Hvordan manuelle overføringer fungerer

Dagens biloverføringer kommer i standard, manuell, CVT og til og med automatisert manuell. 00ONE / iStock

Hvis du kjører bil med skifteskift, kan det hende at du har flere spørsmål som flyter i hodet.

Hvordan fungerer det morsomme "H" mønster at jeg beveger denne skiftknappen gjennom har noen relasjon til tannhjulene i girkassen? Hva som beveger seg inni transmisjonen når jeg flytter shifteren?

Når jeg roter meg og hører det fryktelig sliping lyd, hva er egentlig sliping? Hva ville skje hvis jeg tilfeldigvis skulle skifte til omvendt mens jeg setter fart på motorveien? Skulle hele sendingen eksplodere?

I denne artikkelen skal vi svare på alle disse spørsmålene og mer når vi utforsker det indre av en manuell girkasse.

Biler trenger transmisjoner på grunn av bensinmotorens fysikk. For det første har enhver motor en rød linje - en maksimal turtallverdi som motoren ikke kan gå uten å eksplodere. For det andre, hvis du har lest How Horsepower Works, så vet du at motorer har smale omdreininger per minutt hvor hestekrefter og dreiemoment er på sitt maksimale. For eksempel kan en motor produsere sin maksimale hestekrefter ved 5 500 o / min. Girkassen gjør at girforholdet mellom motoren og drivhjulene kan skiftes etterhvert som bilen går raskere og saktere. Du skifter gir slik at motoren kan holde seg under rammen og i nærheten av omdreiningstallet for å oppnå den beste ytelsen.

Ideelt sett ville girkassen være så fleksibel i forhold til at motoren alltid kunne kjøre med sin eneste omdreiningsturtall med beste ytelse. Det er ideen bak kontinuerlig variabel overføring (CVT). Vi snakker om det neste.

innhold

1. Kontinuerlig variabel overføring
2. En veldig enkel sending
3. Skift til første gir
4. En skikkelig overføring
5. Hva med den automatiserte manualen?
6. Hvor har manualene borte?

En kontinuerlig variabel girkasse (CVT) har en nesten uendelig rekke girforhold. I det siste kunne ikke CVT-er konkurrere med fire-trinns og fem-trinns overføringer med hensyn til kostnader, størrelse og pålitelighet, slik at du ikke så dem i produksjonsbiler. I disse dager har forbedringer i design gjort CVT-er mer vanlig.

Girkassen er koblet til motoren gjennom koblingen. Girkassen på giret svinger derfor med samme turtall som motoren, noe som forbedrer både effekt og drivstofføkonomi. CVT-er ble vanlige i hybridbiler fordi de er betydelig mer effektive enn både manuelle og tradisjonelle automatiske girkasser, og populariteten deres skyrocket derfra da bilprodusenter konkurrerte om best mulig drivstofføkonomisk rangering. Fra slutten av 2016 var en av fire biler som ble solgt i USA utstyrt med en CVT.

CVT har sine ulemper; mest bemerkelsesverdig kan det være tregt å kjøre, siden det er konstruert for effektivitet snarere enn for moro skyld. Men siden mange sjåfører velger å bevege seg bort fra den manuelle girkassen, noe som resulterer i færre manualer som tilbys, fortsetter CVT å øke sin tilstedeværelse. CVT fungerer også best i små biler med små motorer, og det er grunnen til at de fleste lastebiler og store SUV-er fortsetter å bruke tradisjonelle automater.

Du kan lese Hvordan CVT-er fungerer for enda mer informasjon om hvor kontinuerlig variabel overføring fungerer. La oss se på en enkel sending.

For å forstå den grunnleggende ideen bak en standard girkasse, viser diagrammet til venstre en veldig enkel to-trinns girkasse i nøytral. La oss se på hver av delene i dette diagrammet for å forstå hvordan de passer sammen:

• De grønn skaft kommer fra motoren gjennom koblingen. Den grønne akselen og det grønne giret kobles sammen som en enhet. (Koblingen er en enhet som lar deg koble til og koble fra motoren og girkassen.) Når du skyver inn clutchpedalen kobles motoren og girkassen ut slik at motoren kan gå selv om bilen står stille. Når du slipper clutchpedalen, er motoren og den grønne akselen direkte koblet til hverandre. Den grønne akselen og giret svinger med samme turtall som motoren.
• De rød skaft og gir kalles mellomaksel. Disse er også koblet til som et enkelt stykke, slik at alle tannhjulene på bunnakslen og selve selve sjakten roterer som en enhet. Den grønne skaftet og den røde skaftet er direkte koblet gjennom meshedhjulene sine, slik at hvis den grønne skaftet snurrer, så er det også den røde skaftet. På denne måten mottar leggeakselen sin kraft direkte fra motoren når koblingen er koblet til.
• De gul skaft er en splint aksel som kobles direkte til drivakselen gjennom differensialet til drivhjulene på bilen. Hvis hjulene snurrer, snurrer den gule akselen.
• De blå gir sykle på lagre, slik at de snurrer på gul skaft. Hvis motoren er slått av, men bilen kaster, kan den gule akselen vri seg inn i de blå tannhjulene mens de blå tannhjulene og leggeakselen er ubevegelige.
• Formålet med halsbånd er å koble en av de to blå gir til gul drivaksel. Kraven er koblet gjennom splines, direkte til den gule akselen og snurrer med den gule akselen. Imidlertid kan kragen gli til venstre eller høyre langs den gule skaftet for å gå i inngrep med en av de blå tannhjulene. Tenner på kragen, kalt hundetenner, passer inn i hull på sidene av de blå tannhjulene for å gripe dem inn.

La oss se hva som skjer når du går over i første gir.

Følg trinnvis prosess med å skifte gir.

Bildet til venstre viser hvordan, når den skiftes til første gir, den lilla kragen griper inn det blå giret til høyre. Som grafikken viser, snur den grønne akselen fra motoren bakakselet, som vender det blå giret til høyre. Dette giret overfører sin energi gjennom kragen for å drive den gule drivakselen. I mellomtiden snur det blå giret til venstre, men det dreier seg fri på lageret, så det har ingen effekt på den gule akselen.

Når kragen er mellom de to tannhjulene (som vist på figuren på forrige side), er transmisjonen i nøytral. Begge de blå tannhjulene frirhjulet på den gule skaftet med forskjellige hastigheter kontrollert av deres forhold til leggakslen.

Fra denne diskusjonen kan du svare på flere spørsmål:

• Når du gjør en feil mens du skifter og hører en fryktelig slipelyd, er du det ikke å høre lyden fra girtenner feilmaske. Som du ser i disse diagrammene, er alle girtenner til alle tider fullstendig maskede. Slipingen er lyden av hundetenner prøver uten hell å gripe hullene i siden av et blått gir.
• Overføringen som vises her har ikke "synkroser" (diskutert senere i artikkelen), så hvis du brukte denne sendingen, måtte du dobbel-clutch den. Dobbelt clutching var vanlig i eldre biler og er fortsatt vanlig i noen moderne racerbiler. Ved dobbelkopling skyver du først koblingspedalen inn en gang for å koble motoren fra girkassen. Dette tar trykket av hundetennene slik at du kan flytte kragen til nøytral. Så slipper du clutchpedalen og vender motoren til "riktig hastighet." Riktig turtall er omdreiningstallet som motoren skal gå i neste gir. Tanken er å få det blå giret til neste gir og kragen til å rotere med samme hastighet slik at hundetennene kan gripe seg inn. Så skyver du clutchpedalen inn igjen og låser kragen i det nye giret. Ved hvert girskifte må du trykke og slippe clutchen to ganger, derav navnet "dobbelt clutching."
• Du kan også se hvordan en liten lineær bevegelse i girskiftbryteren lar deg skifte gir. Girskiftknappen beveger en stang koblet til gaffelen. Gaffelen skyver kragen på den gule skaftet for å gripe inn ett av to gir.

I neste avsnitt tar vi en titt på en virkelig sending.

De fleste sendinger i dag har minst fem hastigheter.

Fire-trinns manuelle girkasser er stort sett utdaterte, med fem- og sekstrinnsoverføringer som tar sin plass som de mer vanlige alternativene. Noen ytelsesbiler kan tilby enda flere gir. Imidlertid fungerer de alle mer eller mindre det samme, uavhengig av antall gir. Internt ser det ut slik:

Det er tre gafler som styres av tre stenger som er innkoblet av girspaken. Ser på skiftestenger fra toppen ser de slik ut i revers, første og andre gir:

Husk at girspaken har en rotasjonspunkt i midten. Når du skyver knotten fremover for å koble inn første gir, drar du faktisk stangen og gaffelen for første gir tilbake.

Du kan se det når du flytter skifteren venstre og høyre du engasjerer forskjellige gafler (og derfor forskjellige krager). Bevege knotten frem og tilbake beveger kragen for å gripe inn ett av tannhjulene.

Revers håndteres av et lite tomgangsutstyr (lilla). Til enhver tid dreier det blå reversgiret i dette diagrammet over i en retning motsatt av alle de andre blå girene. Derfor ville det være umulig å kaste girkassen i revers mens bilen beveger seg fremover; hundetennene ville aldri engasjere seg. Imidlertid vil de lage mye støy.

synchronizers

Manuelle girkjøringer i moderne personbiler bruker synkronisatorer eller synkroner, for å eliminere behovet for dobbelt clutching. En synkros formål er å la kragen og utstyret få friksjonskontakt før hundetennene tar kontakt. Dette lar kragen og giret synkronisere hastighetene før tennene trenger å gå i inngrep, slik:

Keglen på det blå giret passer inn i det kjegleformede området i kragen, og friksjon mellom kjeglen og kragen synkroniserer kragen og giret. Den ytre delen av kragen glir deretter slik at hundetennene kan gripe inn giret.

Hver produsent implementerer sendinger og synkroser på forskjellige måter, men dette er den generelle ideen.

Audis sytrinns S-tronic-girkasse gjør det mulig for sjåførene å bruke modusene D (Drive) eller S (Sport). Drivere kan bruke valgspaken eller skifte padler på rattet for å skifte seg selv. Audi

Den automatiserte manuelle girkassen er kanskje bedre kjent og mer nøyaktig beskrevet som automatikk med dobbel kobling, og det er et stadig mer populært alternativ. Selv om den automatiske girkassen med to koblinger ble populær på avanserte biler, for eksempel Porsches og Audis, er den stadig mer tilgjengelig på mer mainstream-modeller.

Automatisk med dobbelkobling fungerer via to koblinger, som styres av bilens datanettverk og krever ingen inngang fra føreren. Som vi diskuterte, kobler den motoren fra girkassen for å aktivere skiftet når koblingen i en manuell girkasse er koblet inn. Den automatiske doble koblingen betjener to forskjellige gir på en gang, som fullfører skiftet samtidig som det går forbi strømbryteren. Dette gjør at en girkasse med dobbel kobling kan fullføre skift mye raskere, siden det ikke er en "pause" mens motoren og girkassen prøver å samsvare.

Bilen er raskere siden det ikke er strømforstyrrelser, turen er jevnere siden det hele er umulig å finne øyeblikket på girskiftet, og drivstofføkonomien er bedre fordi det ikke går tapt strøm til ineffektive skift. Du kan lese om overføringer med dobbel kobling mer detaljert her.

Det er verdt å merke seg at noen biler med dobbel-koblingsautomater tilbyr en manuell skiftemodus, vanligvis via rattmonterte skovlskiftere, men opplevelsen er ikke den samme. Noen prestasjonsentusiaster kan beklage tapet av "ro-det-selv" -opplevelsen, siden manuelt skift er en hyggelig ferdighet å trene og perfekt, men hvis hastighet er det endelige målet, er det vanskelig å argumentere med resultatene fra en automatisk manuell girkasse.

Manuelle overføringer, også kjent som 5-hastigheter, har gått ned i popularitet i USA og utgjorde i 2016 bare 5 prosent av solgte biler. Vladdeep / Thinkstock

Fra slutten av 2016 ble bare 5 prosent av nye kjøretøy solgt med manuelle girkasser, ifølge U.S. News & World Report. Det er nede fra en topp på rundt 25 prosent i 1987.

Selv om du er blant den sjeldne bilkjøperen som foretrekker å kjøre manual, vil du ha vanskelig for å finne en neste gang du går til et forhandlerfirma. Noen produsenter holder manualen rundt som en unnskyldning for å lade mer for en automatisk eller CVT, men baksiden av det er at det er vanskelig å få en velutstyrt bil med manuell girkasse. Hvis du vil ha alternativer som motoroppgradering eller firehjulsdrift, kommer disse funksjonene ofte bare på modeller eller trimnivåer som ikke tilbyr manuelle girkasser. Sportsbiler, som tidligere var usikre måter å få manuelle girkasser, vender også mot raskere og mer effektive automatiske alternativer.

Bilprodusenter sier at automatiske overføringer ganske enkelt er bedre på alle måter, spesielt CVT- og dual-clutch-alternativene vi dekket på forrige sider. Den faktiske interessen for å eie en bil med manuell girkasse er også i ferd med å synke, spesielt ettersom amerikanske sjåfører bruker mer tid på å sitte i tung trafikk, der det konstant kan bli slitsomt å fjære en clutchpedal. Som amerikanske nyheter rapporterte, "etter hvert som sjåfører møter flere av disse utmerkede moderne automatikkene, er færre interessert i å lære å kjøre en manual."

Siste redaksjonelle oppdatering 26. mars 2018, 03:47:01.

relaterte artikler

• Hvordan koblinger fungerer
• Hvordan gir fungerer
• Hvordan automatiske overføringer fungerer
• Hvordan dreiemomentomformere fungerer
• Slik fungerer CVT-er

Flere gode lenker

• De 20 beste bilene som fremdeles tilbyr manuell girkasse
• Hva er den virkelige virkningen av overføringer med dobbel kobling på rundetidene??
• Hvorfor en CVT i utgangspunktet er den perfekte overføringen
• Hvorfor forsvinner manuelle overføringer?
• Hvorfor Audis ytelsesmodeller ikke har manuelle overføringer