本文引用自http://mypaper.pchome.com.tw/huaracing
望海在找彈簧K值資料的時候,看到這一篇討論,裡頭的數據算了一下,應該沒錯,把他收錄一下,以後討論比較好有個基本的方向
上面為速克達機車的CVT傳動系統的表示圖
CVT無段變速系統概論
圖片轉自:http://jack.ivy.idv.tw/mymotobick/index.php?op=ViewArticle&articleId=12&blogId=1
CVT:無段自動變速箱,全名為Continuousiy Variavle Ttransmission意思就是〝不間斷的變速系統,一般多用於速克達(Scooter)機車行駛的傳動方式。
機車用的CVT,引擎排氣量鮮少超過600cc,但是在四輪汽車上則有高達1300cc的汽車使用(例:NISSAN MARCH),雖然都是以V形皮帶作為傳動媒介,不同的是,機車皮帶材質是橡膠、纖維合成,而汽車用的皮帶卻是不易斷裂的鋼帶。
機車CVT無段變速系統,由前普利盤與後離合器、開閉盤動力輸出,V形皮帶作為傳動連結,其作用就如同打檔車之鏈條與齒盤。
由於皮帶在傳遞動力時因採用摩擦變速方式,所以會產生打滑的現象,動力因而於傳動過程中損耗,當傳動系統溫度提高時,損失動力之情況將會隨之升高,所以現階段採用CVT傳動之125cc速克達機車,因動力損耗而導致極速難以突破100km/h(真實速度)。 (望海備註:這一段說明望海並不認同,實際摩擦消耗動力者應該是離合器片才對。另外極速難以突破100公里/小時主要的關鍵點再於變速的實際減速比會因引擎的實際扭力值以及cvt的搭配而沒有辦法保持在減速比超級小的狀態,當減速比還是比較大的狀態下,轉速又沒有辦法超高的話極速就沒有辦法提升,所以才會有只要作比較正確的改裝之後,速度可以再上去的情況)
原理及構造
CVT無段變速系統中,傳動皮帶夾於普利盤與普利壓版(風葉盤)中間,而皮帶後端夾上下開閉盤中,開閉盤靠變速彈簧(俗稱大彈簧)將皮帶夾住。當引擎轉動,普利盤裡的配重錘因離心力的牽動,而滑動於普利盤的溝槽間,溝槽設有經過設計的斜坡設計,因而推擠皮帶向外擴張,因為皮帶長度固定,故皮帶受到普利盤擠壓向外滑動時,後端開閉盤便會被皮帶撐開,皮帶變成往開閉盤內側滑動,起步時前方直徑小,後方直徑大,加速時前後一樣大,高速時前方直徑大,後方直徑小,如此滑動便改變了變速比,而且毫無阻礙過程,所以沒有換檔頓挫的感覺,呈現順暢的加速反應,這就是為何CVT稱為〝無段變速系統〞。
當動力傳導到後方遠心離合器時,因離合器旋轉,造成離心力,然後離合器之摩擦片向外甩開,貼於離合器外碗(俗稱碗公)同時帶動碗公旋轉,而碗公與軸心由多個鍵固定,所以碗公與軸心同時被帶動,再經一固定變速比之齒輪組傳動到後輪軸,使機車向前行走。
低速時,皮帶位於普利盤內端、開閉盤外端,此時可發揮較高的扭力,易於推動機車前進,而皮帶位置慢慢變化,到達位於普利盤外側、開閉盤內側,此時機車已達高速狀態,(皮帶於普利盤轉一圈,可讓開閉盤旋轉更多圈,就如同變速腳踏車的〝重檔〞,在動力未損耗的狀況下,引擎轉速越高,車速將越快。)
改傳動之迷思
現今改裝速克達風氣盛行,尤其是傳動系統的改裝,在市面上更是有千百種改裝套件可供選購,但該如何判斷所改裝的特性是否符合自己的需要?以及改裝失敗時該如何判斷症狀呢?
大體來說,前方配重錘(滾珠)若更換成較重的,則低速域時作用不良,因為滾珠一下就把皮帶推向外側,高速時離心力較強,導致機車在中速時才開始有加速的作用,但較重的滾珠可讓前方皮帶直徑更大,讓減速比較低,因此讓極速更易發揮。
輕型的滾珠則反之,起步反應快,低速時的離心力不足以將皮帶推向外側,中高速時,由於離心力不足,不能把皮帶推向最外側,故高速不良,變成有轉速而沒速度的情況,所以說普利珠的重量可說是一門學問,尤其是四行程車種,不同於二行程的引擎,四行程較重扭力的引擎特性,如一味的提高轉速反而會導致反效果。
除了滾珠的改裝,一般還有普利盤與開閉盤的改裝。改裝用的普利盤,其中擺放滾珠的軌道皆經過特別設計,讓滾珠可以用很輕的重量來把皮帶推向最外側;另外,改裝普利盤的盤面亦是經過針對該車之扭力特性而設計出特殊的盤面角度,以利變速時機之發揮,達到引擎功率完全發揮的效果。
開閉盤的改裝則是在滑動的溝槽有所不同,原厰開閉盤的滑動溝槽多半呈U字形,這種設計會讓機車在加速到中速域時的反應變差,所以改裝的開閉盤多半以一直線來設計,讓機車能順暢地加速,某些改裝開閉盤有多組不同設計的溝槽,可因應不同改裝引擎來配合,達到最適當的變速時機。
若改裝了引擎,因為馬力輸出較大,所以當動力傳至開閉盤時,若開閉盤組中的大彈簧彈力不佳,將無法確實將皮帶夾緊,也無法藉由摩擦將動力輸出,
造成皮帶的打滑現象,所以改裝彈力較強之大彈簧有助於動力之傳輸。
另外;彈力較佳之大彈簧可以幫助減速之後的再加速,減速時,普利盤上皮帶的直徑縮小,而後皮帶輪上皮帶的直徑增大,改裝強力的離合器大彈簧可以使後離合器皮帶直徑增加的反應變快、減速後的再加速更加靈敏,但強力離合器大彈簧也會造成傳動比變大,耗油的現象。一般來說,硬度不宜超越原廠10%。
離合器彈簧的改裝也可提升起步性能,當改裝較硬的彈簧,離合器摩擦片便需要
較高的轉速才能與碗公接合,所以可以讓機車在起步的瞬間加快速度,如同打檔機車將離合器拉桿晚一點釋放是屬於相同道理,但如果改裝太強的離合器彈簧,將導致離合器無法確實抓緊碗公,導致打滑,加速、極速難發揮。
若進行改裝後方的傳動齒輪組,等於改變了打檔車的齒輪扣鏈組,更動了二次減速比,表示二次減速比越大,此時加速力越強,但極速低;而二次減速比越小,表示極速高而扭力喪失許多,眾多產品,請先搞清楚原厰齒數,以免改裝時花錢又勞心,造成反效果。
以下為關於CVT系統中,大彈簧的討論
大彈簧就只有幾個參數:
圈數
線徑(彈簧鋼絲的粗細)
長度
如果用的是相同材質,那麼對於線徑一樣的彈簧來說,圈數越多代表它越軟,也就是 K值越小;相對的,如果圈數一樣,那麼線徑越粗的就越硬。如果你把彈簧剪短,那麼 K值就會變大,會變硬,不會如預期中的變軟。
而所謂的 K值,指的是要讓它壓縮 1公分,需要多少公斤的力量,這個在彈簧出廠時就已經決定了。除了溫度與疲勞會使K質變小以外,安裝時沒有其他方法讓 K值改變。
談到彈簧長度,我們看一下樓主的問題:
>> 假如 A 和 B 都寫一樣轉速的大彈簧
>> A 比較長
>> B 比較短
>> 那這樣兩者特性差在哪呢?
我們把它改成比較明確一點的問題: (數字是假設的)
A彈簧比較軟但是比較長,假設它 20公分長,K值是 5kg/cm
B彈簧比較硬但是比較短,假設它 15公分長,K值 8kg/cm
假設裝進去開閉盤以後,會被壓縮到剩下10公分
這時候樓主的問題就很清楚了,長度不同,一開始的初始壓縮量不一樣,也就是俗稱的預載量不同:
對於 A彈簧來說,被壓縮了 10公分
對於 B彈簧來說,被壓縮了 5公分
騎起來的差異如何呢?我們可以從簡化過變因的變速系統行為來推知:
引擎開始轉動,普利珠被離心力向外甩,經由三角函數轉換,珠子施加於軌道與壓板的力量被轉換成普利盤夾緊的力量;再經過一次三角函數的轉換,普利盤夾皮帶的力樣經過皮帶傳達到開閉盤,變成將開閉盤打開的力量。
對於 A彈簧需要 5kg*10公分,也就是超過 50公斤之後開閉盤才會開始打開
對於 B彈簧來說則只要 40公斤的力量開閉盤就會開始打開
在引擎轉速讓皮帶推開開閉盤的力量到達預載值時,開閉盤開始打開,變速開始。對於A彈簧來說,變速開始的轉速略高,也就是說起步之後引擎轉速會拉的比較高一些才開始變速,但是一開始變速之後,每多 10公斤的力量 A彈簧就會在多張開 2公分,而B彈簧則只多張開 1.25公分,這把他想成A彈簧已經換到 3檔了,B彈簧才剛切進二檔。
假設這 10公斤相當於 A車引擎多了兩千轉,開閉盤張開 2公分,那麼 B車引擎必須要多 2500rpm左右才會有多餘的 16公斤力量來把開閉盤多撐開 2公分。
離心力跟切線速度平方成正比,還沒開始變速時,珠子的起始位置一樣,因此離心力相當於跟轉速平方成正比,三角函數轉換都是一次方的,所以皮帶推動開閉盤讓彈簧壓縮的力量會和離心力成正比,跟轉速平方成正比,因此:
2000平方:2500平方 會很接近 10公斤:16公斤
(先把扭力轉換器忽略掉)因此裝 A彈簧的車若時速 30公里時開始變速,加速到了時速 70公里時轉速增加 2000轉,速度增加40公里;那麼裝 B彈簧的車可能比較接近時速 24公里時開始變速,引擎轉速增加 2500轉,時速卻只增加 41公里變成 65公里。
具體一點的講,裝 A彈簧的車騎起來的特像比較接近:起步後拉轉較高,然這個轉速會一直維持到時速較高時才慢慢再拉高,如果油門灌的不夠深則中速還會稍微掉轉(掉轉是扭力轉換溝的作用);而裝 B彈簧的車會比較像:較為低轉就起步了,隨著速度上升,轉速也跟著一起拉高。
通常裝長彈簧的車比較容易把轉速維持在最大扭力附近,但是低速騎乘時引擎轉速拉的比較高;裝短彈簧的車,雖然再加速反應比較好一點,但是 0~60的加速通常會較慢一些,而且高速時需要比較高的引擎轉速。
要注意的是引擎扭力曲線,開閉盤的扭力轉換溝角度,普利盤溝槽角度等等都會影響變速的曲線。
上面講的只是概略的狀況,實際上彈簧的搭配建議你還是遵循原車的設定下去作微調就好,除非你的車已經改完全套,設定已經跟原廠設計沒關係了。
另外建議大家,在彈簧變硬與普利珠偷輕的這兩個可選擇的方法中,盡量不要去把彈簧加的太硬,彈簧硬代表摩擦力大,引擎輸出的POWER就會損失較多一部份去克服這個摩擦力,另一方面摩擦生熱,傳動的溫度也會比較高,熱衰竭更嚴重。
如果要討論的主題是K值相同,但是長度不同,結果會是怎麼樣?
C彈簧比較長,假設它 20公分長,K值是 8kg/cm
D彈簧和B彈簧相同,假設它 15公分長,K值還是 8kg/cm
那麼裝到 10公分的開閉盤之後,預壓值是
C彈簧 80kg比較長
D彈簧 40kg
要兩車開始變速的轉速相同時,配D彈簧的珠重最少要增加多少呢?
(80 / 40)的平方跟是 1.414,珠重大約要增加 41%
這邊假設這樣:
C車裝了 14克的珠子
D車裝了 10克的珠子
離心力跟切線速度平方成正比,也和珠重成正比,還沒開始變速時,珠子的起始位置一樣,因此離心力相當於跟『轉速平方與珠子的重量乘積』成正比。
三角函數轉換都是一次方的,所以皮帶推動開閉盤讓彈簧壓縮的力量會和離心力成正比,因此跟『轉速平方與珠子的重量乘積』成正比,因此:
10克平方:14克平方 會很接近 40公斤:80公斤
跟前面推論的方法一樣,每多 16公斤,開閉盤會被多推開 2公分,這時兩車是相同的,但由於珠重不同,因此D車要稍高的轉速才會讓開閉盤推開 2公分,假設這邊一樣是 2000轉,而C車只要增加 1000轉就有這樣的力量去推開開閉盤了,所以 C車與 D車的騎乘特性差異,也會跟前面討論的長彈簧-短彈簧的 CASE很接近。
發表留言