮带被两盘所夹持，而夹持力量所衍伸出的摩擦力便是带动加速的力量。变速的关键便在于风叶盘与普利盘的开闭程度，也因为两盘位于传动的前端也有人称此组合为传动前组。

  在传统的CVT系统之中，一切都必须是依照力学原理自行作动的，不需仰赖任何其他外力来驱动。而控制普利盘开合的便是普利珠。当引擎处于低转速时，普利珠尚未有足够的离心力使其甩出，因此两盘中间的缝隙有着较大的距离，皮带也因此处于较接近轴心的地方，以模拟低档位，高减速比的状态。在加速的过程，当引擎转数慢慢的升高时，普利珠便会被向外甩开，同时将普利盘向外撑开，使两盘的间距缩短。两盘的距离缩短之后，V型皮带也被两盘往外挤，模拟高档位，低减速比的状态，使车速能够提升。

  离合器是目前现行车辆必备的机械元件，功能都是为了切断引擎对于轮胎的动力输出，使车辆停止时，引擎得以继续运转，不会因为后轮停止转动而熄火。在踏板上，无须以手动的方式控制离合器，但却拥有离合器的功能，是因为CVT系统以引擎转速作为设定值，设计了自动离合器。

  CVT系统所使用的离合器称为离心式离合器，依机械结构区分为离合器外盖，俗称碗公，碗公内部则装有离合器片组及驱动板。由于离合器必须要有切断动力的功能，因此能看做两部分：第一个部分便是碗公，碗公与后轮相连结，碗公转动，后轮便会跟着转动。

  第二个部分则是离合器驱动板及离合器片，两者与被动盘组相连结，或者说，引擎的动力可以传递至此。从这里来看，关键便在于离合器片及碗公是否互相摩擦。当车辆不动，引擎也仅维持怠速时，离合器片并不和碗公有接触，动力是被切断的。当起步时，引擎转数提升，透过皮带的传递使离合器片被往外甩，逐渐带动碗公旋转，驱动后轮。当油门放开，车速下降时，某个速度以下，离合器片会再度分离，切断动力。

  若从普利珠及普利盘这样的搭配来看的话，那动力系统的变速其实只能透过引擎转速来控制，因为引擎速数控制了普利珠的位置，而普利珠则控制了普利盘的开度及皮带位置，间接掌握了整个变速机制。也就是说，整套变速系统并无法针对骑乘状况及骑士的意志来变速，只能依照当时的引擎转数做出反应。

  后被动轮盘中，除了有大弹簧改变皮带位置，机构内还有扭力凸轮，视扭力传递情形，改变皮带位置。

  为了使整套变速系统更能反映行车状况及骑士的需求，除了普利珠及普利盘的组合之外，工程师在开闭盘（后被动盘）上设计了扭力凸轮机构。当遇到上坡或是骑士需要加速时，骑士会加大油门，使引擎动力输出增加。此时的引擎转速虽然大致上相同，但由于油门加大的关系，输出的扭力增大许多。位于后被动盘上的扭力凸轮因感应到系统承受的扭力增加，产生推力，使后开闭盘距离拉近。如此一来，整体传动系统的减速比便会增加，类似于降档的效果。

  当你骑乘附设引擎转数表的摩托车时，请注意引擎转数，当油门全开时，引擎转数会略微提升，这便是扭力凸轮的作用了。

  介绍完所有的CVT变速系统元件功能之后，我们将放大镜拉回整体系统，来看看究竟这套可以自动变速的CVT是怎么运作的。

  不论是刚起步，或是在路口停车时，引擎依然是以怠速运转。此时，透过皮带的传递，前驱动盘会带着后被动盘转动。但由于速度不够，离合器片并不会被完全甩开，摩擦力道也不足以带动后轮。

  当骑士转下油门，引擎转数立刻被提升，后被动盘的转数也升高，离合器片逐渐被甩开，以滑动摩擦带动碗公及后轮。速度慢慢的变快之后，离合器将完全接合。

  在加速的过程中，前驱动盘会透过普利珠逐渐外甩的机制，将皮带往外挤，并由于皮带长度固定，因此后驱动盘的有效半径也会缩小，造成减速比的连续变化。

  介绍完所有的CVT变速系统元件功能之后，我们将放大镜拉回整体系统，来看看究竟这套可以自动变速的CVT是怎么运作的。

  不论是刚起步，或是在路口停车时，引擎依然是以怠速运转。此时，透过皮带的传递，前驱动盘会带着后被动盘转动。但由于速度不够，离合器片并不会被完全甩开，摩擦力道也不足以带动后轮。

  当骑士转下油门，引擎转数立刻被提升，后被动盘的转数也升高，离合器片逐渐被甩开，以滑动摩擦带动碗公及后轮。速度慢慢的变快之后，离合器将完全接合。

  在加速的过程中，前驱动盘会透过普利珠逐渐外甩的机制，将皮带往外挤，并由于皮带长度固定，因此后驱动盘的有效半径也会缩小，造成减速比的连续变化。

  虽然CVT传动可以自动变速，又能依据骑士的意志及路况需求做出类似退档的功能。但CVT系统以皮带及普利盘作为动力传递，传递效率无法与链条相比，也使CVT处于劣势。一般而言，皮带传动的效率大约在80%至90%，相对于链条传动拥有95%以上的效率是差了些。尤其是当CVT进行变速时，皮带本身便在普利盘上滑动，造成传动效率更差。因此，要降低一般踏板油耗的最简单方法便是常常使用等速行驶，避免速度一直变化，以这样的方式来避开CVT传动效率较低区段。这也就是为什么长途行驶的平均油耗会比市区行驶好很多的原因之一。

  HONDA也发表过搭配湿式多片离合器的无段变速系统HFT，该系统能说是结合传统有段变速以及CVT无段变速彼此的优点，具有无段变速的顺畅感以及一般有段变速的传递效率，曾被称为下一代摩托车变速系统。

  HFT主要特征是透过轴向柱塞泵连动斜板构造，其斜板分别为于动力的输入端的泵浦斜板与输出端的马达斜板，引擎动力轴旋转后，会带动泵浦斜版转动，推动柱塞泵的活塞，而活塞会推动变速箱油产生液压，液压则会推动输出端的活塞，当输出端的活塞垂直的推向马达斜板时，因为马达斜板的角度，会令纵向的力产生横向的力，进而带动斜板旋转。

  因此，马达斜板角度越大，引擎输出的动力减速的越多，扭力也获得放大，反之当马达斜板角度越小，则速度越快。而马达斜板的角度交由一具马达负责，在自动模式下，马达斜板根据车辆资讯调整角度的速度，能产生省油的巡航模式或是重视加速的运动模式。同时也能藉由电脑设定，模拟档位，进行手动换档的操作。

  HFT的构造图，其中红色的泵浦斜板角度固定，并跟随主轴转动，因此让泵浦产生活塞作用，推动变速箱油产生液压。

  HFT与CVT在操作上也有些许不同，HFT具有空档的设计，单纯发动引擎时，光是转动油门车并不会前进，与DCT车款一样，必需按下把手上的按钮入档。入档后，怠速时仍不会将动力传递出来，而是当油门开启，透过旋转惯性让离合器阀门作动，并提高HFT内部液压，这时动力才会传递出来。

  HFT虽然与CVT同样为无段变速系统，但HFT的构造让其在体型更为小巧，类似打档车款的引擎配置，但也因为HFT的变速非常依赖变速箱油，因此对油品的要求也相当高，HONDA搭载HFT的DN-01甚至搭配机油压力感应器，一但油压不足，车辆会进行上锁无法行驶。而值得探讨的是，HONDA仅仅在DN-01上搭载这套HFT变速系统，DN-01于2008年发表至今，除了2010年的衍生车款DN-01 TOURING外没有一点后继车款存在。相较之下，HONDA于2010年发表的VFR1200F上所搭载的DCT双离合系统，如今已发展到第二代系统，并大量运用在VFR、NC与CTX车系上。HFT在保养维护的照顾上，终究还是不敌自家的DCT系统，而让DN-01成为如同试作机般的存在。