2022年3月30日 星期三

滑動式離合器(滑離)簡介

 

這幾年許多新車款都已經陸續開始標配「滑動式離合器」,以下簡稱「滑離」,帶動了一股滑離風潮。國內有些改裝零件的店家,也開始販售滑離商品。甚至是在蝦皮、淘寶上,也有對岸商家上架販賣。許多車友來問香魚,凱宇皓月何時要推出滑離改裝品。

滑離被吵的如此沸沸揚揚,彷彿新世代神器一般。這東西真的有這麼神嗎?

或者只是一時的流行? 依香魚的死硬工程師個性,是一定要說個清楚才下結論的。

 

滑離的構造與原理

滑離的結構就是傳統的多片濕式離合器,疊加上一個超越離合器。

「多片濕式離合器」,就是我們一般檔車大量使用的離合器類型。利用彈簧的彈性頂住多片摩擦片,來傳遞動力。當駕駛拉住離合器拉桿,將彈簧適當壓縮,就可以調整傳遞到變速箱的力矩。

多片濕式離合器

而「超越離合器」這個名詞,可能有些人沒有聽過。其實動作就像是腳踏車的後齒盤一樣,只有踩踏施力的旋轉方向是會楔緊咬住的,當滑行的時候,軸心能自由轉()動。

電發啟動盤就是一種超越離合器

檔車電發的啟動盤結構,也是一個超越離合器。啟動馬達帶動啟動盤大齒輪,以轉動曲軸的旋轉方向會楔合帶動。一旦引擎發動,曲軸開始自己旋轉時,啟動盤順向滑動,並不會反過來帶動大齒輪和馬達。

只不過滑動離合器因為是組合了上述兩種結構,所以有它獨特的動作特性。而不是像單純的超越離合器,只有咬合,或滑動的兩個狀態。


網路上搜尋到的下面這張解剖圖中,我們看到離合器內鼓上/下片標示為綠色的楔型斜面結構,就是超越離合器的滑動部分。淺綠色的上片連結外罩,也就是曲軸的驅動力,深綠色的下片則是連接變速箱主軸,輸出到變速箱。內鼓上/下片中間夾著摩擦片和鐵片,用摩擦力來將動力由外罩傳遞進內鼓。

當引擎在加速狀態時,如圖左側示意,淺綠色的驅動扭力較大,因為斜面的作用,會增加內鼓上下片壓合的力量,減少傳動能量的流失。

當油門放開,車輛滑行力反向拖動引擎剎車時,就如圖右側示意。如果滑行力與引擎剎車之間作用力夠大,斜面作用力足夠壓縮彈簧時,就會將內鼓上下片微微推鬆,降低摩擦片的傳動力,產生滑動效果。降低因為放油門或是降檔產生的瞬間引擎剎車頓挫感。

為什麼低檔位就不「滑」了

安裝滑離常見的疑惑還包括,在高檔位退檔的時候,比較會出現滑動的效果(能聽到「唰」一聲)。但是在低檔位退檔的時候,即使是退兩檔,轉速差異很大時放離合器,還是會被檔剎給「拉住」,說好的滑動效果咧? 為什麼?

如上一節內容所述,產生滑動的條件,是滑行推力和曲軸引擎剎車之間的反作用力「夠大」到足以推動彈簧。引擎剎車的扭矩是固定的,但是滑行產生的推力,會經過變速箱。變速箱在高檔位減速比較小,低檔位減速比較大。在滑行的時候,從輪子反向回來的力量會被變速箱反向作用,所以低檔位回傳的扭矩比高檔位小。當小到一個程度,滑動效果就停止了。

滑離比較輕手?

從外觀上來看,滑動離合器比較明顯的差別,就是比一般傳統離合器更少的彈簧數,通常是三個,這意味著比較輕的離合器手感。為何滑離可以使用較少的彈簧數? 真的比較輕? 請不要被眼見的假象欺騙了。

滑離通常只有三個彈簧,但不一定比較輕

傳統離合器的摩擦片壓合力,完全依賴彈簧的作用。也就是說,如果需要比較大的驅動扭矩不打滑,除了增加摩擦片數量以外,也要提高彈簧的總推力。例如提高彈簧的K值,或是增加彈簧的數量(五彈簧/六彈簧)。而更大的彈簧推力,也就帶來更重的操作手感副作用。

而滑離除了彈簧的推力以外,摩擦片也同時受到超越離合器斜面的疊加壓力。當引擎提供的扭矩越大,內鼓會夾得越緊。所以滑離的彈簧,只需要提供基礎推力即可。這也就是為什麼滑動式離合器,「可能」比較輕手的主要原因,但也並非「必然」。為了輕手而把彈性降低,是可能帶來副作用的。這邊賣個關子,放在最後解釋。

沒有完美的設計,只有最適合的

照上面的說法,滑離似乎很完美,但其實不盡然。譬如,越野車就不適合。因為滑離的半離合區間較窄,且不線性。

如上所述,滑離的傳動力同時受到彈簧推力,和斜面機構的效果疊加影響。也就是說,當離合器拉在半離合狀態時,騎士對於離合器拉桿的施力,除了要擠壓彈簧以外,還要同時對抗滑離斜面機構產生的推力。前者力道是線性的,但後者還會受到引擎轉速的影響。尤其是離合器拉桿越接近完全放開的狀態,可控性就越低。

需要隨時依靠離合器控制後輪推力的越野車不適合滑離

換句白話說,就是半離合的區間會比傳統離合器小,而且驅動力的控制也會比較不線性。這個特性對於街車或仿賽來說不是問題,但對於經常利用離合器來控制後輪驅動力的越野車來說,就是扣分項目了。

小排氣量引擎裝滑離意義不大

再來,200cc以下小排氣量的檔車,裝了滑離也比較沒意義。因為引擎剎車本來就不大,滑動效果出不來。動力也不至於大到傳統離合器抓不住。如果只是要輕手感,也有很多其他方式可以達成。

綜合以上,我們歸納出滑離的優缺點

優點:

1.    較輕的手感(不一定)。

2.    傳動扭矩大,大馬力車種或拖重不易打滑。

3.    高檔位降檔時,滑動效果能吸收部分引擎煞車,減少頓挫感,提高行車的穩定性。

缺點:

1.    半離合區間內,因超越離合器的作用,無法得到線性的操控特性。所以高頻率使用半離合駕駛的條件不適用,例如越野車。
這個缺點對於離合器大部分只在ON/OFF區操作的街車/仿賽,或是大排氣量大扭力車款來說,影響極小。

2.    應用在較小排氣量的引擎,由於引擎煞車扭矩很小,滑動效果不明顯。

甚麼車適合滑離? 

1. 大馬力同時也有大引擎剎車的大排氣量車款
2. 高速運動型街車/仿賽
3. 車重較大的美式車款
4. 需要載重的多地型車ATV/UTV類也很適合


裝了不對的滑離會怎樣?

前面有提到,滑離的三個彈簧,只需要提供最基本的推力,讓離合器摩擦片進入靜摩擦狀態。其餘可以靠斜面作用力來補足。但是每一顆引擎的排氣量有高有低,扭矩特性也有差異。因此,滑離並不是一種可以隨意通用的零件。主要差異就在於彈簧總彈力的匹配,配正確了才能發揮應有效果

彈力不足 當彈簧推力不足,即使離合器拉桿已經全放開了,但還是無法讓摩擦片進入靜摩擦狀態。要等到斜面作用力補上來,才讓離合器完全接合。但這一個短暫的動力傳遞時間差,就會讓騎士感覺每次起步時,甚至催放油門時都會頓一下或甚至聽到「叩」一聲。

彈力過大 彈簧推力過高,可能三彈簧就有四彈簧甚至五彈簧的手感,輕手的優點就沒了。因為彈簧推力夠,不需要斜面作用力,摩擦片就可以抓得很牢。但是因為彈簧推力太強了,就算是高檔位高速退檔,也不會有「滑動」的效果。既不輕手,又無法滑動,這組滑離的優點,就只剩下超強的驅動扭力。如果用在拖重用途(例如ATV/UTV),或是直線加速,應該也挺適合。

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