Hur manuella överföringar fungerar

  • Phillip Hopkins
  • 0
  • 3855
  • 289
Dagens bilöverföringar finns i standard, manuell, CVT och till och med automatiserad manual. 00ONE / ISTOCK

Om du kör en stick-shift-bil kan du ha flera frågor som svävar i huvudet.

Hur fungerar det roliga "H" -mönster att jag flyttar denna växlingsknapp genom att ha någon relation till växlarna i växellådan? Vad rör sig i växellådan när jag flyttar växlaren?

När jag röra mig och hör det hemska slipning ljud, vad är egentligen slipning? Vad skulle hända om jag av misstag skulle växla till omvänd medan jag rusar ner på motorvägen? Skulle hela överföringen explodera?

I den här artikeln kommer vi att svara på alla dessa frågor och mer när vi utforskar det inre av en manuell växellåda.

Bilar behöver transmissioner på grund av bensinmotorns fysik. Först har alla motorer en röd tråd - ett maximalt varvtal över vilket motorn inte kan gå utan att explodera. För det andra, om du har läst hur Hästkrafter fungerar, vet du att motorer har smala varvtal där hästkrafter och vridmoment är maximalt. Till exempel kan en motor producera sin högsta hästkraft vid 5 500 rpm. Växellådan gör att växelförhållandet mellan motorn och drivhjulen kan ändras när bilen går snabbare och långsammare. Du växlar växlar så att motorn kan hålla sig under redline och nära varvtalsbandet med sin bästa prestanda.

Idealet skulle växeln vara så flexibel i sina förhållanden att motorn alltid kunde köra med sitt enda, bästa prestanda varvtal. Det är idén bakom den kontinuerliga variabla transmissionen (CVT). Vi pratar om det nästa.

Innehåll
  1. Kontinuerligt variabla överföringar
  2. En mycket enkel transmission
  3. Skiftar till första växeln
  4. En riktig överföring
  5. Vad sägs om den automatiska manualen?
  6. Var har manualerna gått?

En kontinuerlig variabel växellåda (CVT) har ett nästan oändligt antal växellägen. Tidigare kunde CVT: er inte konkurrera med fyrväxlad överföring och femväxlad överföringar när det gäller kostnader, storlek och tillförlitlighet, så att du inte såg dem i produktionsbilar. Dessa dagar har förbättringar i design gjort CVT: er mer vanliga.

Växellådan är ansluten till motorn via kopplingen. Växellådans ingångsaxel vänder sig därför till samma varvtal som motorn, vilket förbättrar både effekt och bränsleekonomi. CVT: er blev vanliga i hybridbilar eftersom de är betydligt mer effektiva än både manuella och traditionella automatväxlar, och deras popularitet ryckte därifrån när biltillverkare tävlade om bästa möjliga bränsleekonomiska betyg. I slutet av 2016 var en av fyra bilar som såldes i USA utrustad med en CVT.

CVT har sina nackdelar; framför allt kan det vara trögt att köra eftersom det är konstruerat för effektivitet snarare än roligt. Men eftersom många förare väljer att gå bort från den manuella växellådan, vilket resulterar i att färre manualer erbjuds, fortsätter CVT att öka sin närvaro. CVT fungerar också bäst i små bilar med små motorer, varför de flesta lastbilar och stora SUV: er fortsätter att använda traditionella automatik.

Du kan läsa How CVTs Work för ännu mer information om hur kontinuerligt variabla överföringar fungerar. Låt oss nu titta på en enkel överföring.

För att förstå grundidén bakom en standardöverföring visar diagrammet till vänster en väldigt enkel två-växlad växellåda i neutral. Låt oss titta på var och en av delarna i detta diagram för att förstå hur de passar ihop:

  • De grönt skaft kommer från motorn genom kopplingen. Den gröna axeln och den gröna växeln är anslutna som en enda enhet. (Kopplingen är en enhet som låter dig ansluta och koppla bort motorn och växellådan.) När du trycker in kopplingspedalen kopplas motorn och växellådan bort så att motorn kan köra även om bilen står stilla. När du släpper kopplingspedalen är motorn och den gröna axeln direkt anslutna till varandra. Den gröna axeln och växeln vrids vid samma varvtal som motorn.
  • De röd axel och växlar kallas överföringsaxeln. Dessa är också anslutna som ett enda stycke, så alla växlar på lamaxeln och själva lagaxeln snurrar som en enhet. Den gröna axeln och den röda axeln är direkt anslutna genom sina mesh-växlade växlar så att om den gröna axeln snurrar så är den röda axeln också. På detta sätt får lageraxeln sin kraft direkt från motorn när kopplingen kopplas in.
  • De gul skaft är en splindrad axel som ansluts direkt till drivaxeln genom skillnaden till bilens drivhjul. Om hjulen snurrar snurrar den gula axeln.
  • De blå växlar rida på lager, så de snurrar på gul skaft. Om motorn är avstängd men bilen rostar, kan den gula axeln svänga inuti de blåa kugghjulen medan de blå kugghjulen och kugghjulet är rörliga.
  • Syftet med krage är att ansluta en av de två blå växlar till gul drivaxel. Kragen är ansluten, via splinesen, direkt till den gula axeln och snurrar med den gula axeln. Kragen kan dock glida åt vänster eller höger längs den gula axeln för att ingripa med någon av de blå växlarna. Tänder på kragen, kallade hundtänder, passar in i hål på sidorna på de blåa kugghjulen för att ingripa dem.

Låt oss nu se vad som händer när du växlar till första växeln.

Följ steg-för-steg-processen för att växla växlar.

Bilden till vänster visar hur den purpurfärgade kragen kopplar den blå växeln till höger när den växlas till första växeln. Som grafiken visar, vrider den gröna axeln från motorn lageraxeln, som vrider den blå växeln till höger. Denna växel överför sin energi genom kragen för att driva den gula drivaxeln. Under tiden vänder den blå växeln till vänster, men den rullar fritt på sitt lager så att den inte har någon effekt på den gula axeln.

När kragen är mellan de två kugghjulen (som visas på figuren på föregående sida) är växellådan i neutral. Båda de blåa kugghjulen frirhjulet på den gula axeln med olika hastigheter som styrs av deras förhållanden till lageraxeln.

Från denna diskussion kan du svara på flera frågor:

  • När du gör ett misstag när du växlar och hör ett hemskt slipande ljud är du det inte att höra ljudet från kuggtandar som inte fungerar. Som ni ser i dessa diagram är alla kugghjulständer alla maskade hela tiden. Slipningen är ljudet från hundtänder försök utan framgång att ingripa hålen på sidan av en blå växel.
  • Sändningen som visas här har inte "synkroner" (diskuteras senare i artikeln), så om du använde den här sändningen måste du dubbelkoppling den. Dubbelkoppling var vanligt i äldre bilar och är fortfarande vanligt i vissa moderna racerbilar. Vid dubbelkoppling trycker du först in kopplingspedalen en gång för att koppla ur motorn från växellådan. Detta tar bort trycket från hundtänderna så att du kan flytta kragen till neutral. Sedan släpper du kopplingspedalen och vrider motorn till "rätt hastighet." Rätt varvtal är det varvtal som motorn ska köra i nästa växel. Tanken är att få den blå växeln till nästa redskap och kragen att rotera med samma hastighet så att hundtänderna kan komma i ingrepp. Sedan trycker du in kopplingspedalen igen och låser kragen i den nya växeln. Vid varje växel måste du trycka och släppa kopplingen två gånger, därav namnet "dubbelkoppling."
  • Du kan också se hur en liten linjär rörelse i växelvredet låter dig byta växlar. Växlingsknappen förflyttar en stång ansluten till gaffeln. Gaffeln glider kragen på den gula axeln för att ingripa en av två växlar.

I nästa avsnitt tittar vi på en riktig överföring.

De flesta överföringar idag har minst fem hastigheter.

Manuella transmissioner med fyra hastigheter är till stor del föråldrade, med fem- och sex-växlad växellådor som tar sin plats som de vanligaste alternativen. Vissa prestanda bilar kan erbjuda ännu fler växlar. Men alla fungerar mer eller mindre på samma sätt, oavsett antalet växlar. Internt ser det ut så här:

Det finns tre gafflar som styrs av tre stänger som går i ingrepp med växelspaken. Titta på växelstavar från toppen ser de ut så här i omvänd, första och andra växel:

Tänk på att växelspaken har en rotationspunkt i mitten. När du trycker på ratten framåt för att koppla in första växeln drar du faktiskt stången och gaffeln för att få tillbaka första växeln.

Du kan se det när du flyttar växlaren vänster och höger du gör olika gafflar (och därmed olika krage). Flytta ratten framåt och bakåt flyttar kragen för att ingripa en av växlarna.

Backväxel hanteras av en liten tomgångsredskap (lila). Den blå backväxeln i detta diagram vänder alltid i en riktning mittemot alla de andra blå växlarna. Därför skulle det vara omöjligt att kasta växeln i bakåt medan bilen går framåt; hundtänderna skulle aldrig ingripa. Men de kommer att göra mycket ljud.

synchronizers

Manuell transmission i moderna personbilar använder synkroniserare eller synkroner, för att eliminera behovet av dubbelkoppling. En synkros syfte är att låta kragen och redskapet skapa friktionskontakt innan hundtänderna kommer i kontakt. Detta låter kragen och växeln synkronisera deras hastigheter innan tänderna behöver ingripa, så här:

Konen på den blå växeln passar in i det konformade området i kragen, och friktion mellan konen och kragen synkroniserar kragen och växeln. Den yttre delen av kragen glider sedan så att hundtänderna kan komma i ingrepp med växeln.

Varje tillverkare implementerar överföringar och synkroner på olika sätt, men det är den allmänna idén.

Audis sju hastighets S-tronic-transmission ger förare möjlighet att använda sina lägen D (Drive) eller S (Sport). Förarna kan använda väljarspaken eller växla paddlarna på ratten för att växla sig själva. Audi

Den automatiska manuella växellådan är kanske bättre känd och mer exakt beskrivs som automatisk dubbelkoppling, och det är ett allt populärare alternativ. Även om den automatiska växellådan med dubbla kopplingar blev populär på avancerade bilar, såsom Porsches och Audis, är den alltmer tillgänglig på mer mainstream-modeller.

Den automatiska dubbla kopplingen fungerar via två kopplingar, som styrs av bilens datornätverk och kräver ingen ingång från föraren. Som vi diskuterade kopplar den från kopplingen i en manuell växellåda motorn från växellådan för att möjliggöra växlingen. Den automatiska dubbla kopplingen driver två olika växlar samtidigt, vilket fullbordar växlingen samtidigt som man går förbi strömavkopplingssteget. Det gör att en växel med två kopplingar kan fullfölja växlingar mycket snabbare, eftersom det inte finns någon "paus" medan motorn och växeln försöker matcha upp.

Bilen är snabbare eftersom det inte finns några strömavbrott, resan är jämnare eftersom det bara är omöjligt att fastställa växlingsögonblicket, och bränsleekonomin är bättre eftersom det inte går förlorad kraft till ineffektiva växlingar. Här kan du läsa mer om dubbla kopplingar.

Det är värt att notera att vissa bilar med dubbelkopplingsautomater erbjuder ett manuellt växlingsläge, vanligtvis via rattmonterade skovelväxlare, men upplevelsen är inte densamma. Vissa prestationsentusiaster kan beklaga förlusten av "ro-det-själv" -upplevelsen, eftersom manuellt växling är en trevlig skicklighet att öva och perfekt, men om hastighet är det ultimata målet är det svårt att argumentera med resultaten från en automatiserad manuell växellåda.

Manuella transmissioner, även känd som 5-hastigheter, har minskat i popularitet i USA och stod 2016 för bara 5 procent av de sålda bilarna. Vladdeep / Think

I slutet av 2016 såldes endast 5 procent av nya fordon med manuella växellådor, enligt U.S. News & World Report. Det är nere från en topp på cirka 25 procent 1987.

Även om du är bland de sällsynta bilköpare som föredrar att köra en manual, har du svårt att hitta en nästa gång du går till en återförsäljare. Vissa tillverkare håller handboken runt som en ursäkt för att betala mer för en automatisk eller CVT, men baksidan av det är att det är svårt att få en välutrustad bil med manuell växellåda. Om du vill ha alternativ som motoruppgraderingar eller fyrhjulsdrift kommer dessa funktioner ofta bara på modeller eller trimnivåer som inte erbjuder manuella växellådor. Sportbilar, som brukade vara säkra sätt att få manuella transmissioner, vänder sig också mot snabbare och effektivare automatiska alternativ.

Biltillverkare säger att automatöverföringar helt enkelt är bättre på alla sätt, särskilt CVT- och dubbelkopplingsalternativ som vi täckte på tidigare sidor. Det faktiska intresset för att äga en bil med manuell växellåda minskar också, särskilt eftersom amerikanska förare ägnar mer tid åt att sitta i tung trafik, där ständigt fjädring av en kopplingspedal kan bli trött. Som amerikanska nyheter rapporterade, "när förare möter fler av dessa utmärkta moderna automatik, är färre intresserade av att lära sig att köra en manual."

Senaste redaktionella uppdatering 26 mars 2018 03:47:01 pm.

relaterade artiklar

  • Hur kopplingar fungerar
  • Hur Gears fungerar
  • Hur automatiska växellådor fungerar
  • Hur momentomvandlare fungerar
  • Hur CVT fungerar

Fler bra länkar

  • De 20 bästa bilarna som fortfarande erbjuder en manuell växellåda
  • Vad är den verkliga effekten av överföringar med två kopplingar på varvtiderna??
  • Varför en CVT i princip är den perfekta sändningen
  • Varför försvinner manuella överföringar?
  • Varför Audis prestandamodeller inte har manuella överföringar



Ingen har kommenterat den här artikeln än.

De mest intressanta artiklarna om hemligheter och upptäckter. Massor av användbar information om allt
Artiklar om vetenskap, rymd, teknik, hälsa, miljö, kultur och historia. Förklara tusentals ämnen så att du vet hur allt fungerar