来聊聊摩托车的核心-变速箱 换挡原理与DCT双离合

变速系统是人类伟大的发明，从第一辆汽车开始，聪明的发明家及工程师便不断创造各种不同的变速系统。也正因如此，引擎的动力也才得以适时的发挥，车辆的性能才得以突破。

来自BMW的水平对卧双缸引擎透过变速箱与传动轴连接。

IDEAL ENGINE概念

IDEAL ENGINE翻成中文便是完美的引擎，这个概念便是变速箱的源头。为什么这么说呢？若没有变速箱，单只有引擎是不完美的。在动力之心系列文章当中，我们曾经讨论过引擎的马力输出曲线，一颗引擎的马力输出基本上会随着转速上升，直到最大马力出现之后，曲线又会下降。

2020 BMW S1000RR之动力实测曲线图。

若没有变速系统将曲轴的输出经过减速之后，直接从轮胎输出，那么引擎转速便会跟着速度开始上升，车速必须到达很快的速度，才有可能产生较高的动力输出。如此一来，一台搭载有600c.c.引擎的车辆，在低速时，引擎可能只发挥了150c.c. 的加速能力。因此，对于车辆而言，一颗完美的引擎必须在各种车速都能发挥最大马力来进行加速。也就是说，若想要以这个引擎的最大马力来作动力输出，那引擎转速必须是固定的，在此转速的前、后，马力都不会是最大值，既然每段车速都有相对的引擎转数，那么最大的马力输出也是固定的。

若没有变速箱的设计，就算是一台600c.c.的仿赛也无法尽情发挥动力。

工程师所想出的解决方案便是改变每个速度之下，传动系统的减速比，使车辆有多个减速比（多个档位）供车辆或是骑士在不同车速与情况下做选择。这个可以改变减速比的机构，便是我们所称的变速系统。在车辆低速行驶时，便选择采用较大减速比的档位，而引擎将在较高的转速域运转，进而输出大扭力。当引擎转速过高，马力输出开始下降时，时速不再提升，则更换档位，采用较小的减速比，让速度可以再度提升。

引擎之后，紧临着就是变速箱，图中便是BMW的齿比固定式变速箱。

在加入变速箱之后，引擎便可以在各车速以接近最大马力的动力来作输出，或是以需要的马力来作输出。这也大概就是为什么，我们经常会将变速箱包含在引擎之内，一起统称为「动力系统」。

各式各樣的變速系統

傳動與變速要向您介紹兩種主要的變速系統，一種是齒比固定式變速系統，通常利用齒輪組來搭配完成。第二種則是CVT無段變速系統，以V型皮帶及普利盤為主要元件。以下，便要先為大家介紹齒比固定式變速系統。

齒比固定式變速

图中靠近下方的两个轴分别为主轴及副轴，担当动力的输入及输出。

这里所称的「齿比固定式变速系统」便是指一般的手动变速箱的设计，相对于自动变速的CVT无段变速系统，每个档位的齿比皆是固定的。当然，变速箱也可以透过更换齿轮对的方式来调校变速箱，改变整体输出曲线。

在齿轮箱中，可以看到以下几个主要的机械元件：

• 主轴：负责变速箱的动力输入，于离合器相接，动力源自于引擎曲轴输出。

• 副轴：负责变速箱的动力输出，输出动力至小齿盘，在经由传动系统输出至后轮。

• 齿轮组：由几对减速比不同的齿轮组构成，不同减速比的齿轮对便代表了不同的档位，两颗齿轮分别串在主轴及副轴之上，形成完整的配对。

• 拨叉：拨叉是用来控制齿轮在轴上的横向移动，达到变速的功能。也就是说，变速时，齿轮只是在轴上进行横向运动而已。

• 变速鼓：圆柱形的凸轮，用来控制拨叉的移动。当骑士操作打档杆时，每踩一下，变速鼓就会转动一个角度，拨叉也会跟着移动至定位。

• 打档杆：打档杆便是骑士操作变速箱的介面，透过勾或踩来转动变速鼓，达到变速的功能。

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变速原理

在变速箱中，最重要的便是变速齿轮所搭配出的变速功能，但究竟变速箱是怎么运作的呢？

首先，变速箱内的各基本元件在先前已经作了详细的解释了，以下，便以一颗六速的变速箱来作解释。变速箱内有主轴及副轴，上面分别串着六颗齿轮，且两两成对，互相咬合，共十二颗齿轮。这十二颗齿轮中，并非每一颗齿轮都与轴相结合。在主轴上，只有C1、C3、C4及C6齿轮与轴相结合，也就是说只要主轴转，以上的四颗齿轮便会跟着转动。其他剩余的两颗齿轮C2及C5只是挂在主轴之上，可以自由空转。在副轴上，情形正好相反，只有D2及D5齿轮与轴相结合，其他的四颗齿轮是可以自由地在轴上空转的。

如此一来，虽然两根轴上皆串有六颗齿轮，但在上述的情形之下，两颗轴是可以互不影响，自由转动的。这同时也是空档的状态，不论引擎曲轴以多少速度转动，并不影响后轮的停止或是运动。

当骑士抓起离合器同时采下打档杆入档时，控制C3及C4的拨叉便会将两颗齿轮（两颗齿轮是一体的）往C2齿轮靠近，使两者结合，同步转动。此时，动力便会经过C2及D2齿轮组，从主轴传至副轴，以驱动轮胎。而C2及D2两颗齿轮的齿数比，便是主轴及副轴转速的比例。

在本设计中，拨叉还另外控制了齿轮D2及齿轮D5，而控制拨叉在何时移动的就是变速鼓了。骑士每进行一次打档变速，变速鼓就会转动固定的角度，而拨叉便随着变速鼓上的凹槽来控制上述齿轮横向移动，达到变速功能。

YCC-S变速系统

YAMAHA近年来不断发表YCC电子晶片控制技术，而YCC-S便是2006年发表于FJR 1300AS旅行车上的系统。全名为Yamaha Chip Controlled Shift的晶片控制变速系统，最初的设计目标便是要带给骑士更方便的操作模式及骑乘性。其中最大的特点在于省略离合器的操作及增加手把上的进、退档操作开关。本车离合器的拉杆由电控机构取代，由电脑为骑士控制离合器的操作，而换档的工作，则交给电子控制的机械装置来操作档打杆的进与退。

YAMAHA FJR 1300A，因YCC-S系统，左侧手把上的离合器拉杆、与变速箱实际连结的排档杆都已省略。

虽然变速时必须操作的两大元件（离合器与打档杆）都被电脑给控制了，但是电脑却没有自动变速的功能，也就是说，仍须骑士来下指令。骑士的操作可以透过手把上的进、退档按钮，或是利用原来脚踏附近的打档杆。然而YCC-S系统中的打档杆并不直接与变速箱连结，只是输入讯号给中控电脑而已。

用手指轻轻一拨，便可使YCC-S 变速系统进行自动换档。

YCC-S的好处在于骑士可以省去操作离合器的麻烦，当骑士下达换档的指令时，电脑也可以在极短的时间操作离合器及打档杆完成变速的工作，而且降低换时档可能产生的顿挫感。当在市区行驶时，骑士便不需要一直操作离合器，长途行驶的舒适性也将增加。

YCC-S可以省去操作离合器的麻烦，但仍须骑士下指令来执行换档动作。

DCT双离合器变速系统

DCT双离合器变速系统在四轮汽车上早已行之有年，早期还只有高单价的性能车款会搭配，如今一般欧系房车也多有搭配DCT，由于DCT所需要的空间比其他传动变速系统要大，对于体积斤斤计较的机车来说，直到近年才由HONDA正式导入，成为了第一个将DCT导入量产机车上的车厂。

来自HONDA的跨界车款X-ADV，全系列标配DCT双离合器变速系统。

DCT双离合器变速系统，顾名思义就是有两组离合器，相对传统变速系统的单离合器构造，DCT拥有两组离合器，分别负责1、3、5 档与2、4 、6档，在升降档的时候，两组离合器会在「几近」同个瞬间一开一合，因此比起传动单离合器机构在换档时，离合器打开后再接合的时间要少了许多。而离合器打开与接合的时间，也是动力传递上的空窗期，透过双离合器系统能减少换档时间，进而达到了几乎没有换档顿挫的效果。因为双离合器系统使用马达来代替人力驱动换档，搭配车辆电脑的设计，使得DCT车款也能自行变速换档，达成自动换档的效果。

KAWASAKI卡匣式变速箱

若读者曾有维修变速箱的经验，便知道当变速箱内的齿轮受损或是需要更换各档位的齿比时，必须完整地分解引擎并打开曲轴箱才能对变速箱内的零件进行维修，然而KAWASAKI专为赛事设计的卡匣式变速箱，不用。

KAWASAKI卡匣式变速箱可以将变速齿轮组整组从侧面抽出，免去拆解引擎的工程。

在赛道上，若车手在进行车辆测试之后，需要更换某个档位的齿比，若要拆卸引擎才能更换齿轮组，是非常费时的，因此各厂队均开发出快速更换齿轮比的技术。在2007年的ZX-6R上，KAWASAKI便应用卡匣式变速箱技术，将变速箱内的齿轮组独立设计，只要拆卸引擎左侧的离合器及相关零件，便可以将齿轮组及主轴、副轴整组抽出，立刻更换齿轮。如此一来，便能达到快速调校的目的。

一般摩托车若需要进行变速箱维修或是更换齿比时，必须分解引擎，是庞大的工程。