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为什么皮带和轴传动没有成为摩托车的主流传动方式?丨菜鸟学院

最近有一位朋友问了这样一个问题,他很好奇现在的摩托车为什么不使用皮带/传动轴传动来作为主要传动方式?

这个问题很有意义,我相信很多朋友在清洁摩托车链条时都会想到这个问题,所以今天咱们就来聊聊摩托车的传动系统。

摩托车的传动系统大致能分为三类,分别是链条传动、皮带传动、以及轴传动,这三种传动方式分别对应了以下车型。

链条传动——适用踏板车(CVT传动)以外的一切车型。

特点:方便安装维护、传动效率高、成本相对最低、耐用性中等

缺点:需要频繁维护、使用中噪音相对较大

皮带传动——以美式巡航、踏板车、以及新能源摩托车居多。

特点:传动过程安静、基本免维护、同步带能保证高效传动、耐用性较强

缺点:V带传动效率低成本也低(CVT)、同步带成本高传动效率也高、两者在恶劣工况都下无法保证耐用性、更换安装也更加繁琐

轴传动——以宝马和古兹为首,只有零星几台车使用,随着时间的推移,未来有可能成为时代的眼泪。

特点:传动过程安静、外界环境无法干扰传动效率、耐用性极佳

缺点:自重较大、成本略高、对发动机布局有特殊要求(否则会导致传动效率降低)、更换安装繁琐

(如今的轴传动常见于纵置曲轴的发动机上,本田、凯旋、宝马、古兹、皆如此。肉眼可见,搭载这种发动机的摩托车越来越朝着极端化发展)

19世纪末期是世界公认的摩托车诞生的年代,当时摩托车市场的主要传动方式还是轴传动和皮带传动。只是随着时间的推移,链条传动被发扬光大,皮带和轴传动才逐渐走向落寞。

直至20世纪中期,随着摩托车市场的差异化发展,以及技术方面的进步,皮带和传动轴才作为分支流派,逐渐出现在大家的视野中。

1890-1910年:链条为辅,传动轴与皮带为主

对于1900年的世界来说,链条仅仅是摩托车的辅助驱动方式而已,主流摩托车上搭载的还是皮带以及轴传动。

早年间的传动轴技术依然是牛逼的代名词,当时的大排量摩托车基本上都采用传动轴,耐用可靠且高级,最高时速甚至能达到100-200km/h。

可惜对于当时的世界来说,这玩意就像咱们现在看的0-4加速赛一样,十分牛逼。可是对于老百姓来说,它只是死贵,并且没什么意义。

(链条传动往往是高端摩托车没油/故障之后的备用选项,百公里一个面包)

而且当时的皮带传动不像如今这么先进,那会皮带的主要成分还是动物皮革,或者棉线、亚麻与金属丝混合制成,在耐用性方面谈不上出色。而且皮带轮技术也远不及现在,整套系统的传动效率也不高。只不过相对于链条来说,皮带传动还是更加适合当时发动机的构造,能更好的传递发动机所带来的扭矩。

(仔细看你还能看到这辆诺顿的备用皮带,可见皮带的耐用性确实不高)

当时的链条传动,主要还是被应用在自行车上,或许是摩托车生产厂商有意将摩托车与自行车区别开,或许是因为当时的链条在性能方面远不如皮带来的高效,反正大部分摩托车并没有主动使用链条传动作为主流的驱动方式。

(1907年曼岛TT冠军的车型,还是采用皮带传动的摩托车)

不过皮带传动并没有就此平静的发展下去,随着曼岛TT赛事的发展,摩托车的传动系统也迎来了大刀阔斧的改革。

在1907-1910年,曼岛TT的摩托车赛事还是温和且平缓的,赛道全长不过15英里,大家跑完十圈就OK,并不是什么很有挑战的事情。

(基本上没有爬山赛,对人和车的考验都不剧烈)

可到了1911年,情况发生了很大的变化

由于公众对摩托车热爱的提高,以及群众对摩托车赛事的高度关注。1911年曼岛TT的摩托车赛段变成了山地赛场,不仅总里程增加到了37.7英里(60.7公里),总体爬升与弯道数量也比之前有了质的变化。

简单来说就是让比赛更难、更远、更有看头。

(与此同时曼岛TT开始逐步吞噬着摩托车骑士的生命)

也正是因为比赛路线的变更,赛道对于车辆的要求也越发严苛,厂家也必须拿出新的技术来面对这难度加倍的赛道,链条传动与变速箱技术也因此得以发展。

赛事一直是检验技术的试金石

在这糊的连妈都不认识的照片里,隐藏着摩托车链条传动的发展史,我们可以看到图上的摩托车已经告别皮带传动。照片是1911年曼岛TT摩托车高级组的冠军查尔斯·富兰克林,他所驾驶的正是印第安生产的584cc V双摩托车,这也是曼岛TT历史上第一个使用传动链条获得冠军的摩托车。

1912年,当时的知名摩托车生产商SCOOT也开始为自己的曼岛战车搭配链条传动系统,链条传动在TT赛场上逐渐开始崭露头角。

直至一战结束后,大部分性能摩托车开始弃用皮带传动系统,链条传动的时代悄悄到来。

(意大利的百年链条生产厂家——雷吉亚)

(德国的百年链条生产厂家——Wippermann )

对比当时的皮带传动来说,链传动的优点是显而易见的。

比如坚固,基本上不会在爬山过程中发生断裂。

比如不会打滑,在极端天气下链条依旧可以卡在链轮中。

当然链条也有它自己的问题,比如说需要经常润滑养护,不过这难不倒发明家们,早年间链条有两种长久养护的措施。

第一种大家可能见到过,前几年还被宝马放到官网上作为摩托车的选装部件,这套东西被称为链条自动润滑系统。

这套系统顾名思义,就是一个全自动的链条润滑系统,有机械式的,还有电子式的,他会在你骑行的过程中,缓慢将链条油点入你的链条中,如果你只是在城市道路骑行的话,这东西确实挺有用。

第二种则十分不常见,它叫做封闭式链条盒,有些也被称为全封闭链条。

大致就是这个含义,在封闭的链条盒内有专用的润滑油,能保证几万公里无需二次润滑链条。弯梁车的链条盒设计就是源自于此,只不过取消了内部的润滑功能罢了。

当然这套系统并不是万能的,尤其是当你面临链条被拉长,以及非铺装路面的艰苦行车环境时,这东西其实更像是一个累赘,当链条发生断裂时,反而还会造成更大的伤害,所以这套东西随着技术的进步慢慢被淘汰了。

取而代之的,是1971年问世的O型油封链条

因为O型油封的加入使得链条传动在耐用性与养护方面取得了突破性进展,封闭式链条盒与链条自动润滑装置自然而然的被玩乐型摩托的市场所淘汰,链条盒这样的东西如今你只能在弯梁车上看到。

(弯梁车的设计初衷就是方便,并且要适应多种路况,配备链条盒一来符合大众对于耐用性的认知,二来确实能在恶略路况下增加链条的使用寿命)

再往后的事情大家也就知道了,油封链条凭借着出色的性价比与耐用性占据了摩托车传动市场的半壁江山,国产油封链条能做到100多元一根,这是目前为止最具性价比的传动方式之一。

为啥说是之一呢?因为皮带传动还有个叫CVT的小老弟,这种传动方式也能实现高性价比

目前市面上采用皮带传动的车主要分为两类,一种是踏板车使用的CVT皮带,另一种则是如哈雷所使用的同步带,虽然都是皮带,但这两者之间有着很大的不同。

CVT是个很特殊的东西,常见于踏板车以及部分汽车上,其本质是通过离心力来控制前后盘的位置,从而完成动力输出强弱的转变。因为这个特性,所以CVT必须要用一个软材料来进行前后盘的连接,这时候皮带自然是不二之选。

(CVT的皮带主要靠两侧摩擦来驱动车辆,传动效率是目前主流传动中最低的一种,可是它方便啊)

而我们经常挂在嘴边的皮带传动,用的却是另一种皮带——同步带

皮带传动在跨骑车上的发展自一战之后就开始陷入萎靡不振,链条传动作为绝对的优势股,渗透到了各类车型以及各个地方,甚至以皮带出名的哈雷摩托车,在当时那段时间用的都是链条传动。直到一个独特契机的出现,才改变了哈雷链条传动的命运。

1980年盖茨皮带率先研发了带有凯夫拉纤维的同步带,一举改写了皮带不耐用的事实

皮带传动的缺点我们上文已经讲过,受制于科技以及材料限制,传动皮带在摩托车上确实是弱鸡一般的存在,不过美国知名皮带厂商盖茨改变了这个现状,它率先将凯夫拉材料融入到皮带中,使其极具韧性,在耐用度以及传动效率上无限像链条靠拢。

这东西后来被哈雷一眼相中,哈雷的跨骑摩托车才开始逐渐将链条替换为皮带传动。也就是说,在1980年前,大部分哈雷摩托还是链条传动的。

想想是不是很带劲?

如今的皮带传动几经发展变得越来越好,可同时它的售价也逐渐两极分化,同等耐用性下,皮带传动的成本大概在链条传动的2-3倍左右,这差价主要集中在皮带和链轮上,凯夫拉与新材质的加入对于售价的影响是显著的,同时皮带轮的价格也比牙盘贵很多。

打个比方,力帆V16的原厂链条套装仅需300元。如果升级成皮带传动,光一个靠谱的皮带轮就需要300多,当然也有那种900多全套的改装方案,只是无论如何皮带的成本都是高于链条的。

所以到目前为止我们能看到的正经皮带传动都是利润高的进口车,以及追求美式风格的国产巡航车在用。在其他跨骑摩托车上,我们暂时不会用到这样的东西,它成本一天不降下来,这东西就无法普及到其他车上。

至于轴传动,它有着另一个故事

我们都知道早期的摩托车也是使用轴传动的,但是在历史的进程中,轴传动并没有在摩托车上占据主导地位,其主要原因我们可以用一个字概括,那就是命。

早年间搭载轴传动的摩托车都具备以下共同点。

首先是售价不便宜

轴传动的制造与生产成本都是高于皮带与链条的,在摩托车早期发展中,高成本并不是一件好事,比如第一台使用轴传动的量产摩托车FN4,最后就是死在了高成本手里。

其次是发动机采用的是纵置曲轴

1910年后蓬勃发展的摩托车厂商多采用横置曲轴的发动机,这种发动机的优点是体积小,集成度高,可缺点就是后缸散热效果差。

(横置曲轴就是车身和发动机呈十字,纵置曲轴则是车身和发动机呈一字重叠在一起)

而宝马的工程师正巧特别看不上这种横置曲轴的发动机布局(V缸、并列双缸、四缸都是横置曲轴),他们认为散热无敌的水平对置发动机(纵置曲轴)才是王道!就这样宝马一头扎根在水平对置发动机中无法自拔,而传动轴也作为纵置曲轴发动机的最佳伴侣被保留了下来。

传动轴为啥是纵置曲轴发动机的最佳伴侣呢?

这就要从力的传导开始说起了,为了减少动力损失,发动机力的传导通常都是同向传导,也就是说曲轴带动变速箱,变速箱带动小飞和链条这一套东西时,他们必须是一个方向的。在这样的前提条件下,只有链条与皮带能胜任同向的传动任务。

(上图是标准的横置曲轴发动机,发动机齿轮组同向排布,功率损耗最小)

而对于纵置曲轴发动机来说,其内部布局与横置曲轴发动机刚好相反,使用传动轴才能保证齿轮组同向排布,仅在后轮处单独加装一个90°锥形齿轮便可。

下图画圈的地方就是锥形齿轮,它会让发动机损失1-4%的功率传递,可是对比起加装链条来说,这已经是功率损失最低的方案了。

而同时期的其他厂商都去研究V双和并列双缸去了,传动轴这项和发动机捆绑极深的技术在摩托车上自然也孤掌难鸣。随着时间的推移传动轴逐渐在汽车上被发扬光大,摩托车只剩下部分高端车型由于发动机的因素,才会使用轴传动作为自己的驱动方式。

至于我国的货运三轮车采用轴传动,那是因为需求导致的结果。

我国人民对于货运三轮的需求并不复杂,首先是耐用,其次是能多装货,多拉活。这样的需求就导致了我国三轮车的轴距普遍偏长,远长于传统摩托车。

你用链条传动吧,轴距越长,你维护起来就越麻烦,并且经常拉货对链条来说有着极强的考验。你用皮带吧,皮带越长,成本越高,况且皮带本身也不便宜。

此时此刻,轴传动的优势就显露出来了。

省心免维护,皮实又耐造,而且三轮车对轻量化没有特殊要求,传动轴这玩意只要结实就行。

至于发动机布局导致功率上的损耗,对于三轮车的主要买家来说,远不及拉货和耐用来的实在。

可对于普通的摩托车来说,采用轴传动就意味着功率要丧失10%左右,整备质量也要增加。对厂家来说,生产成本视情况也要上涨,可最终换来的仅仅是一个免维护而已。这不仅让资本家难以接受,甚至对于大多数摩托车爱好者来说,这个操作基本上就是负优化,不符合摩托车灵巧、且高效的发展趋势。

总结:

情况大致就是这样了,摩托车传动的未来还是会在链条与皮带中一决雌雄,只是我也说不准到底是皮带先降价,还是链条能先解决保养与维护的问题。

感谢大家能看完我超长篇的原创废话合集,希望能让你对摩托车的传动系统有更深入的了解。

我们下期再见。



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