你騎的是跨騎車或是踏板車,都有著決定加速表現與極速能力的變速系統;以檔車來說,換檔動作常是我們所謂騎乘樂趣的重要一環;而對于踏板車而言,變速系統更是調校車輛時的一大重點。究竟這變速箱在玩些什么把戲,又有什么大學問在其中?我們一起來研究看看!
大部分的車友第一次學騎跨騎車時,都有這樣的經驗:從離合器的操作開始,到如何加速換擋、如何減速退擋,一定會經過一段笨拙的練習階段。然而在摸熟了基本操作之后,熟練的換擋動作反而是騎乘摩托車時的一大樂趣,許多人會說:會操作換擋才是真正在操控摩托車。我們到底為何換擋?要在什么時機換擋?變速箱內又藏了些什么?這就是本貼所要傳授給各位的。
熟練的換檔技藝也可說是騎乘的樂趣之一
為何需要變速箱?
需要變速箱的最大理由,在于“發動機并非完美地輸出騎士所需求的動力”,因此我們必須在發動機輸出動力之后,以齒輪組調整發動機輸出的動力,這就是最簡單的原因。以一臺能在9000rpm輸出50kW最大功率的發動機為例子,若直接在發動機外邊掛上輪胎,可能無法達到時速50公里的速度,甚至連起步都不能完成!為了讓這臺發動機能順利帶動整部車,首先要以一組或多組的齒輪來降低轉速、放大扭力,使輪胎輸出的扭力足以推動整臺車,接著再以不同齒比的齒輪組,隨速度增加而更換,來使車輛加速。
只要是汽油發動機,其最大功率只會出現在某一個特定的發動機轉速。若是發動機輸出動力之后,沒有變速箱,直接輸出至后輪,那么隨著車速的增加,發動機轉速也會慢慢提升。但在剛開始加速時,車速較低,發動機轉速也相對地較低,低轉速域所輸出的功率是很小的,遠低于最大功率值,此時的加速會顯得相當緩慢,直到發動機進入扭力高原區域之后,加速度才會逐漸提升,直到最大功率出現,達到極速。
若是減速比設計不當,或發動機在中、低轉速的功率較虛弱,還有可能在加速過程中,造成速度停滯,無法加速。從以上敘述可以知道,“若只有一個擋位(沒有變速箱的設計),在加速過程中,只能運用最大功率一次”。若將變速箱放入,并妥善分配擋位,使每一個擋位在特定的速度域加速,則變速箱內有幾個擋位,加速度過程中就可以運用最大功率來加速幾次。
變速箱使得發動機輸出功率得到最大的發揮
發動機每一次爆炸所產生的動力,首先由曲軸輸出至發動機外,接著經過一組齒輪組來降低轉速,放大扭力,接著才進入變速箱,進入變速箱后,依當時所使用的擋位決定第二次的減速比,再次降低轉速、放大扭力后,才將動力輸出至傳動系統,經由鏈條或是皮帶傳遞至輪胎來輸出動力。
超比擋(Over Drive)
由動力傳遞過程可以知道,發動機在輸出動力至輪胎之前,至少要經過兩段減速,第一段是曲軸與變速箱之間的一次減速比,第二段則是變速箱內的二次減速比。不論是汽車或是摩托車,變速箱的最后一個擋位或是最后兩個擋位通常會設計為“超比擋”,也就是說,在這個擋位,反而是將齒輪轉速提升,縮小扭力。通常超比擋是用來讓車輛以穩定速度巡航之用,使巡航時的發動機轉速降低,以減少震動,由于此時發動機轉速較低,因此也沒什么加速力道。從車輛的規格表中,若擋位的減速比小于1,如:0.8、0.7,則該擋位即可稱為超比擋。
發動機所輸出的扭力經過變速箱調整之后,輸出至后輪
升擋
要如何決定升擋的時機,是需要靠經驗累積來決定的,一般騎士會以兩個因素來做考量,第一個是動力輸出情形:若以加速為優先考慮時,當發動機轉速超過最大功率時,動力輸出會急速下降,此時騎士便會準備升擋,換入下一擋位繼續加速。究竟要在最大功率出現后多久換擋則是問題所在,得視換擋之后,發動機轉速會落在何處,動力輸出狀況如何而定。假設變速箱采疏齒比設計,那發動機轉速便會掉落許多,此時為了提升換擋之后的發動機轉速,便會采取延遲換擋的策略,以彌補整體的加速表現。第二個考慮的,則是發動機的震動情形:若騎士不以加速為目的,只是輕松地騎乘漫游,一般會考慮換擋的因素是發動機震動,起步之后,發動機轉速會隨著車速而增加,隨之而來的便是越來越大的震動,當發動機震動超越騎士所能接受的范圍時,騎士便會換擋,以較低的轉速來繼續加速,震動隨之降低。
加速時,如何拿捏換擋的時機需要經驗的累積
退擋
當騎士需要動力,而無法經由全開油門來獲得足夠的輸出時,就會需要以退擋的方式來取得較大的動力。以搭載V型雙缸發動機的車種為例,一般V-twin的動力輸出為扭力高原的形態,換句話說,V-twin自低轉速域開始便能輸出穩定的扭力直到高轉速域。從這一點來看V-twin發動機的輸出會發現,只要在同一個擋位,不管發動機轉速如何,只要油門全開,發動機會輸出幾乎一樣的扭力來加速。
既然是如此,那么退擋是否還能提升加速能力呢?答案還是YES!只要發動機轉速處于中、低轉速,便可利用退擋使變速箱中的齒比改變,增加減速比,放大扭力,車的加速自然變快了。然而若此時發動機已處于高轉速域,則退擋后可能將發動機轉速逼入紅線區域,反而沒有加速的效果,此時將油門全開,已經是目前能得到的最大加速度了。V-twin穩定的扭力高原即為其受歡迎的特點之一,騎士只要依照轉速是否還有升高的空間來決定是否要降擋加速,或是以油門全開的方式直接加速。
若以直列四缸的發動機來討論,情況就要復雜一些了,原因在于直列四缸的發動機在扭力輸出方面,會隨著轉速的提升而向上攀升,直到最大扭力出現之后才慢慢下滑,尤其是注重于高轉速域功率輸出的發動機,在中、低轉速域的輸出通常是非常虛弱的。在這種情形之下,只要發動機處于中、低轉速,就算把油門全開也無法獲得扭力輸出,因此需要利用退擋的方式,將發動機轉速提升至扭力輸出的轉速域。退擋之后,除了發動機本身的扭力輸出增加之外,變速箱中的減速比也會變大,所以后輪輸出的扭力值會暴增,使得四缸車在退擋加速時需要更加小心操控。
退擋補油
退擋補油是經常可以聽到的一種技巧,也是跨騎車基本的一種操作,只要站在路旁聽聲音,就可以知道騎士操作退擋的技巧是否純熟。一般而言,只要是進行退擋,就需要補油門,主要是利用操作離合器將發動機與變速箱切開的同時,將發動機轉速提升,降擋之后,才能平順地前進。假設需從三擋退至二擋,此時三擋的轉速為五千轉,退入二擋之后發動機轉速必須提升至七千轉,那么這二千轉的差異,就必須靠拉離合器時補油門的方式來彌補:在離合器切開的瞬間補油門、同時退擋!在退擋時一起補油門并不會太難,需要練習的是,在剎車的情形之下同時退擋、補油門。此時右手指必須拉住剎車拉桿,在退擋的同時又必須扭動手腕做出精準的補油動作。若是補油不足或是過多,則會產生車輛頓挫(甚至后輪鎖死的情形)或是突然加速的情形。
不論騎士選擇用幾指來拉剎車,如何同時剎車、同時退擋補油都需要熟練的技巧
變速箱究竟變的是什么魔術?
以上提了這么多變速箱的重要性,以及騎乘時所會遇到的各種狀況,但變速箱的葫蘆內到底賣的是什么藥,四擋、五擋及六擋變速箱又差在何處?所謂的循環擋及國際擋又有何差別?這里將逐一為各位解說。
解剖變速箱
大家都已經知道齒輪是變速箱的基本零件,也知道不同擋位是由不同齒比的齒輪在做傳遞動力的動作,但究竟這些齒輪是如何配合的呢?打開變速箱,首先會看到兩串齒輪,以六擋變速箱為例,每串齒輪上有六顆大小不一的齒輪,而穿過這兩串齒輪的軸心則稱為主軸及副軸。換句話說,變速箱的基本構造就是主軸及副軸,上面各串六顆齒輪。雖然兩個軸上的六個齒輪在齒數上都不相同,但是卻可以將兩支軸并在一起,兩對、兩對齒輪互相咬合如圖一所示,圖上并有每一對齒輪的編號,從1至6。
主軸上,齒輪A1至A4是與主軸相結合的,也就是說,主軸轉一圈,這些齒輪也會跟著轉一圈;相對的,A5及A6則是與主軸不相結合,也就是說齒輪A5及A6中間挖了一個洞,讓主軸穿過去而已,不管主軸怎么轉,與這兩個齒輪無關。在副軸上,情況剛好與主軸相反,齒輪B5及B6是與副軸相結合的,會跟著副軸一同旋轉;而齒輪B1至B4則是與副軸不相結合,副軸的轉動不會影響這四個齒輪的轉動。在變速箱中,主軸端是與發動機的曲軸相連的,而副軸則是與傳動系統中的小齒盤相連結。換句話說,主軸在變速箱中擔任動力輸入的角色,而副軸則是擔任動力輸出的角色,而剩下的六組大小不一的齒輪,則是六個擋位。
沒有熟練的擋位變換是無法順利完成加速動作的
變速箱內的齒輪組
齒輪組在加入撥叉及變速鼓后可經由打擋桿進行換擋
依照前面所說,主軸上只有齒輪A1至A4與主軸是相連結的,而副軸上只有齒輪B5及B6和副軸相連結,所以當主軸轉動時,只會有齒輪A1至A4跟著轉動,雖然齒輪B1至B4也會被主軸的齒輪所帶動,但卻因為這些齒輪都沒有跟副軸結合,所以不會帶動副軸,也就是說,目前的狀況,不論主軸怎么轉,副軸是不為所動的。如此的狀態,不就像是不論怎么轉動油門,發動機轉速怎么提升,車子還是停留在原地嗎?這就是空擋的狀態。在空擋時,雖然六個齒輪仍是互相咬合,但在巧妙的安排下,雖然發動機一直輸入動力,但卻都不會傳遞至副軸,只是原地空轉。
在此要開始介紹其他在變速箱中的零件,分別是撥叉及變速鼓:撥叉總共有三支,形狀是Y字形,以開岔的那一端夾持著齒輪,第一支撥叉夾持著齒輪A2與A4(其實齒輪A2及A4的中間是相連的),第二、第三支撥叉則分別夾持著齒輪B5及B6,撥叉的作用在于控制這幾個齒輪左右平行移動。這些齒輪雖然都與主軸或副軸相連結,但卻可以在軸上平行移動。變速鼓則是控制撥叉位置的零件,每擋騎士踩下打擋桿時,變速鼓便往前轉動一步,撥叉的位置也隨之改變,控制特定齒輪的左右位置。當騎士勾起打擋桿時,變速鼓便往后轉動一步,撥叉也同時回復到上一個位置。
在空擋狀態時,主軸及副軸是沒有連結的,不論發動機轉速是多少,與主軸相連結的齒輪A1至A4雖然同時帶著B1至B4轉動,但就是無法使副軸轉動。但當騎士踏入一擋時,此時變速鼓往前轉動一步,使得夾持著齒輪B5的撥叉往左邊移動,使得齒輪B5向齒輪B1靠近,并互相結合(齒輪B1的右側及齒輪B5的左側是附有齒狀的結構,當兩者靠近時,便會互相結合,同步轉動)。此時,整個變速箱的機制就在從此改變,動力自主軸輸入之后,便帶動著齒輪A1同步轉動,而齒輪A1也帶著齒輪B1轉動,但是兩者的轉動速度會依照兩者的齒數比例而有所改變,原本齒輪B1只是在副軸上空轉,但是由于已經和B5做了結合,所以齒輪B1便會帶著B5同步轉動,且因為齒輪B5和副軸是相結合的,所以齒輪B5也會帶著副軸同步轉動。最后的結果就是,主軸開始帶著副軸轉動,動力開始經由主軸傳遞至副軸,傳出變速箱,而主軸及副軸的轉速比例正是依照齒輪A1及B1的比例做調整,這就是一擋。當騎士的左腳再度上勾,要將擋位換入二擋時,此時變速鼓便再度往前轉一步,將控制齒輪B5的撥叉向右移動,回復到原位,并繼續往右移動,往B2齒輪靠去,與之結合。此時從發動機曲軸傳遞來的動力便由主軸傳遞至齒輪A2,由齒輪A2帶動著齒輪B2,齒輪B2雖然沒有辦法驅動副軸,但卻與齒輪B5相結合,經由齒輪B5將動力傳遞至副軸,輸出變速箱。當騎士繼續勾起打擋桿,則變速鼓會繼續往前轉進一步,撥叉會再度移動。若是騎士踩下打擋桿,則變速鼓會倒退一步,將撥叉回復到前一個擋位的位置。原本可以自由轉動的主軸與副軸就在三支撥叉巧妙地移動之下,可以完成六種齒比的擋位,且齒輪均一直咬合著。
循環擋與國際擋
在市場上常見的商用跨騎車,不少采用“循環擋”的換擋方式,而世界上主流的大排量摩托車,則均采用所謂的國際擋。循環擋的換擋方式為空擋之下,往前踩為入一擋,再往前踩為入二擋,繼續踩至最高擋位后,再繼續往下踩則換為空擋,并重復一、二、三等擋位順序。往后踩則為退擋,由空擋退為最高擋位、次高擋位……直到一擋、回到空擋。國際擋的換擋方式則有所不同,由空擋往下踩是入一擋,但再來則無法繼續往下踩,必須往上勾進入二擋,若往上勾得太輕,則會變回空擋,從二擋繼續往上勾則入三擋、四擋,直到最高擋位才無法繼續上勾。
兩種變速箱在結構上完全一樣,都具有變速齒輪組,主軸及副軸,撥叉及變速鼓,樣樣不少。唯一的差別在于變速鼓的不同,循環擋的變速鼓在打至最高擋位時還可以繼續往前動一步,此時已經轉動360度,回到原本空擋的位置。但在國際擋的變速鼓部分,打到最高擋位時,變速鼓便卡死,無法繼續往前轉動,要退擋只能踩下打擋桿,將擋位退回。在設計上,國際擋是為了安全考量,使騎士在高速下不至因為操作錯誤而打入空擋。也確保退擋時,就算退至一擋,也不至于繼續退至空擋。
工程師在發明了發動機之后,接著又為其設計變速箱,使發動機的動力輸出獲得發揮。手動擋位變速箱除了讓發動機更容易處于高功率輸出狀態,也帶來了操駕的樂趣。雖然手動擋位變速箱能讓騎士更頻繁地使用最大功率來加速,但卻仍然不是恒時供應;于是CVT變速系統因此應運而生,可以在任何速度都以最大功率來加速。
CVT變速系統使踏板車成為了構造簡單、容易操作的二輪車種,只要轉下油門,車輛便會自動向前走,逐漸加速,并維持適當的發動機轉速來輸出動力,驅動車輛。CVT變速系統除了使用在小排氣量的代步車種之外,也被運用在大排量的踏板車之上,如Yamaha T-Max或是HondaSilver Wing,這表示成熟的CVT技術不但能帶來方便,更能發揮發動機的性能,使其成為與眾不同的車種。
CVT傳動歷史
大部分的車友第一次學騎跨騎車時,都有這樣的經驗:從離合器的操作開始,到如何加速換擋、如何減速退擋,一定會經過一段笨拙的練習階段。然而在摸熟了基本操作之后,熟練的換擋動作反而是騎乘摩托車時的一大樂趣,許多人會說:會操作換擋才是真正在操控摩托車。我們到底為何換擋?要在什么時機換擋?變速箱內又藏了些什么?這就是本貼所要傳授給各位的。
熟練的換檔技藝也可說是騎乘的樂趣之一
為何需要變速箱?
需要變速箱的最大理由,在于“發動機并非完美地輸出騎士所需求的動力”,因此我們必須在發動機輸出動力之后,以齒輪組調整發動機輸出的動力,這就是最簡單的原因。以一臺能在9000rpm輸出50kW最大功率的發動機為例子,若直接在發動機外邊掛上輪胎,可能無法達到時速50公里的速度,甚至連起步都不能完成!為了讓這臺發動機能順利帶動整部車,首先要以一組或多組的齒輪來降低轉速、放大扭力,使輪胎輸出的扭力足以推動整臺車,接著再以不同齒比的齒輪組,隨速度增加而更換,來使車輛加速。
只要是汽油發動機,其最大功率只會出現在某一個特定的發動機轉速。若是發動機輸出動力之后,沒有變速箱,直接輸出至后輪,那么隨著車速的增加,發動機轉速也會慢慢提升。但在剛開始加速時,車速較低,發動機轉速也相對地較低,低轉速域所輸出的功率是很小的,遠低于最大功率值,此時的加速會顯得相當緩慢,直到發動機進入扭力高原區域之后,加速度才會逐漸提升,直到最大功率出現,達到極速。
若是減速比設計不當,或發動機在中、低轉速的功率較虛弱,還有可能在加速過程中,造成速度停滯,無法加速。從以上敘述可以知道,“若只有一個擋位(沒有變速箱的設計),在加速過程中,只能運用最大功率一次”。若將變速箱放入,并妥善分配擋位,使每一個擋位在特定的速度域加速,則變速箱內有幾個擋位,加速度過程中就可以運用最大功率來加速幾次。
變速箱使得發動機輸出功率得到最大的發揮
發動機每一次爆炸所產生的動力,首先由曲軸輸出至發動機外,接著經過一組齒輪組來降低轉速,放大扭力,接著才進入變速箱,進入變速箱后,依當時所使用的擋位決定第二次的減速比,再次降低轉速、放大扭力后,才將動力輸出至傳動系統,經由鏈條或是皮帶傳遞至輪胎來輸出動力。
超比擋(Over Drive)
由動力傳遞過程可以知道,發動機在輸出動力至輪胎之前,至少要經過兩段減速,第一段是曲軸與變速箱之間的一次減速比,第二段則是變速箱內的二次減速比。不論是汽車或是摩托車,變速箱的最后一個擋位或是最后兩個擋位通常會設計為“超比擋”,也就是說,在這個擋位,反而是將齒輪轉速提升,縮小扭力。通常超比擋是用來讓車輛以穩定速度巡航之用,使巡航時的發動機轉速降低,以減少震動,由于此時發動機轉速較低,因此也沒什么加速力道。從車輛的規格表中,若擋位的減速比小于1,如:0.8、0.7,則該擋位即可稱為超比擋。
發動機所輸出的扭力經過變速箱調整之后,輸出至后輪
升擋
要如何決定升擋的時機,是需要靠經驗累積來決定的,一般騎士會以兩個因素來做考量,第一個是動力輸出情形:若以加速為優先考慮時,當發動機轉速超過最大功率時,動力輸出會急速下降,此時騎士便會準備升擋,換入下一擋位繼續加速。究竟要在最大功率出現后多久換擋則是問題所在,得視換擋之后,發動機轉速會落在何處,動力輸出狀況如何而定。假設變速箱采疏齒比設計,那發動機轉速便會掉落許多,此時為了提升換擋之后的發動機轉速,便會采取延遲換擋的策略,以彌補整體的加速表現。第二個考慮的,則是發動機的震動情形:若騎士不以加速為目的,只是輕松地騎乘漫游,一般會考慮換擋的因素是發動機震動,起步之后,發動機轉速會隨著車速而增加,隨之而來的便是越來越大的震動,當發動機震動超越騎士所能接受的范圍時,騎士便會換擋,以較低的轉速來繼續加速,震動隨之降低。
加速時,如何拿捏換擋的時機需要經驗的累積
退擋
當騎士需要動力,而無法經由全開油門來獲得足夠的輸出時,就會需要以退擋的方式來取得較大的動力。以搭載V型雙缸發動機的車種為例,一般V-twin的動力輸出為扭力高原的形態,換句話說,V-twin自低轉速域開始便能輸出穩定的扭力直到高轉速域。從這一點來看V-twin發動機的輸出會發現,只要在同一個擋位,不管發動機轉速如何,只要油門全開,發動機會輸出幾乎一樣的扭力來加速。
既然是如此,那么退擋是否還能提升加速能力呢?答案還是YES!只要發動機轉速處于中、低轉速,便可利用退擋使變速箱中的齒比改變,增加減速比,放大扭力,車的加速自然變快了。然而若此時發動機已處于高轉速域,則退擋后可能將發動機轉速逼入紅線區域,反而沒有加速的效果,此時將油門全開,已經是目前能得到的最大加速度了。V-twin穩定的扭力高原即為其受歡迎的特點之一,騎士只要依照轉速是否還有升高的空間來決定是否要降擋加速,或是以油門全開的方式直接加速。
若以直列四缸的發動機來討論,情況就要復雜一些了,原因在于直列四缸的發動機在扭力輸出方面,會隨著轉速的提升而向上攀升,直到最大扭力出現之后才慢慢下滑,尤其是注重于高轉速域功率輸出的發動機,在中、低轉速域的輸出通常是非常虛弱的。在這種情形之下,只要發動機處于中、低轉速,就算把油門全開也無法獲得扭力輸出,因此需要利用退擋的方式,將發動機轉速提升至扭力輸出的轉速域。退擋之后,除了發動機本身的扭力輸出增加之外,變速箱中的減速比也會變大,所以后輪輸出的扭力值會暴增,使得四缸車在退擋加速時需要更加小心操控。
退擋補油
退擋補油是經常可以聽到的一種技巧,也是跨騎車基本的一種操作,只要站在路旁聽聲音,就可以知道騎士操作退擋的技巧是否純熟。一般而言,只要是進行退擋,就需要補油門,主要是利用操作離合器將發動機與變速箱切開的同時,將發動機轉速提升,降擋之后,才能平順地前進。假設需從三擋退至二擋,此時三擋的轉速為五千轉,退入二擋之后發動機轉速必須提升至七千轉,那么這二千轉的差異,就必須靠拉離合器時補油門的方式來彌補:在離合器切開的瞬間補油門、同時退擋!在退擋時一起補油門并不會太難,需要練習的是,在剎車的情形之下同時退擋、補油門。此時右手指必須拉住剎車拉桿,在退擋的同時又必須扭動手腕做出精準的補油動作。若是補油不足或是過多,則會產生車輛頓挫(甚至后輪鎖死的情形)或是突然加速的情形。
不論騎士選擇用幾指來拉剎車,如何同時剎車、同時退擋補油都需要熟練的技巧
變速箱究竟變的是什么魔術?
以上提了這么多變速箱的重要性,以及騎乘時所會遇到的各種狀況,但變速箱的葫蘆內到底賣的是什么藥,四擋、五擋及六擋變速箱又差在何處?所謂的循環擋及國際擋又有何差別?這里將逐一為各位解說。
解剖變速箱
大家都已經知道齒輪是變速箱的基本零件,也知道不同擋位是由不同齒比的齒輪在做傳遞動力的動作,但究竟這些齒輪是如何配合的呢?打開變速箱,首先會看到兩串齒輪,以六擋變速箱為例,每串齒輪上有六顆大小不一的齒輪,而穿過這兩串齒輪的軸心則稱為主軸及副軸。換句話說,變速箱的基本構造就是主軸及副軸,上面各串六顆齒輪。雖然兩個軸上的六個齒輪在齒數上都不相同,但是卻可以將兩支軸并在一起,兩對、兩對齒輪互相咬合如圖一所示,圖上并有每一對齒輪的編號,從1至6。
主軸上,齒輪A1至A4是與主軸相結合的,也就是說,主軸轉一圈,這些齒輪也會跟著轉一圈;相對的,A5及A6則是與主軸不相結合,也就是說齒輪A5及A6中間挖了一個洞,讓主軸穿過去而已,不管主軸怎么轉,與這兩個齒輪無關。在副軸上,情況剛好與主軸相反,齒輪B5及B6是與副軸相結合的,會跟著副軸一同旋轉;而齒輪B1至B4則是與副軸不相結合,副軸的轉動不會影響這四個齒輪的轉動。在變速箱中,主軸端是與發動機的曲軸相連的,而副軸則是與傳動系統中的小齒盤相連結。換句話說,主軸在變速箱中擔任動力輸入的角色,而副軸則是擔任動力輸出的角色,而剩下的六組大小不一的齒輪,則是六個擋位。
沒有熟練的擋位變換是無法順利完成加速動作的
變速箱內的齒輪組
齒輪組在加入撥叉及變速鼓后可經由打擋桿進行換擋
依照前面所說,主軸上只有齒輪A1至A4與主軸是相連結的,而副軸上只有齒輪B5及B6和副軸相連結,所以當主軸轉動時,只會有齒輪A1至A4跟著轉動,雖然齒輪B1至B4也會被主軸的齒輪所帶動,但卻因為這些齒輪都沒有跟副軸結合,所以不會帶動副軸,也就是說,目前的狀況,不論主軸怎么轉,副軸是不為所動的。如此的狀態,不就像是不論怎么轉動油門,發動機轉速怎么提升,車子還是停留在原地嗎?這就是空擋的狀態。在空擋時,雖然六個齒輪仍是互相咬合,但在巧妙的安排下,雖然發動機一直輸入動力,但卻都不會傳遞至副軸,只是原地空轉。
在此要開始介紹其他在變速箱中的零件,分別是撥叉及變速鼓:撥叉總共有三支,形狀是Y字形,以開岔的那一端夾持著齒輪,第一支撥叉夾持著齒輪A2與A4(其實齒輪A2及A4的中間是相連的),第二、第三支撥叉則分別夾持著齒輪B5及B6,撥叉的作用在于控制這幾個齒輪左右平行移動。這些齒輪雖然都與主軸或副軸相連結,但卻可以在軸上平行移動。變速鼓則是控制撥叉位置的零件,每擋騎士踩下打擋桿時,變速鼓便往前轉動一步,撥叉的位置也隨之改變,控制特定齒輪的左右位置。當騎士勾起打擋桿時,變速鼓便往后轉動一步,撥叉也同時回復到上一個位置。
在空擋狀態時,主軸及副軸是沒有連結的,不論發動機轉速是多少,與主軸相連結的齒輪A1至A4雖然同時帶著B1至B4轉動,但就是無法使副軸轉動。但當騎士踏入一擋時,此時變速鼓往前轉動一步,使得夾持著齒輪B5的撥叉往左邊移動,使得齒輪B5向齒輪B1靠近,并互相結合(齒輪B1的右側及齒輪B5的左側是附有齒狀的結構,當兩者靠近時,便會互相結合,同步轉動)。此時,整個變速箱的機制就在從此改變,動力自主軸輸入之后,便帶動著齒輪A1同步轉動,而齒輪A1也帶著齒輪B1轉動,但是兩者的轉動速度會依照兩者的齒數比例而有所改變,原本齒輪B1只是在副軸上空轉,但是由于已經和B5做了結合,所以齒輪B1便會帶著B5同步轉動,且因為齒輪B5和副軸是相結合的,所以齒輪B5也會帶著副軸同步轉動。最后的結果就是,主軸開始帶著副軸轉動,動力開始經由主軸傳遞至副軸,傳出變速箱,而主軸及副軸的轉速比例正是依照齒輪A1及B1的比例做調整,這就是一擋。當騎士的左腳再度上勾,要將擋位換入二擋時,此時變速鼓便再度往前轉一步,將控制齒輪B5的撥叉向右移動,回復到原位,并繼續往右移動,往B2齒輪靠去,與之結合。此時從發動機曲軸傳遞來的動力便由主軸傳遞至齒輪A2,由齒輪A2帶動著齒輪B2,齒輪B2雖然沒有辦法驅動副軸,但卻與齒輪B5相結合,經由齒輪B5將動力傳遞至副軸,輸出變速箱。當騎士繼續勾起打擋桿,則變速鼓會繼續往前轉進一步,撥叉會再度移動。若是騎士踩下打擋桿,則變速鼓會倒退一步,將撥叉回復到前一個擋位的位置。原本可以自由轉動的主軸與副軸就在三支撥叉巧妙地移動之下,可以完成六種齒比的擋位,且齒輪均一直咬合著。
循環擋與國際擋
在市場上常見的商用跨騎車,不少采用“循環擋”的換擋方式,而世界上主流的大排量摩托車,則均采用所謂的國際擋。循環擋的換擋方式為空擋之下,往前踩為入一擋,再往前踩為入二擋,繼續踩至最高擋位后,再繼續往下踩則換為空擋,并重復一、二、三等擋位順序。往后踩則為退擋,由空擋退為最高擋位、次高擋位……直到一擋、回到空擋。國際擋的換擋方式則有所不同,由空擋往下踩是入一擋,但再來則無法繼續往下踩,必須往上勾進入二擋,若往上勾得太輕,則會變回空擋,從二擋繼續往上勾則入三擋、四擋,直到最高擋位才無法繼續上勾。
兩種變速箱在結構上完全一樣,都具有變速齒輪組,主軸及副軸,撥叉及變速鼓,樣樣不少。唯一的差別在于變速鼓的不同,循環擋的變速鼓在打至最高擋位時還可以繼續往前動一步,此時已經轉動360度,回到原本空擋的位置。但在國際擋的變速鼓部分,打到最高擋位時,變速鼓便卡死,無法繼續往前轉動,要退擋只能踩下打擋桿,將擋位退回。在設計上,國際擋是為了安全考量,使騎士在高速下不至因為操作錯誤而打入空擋。也確保退擋時,就算退至一擋,也不至于繼續退至空擋。
工程師在發明了發動機之后,接著又為其設計變速箱,使發動機的動力輸出獲得發揮。手動擋位變速箱除了讓發動機更容易處于高功率輸出狀態,也帶來了操駕的樂趣。雖然手動擋位變速箱能讓騎士更頻繁地使用最大功率來加速,但卻仍然不是恒時供應;于是CVT變速系統因此應運而生,可以在任何速度都以最大功率來加速。
CVT變速系統使踏板車成為了構造簡單、容易操作的二輪車種,只要轉下油門,車輛便會自動向前走,逐漸加速,并維持適當的發動機轉速來輸出動力,驅動車輛。CVT變速系統除了使用在小排氣量的代步車種之外,也被運用在大排量的踏板車之上,如Yamaha T-Max或是HondaSilver Wing,這表示成熟的CVT技術不但能帶來方便,更能發揮發動機的性能,使其成為與眾不同的車種。
CVT傳動歷史