作者: yoten (hamakaze) 站內: MassTransit
標題: 液體變速機
時間: Thu Aug 25 14:39:20 2005

以前打的，自己整理的心得...參考看看吧

※ 本文轉錄自 [yoten] 信箱

作者: yoten.bbs@********
標題: 液體變速機
時間: Thu Aug 25 14:38:09 2005

作者: yoten ( ) 看板: P_yoten
標題: 液體變速機
時間: Mon Dec 20 23:48:06 2004

最近概念更清楚了，再打一篇

顧名思義，這是一個變速箱，
和傳統齒輪變速箱不同的概念是，
這是一個根植於離合器之上的變速箱...

從頭道來..

一般自排車都有一個液體離合器，
這個東西的原理可以把它想成，
當我們把一個電扇對著另一個電扇吹的時候，
另一個電扇即使沒開電，
還是會跟著轉，
可是被動的電扇並沒有被強迫運轉，
如果用手把它的扇葉定住，
主動電扇的風依然吹過來，
手可以感覺到被動扇葉受風產生的力，
但是兩者可以圓滑的處於該狀態。
就像自排車放D檔踩煞車的感覺。

引擎是一個以一連串連鎖效應帶動的裝置，
所以起步低轉時的大阻力往往會讓引擎熄火，
手排車就靠離合器來解決這個問題==>
讓動力不用完整傳輸，引擎的轉速不會掉到導致熄火的狀態，
當被動軸速度足以跟上引擎轉速再完全接合。

而液體離合器也是一樣，
如同被動的風扇在理想狀態下會達到和主動風扇一樣的轉速，
起步時引擎側的風扇就開始"吹水"給另一側的風扇，
另一側的風扇就慢慢的加速帶動車身，
即使阻力真的很大，引擎側的風扇和被動側因為沒有實際接觸，
所以被動側的風扇即使完全動不了，引擎也不會熄火。

一般自排車在液體離合器後面配了一個行星齒輪自排變速箱，
而液體變速機，就不用另外搭配齒輪，
單一具有變速功能的液體離合器就可以了。

液體變速機的原理是改變主動和被動扇葉的角度差，
使被動扇葉會產生扭力放大的效果。

液體變速的過程發生在
主動軸轉動，被動軸不動 到 被動軸轉速同主動軸轉速
這個過程內，
一般液體離合器在被動軸轉速爬升中，且低於主動軸轉速的情況下，
只是單純的產生轉速差，且能量耗費在轉速差之中，
而液體變速機和齒輪的特性類似，
轉速差帶來的是類似用齒輪比降低轉速扭力上升的效果。

所以轉速差愈大，扭力放大的倍率就越大，
意指被動軸轉速從0~同主動軸轉速的加速過程中，
可以獲得一個遞減無段的完美減速比
==>從高轉速差（被動軸0 < 主動軸x）帶來的大扭力
   到無轉速差（被動軸x = 主動軸x）的無扭力放大，1:1傳動

但是液體變速機的缺點在於效率，
因為一定有能量不是用在有效推動被動葉片，
而花在液體的流動上，
同時顯而易見，當起部轉速差很大的時候，
主動軸轉很多，但被動軸只是慢慢轉=>此時最多的能量浪費在液體流動上
當主動／被動軸同速時，
就是能量浪費最少的時候。

所以液體變速機的扭力放大曲線是隨著轉速上升遞減，
效率曲線卻是隨著轉速上升遞增（最高大約95%）。(當然，不是直線)

這樣會產生的狀況是，
假設加速過程中，
在被動軸轉速只達到主動軸轉速50%的時候，
假使這個狀態適用齒輪達成，
那被動軸的扭力會是主動軸的2倍；
可是液體變速機的效率曲線在50%轉速的時候可能只有75%，
所以被動軸只能得到大概1.5的扭力，
相對於主動軸還是有放大，可是比不上用齒輪。

對於齒輪明顯的劣勢，液體變速機該用在哪裡呢？

汽機車，大卡車，水泥車....
其實馬力／重量比都很大，
所以起步的時候靠著人工控制離合器，
就可以順利的不熄火起動。

可是火車的行駛阻力很小，
只要一點點的動力就可以維持高速前進，
但是這一點點的動力在起步的時候就很吃虧了...
如果用傳統的摩擦離合器，
那感覺大概像小車六檔起步一樣，
非常難成功，而且離合器的磨耗會很可怕，
所以不管負載多重都可以慢慢拖動的液體變速就成了一種解決方案。

當然液體變速是個消耗動力的裝置，
所以只把它定位在"起步用"
台鐵DR於加速到63km/h之後，
就會切開液體變速機改成經過一更小的減速比直接驅動車輪，
到極速110km/h，
感覺就像一檔用液體變速，二檔用直接傳動一樣。

現在日本的發展更是把液體變速更加往起步的角色移動，
加速沒多久，到了車速夠高接上引擎也不會熄火後，
就切到自動齒輪變速箱，
然後向汽車一樣一檔一檔換上去。

應付大負載的傳動方式還有引擎驅動發電機再帶動車輪馬達的電氣式，
低速效率比液體變速好，
可是發電機和馬達的重量是很大的負擔，
所以一般只出現在美系的大型車頭，
輕量化的柴客還是以液體式為大宗..

 ╰╮ Modify: 05/08/25 14:40:06 
→ echo 推：好文章,解答了我疑惑好久的問題                             05/08/25