涂純明
手動變速箱改裝秘籍
“翼神手動擋改渦輪,據說280匹馬力!”好久沒有親自開開性能火爆的改裝車了,當然要“假借”測試的名義……開一下這臺好朋友的座駕啦,歐耶!
但實際結果是讓我失望的!0.9Bar增壓值在約莫2000rpm探頂時,我只能看到轉速表指針拼命往上爬,但車速卻不見提高,一點都沒有酸爽的加速感……。
怎么搞的?據說問題出在變速箱,于是我和朋友開啟了一段有關手動變速箱的探秘之旅。
你不知道的手動變速箱
雖然手動變速箱使用起來要換擋、要踩離合器,在如今越來越擁堵的城市用車環境中已漸趨沒落,轉而被AT、雙離合、CVT等形式的變速箱取代,但不可否認的是,傳統手動變速箱依然是結構最簡單可靠、最耐操、保養維修最省錢省心,以及最能提供開車人自我掌控駕駛樂趣的傳動部件,尤其對大馬力的改裝車、賽車來說,它的重要性至今無可替代。既然要談手動變速箱的奧秘,那我們首先得了解這玩意兒到底干啥用?以及它的演進歷史是如何?
1.干啥用:一般汽油發動機最高轉速可達5000rpm以上,再加上發動機先天有著低轉速扭矩輸出不足的問題,所以變速箱存在的目的,就是要把發動機運轉速度調整到適合車輪轉動的轉速;同時也要將發動機的輸出扭矩放大,達到可以從靜止甚至車輛處于上坡環境中依然能讓車輛起跑的目的。
齒輪,這個如果攤平來看有如杠桿原理的小東西,從此就被運用在變速箱上,當發動機一端安裝小齒輪,驅動車輛輸出軸一端的大齒輪時,就好像用手壓長杠桿頂起另一端重物比較省力一般扭矩輸出大,但物體移動的距離是短的,也就是車速快不起來;相反,則就是換來較低的輸出扭矩與較高車速。了解以上這原理就一切好辦了,想要車子加速有力還是跑得快,用不同的齒輪組匹配即可,而這也就是之后我會與大家探討的“齒輪比”。
2.演進史:變速箱的發展史,與車輛的誕生有密不可分的關系,早在19世紀末期就由Louis-Rene Panhard和Emile Levassor研發而出,只不過當時的變速箱多只有“兩速”,而且是采用所謂的滑動嚙臺(或稱碰撞嚙合)機構,換擋時顧名思義,要不把發動機轉速與車速的比例控制得剛好令換擋撥齒能夠分離與切入不同齒輪組,要不就讓齒輪組在那硬碰硬磨到可以接合的“甜蜜點”,極考駕駛人開車功底。后來,有所謂的同步嚙合機構誕生,它是一種犬牙狀的齒環,代替原本硬碰硬式的齒輪嚙合,換擋變得比較容易,但問題是早期的它只被應用在2或3擋上,直到1952年保時捷才在356車型使用全擋位同步嚙合齒輪式變速箱,行進間就算要退回1擋也沒有難度(不然原本需要停車),而這已經有現代手動變速箱的完整雛型。80年代,是各家車廠與配件廠“加擋”大爆發的時期,所謂的前三速、四速、五速變速箱都在這個時代出現,直到今日有七前速的手動變速箱。
改裝下手處:材質、面積、壓力
既然離合器如此“單純”,那還有什么好改呢?說清楚道分明,這時我們就要把故事拉回到改裝翼神的毛病上了!
汽車改裝是牽一發動全身的工程,像友人的改裝翼神明顯就是顧了頭失了尾,只把發動機動力輸出強化,卻沒考慮到原車標準的離合器是否抓得住,而這種情況對于國內的汽車改裝界來說很常見,卻很少人了解與關注,連帶使得足以對應強化過發動機高輸出動力的離合器改裝件也不太多,阿涂輾轉找了好久,閑魚轉淘寶、炳哥轉輝哥,才終于聯系上“一郎”,這位堪稱改裝離合器的“博士”來細說分明。一郎哥告訴我,根據他的多年研究,改裝離合器不外乎圍繞著三個主題:材質、面積、壓力的強化。這里先就材質來說。
Part1
現傳力之機:離合器
相信雜志前的許多“老司機”,光看阿涂講述我朋友翼神發生的“病狀”,就可以判斷問題十之八九出在離合器打滑,也就是一些手動擋車開久了,上坡起步時猛踩油門只見發動機轉速拼命拉高,車速卻未相應而起甚至無法動彈,并且伴隨一股燒焦的味道冒出。沒錯!確實是!但前述情況多是車輛離合器片磨耗殆盡造成,而我朋友的翼神則是由于發動機動力改大,原車離合器并未設計到足以承受這般扭矩輸出而造成……。
抱歉!說了那么多,雜志前還有很多“新司機”,我們得讓大家都讀懂離合器才是,因此請原諒我,咱們從頭說起!
離合器就像剎車系統一樣,不同材質的剎車皮與碟盤,能創造不同的制動效果,離合器的摩擦片與壓盤組合搭配亦然,而且復雜到對兩者各自的材料搭配、兩者組合的材料搭配都得特別講究,不像筆者為了讓大家易于了解,用表格將兩者的特性差異分開列出那么單純。舉例來說,如果摩擦片的材質咬合力太強,踩離合器踏板控制動力銜接的“甜蜜點”就會很小很難控制,結果造成的問題就是起步容易發動機死火,或是彈跳明顯非常不舒服,只適合跑賽道的賽車使用。
再舉兩者搭配的例子來說,如果用金屬盤面的壓盤對應碳纖維或碳陶纖維摩擦片,后果就是摩擦片的磨損會非???,就日常使用來說也是不夠理想的組合。還好,專事生產改裝離合器的知名品牌,例如阿涂造訪的“一郎技研”、國外的EXEDY等都會對產品有過通盤設計考量,故此我們也特別建議大家,不管改裝什么品牌的離合器產品,最好不要壓盤用一個品牌、摩擦片又另一個品牌,一定要整套配置才會得到最佳效果。
面積
第二個改裝離合器的關注重點在于“面積”,而個中原理其實與我們改裝加大剎車盤或大尺寸剎車皮能夠獲得更好制動效果是一樣道理。不過,由于一般車輛發動機飛輪可供安裝離合器組的位置是固定的,所以要改變面積,只能透過摩擦片上摩擦材料的大小來控制,舉圖中的兩種摩擦片來說,其中花瓣型的改裝品并非偷工減料,而是由于金屬摩擦材料咬合力比起原廠件提高了,故而控制面積來取得動力傳輸效率與易控舒適性的平衡,這是屬于街道版改裝車的使用范疇。至于整片金屬摩擦材料的摩擦片,相信大家一看就知道——純競技專用,就算發動機超大馬力也能保證完整傳送到車輪,但油離絕對超難控制。
還有一種前文提及的雙片式離合器,其工作原理之一就是以兩片摩擦片換取雙倍的咬合力,許多競賽用車往往體內都有它!
說到這里,您大概已經了解到改裝離合器的下手之道,產品材質與面積都是必須考慮的。
壓力
第三個改裝離合器的關注重點——“壓力”,其實比起前兩要素都好說,因為壓力大小就是由不同的壓盤彈簧鋼材質、厚度、刻線長度與數量決定,壓力越大的產品,往往可見其彈簧鋼片越厚,或刻線長度越短且數量少,以此越能將摩擦片緊緊壓在發動機飛輪上,確保忠實傳遞發動機輸出動力。還有,少數車輛例如斯巴魯翼豹的壓盤運作,不是用釋放軸承壓彈簧鋼片釋放摩擦片,而是拉,這種形式的離合器往往能對應較大的發動機動力。
“壓力”的原理說穿了,其實就好像改裝多活塞剎車卡鉗能提供比單活塞者更強制動力一般,但特別注意其實這最后一個改裝離合器下手之道,與材質、面積又有密不可分的關系,好比說如果使用金屬摩擦材料的摩擦片,就一定要搭配更高壓力的壓盤,才能確保咬合力足夠忠實傳遞發動機動力。
Part 2
發現競賽的快感:齒輪比&序列式變速箱
經過以上的鉆研學習,筆者朋友那臺只能算是輕度改裝層級的翼神算是解決問題了。但阿涂決定既然已經走進手動變速箱這個改裝冷門區,何不就鉆深一點搞清更多高深學問,并且送給有心的讀者更多彩蛋。于是,我又向投身賽車運動已有多年經驗的成立車隊輝哥請益,看看在專業賽車領域中,除了離合器之外手動變速箱還有啥玩頭?
拆開變速箱,玩轉齒輪比
本文開頭就說過,變速箱是一種透過不同齒輪組合來控制發動機輸出至車輪,直至驅動車輛行駛的力轉換部件,而相信不少讀者都知道“齒輪比”這個詞,筆者在此就簡單帶過,告訴大家齒輪比是大齒輪齒數除以相應小齒輪齒數得出的數據,其中低擋位齒輪比數據大,能夠產生更強的扭矩輸出讓車輛提速,但車速卻無法達到太高,高擋位反之。
不過以上還不是改裝的重點,畢竟換裝整套變速齒組工程不小且所費不菲
。還好,變速箱在變速齒組之后,還得經過終傳齒輪(尾牙)進行最后一關降速增扭力才會輸出驅動差速器、車輪,而這里,就是玩到發燒級或競賽級的人會關注之處。包括像日本CUSC0、我國臺灣Want Win等品牌皆有推出部份車款用的終傳齒輪組,你可以選擇加大終傳齒比,換取更好的加速扭矩,在彎道多的小型賽道、上坡山賽道能更無往不利。但反之,如果面對像上海國際賽車場這類有大直道需要拼高速的場地,改大終傳比就有商榷之處,因為終傳加大的反面狀況就是極速降低、油耗增加。補充一下,如果真想改變速箱變速齒組,例如多個擋位、密齒比,比較方便的方法是“流用”,好比說原車搭載5前速手動變速箱的本田飛度換成思域、繽智用的六前速手動變速箱,亦為一途。
Said by東莞威立汽車技術服務部負責人賴義輝一般序列式變速箱排檔桿都會配置得比較長,盡可能靠近方向盤位置,目的就是要減少車手右手來回方向盤與排擋桿之間的距離,盡可能節省分秒毫秒的換擋操作時間,可見汽車賽事的競爭環境有多考驗車輛硬件與車手技術。
爭那0.1秒,玩轉序列式變速箱“輝哥,請問序列式變速箱為什么會被評為賽車圣品?”“因為市面上只有X-Track、Sadey、Holinger幾個比較知名品牌造這種產品,依照選配配置不同,一臺價格大約5~20萬元……?!焙昧?,我懂了!這東西估計只有玩賽車玩到發燒級與競賽級的讀者有興趣,其它人可能多選擇靜靜飛過……。
不!中國富人那么多,玩賽車的人也不少,我能吸引一個人加入改裝序列式變速箱的行列就等于談成一件不小的合作案,輝哥可要給我提成啊,呵呵!
不多說!到底序列式變速箱與一般手動變速箱有何不同?它有哪些優點值得一輛車的售價呢?首先,換擋速度快是常見解答,它能憑藉復雜的入擋軌道與換擋撥叉機構,將一般車輛H字形的排擋換擋路徑簡化為推拉動作,而且除了一擋車輛起步時需要踩離合器踏板之外,其它擋位都無需踩離合即可換擋,這無疑能讓換擋速度提高不少,對于連0.1秒都爭的賽車運動當然有存在意義,但就因為這一項便值十幾萬?
其次才是最重要的,在于序列式變速箱市場需求量少,所以廠家大多可以提供定制服務,也就是說你想妻多少擋位、哪一擋哪個齒比,要多少滑差的防滑差速器,廠家都能提供給你,而且制作齒輪與同步嚙合齒的材料往往都是高強度鋼,更能禁得住大馬力長時間摧殘不崩壞,這對比賽來說可是超級受用!附帶一提,一般變速箱使用的是斜齒齒輪,運轉時噪音較小;但序列式變速箱多使用平行齒輪,運轉時的噪音比較明顯,強度、耐用度則更好。
至于改裝序列式變速箱可是專業活,一般兩種安裝方式——套用原車變速箱外殼,或是利用轉接座連接發動機,因此產品送到買家手中往往還需要自行組合甚至制作配件。另外,由于換擋免踩離合也不用收油門,所以需要連接一條電路到發動機控制電腦,命令發動機在換擋時改變點火正時調整轉速。Balabata……,到此為止,因為這變速箱中的戰斗機太過專業;;再說下去得一整本書了!
THE END
手動“黨”的專享樂趣
說完一堆很專業、很冷門的手動變速箱改裝故事,其實阿涂自己都有感能夠看完這全篇的讀者估計不多,畢竟中國大陸懂得汽車改裝的人群不多,能改到手動變速箱如此深入的人更肯定少之又少。但當我看到一郎哥、輝哥,在如此一條專業且孤高的道路上堅持求進求完美地走著,我又怎能不把這專屬于手動“黨”玩車樂趣的好事傳遞給大家呢?
文末提醒大家,搭載雙離合變速箱、自動變速箱、CVT變速箱的車真的沒有玩轉變速箱的福氣,只要改裝發動機動力超過變速箱可承受扭矩,除了抓不住之外還會很快燒壞離合控制機構換來大修應對,親們可別以身試法!