作者herejia ()
標題[淺談] HFT:Human-Friendly Transmission III
時間Wed Dec 23 20:45:08 2009
零件圖:
HFT變速箱可以簡單分為三個部分,分別為引擎輸入端、液壓馬達、變速機構下
面將分別介紹。
下面的圖是我畫爽的...看的時後請對照鐵騎網誌提供的剖面圖
http://www.ibike.com.hk/01_bike_report/08/honda/08_dn01/ill/s5_1.html
引擎輸入端如下圖包含:
▆▆←齒盤(一次減速比)
▏ ▂▅▆▆▇▌
█ ◢██▄  ̄ ̄
齒輪箱外殼 ◢█████◤█
▄▆▆ ◢◤ 【●】
◢◤ ██◤ ∕∕←傾斜盤
心軸 ◢◤ ▏ ▌ ∕∕
↘ █ ●▏←離心離合器∕∕
──
.───.───. ∕∕──.───.── 中心線
█ ●▏ ∕∕
◥◣ ▏ ▌ ∕∕ 滾珠軸承
◥◣ █◣ ∕∕ ↙
▄▃▃◥█【●】 偏心圓環
◥██████◣█▄ __↙
█ ◥█████▌
▏ ▄▌
▂▂
1.
幫浦活塞側變速箱外殼:外殼上有一齒盤,齒盤與曲軸齒輪相接,此為一次減速比。殼
內與傾斜盤利用
滾珠軸承相接,在傾斜盤轉速(輸出轉速)與引
擎轉速(輸入轉速)不同時,可以產生滑差。引擎旋轉時可以讓
外殼內的傾斜盤產生波浪狀運動。
2.
傾斜盤(swashplate):轉軸不是90度通過圓盤中心,可以產生波浪狀的運動,讓引擎
旋轉運動產生直線運動,推動液壓馬達內的幫浦活塞。
3.
偏心圓環:圓環與幫浦活塞側變速箱外殼是一體的,外殼旋轉時會產生偏心旋轉,以控
制液壓馬達內幫浦活塞側九個分配閥,旋轉的同時不斷改變液壓缸主體內油
路(後述)。
4.
離心離合器:鎖在幫浦活塞側變速箱外殼上,引擎轉速夠高後會推出一
心軸改變液壓馬
達內部油路。所以在起步,引擎轉速不夠將心軸推出前,所有幫浦活塞的
液壓油不會進入馬達活塞推動車輪。
液壓馬達部分則有:
分配閥
╭╮╭╮↙
幫浦活塞 ■ ■ 馬達活塞
↘ █████████▄▂↙
(████████████)
▃█████████▄▆
███████████████████████████████
─
──.───.───█████████───.───.───.─ 中心線
███████████████████████████████
▅█████████▄▄▄▂ ↖
(█████████████████) 輸出軸
█████████▄▄▄▆
╰╯ ■ ↖液壓缸主體
╰╯
1.
液壓缸主體(cylinder):內部有幫浦活塞與馬達活塞共18個液壓缸與高壓室、低壓室
和油路。同時還有18個分配閥,控制幫浦活塞打出與馬達活
塞擠回的油的流向(後詳述)。
輸出軸固定其上,與主體一起
旋轉,所以液壓缸主體轉速即為變速後輸出轉速。
2.
幫浦活塞(pump piston):有九個,圓形排列在液壓缸一側,用引擎輸入側傾斜盤產生
的直線運動,將機油不斷打入液壓缸主體的高壓室。同時也
有擔負部分驅動液壓缸主體的扭力。
3.
馬達活塞(motor piston):也有九個圓形排列在液壓缸另一側,不斷被高壓室的高壓
機油推出,再藉由變速機構側的傾斜盤將活塞的直線運動
轉為液壓缸主體的旋轉運動。
4.
分配閥:共18個分成兩組環狀排列在液壓缸上,利用兩個偏心圓環控制液壓馬達內部油
路,決定18個活塞液壓缸內的機油是進入高壓室或低壓室(後述)。
最後則是變速機構的部分,這部分包括:
控制馬達input─┐
▼▌█ ▄▄▄ █▌
\\\\\\\\\\\█⊕█\\\\\\\\\\ ←螺桿
▌█ ▃█▃ █▌
▂▄██ █ ██
閉鎖機構→████ ██▇▄█ ◣
 ̄ ̄ █▍ █████ ◣█◣
█▍ 【●】 ▌█◣
﹨﹨ ▍█◣
﹨﹨ ██
﹨﹨ ▌█
﹨﹨
── .───.───.───.───
﹨﹨.─
︰─.───.──
﹨﹨ φ︰
﹨﹨︵︰ ▋█
傾斜盤→﹨﹨ ︰ ▍▉
﹨﹨︰ ▏▊
偏心圓環 █▍ 【●】 █▋
↘╴╴ █▍ ██ ◤ ◤
███████◣ ▂▄█ ◤
▆▅▃█████ ◤
1.
傾斜盤(swashplate):與引擎輸入側不同,變速機構側的傾斜盤在固定減速比時為固
定角度(角度即為前一篇中的
φ),而角度則靠ECU利用當時
的引擎轉速、輸出軸轉速、油門開度等等決定,為控制減速比
的主角。
2.
控制馬達:接收ECU的訊號後,利用螺桿調整傾斜盤角度。
3.
偏心圓環:變速機構側的偏心圓環也是控制分配閥用,不過不會像引擎輸入側偏心圓環
作偏心旋轉。固定在閉鎖機構上,可藉由閉鎖機構調整偏心或同心。
4.
閉鎖機構(lockup mechanism):可以將變速機構側的偏心圓環調整為與輸出軸同心。
在巡航時,因已不需變速,可以將油路全部關閉,不
讓機油在油路內流動消耗能量。
閉鎖機構則包含
(i)ECU:利用引擎轉速、輸出軸轉速、變速機構側偏心圓盤角度
判斷是否lockup。
(ii)電磁閥:接收ECU訊號,如要lockup再用油壓推動偏心圓環,使
之與輸出軸同心。
總組合圖:
大概長下面這樣..
▌█ ▄▄▄ █▌
\\\\\\\\█⊕█\\\\\\\\\\
▌█ ▃█▃ █▌
▆▆ ▂▄██ █ ██
▏ ▂▅▆▆▇ ████ ██▇▄█ ◣
█ ◢██▄ ╭╮╭╮ █▍ █████ ◣█◣
◢█████◤█ ■ ■ █▍ 【●】 ▌█◣
▄▆▆ ◢◤ 【●】 █████████▄▂﹨﹨ ▍█◣
◢◤ ██◤ ∕∕(████████████)﹨﹨ ██
◢◤ ▏ ▌ ∕∕ ▃
█████████▄▆ ﹨﹨ ▌█
▃█ ●▏ █████████
█████████████ ﹨﹨████████
▌ ██████████
█████████████
﹨﹨████
███
▅█ ●▏ ██████████
█████████████
﹨﹨███████
◥◣ ▏ ▌ ∕∕ ▅█████████▄▄▄▄▂﹨﹨ ▋█
◥◣ █◣ ∕∕(██████████████████)﹨﹨ ▍▉
▄▃▃◥◣【●】 █████████▄▄▄▄▆ ﹨﹨ ▏▊
◥██████◣█▄ ╰╯ ■ █▍ 【●】 █▋
█ ◥█████ ╰╯ █▍ ██ ◤ ◤
▏ ▄ ███████◣ ▂▄█ ◤
▂▂ ▆▅▃█████ ◤
作動情形:
為了比較容易了解HFT作動的情形,我們把液壓馬達跟兩個傾斜盤像紙捲一樣展開大
概會像這樣:
(圖簡化過,兩邊的活塞實際上各有九個,傾斜盤展開也不會是漂亮的直線..)
∕∕ █████████▄▂﹨﹨╱ ╱
∕∕(████████████)﹨﹨ ╱
∕∕ █████████▄▆ ﹨﹨╱
∕∕ █████████▄▄▂ ﹨﹨ ╱
∕∕(██ █████████ ███)﹨﹨╱
∕∕ █████████▄▄▆ ﹨﹨ ground
∕∕ ████ 輸 ███▄▄▄▄▂﹨﹨╱
∕∕(████████ 出 ████████)﹨﹨
輸█ ∕∕ ████ 轉 ███▄▄▄▄▆ ﹨﹨
入█ ﹨﹨ ███◣ 速 ◢██▄▄▄▄▂ ∕∕
轉█ ﹨﹨(████████◣◢████████)∕∕
速█ ﹨﹨ █████████▄▄▄▄▆∕∕
◥◤ ﹨﹨ █████████▄▄▂ ∕∕
﹨﹨(██ █████████ ███)∕∕
﹨﹨ █████████▄▄▆ ∕∕
﹨﹨ █████████▄▂ ∕∕
﹨﹨(████████████)∕∕
﹨﹨ █████████▄▆∕∕
左邊粉紅色的是引擎輸入端,當引擎開始轉動,就如同將左邊"
ㄑ"字型滑塊向下推。
而右邊綠色的則是變速機構部分的傾斜盤,這邊是固定住的,並不會跟著運動。在左邊
ㄑ
型滑塊被向下推時,
ㄑ型的上半部(∕型部分)會將幫浦活塞向內同時向下推,這時便會帶
動車輪轉動,同時因為幫浦活塞被往內推,所以右邊"
╳"型部分上半部("﹨")的馬達活塞
被推出,頂住綠色滑塊後便產生往下的分力推動黃色的液壓馬達也就是輸出軸,而改變綠
色滑塊的斜角便可以改變減速比,到這裡為只都與第二篇的模型相同。但左右兩滑塊的下
半部,仔細看之後就會發現施力的大小相同但與方向與前面完全相反,這樣不就等於卡死
了嗎?所以這時就要用到前面提的液壓缸裡的高壓室與低壓室了,幫浦活塞被推入時液壓
油會先進入高壓室,再進入"
╳"型部份的上半部(推動液壓馬達),而"
╳"下半部馬達活塞
被推回時液壓油則會先進入低壓室,再將
ㄑ型的下半部活塞推回,不過因為是低壓所以不
會作功,只會將幫浦活塞推回定位,準備下一次再被推入、作功。如此就能不斷的運轉。
不過到底是如何控制液壓油的流向呢?這就要靠兩組偏心圓環跟分配閥了。先看看液
缸的剖面圖,如下:
圖一:
分配閥
↓
╭╮ ╭╮
██████高室███▅▅▅▄▄▄▂
引擎輸入 ◢█████→███壓↓████→█████◣
▅▅◣ ██████→███→→→███→██████
◥█████→→→∥▅▅▅∥→→→█████◤
██████ █▄▄▄▄▄▄▄▆
████████████
低↑████████████
████████████
壓室████████████ 輸
██████████████████████████ ←出
██████████████████████████ 軸
圖二
╭╮ ╭╮
█ █
██████高室███▅▅▅▄▄▄▂
◢█████←███壓↓████←█████◣
██████←██∥ ∥██←██████
◥█████←←←█▅▅▅█←←←█████◤
████▄←←←←█▄▄▄▄▄▄▄▆
████████████
低↑████████████
████████████
壓室████████████ 輸
██████████████████████████ ←出
██████████████████████████ 軸
圖一就是
ㄑ型上半部與"
╳"上半部的情形,兩個分配閥都在下面,擋住低壓室的流道
全部的液壓油都進入高壓室。注意,高壓室只有一個,所以所以推動馬達活塞的液壓油壓
力都相同。而圖二則是
ㄑ型下半部與"
╳"下半部,所有的分配閥都在上面,擋住高壓室的
流道,液壓油都進入低壓室。而偏心圓環便是用來控制分配閥用,只要將圓心偏向一側就
能使分配閥在活塞轉到
ㄑ型上半部或"
╳"上半部時是在關閉低壓室流道的狀態。剩下的就
同理類推了。
閉鎖機構:
在了解分配閥與變速的原理後,閉鎖機構便很好解釋了,當電腦偵測引擎轉速、輸出
轉速、傾斜板角度後判斷已經不用再變速後﹙因最終減速比為1,變速傾斜板角度這時為
垂直,便不會再提供扭力。﹚,便會將變速側的偏心圓環調整為同心,這會使這九個分配
閥都在關閉馬達活塞高壓室流道的位置,以免幫浦活塞將機油打入馬達活塞在流道裡無謂
的流動造成能量損失。
參考資料:
所有的資料都可以在下面幾個連結裡看到..如果有我講不清楚的地方可以直接問我XD
或是看下面幾個網站。
官網介紹:
有精美動畫..
http://world.honda.com/motorcycle-picturebook/HFT/detail/
Honda Factbook:
很詳細
http://www.honda.co.jp/factbook/motor/technology/20071004/
鐵騎網誌:
圖多
http://www.ibike.com.hk/01_bike_report/08/honda/08_dn01/ill/dn_ill.htm
重車論壇:
http://www.moto-lines.tw/moto_forum/dispbbs.asp?boardID=170&ID=2472&page=2
介紹影片:
http://www.youtube.com/watch?v=5b4_MIe5byI
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◆ From: 140.112.244.92
※ 編輯: herejia 來自: 140.112.244.92 (12/23 20:47)
→ herejia:這篇有點長..有錯有問題請直接跟我說吧XD 12/23 20:50
推 MarsInducer:雖然看了官網動畫跟文字 還是看不懂作動及變速原理 12/23 20:53
推 ImpactBlue:工程師好強,能想出這麼複雜的玩意兒 12/23 21:16
推 snjohnny:原PO也很強 看官網的圖轉成BBS的圖.... 12/23 21:20
推 femckog:推 12/23 22:53
推 dulex:用心推一個 12/23 23:28