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[百問] 讓動力傳輸更直接,手排+LSD系統強化需知!(上)

資料來源:Goo 車訊網     2021/05/21
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車輛要能在各種路況上行駛,除引擎所提供的驅動力外,傳動系統的動力傳輸也是不可或缺的要素,畢竟車輛並非只在直線平面道路上行駛,還須面對上下坡及轉彎的狀況,因此才會設計出手排變速箱、離合器等裝置,使車輛能平順的在路上奔馳。為了讓大家能更了解手排與其他傳動系統,在強化時有哪些需要注意的事項,本刊將透過問與答的方式,幫助大家了解相關的資訊。

圖/
OPTION編輯部

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問題一:手排變速箱的運作原理是什麼?為何能放大縮小輸出扭力?

變速箱是一種將引擎轉速變化為輪胎實際輪速的機構,進而使得車輛能在各種路況及速度域下行駛,而為了能將引擎出力轉變成巨大的扭力,變速箱於是運用很多大小不一的齒輪組合,藉由數組齒數不同的大小齒輪相互咬合,把單純的引擎力量再放大,讓重量超過1噸的汽車能輕鬆起步加速。
 
其主要作用是改變「齒輪比」以利車輛在相同動力輸出之下,能發揮最大行駛效能,當車輛靜止起步時為了能夠輕鬆驅動,使用半徑最長扭力最大的低速檔,把引擎扭力放大,此時汽車能以最省力的方式協助車輛開始向前行駛。車輛開始行駛後,由於慣性持續保持向前移動,此時即可用較小的扭力讓車輛繼續向前行駛,所以齒輪比配置可改換入齒輪比小的檔位行駛,降低引擎轉速,以節省動能消耗或者提高車速。
 
反觀賽車也是如此,不同的賽事類型,在齒比的配置上也就會有所變化,舉例來說通常短距離加速的小場地,比賽車為了追求更為綿密的加速表現通常會採用「密齒比」,由於密齒輪比是指各檔位齒輪比落差小,這也代表各檔扭力落差小有利於車輛加速,不過這也會直接造成極速方面受到限制。若是長距離賽道甚至是要挑戰極速則須在齒比方面改為「疏齒比」,這樣才不會發生檔位用完後仍無法跑出應有的速度。
 

手排變速箱內都是有上下成對的齒輪組合而成,通常檔位愈多、齒輪組的數量就愈多,
 

手排變速箱內部的齒輪組,都是常時咬合在一起並處於空轉狀態,直到駕駛撥動排檔桿,透過撥叉推動同步齒輪(淺藍色與紫色裝置)進入齒盤中間空隙中,該組齒輪組才會與引擎動力連接起來,達到變速的作用,這就是手排簡單的換檔原理。
 

更換齒比就能調整引擎輸出特性,使其偏向重加速扭力或追求極速的效果,而調整齒比最簡單的做法,就是更換終傳齒輪,不過缺點是每個檔位的齒比都會更動。
 

更改齒比最全面的做法,就是更換每個檔位的齒輪,讓車主可依據比賽類型,調整齒比組合方式,例如渦輪車可以前2檔較疏,3、4檔較密,5檔再疏一點,如此加速反應會更全面。

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問題二:聽過改終傳齒比就能調整變速箱輸出扭力?

由於改變手排變速箱齒比就能改變引擎輸出特性,因此齒比設定與搭配也是傳動系統改造的一環,而要改變手排變速箱齒輪比,最快的方法就是更換「終傳齒輪」,藉此達成加大或所縮小齒輪比的效果,不過此改法雖然簡單卻是全面改變所有檔位的齒比,對於特殊需求的比賽車或改裝車來說較不適用,需針對各檔齒比進行搭配才行。
 
值得一提,改了加大終傳之後,若要進行退檔的動作,變速箱內部零件將會承受更大力道,為減少換檔頓挫感,除了離合器踩踏必須快踩慢放外,雙重離合器補油門提昇主軸轉速的動作,更是幫助同步系統接合順暢所需要的技巧,如此才是最佳的保護措施,尤其是一、二、三檔之間的切換。此外,過密的齒比設定會因各檔齒比差距的縮小,故降檔引擎煞車的效果將會變差,所以勢必要提昇煞車系統的效能以彌補之,這點是必須要注意的重點。
 
至於手排變速箱油的使用,坊間對此曾有過可使用引擎機油的說法,其實是比較適合開車中規中矩、鮮少拉高轉速的車主使用,若是山道操駕或是愛拼極速的狂熱份子,抗剪力就會明顯不足,一般來說,75W/90左右的黏度是個不錯的參考(若改了渦輪,則最好提高黏度至95以上),過黏的指數雖然抗剪力較佳,但容易會有冷車不易入檔的缺陷,所以慎選齒輪油也是保護變速箱的手法。
 
齒比改造重點回顧

1.密齒比適合跑山路的NA車使用。
2.疏齒比適合跑直線的Turbo車使用。
3.只換終傳會影響所有檔位齒比。
4.要養成退檔補油的習慣。
5.變速箱油不要用太稀。
 

強化變速箱與離合器組的需求,通常在大改渦輪前驅車上比較常見,如此才能使離合器片抓得住強大的瞬間扭力輸出,使動力完全發揮在輪胎上。
 

一旦強化傳動系統後,由於換檔瞬間的力量變強了,因此進退檔補油的動作要做確實,才不會讓變速箱內部齒輪承受多餘的衝力,而發生崩齒的情況。快速換檔時手也要等腳,才不會使同步齒輪崩掉。
 

手排變速箱齒輪強化的最終極作法,就是更換所謂的「Dog Gear」的直齒齒輪,所有檔位齒輪都從原本的斜齒改成直齒,不只厚度與強度提高,換檔時還不需踩離合器即可推入檔位,缺點時運轉時噪音很大,一般倒車檔都是直齒設定。

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問題三:離合器組為何要強化?有沒有基本的作法呢?

為什麼要進行離合器的強化?大幅度的增加引擎動力輸出固然有利於性能表現,但是如何有效將引擎所產生的動力完全傳遞至變速箱,其關鍵更是需要離合器負責接合與傳遞,由於引擎所有動力皆來自於離合器的傳遞,當車輛行進時離合器則負責將引擎與變速箱接合,不過由於重度改裝車往往動力提昇至少達30%以上,在原廠離合器無法負擔的情況下很容易就造成過度損耗、打滑甚至是燒燬,為了避免過動力無法有效發揮,因此強化離合器則能夠提供更強的摩擦與傳遞力。
 
通常受力面積愈大所能夠承受的磨擦力也就愈大,但是離合器的直徑受到原廠變速箱限制使得能夠加大的可能性減少,因此想要強化離合器組,首先的作法就是改以更高摩擦係數材質的離合器片取代原廠部品,在磨擦力愈大的條件下才足以承受並傳遞更大動力,除此之外也可提高離合器彈簧磅數,藉由更大的壓力將離合器壓向飛輪,以產生更大摩擦力,雖然能夠有效減少動力流失的問題,但是較重的離合踏板與順暢度,也是遠不及原廠設計,也因此會有多片式離合器的誕生,下面我們便為大家一一說明強化的方向。
 

街車換檔時都需切開引擎與變速箱間的動力傳遞,而這件事就是離合器組的工作,當中的飛輪負責傳遞引擎動力,壓板負責壓住離合器片,離合器片則負責將壓板的動力傳遞到變速箱內。
 

踩踏離合器踏板時,壓板會被釋放軸承擠壓而脫離離合器片的表面,使離合器片失去壓著力,此時引擎動力就不會繼續傳遞到變速箱內,這是簡單的離合器組運作過程。
 

甩尾車由於經常彈離合器踏板,因此算事使用強化離合器片的常客,能有效延續低速時後輪空轉的時間,讓橫移動作持續。
 
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問題四:離合器片有分種類嗎?原廠石綿、改裝金屬型?

磨擦片式的離合器組,型式大致有單片式與多片式兩種,普通的市售車多是採用單片式,只有少部分的大馬力車才會使用多片式。在常見的單片式離合器中,有原廠型的石棉素材圈狀式樣,以及競技用由銅、鐵、陶瓷焠鍊出的十字、三爪、五角等型式,強調高磨擦力的多片離合器也會運用此類金屬製品,有時甚至還會用到更高性能的碳纖維或功夫龍材質。
 
原廠型的圈狀離合器片和金屬多片式的相較起來,主要是以類石棉材質製成,由於質料較軟的關係,相形會有連接舒適度佳、低溫磨擦力充足、低噪音的優點,可惜它不能承受高溫,因此處於長時間激烈操駕的賽車,百分之百得藉助於金屬離合器片。金屬離合器片的特徵為高摩擦係數(冷車時效果差)、耐熱耐磨耗抗衰退,質地硬接觸起來突兀,強調直接反應,踏板不收乾淨會亂跳,同時在飛輪未行強度提昇前,十分容易刮傷飛輪表面,就如同煞車來令片攻擊碟盤一般。
 
另外,既然增加磨擦力是很重要的事情,那為何金屬離合器片只是用幾小塊來令當接合面呢?這除了是金屬的磨擦力高,幾個平均支點就比一大圈的石棉類來得強之外,還考慮到金屬普遍有著受高熱而變形的特性,若像原廠圈狀型設計,一旦出現軟化,整個表面會出現歪斜影響厚度,這才是最大的考量。
 

圓形片狀的離合器片為圓廠型,表面的磨擦材質為黑色石棉素材圈狀式樣,至於競技用則由銅、鐵、陶瓷焠鍊出的十字、三爪、五角等型式,外觀很容易分辨出來。
 

有些競技離合器片為了減少接合瞬間的動力耗損,因此中心盤面與外圈摩擦片之間並沒有減震彈簧,如此會使離合器踏板的接合點相當敏感,踏板稍微多放一些引擎就很容易熄火,街車請不要隨便嘗試「無」減震彈簧的類型。
 
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