離合器改裝101 - 檔車為什麼要改離合器? 怎麼改才對?

這邊賣弄一個老美常用的名詞簡稱”101”，要唸成”One on One”，也就是一對一傳授的意思。把香魚對離合器改裝粗淺的知識跟車友們分享一下，有興趣的也可以參考香魚的露天賣場尋找各自需要的材料。還是那句老話，我們的要求的三大重點，還是「品質、品質、品質」，沒效果的東西不會拿出來推薦。 

以下的文章，將會提到:

1.     很多人改離合器，但為何要改離合器?

2.     甚麼是初傳比? 改離合器是否應該順便改初傳? 效果是甚麼?

3.     原廠125cc/150cc的動力，配原廠四彈簧五片的離合器，究竟足夠嗎?

4.     改了缸就一定要改離合器嗎?
5.  崩檔齒/副軸的問題和減速比的關係? 如何解決?

6.     四彈簧、五彈簧、六彈簧，五片、六片、七片的差異又是甚麼? 數字越大越好嗎?

[重要的觀念]

粗略的敘述常常會誤導認知，而讓人忽略真相。譬如有兩個人，一個說我開四輪的，一個說我是二輪族的。若不往下問，就可能會有先入為主的看法，而做出後悔的決策。譬如: 嫁女兒!!?

因為，四輪跟二輪都只是籠統的說法，可能性還有很多種…

四輪 – 從滑板到千萬超跑都是四個輪子...

二輪 – 除了摩托車、速克達，U-BIKE、賽格威以外，還有很多兩輪的東東...

您對四輪與二輪的第一印象，又是甚麼呢?

 

挖馬係國產耶四輪車~~

寫了老半天，香魚要強調的重點，就是以下這句話 – 結構描述不等同於性能數據

網路上常常會有一些奇怪的筆戰爭議，往往都是對某些名詞的刻板印象各表立場，或是直覺認定好壞，而缺乏真相探究。隨便舉都一堆例子:

• OHV性能差，OHC/DOHC性能好
• 水冷引擎一定比氣冷引擎馬力大
• 單向卡鉗剎車力道不夠
• 化油器口徑增加，引擎馬力會變大
• 有掛瓶的避震器性能比較好
• 排氣改直通，馬力會增加
• 後齒盤改小，或前齒盤放大，極速就會提高
• 馬力大的車好騎
• 排氣管放砲(後燃)是混合比過濃，要調稀一點
• ...

為避免這裡產生筆戰或誤解，上述問題不在本文討論範圍。只是舉例說明，很多爭議，往往是大方向主觀，完全不考慮客觀應用條件的敘述所致。追求真相，「細節」是不可忽略的。

[離合器的規格] 
言歸正傳，來談一般坊間提到離合器的規格，不外乎是幾彈簧(柱)幾片(離合片)。除了這些之外，有的商品也會強調離合片的材質，或摩擦片的壓花差異。但上述都不是真正重點，因為那些都是強調結構、特性，或其「價值」的敘述，譬如原裝進口的FCC離合片等等。

離合器真正的數據規格，是「扭力」。也就是透過離合片及摩擦片的接合，將曲軸扭力往後級齒輪「傳遞」而不打滑的最大能力。一般以Nm(牛頓-米)或kg-m(公斤-米)為單位。

以下的影片將介紹多片式離合器的工作原理，英文聽不懂的，看動畫也能了解。簡單的說，離合器的主要性能，來自於一、彈簧的壓力，二、摩擦片的阻力。彈簧壓力越大，摩擦片的阻力越大，就能傳遞更大的扭力。(2020/12/09加註: 新型的滑動式離合器彈簧數較少，是因為採用了超越離合器原理，因此可以減少彈簧的下壓力。)

由於每一組離合/摩擦片有其最大的能力限制；而且彈簧的彈性，也關係到所需操作的力道，所以不可無限提高。當需要提高扭力規格時，就必須增加離合片的直徑，或是片數。以改裝品來說，已經不可能改變原廠直徑尺寸，所以都是以增加彈簧彈性(K值)或數量，變更離合片、摩擦片材質，或增加片數來達成。

[減速比]

我們參照附圖來複習一下檔車引擎的動力傳遞過程:

活塞往復運動 à曲軸旋轉à主動齒à離合器外罩à離合器內鼓à變速箱主軸à變速箱副軸à前齒盤à鍊條à後齒盤à後輪

其中，從曲軸上的主動齒，到離合器外罩的齒比，就是一次減速，簡稱為一減，又稱為初傳比。中間是主副軸檔齒構成的變速箱，最後從前齒盤經由鏈條到後齒盤的齒比，稱為二次減速比，又稱為終傳比。減速比的理論計算值如下:

          總減速比 = 一減 x 檔齒減速比 x 二減

          後輪轉速rpm = 引擎轉速rpm x 總減速比

          車速km/h = 後輪轉速rpm x 後輪圓周長(m) x 0.06

計算範例 - 原廠傳狼，引擎8000rpm五檔的時速:

- 傳狼原廠一減 = 18/73 = 1/4.06
- 五檔減速比 = 1/0.96
- 原廠二減 = 15/41 = 1/2.73
- 後輪90/90-17輪胎，直徑 = ((90mmx90%)x2+(25.4 x 17))x3.1416 = 1865.5mm = 1.87m

時速計算 = 8000 x (1/4.06) x (1/0.96) x (1/2.73) x 1.87 x 0.06 = 84.4km/h
(註一: 理論計算值，不考慮輪胎變形量及傳動損失，但誤差不會太大)
(註二: 若與您的表速與上述計算差異很大，有問題的是原廠快樂表，不是計算方式)

問題: 照上述的計算來看，野狼就算拉到萬轉，實際速度也只有105km/h左右。如果把減速比調整一下，譬如把後齒盤換36齒，二減就變成1/2.4。這樣，按照上述計算，萬轉是不是就可以拉到120km/h了?

答: 算式來看是對的，但實際狀況極速不增反減。原因可以思考看看。或是實際執行看看為什麼會這樣。

[原廠各級傳動承受的扭矩估算]
引擎每分鐘轉速都是以千轉計，最高可到萬轉以上，而後輪的轉速遠低的多。我們從上圖也可以約略了解，各級傳動過程幾乎都是以轉速換扭力的原則下運作，越後級的傳動機構要能承受越重的扭力。而各級傳動中，只有離合器是依靠「摩擦力」來傳遞動力。所以是否能「抓牢不打滑」，確實將曲軸的動力傳達到主軸上，直接影響了引擎最終的動力輸出。

一般來說，國產125cc的單缸氣冷引擎，在8000rpm時，曲軸大約可輸出10Nm(牛頓-米)的扭力。若忽略各軸心摩擦力及機構公差造成的損失，經過標準18T主動齒/73T離合器外罩的減速(1/4.06)後，轉速/扭力變成:

轉速 8000 / 4.06 = 1972rpm
扭矩 10 x 4.06 = 40.6Nm

也就是說

離合器所要負責傳遞的扭力。同時也是下一級傳動(主副軸)所要承受的扭力。

考慮到長期使用於高溫造成的性能衰減，以及各車種間的性能差異，125cc級檔車的離合器規格，通常要能滿足 ≧75Nm 不打滑的能力。這規格也是目前大多數國產檔車所使用的四彈簧五片式離合器規格。應付原廠引擎的動力，此規格是完全足夠使用的。只不過各車廠在摩擦片用料的特性，以及磨耗耐用度上面會有些差異。若不滿意原廠離合器的表現，換上比較好的進口離合器片(譬如FCC)，或是特殊設計的摩擦片，一般都能收到改善傳動特性的效果。

[改缸、擴大排氣量的情形]

要提升馬力，動排氣量是效果最直接的方法，無論是拉行程或是擴大缸徑，通常都會合理的提高馬力及扭力。通常單缸檔車改180-200cc左右，能把最大扭力提高到16~18Nm不等。

若以相同的初傳減速比來計算(18 x 4.06 = 73.1Nm)，離合器的最大扭力值有機會超過70Nm，接近原廠離合器的極限。若仍延用原廠設計，除了傳動效率打折外(打滑)，加速離合片的磨損外，主副軸檔齒的負擔也同時提高，容易造成崩齒。此問題的解決方向有兩個:

1.     提高離合器的最大扭矩規格 – 方法是更換高級的離合片，或提高彈簧的下壓力(高K彈簧)，以增加摩擦力。此方案可解決離合器扭矩問題，但對主副軸問題無效。

2.     降低初傳減速比 – 改用21T主動齒/70T離合器外罩(1/3.33減速比)。相同的引擎輸出下，離合器的扭矩負載可下降至小於60Nm，同時主副軸的扭矩負載也因此下降。

由以上的兩點分析來看，選擇2調整初傳比的方案，會比提高離合器扭矩規格更好。如果改裝增加馬力、轉速的幅度更大，輸出達到20~22Nm，那麼就要同時採取以上兩個方案，引擎的整體性能及長期可靠度才會理想。

[為什麼會崩檔齒/副軸?]
我們有時會聽說某人的車子大改排氣量之後沒多久，檔齒就崩了。但國產200cc以上排氣量的原廠檔車，很多車主也都有崩檔齒的經驗。追究其原因，也都是傳動系統扭力的匹配問題，這裡再用個容易理解的方式來說明。

阿基米德的名言: 「給我一個支點，我可以舉起整個地球。」
這句話是科學家在說明一個理論，但實際上當然是不可行的。因為上述的說法，並不考慮到材料的強度。譬如使用100倍的槓桿，任何人都可以用10kg的力量抬起一噸的重物，支點和槓桿本身的材質都要能夠承受一噸的重量才行。否則不是支點崩壞，就是槓桿折斷。

崩檔齒的原因也是一樣，齒輪/軸會崩，就表示主軸傳遞的扭矩已經超過檔齒/軸所能負擔的極限，因此解決方式就是必須重新分配負載，也就是調降初傳比。
　
[常見的迷思]

網拍上經常看到六彈簧六片、甚至七片的離合器改裝品在出售。是否彈簧越多，離合片數越多，性能就越好呢?

有興趣的車友可以自行調查一下，目前日系各大廠250cc排氣量摩托車，所使用的離合器是甚麼設計。香魚上網隨手抓了幾台給大家參考:

 HONDA CBR250R – 五彈簧五片

 YAMAHA SR250 – 四彈簧五片

 SUZUKI GW250 – 五彈簧五片

 KAWASAKI NINJA250 – 四彈簧五片

怎麼最多也只有五彈簧五片，為什麼??? 主要原因有以下兩個:

Ninja 250R (2009) 離合器爆炸圖

1.     離合器的質量也是負載 – 離合器是傳動系統的一部份，隨著曲軸帶動不停旋轉，所以屬於引擎運轉的固定負載。所以每增加一個彈簧，增加一片離合片和摩擦片，都增加了引擎運轉加/減速上的負擔。也就是說，用了多餘片數的離合器，只會讓引擎轉速提高的速率降低，簡單說就是加速性變差。

2.     多片數離合器運動性差 – 離合片越多，操作離合器的動作行程就要越大。怎麼說呢? 每一個離合片都有兩個面，和摩擦片進行動摩擦和靜摩擦不斷的變化。從完全接合(最大靜摩擦)到完全鬆開(最小動摩擦)的狀態，需要騎士手動操作拉桿一定的距離。若不是很了解，可以複習一下上面的影片。

假設離合片分離的最小操作間隙是d，那麼五片摩擦片有十個面，就需要用到 10d；而七片式則有14個面，就需要14d的距離，也就是增加40%的操作距離。此外，因為濕式離合器是浸潤於機油中的，油膜具有黏性。所以離合器每次放鬆/接合時，每個接觸面還有吸排油的時間延遲。這邊也就同時說明了為何高階競賽車種，或仿賽車要使用乾式離合器；最新車種甚至直接使用快排系統，不用操作離合器就能換檔。

上述的延遲因素在日常休閒騎乘可能不會察覺，但在競技場合，每一次操作離合器、換檔所造成的傳遞微小延遲時間，都會對比賽結果產生影響。賽車使用「快排」的原理，就是藉由電子電路介入油門控制，使車手可以不用操作離合器就能直接打檔，節省了動力間隔造成的微小秒差。

KUMotor五彈簧五片+初傳齒輪組套件

所以，坊間那些六彈簧七片式的離合器，是做甚麼用的? 其實真正的多彈簧多片式離合器，主要是使用在UTV/ATV車種等等，引擎必須拖動高負載的應用。而坊間所賣的改裝六彈簧離合器，往往為了要不太過重手，彈簧的彈性都經過調降，實際扭力規格究竟是多少無從得知，效果如何就頗值得懷疑。

[結論]
引擎的設計參數常常是牽一髮動全身的，在過去分享的文章中也都提到過「改半套」的問題。然而，大多數的車友，都希望改裝能「簡單」、「經濟」又「有效」。拿這些要求去問商家，通常得到的不是對車友最好的忠告，而往往是對商人最有「利」可圖的方案。香魚不厭其煩的在這裡PO文分享，就是希望想要改裝的車友，下手前多少弄懂一點基礎原理，有概念就不容易被不肖商人牽著鼻子走。

最後，容許香魚打個廣告。凱宇皓月KUM 五片五彈簧碳纖/FCC摩擦片，有/無壓花鐵片離合器各種搭配，高達95Nm以上的扭矩規格，輕重適宜的手感，絕對是您愛車提高運動性的絕佳選擇。已經提高排氣量的車友、有崩齒經驗的車友，搭配3.33初傳調降套件，絕對可讓變速箱更可靠耐用。如果您的愛車改更大，我們還有進階3.09減速比的組合，保證讓您的愛車會跑，又耐用。

相關連結
凱宇皓月改裝離合器零件賣場
凱宇皓月各地改裝配合店家資訊

相關文章閱讀:
案例分享 - 改半套的皓月災情
MY223問題車收爛尾