無段自動變速(Continuously Variable Transmission, CVT)
- 可以連續調節轉速/扭矩轉換比的自動變速器
- 操作簡單,輕微的頓挫感,維持相當好的舒適性,也少了鍊條產生噪音
- 傳動效率相對較低,尤其是傳動進行變速時,皮帶傳遞的效率最低
- 皮帶驅動設計提供了整體大約88%的效率(透過平順的變速特性來抵消損失)
- 鋼帶可以提昇至96%
- 手排變速箱98%
- 通過連續變速改變有效傳動比
- CVT的靈活性允許輸入軸保持恆定的角速度
- 需要動力時,CVT的比例可以立刻改變,讓引擎以其產生最大功率的轉速區間輸出動力(可以一直維持在峰值效率的轉速)
- CVT本身並不一定要有離合器,一些車輛中,添加離心式或是油壓離合器作為「緩衝」
CVT組成
曲軸端(動力來源)
- 引擎在爆炸行程後,動力經由曲軸直接輸入CVT系統中
驅動盤組(傳動前組,扭力輸入的主要元件)
- 驅動輪盤組裝置於曲軸端上,被曲軸帶動,機構內藏有許多普利珠
皮帶( V型皮帶)
- 利用兩側的橡膠面與普立盤摩擦產生驅動力量。
- 皮帶本身有彈性,可以消弭引擎的震動或是變速時的頓挫感。
- 一般而言,皮帶的傳遞效率大約在80%至90%,但在變速時,效率會更低
離心式離合器(俗稱碗公)
- 起步時,引擎傳遞過來的轉速達到設定值後,離合器逐漸接合,帶動車輪向前進
被動盤組(傳動後組、開閉盤組)
- 後驅動輪盤接受皮帶所傳來的扭力,其動力在經過一、兩次減速之後,直接對後輪軸輸出。
- 當傳動系統有大扭力輸入時,後驅動輪繪有類似退檔的機制,使減速比增加,讓加速反應更好
驅動盤組(傳動前組):普利珠與普利盤
- 普利盤、普利外盤(風葉盤)與普利珠,V型皮帶被兩盤所夾持,夾持力量所衍伸出的摩擦力便是帶動加速的力量。
- 變速的關鍵在於風葉盤與普利盤的開閉程度。
- 普利珠:控制普利盤的開合
- 引擎處於低轉速時,普利珠尚未有足夠的離心力使其甩出,因此兩盤中間的縫隙有著較大的距離,皮帶也因此處於較接近軸心的地方,以模擬低檔位,高減速比的狀態。
- 在加速的過程,當引擎轉數越來越高時,普利珠便會被向外甩開,同時將普利盤向外撐開,使兩盤的間距縮短。
- 兩盤的距離縮短之後,V型皮帶也被兩盤往外擠,模擬高檔位,低減速比的狀態,使車速能夠提升。
- 普利珠放在壓版與普利盤中間,皮帶夾在普利盤及楓葉盤中間,當全部鎖於曲軸上時,壓版被壓住無法移動,但普利盤套在套管上面,可以左右滑移,以達到變速效果
CVT中的離合器:離心式離合器
- 離合器是目前現行車輛必備的機械元件
- 為了切斷引擎對於輪胎的動力輸出,使車輛停止時,引擎得以繼續運轉,不會因為後輪停止轉動而熄火
- 速克達上,無須以手動的方式控制離合器,但卻擁有離合器的功能,這是因為CVT系統以引擎轉速作為設定值,設計了自動離合器
- CVT系統中融入了「自動開閉」功能的離合器設計
車輛在紅燈停止時,引擎並不會熄火,仍可以怠速進行運轉;當車輛起步時,CVT中的離合器再次接合,帶動車輛。
離心式離合器( CVT系統所使用)
- 離合器外蓋(俗稱碗公):碗公內部則裝有離合器片組及驅動板。
俗稱碗公的離合器外蓋,內部便是與離合器片互相摩擦的摩擦面。
- 離合器必須要有切斷動力的功能
- 碗公與後輪相連結→碗公轉動,後輪跟著轉動
- 離合器驅動板及離合器片,兩者與被動盤組相連結,引擎的動力可以傳遞至此
- 關鍵在於離合器片及碗公是否互相摩擦
- 當車輛不動,引擎也僅維持怠速時,離合器片不和碗公有接觸,動力被切斷。
- 起步時,引擎轉數提升,透過皮帶的傳遞使離合器片被往外甩,逐漸帶動碗公旋轉,驅動後輪
- 當油門放開,車速下降時,某個速度以下,離合器片會再度分離,切斷動力
CVT再加速的秘訣:扭力凸輪
後被動輪盤中,除了有大彈簧改變皮帶位置,機構內還有扭力凸輪,視扭力傳遞情形,改變皮帶位置。
- 從普利珠及普利盤的搭配來看,動力系統的變速只能透過引擎轉速來控制
- 引擎速數控制普利珠的位置,普利珠控制了普利盤的開度及皮帶位置,間接掌握整個變速機制。
- 整套變速系統並無法針對騎乘狀況及騎士的意志來變速,只能依照當時的引擎轉數做出反應。
- 為了使整套變速系統更能反映行車狀況及騎士的需求,除了普利珠及普利盤的組合之外,在開閉盤(後被動盤)上設計了扭力凸輪機構。
- 遇到上坡或是需要加速時,騎士會加大油門,使引擎動力輸出增加。
- 引擎轉速雖然大致上相同,但由於油門加大的關係,輸出的扭力增大許多。
- 扭力凸輪因感應到系統承受的扭力增加,產生推力,使後開閉盤距離拉近。
- 整體傳動系統的減速比便會增加,類似於降檔的效果。
- 騎乘附設引擎轉數表的摩托車時,當油門全開,引擎轉數會略微提升,便是扭力凸輪的作用
CVT傳動與變速功能
傳動功能
- 除了變速,也兼具了傳動系統的功能,將引擎曲軸輸出的動力,傳遞至後輪。
- 由於各車廠引擎配置不同,使曲軸及後輪軸的距離有所差異,因此設計CVT系統時,必須考慮兩軸之間的長度,選擇適合的皮帶尺寸。
變速功能
- 普利盤搭配V型皮帶的設計,根據車速的增減,連續變化出各種不同的減速比。
- 除根據騎士所需要的加速情形,來調整CVT變速的狀態
車輛停止
- 不論是剛起步,或是在路口停車時,引擎依然是以怠速運轉。
- 透過皮帶的傳遞,前驅動盤會帶著後被動盤轉動。
- 由於速度不夠,離合器片並不會被完全甩開,摩擦力道也不足以帶動後輪。
車輛起步
- 轉下油門後,引擎轉數立刻被提升,後被動盤的轉數也升高,離合器片逐漸被甩開,以滑動摩擦帶動碗公及後輪。
車輛加速
- 加速過程中,前驅動盤會透過普利珠逐漸外甩的機制,將皮帶往外擠,並由於皮帶長度固定,因此後驅動盤的有效半徑也會縮小,造成減速比的連續變化。
- 速度越來越快之後,離合器將完全接合。