在之前的篇章當中我給大家講過發動機，講過摩托車的懸掛系統。如果有興趣的朋友可以點下面的鏈接來查看：

詳解摩托車懸掛系統合集版：一萬五千字讓你成為徹底了解摩托懸掛

今天要和大家說的是摩托車動力總成當中另外一個非常重要的部分：傳動和變速系統。

有了傳動系統,發動機的動力才得以從曲軸一路傳遞至后輪。有了變速系統,發動機的動力才能適時地在不同的速度域發揮作用。究竟這變速系統的原理是什么,又有哪些傳遞動力的方式呢?

二輪小課堂傳動系統第一篇正式開始...

傳動系統就是傳遞發動機動力的媒介,借助傳動系統,發動機輸出的扭矩才能通過車輪發揮作用,真正實現車輛的加速。這雖然是一段簡單的描述,但傳動系統實際上是非常重要且巧妙的。

如果沒有傳動系統,發動機就必須直接安裝在后輪旁,將曲軸與后輪直接相連,作為動力輸出。這樣一來,車輛的重心就會偏向后方,操控性能將大幅降低。

有了傳動系統之后,發動機就可以放置在前后車輪中間,保持前后輪承擔相近比例的載荷,這也才使得寶馬能在摩托車上設計水平對臥式發動機。

在設計水平對臥式發動機時,寶馬的工程師為了充分發揮發動機的優勢,必須將發動機直立安裝,也就是使曲軸與車身平行。與一般直列四缸發動機的配置相比,后者的曲軸方向是垂直于車身方向的,也就是說曲軸的旋轉方向與車輪是一致的。

但對于水平對置式發動機來說,傳動系統就必須對動力輸出方向進行一次直角轉向,這樣才能使車輪向前轉動。

傳動系統除了傳遞動力之外,還必須通過適當的減速比來調整動力輸出。如果將發動機的轉動力直接傳遞到后輪,那么當發動機轉一圈時,后輪也必須轉一圈。

換算下來,當發動機以5,000 rpm轉速旋轉時,如果17英寸的輪胎也以同樣的速度轉動,其直線速度將達到約600 km/h。這樣的速度顯然太快了,因此需要通過齒輪組等類似功能的機構來進行減速。

在動力經過減速之后,雖然速度變慢了,但扭矩卻會相應放大,這就是機械單元動力傳遞的本質所在。

比如,如果發動機在5,000 rpm時輸出2 kgf·m的扭矩,那么經過減速至2,500 rpm后,理論上扭矩可以放大至4 kgf·m。

但由于動力在傳遞過程中會有一些損耗,比如摩擦損耗等,實際測量的數據會略低于理論值,這就是傳動效率的問題所在。

傳動系統通常會采用以下幾種常見的機械元件進行配合:

首先是常用于仿賽車及一般街車款的鏈條+牙盤系統;用于踏板車的皮帶+普利盤系統;美式巡航車采用的齒形皮帶傳動系統;以及寶馬多功能車和旅行車使用的軸傳動系統。

以上列舉的各種傳動方式,各有優缺點,也適用于不同類型的車型。下面我們將對它們進行簡單的介紹。

由鏈條和牙盤組成的傳動系統是當今最常見的,在仿賽車上幾乎全部采用這種類型的傳動件。動力從發動機和變速箱傳遞到驅動軸上的小牙盤(前牙)后,再通過鏈條傳遞到后輪軸上的大牙盤(后牙)。

小牙盤的牙數和大牙盤的牙數的比值就構成了減速比。因此,鏈條和牙盤的配合還能實現一次扭矩的放大。

牙盤和鏈條相互配合的優點在于,傳動效率高,可承受的扭矩也大。在搭配良好的系統中,效率可以高達95%以上,是一種相對較好的設計。維修方便也是這類傳動的優勢,不需要拆卸任何零件,僅憑肉眼觀察就可以輕易檢查出牙盤和鏈條的磨損情況。

鏈條和牙盤本身重量也比較輕盈,特別是牙盤可以采用鋁合金制造,從而降低整體轉動慣量,不會增加車輛加速時的負擔。

但是,鏈條和牙盤是金屬之間相互接觸,除了會相互磨損外,還會帶來震動和噪音。在起步或再次加速時,也會產生較為生硬的感覺,乘坐舒適性不如其他傳動系統。

正因如此,以長途騎乘為主的休旅車和巡航車型,通常會盡量避免采用鏈條和牙盤的傳動系統。

皮帶和普利盤則是踏板車常見的傳動系統,除了傳遞動力之外,還可以兼作變速系統。這里所指的皮帶是V型皮帶,利用兩側的V型斜面與普利盤接觸的摩擦力來傳遞動力。

通過調整普利盤的開合情況,可以改變皮帶的位置,從而制造出不同的減速比,達到變速功能,因此它也可以作為變速系統使用。

這類型的系統組合除了可以加入變速功能之外,還可以搭配離心式離合器,使駕駛員只需操作油門,就可以讓車輛行駛。

整個系統利用摩擦力來進行動力傳遞,因此會有動摩擦和靜摩擦的轉換,使整體動力傳遞更加柔順,提高舒適度,但同時也限制了傳遞動力的效率和最大傳遞扭矩。

動力的傳遞效率大約在80%至90%之間,如果涉及變速,傳遞效率則會更低。

軸傳動型式的系統大量使用在汽車上,原因是可以輕易地設計大動力的傳動系統,只要將傳動軸的直徑增加即可。

在摩托車上,只有少數的休旅車型選用軸傳動系統,雖然成本會比鏈條、齒盤系統增加許多,但優點是動力傳遞較為柔順,不會有鏈條的震動,保養周期和平均使用壽命也較長,這些都是軸傳動不可忽視的優勢。

最后要提的是齒型皮帶及皮帶輪的設計,這類設計常見于哈雷-戴維森的美式巡航摩托車。這里的皮帶并非利用摩擦力與皮帶輪接觸,而是采用類似鏈條和齒輪的設計,在皮帶上設置齒數,與皮帶輪上的凹槽相嚙合。

其優點是動力傳遞較為柔順、重量較輕、噪音較低、保養周期較長;不過齒型皮帶傳動也有成本較高和皮帶更換較為困難的缺點。此類系統,也經常用于發動機氣門系統的正時機構之上。