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誰說CVT容易壞?無段變速箱拆解大解密【基礎構造篇】

誰說CVT容易壞?無段變速箱拆解大解密【基礎構造篇】

isCar!車輛要能跑得快,變速系統是其中不可或缺的關鍵構造,而在近年越來越多的車款改投入「CVT 無段變速箱」的行列,究竟它有何魅力?本期「汽車GG小幫手」就與中華三菱汽車商借一具 CVT變速箱,就讓「isCar!」現場拆解介紹給大家認識!

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CVT 無段變速箱(Continuously Variable Transmission)的魅力何在?可以概括地說是因為它構造簡單、體積小、運作特性符合當前主流趨勢,相信許多讀者可能都有接觸過搭載CVT變速箱的車款,其帶來的駕馭感受多半較為溫緩,但其實相對於傳統手排、自排變速箱,CVT的結構特性也帶給它不一樣的輸出表現,當然在講解這些特性前,我們必須先來認識 CVT 變速箱的基本構造。

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▲ CVT變速箱,藍色處為連結前輪傳動軸,下圖圓盤狀物體即為扭力轉換器

坦言道,筆者在這次拆解 CVT 變速箱前,對它的認識仍處於懞懂的水平,而在初次接觸到這款變速箱時,當下感想是「怎麼這麼小?」;是的,理論上可以變化無限齒比的 CVT 變速箱尺碼約同等於傳統四速自排變速箱的體積而已,這就是它的優點之一,小巧體積讓它能應用在許多車款上,在引擎室陳設上也帶來更多的發揮空間,而其中的關鍵構造就屬兩具「錐輪」與連結兩者的「鋼帶」。

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▲CVT變速箱的關鍵部件體積其實相當小巧

CVT 變速箱之所以能擁有無段變速的原因,完全得歸功於兩具錐輪與鋼帶之間的連結關係;錐輪視輸入端、輸出端區分出主錐輪與從屬錐輪,主錐輪負責連結引擎與扭力轉換器,從屬錐輪則連結差速器與輪軸,將動力傳遞至輪胎上。由兩具碟盤組成的錐輪內部呈現一個「V」型的夾角,透過油壓改變夾角的開合程度,即可連帶變化鋼帶運作時的「圓徑」,進而改變傳動齒比,這樣以文字敘述可能不大容易理解,下列就搭配影片來看看。

▼ CVT 無段變速箱動態講解影片(影片來源:JATCOWeb)

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▲ CVT運作示意圖

從上述的圖片與影片即可發現,當車輛在起步時,鋼帶在主錐輪這邊擁有較大的圓徑、從屬錐輪的圓徑則較小,兩者差異就會讓輸出端擁有較大的力量去推動車輛;相反的,當車輛處於高速時,主錐輪的圓徑就會變小、從屬錐輪圓徑增大,如此車輛就能以較低的引擎轉速,換取輸出端的穩定高轉,進而達成節省油耗的目的;再舉一個例子,想像一下具有變速功能的腳踏車,其傳動部件擁有兩組不同大小的傳動齒輪組,透過改變它們的齒比,就能夠讓騎乘變得更輕鬆,而CVT改變圓徑的概念就跟變速腳踏車的概念十分接近。

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▲鋼帶是以推力單元(鋼片)以及夾在中間的鋼條所組成的,材質與設計都是各家品牌的關鍵技術

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▲由多層的鋼條組成的鋼帶中心,其可視引擎出力大小調整堆疊層數

相對於汽車領域,CVT 變速箱其實在兩輪領域有著更廣泛地應用,目前市面上所見的速克達採用的幾乎全是 CVT 變速箱;不過,汽車與速克達不能一語概之,光是就引擎輸出力矩的差異就足矣讓研發人員頭痛數年。由於 CVT 變速箱全靠錐輪與鋼帶的摩擦力傳遞動力,對比傳統自排/手排以齒輪的傳遞方法,前者對於鋼帶材質所能承受的應力有更多地要求,另外也不同於速克達採用離心力與慣性來改變錐輪夾角,汽車用的錐輪則是以油壓來控制。

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▲CVT變速箱下方油底殼拆開後,即可看到控制運作的電磁閥

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▲除了錐輪與鋼帶之外,CVT變速箱還設計有許多機構,但相對於手排、自排變速箱以簡易許多

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▲電磁閥,基本上變速箱過熱、進入保護狀態多是為了保護它

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▲油泵

透過電磁閥與油泵的幫助,汽車 CVT 變速系統得以主動調控錐輪夾角,創造出類似固定檔位、手動換檔的功能,讓駕駛人擁有更富樂趣的自主操駕體驗;不過,這相對地也與 CVT無段變速的優點有所相駁,另外若長期將 CVT 變速箱固定在相同檔位,或是激烈操駕、長時維持高轉,皆有可能會造成過熱故障、錐輪/鋼帶磨損的情況,而據專業技師的經驗,後者一但磨損就無法透過修繕來復原,僅能換取全新的錐輪與鋼帶,相對地得多花一筆養護金額。

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▲可以注意到錐盤與鋼帶上的刮痕,錯誤的操駕習慣,可能就會對CVT變速箱造成不可挽回的傷害

CVT 無段變速箱設立的取向較偏向於「節能」,透過無段改變齒比,其可讓車輛隨時處於最恰當的檔位反應,帶來優異的傳導效率,但嚴格說來並不適合激烈操駕;然而 CVT 變速箱經由多年發展後,如今也擁有相當成熟的姿態,基本維持穩定駕駛習慣、定期保養更換齒輪油,CVT 變速箱其實是個很好相處的變速系統。

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相信讀者也都對於 CVT 變速箱擁有基本的瞭解了,而下一期的「汽車GG小幫手」也將繼續為大家帶來更深入地 CVT 變速箱探究報導,為各位介紹 CVT 變速箱為什麼早年並不多見,近年卻密集的現身世人面前,以及它的養護技巧、常見問題的解答,敬請期待!

☆☆☆特別感謝中華三菱汽車、匯豐汽車北投營業所-AT變速箱整修中心 協力取材☆☆☆

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