Sådan fungerer manuelle transmissioner

  • Yurii Mongol
  • 0
  • 2948
  • 631
Dagens biltransmissioner findes i standard, manuel, CVT og endda automatiseret manual. 00ONE / ISTOCK

Hvis du kører en pindeskiftbil, kan du have flere spørgsmål, der svæver i hovedet.

Hvordan fungerer det sjove "H" mønster at jeg bevæger denne gearknap igennem har nogen relation til tandhjulene inden i transmissionen? Hvad der bevæger sig inden i transmissionen, når jeg flytter shifteren?

Når jeg rod og hører det forfærdeligt slibning lyd, hvad er egentlig slibning? Hvad ville der ske, hvis jeg ved et uheld skulle skifte til baglæns mens jeg sætter fart på motorvejen? Ville hele transmission eksplodere?

I denne artikel besvarer vi alle disse spørgsmål og mere, når vi udforsker det indre af en manuel transmission.

Biler har brug for transmissioner på grund af benzinmotorens fysik. For det første har enhver motor en røde linje - en maksimal omdrejningstal, over hvilken motoren ikke kan gå uden at eksplodere. For det andet, hvis du har læst Sådan fungerer hestekræfter, ved du, at motorer har smalle omdrejningsintervaller, hvor hestekræfter og moment er maksimalt. For eksempel kan en motor muligvis producere sin maksimale hestekræft ved 5.500 o / min. Transmissionen giver gearforholdet mellem motoren og drivhjulene mulighed for at skifte, efterhånden som bilen går hurtigere og langsommere. Du skifter gear, så motoren kan forblive under redline og i nærheden af ​​omdrejningstallet for dets bedste ydeevne.

Ideelt set ville transmissionen være så fleksibel i sine forhold, at motoren altid kunne køre med sin enkelt, bedste ydeevne. Det er ideen bag den kontinuerligt variable transmission (CVT). Vi taler om det næste.

Indhold
  1. Kontinuerligt variabel transmission
  2. En meget enkel transmission
  3. Skift til første gear
  4. En rigtig transmission
  5. Hvad med den automatiserede manual?
  6. Hvor har manualerne gået?

En kontinuerlig variabel transmission (CVT) har en næsten uendelig række gearforhold. Tidligere kunne CVT'er ikke konkurrere med fire-hastighed og fem-trins transmissioner med hensyn til omkostninger, størrelse og pålidelighed, så du ikke så dem i produktionsbiler. I disse dage har forbedringer i design gjort CVT'er mere almindelige.

Transmissionen er forbundet til motoren gennem koblingen. Transmissionens indgående aksel drejer derfor ved det samme omdrejningstal som motoren, hvilket forbedrer både effekt og brændstoføkonomi. CVT'er blev almindelige i hybridbiler, fordi de er væsentligt mere effektive end både manuelle og traditionelle automatiske transmissioner, og deres popularitet skyrocket derfra, da bilproducenter konkurrerede om den bedst mulige brændstoføkonomiske klassificering. I slutningen af ​​2016 var en ud af hver fire biler, der blev solgt i USA, udstyret med en CVT.

CVT har sine ulemper; mest bemærkelsesværdigt kan det være langsomt at køre, da det er konstrueret til effektivitet snarere end sjovt. Da mange chauffører vælger at bevæge sig væk fra den manuelle transmission, hvilket resulterer i, at færre manualer bliver tilbudt, fortsætter CVT med at øge sin tilstedeværelse. CVT fungerer også bedst i små biler med små motorer, hvorfor de fleste lastbiler og store SUV'er fortsætter med at bruge traditionelle automater.

Du kan læse Hvordan CVT'er fungerer for endnu mere information om, hvordan kontinuerligt variable transmissioner fungerer. Lad os nu se på en enkel transmission.

For at forstå den grundlæggende idé bag en standard transmission viser diagrammet til venstre en meget enkel to-trins transmission i neutral. Lad os se på hver af delene i dette diagram for at forstå, hvordan de passer sammen:

  • Det grøn skaft kommer fra motoren gennem koblingen. Den grønne skaft og det grønne gear er forbundet som en enkelt enhed. (Koblingen er en enhed, der giver dig mulighed for at tilslutte og frakoble motoren og gearkassen.) Når du skubber koblingspedalen ind, kobles motoren og gearet fra, så motoren kan køre, selvom bilen står stille. Når du slipper koblingspedalen, er motoren og den grønne skaft direkte forbundet til hinanden. Den grønne skaft og gear drejer ved det samme omdrejningstal som motoren.
  • Det rød skaft og gear kaldes styreakselen. Disse er også forbundet som et enkelt stykke, så alle gearene på bundakslen og selve selve låseakslen roterer som en enhed. Den grønne skaft og den røde skaft er direkte forbundet via deres indgrebede gear, så hvis den grønne skaft roterer, så er det også den røde skaft. På denne måde modtager lagerskaftet sin kraft direkte fra motoren, når koblingen er aktiveret.
  • Det gul skaft er en splintret aksel, der forbindes direkte til drivakslen gennem forskellen til bilens drivhjul. Hvis hjulene roterer, roterer den gule skaft.
  • Det blå gear kør på lejer, så de roterer på gul skaft. Hvis motoren er slukket, men bilen kaster, kan den gule skaft dreje inden i de blå gear, mens de blå tandhjul og bundakslen er ubevægelige.
  • Formålet med krave er at forbinde en af ​​de to blå gear til gul drivaksel. Kraven er forbundet via splines direkte til den gule skaft og drejes med den gule skaft. Kraven kan imidlertid glide til venstre eller højre langs den gule skaft for at gå i indgreb med en af ​​de blå gear. Tænder på kraven, kaldet hundetænder, passer ind i huller på siderne af de blå tandhjul for at indgribe dem.

Lad os nu se, hvad der sker, når du skifter til første gear.

Følg den trin-for-trin-proces med gearskift.

Billedet til venstre viser, hvordan den lilla krave, når den skiftes til første gear, griber ind i det blå gear til højre. Som grafikken viser, drejer den grønne skaft fra motoren låseakslen, der drejer det blå gear til højre. Dette gear transmitterer sin energi gennem kraven for at drive den gule drivaksel. I mellemtiden drejer det blå gear til venstre, men det drejer frit på dets leje, så det har ingen indflydelse på den gule skaft.

Når kraven er mellem de to gear (som vist på figuren på forrige side), er transmissionen i neutral. Begge de blå tandhjul frihjul på den gule skaft ved de forskellige hastigheder kontrolleret af deres forhold til bundakslen.

Fra denne diskussion kan du besvare flere spørgsmål:

  • Når du laver en fejl, mens du skifter og hører en frygtelig slibende lyd, er du det ikke høre lyden af ​​geartænder forkert indgreb. Som du kan se i disse diagrammer, er alle geartænder alle sammen fuldstændigt indgrebet. Slibningen er lyden af hundetænder forsøger uden held at gribe hullerne i siden af ​​et blåt gear.
  • Transmissionen vist her har ikke "synkroser" (diskuteret senere i artiklen), så hvis du brugte denne transmission, skulle du dobbelt-kobling det. Dobbeltkobling var almindelig i ældre biler og er stadig almindelig i nogle moderne racerbiler. Ved dobbeltkobling skubber du først koblingspedalen ind for at frigøre motoren fra gearkassen. Dette fjerner trykket fra hundetænderne, så du kan flytte kraven i neutral. Derefter slipper du koblingspedalen og drejer motoren til den "rigtige hastighed." Den rigtige hastighed er den omdrejningstal, hvormed motoren skal køre i det næste gear. Tanken er at få det blå gear i det næste redskab og kraven til at rotere med samme hastighed, så hundetænderne kan gribe ind. Derefter skubber du koblingspedalen ind igen og låser kraven i det nye gear. Ved hvert gearskifte skal du trykke og slippe koblingen to gange, deraf navnet "dobbeltkobling."
  • Du kan også se, hvordan en lille lineær bevægelse i gearskifteknappen giver dig mulighed for at skifte gear. Gearskiftet drejer en stang, der er forbundet med gaffelen. Gaflen glider kraven på den gule skaft for at gå i indgreb med et af to gear.

I det næste afsnit kigger vi på en reel transmission.

De fleste transmissioner i dag har mindst fem hastigheder.

Fire-trins manuelle transmissioner er stort set forældede, med fem- og seks-trins transmissioner, der indtager deres plads som de mere almindelige muligheder. Nogle performancebiler tilbyder muligvis endnu flere gear. Dog fungerer de alle mere eller mindre det samme, uanset antallet af gear. Internt ser det sådan ud:

Der er tre gafler, der styres af tre stænger, der er indkoblet af gearhåndtaget. Ser man på skiftestænger fra toppen ser de sådan ud i revers, første og andet gear:

Husk, at gearskifte har en rotationspunkt i midten. Når du skubber knappen fremad for at aktivere første gear, trækker du faktisk stangen og gaffelen til første gear tilbage.

Det kan du se, når du flytter skifteren venstre og højre du engagerer forskellige gafler (og derfor forskellige kraver). Bevægelse af drejeknappen frem og tilbage bevæger kraven for at gå i indgreb med et af tandhjulene.

Bakgear håndteres af et lille tomgangsudstyr (lilla). Til enhver tid drejer det blå bagudgående gear i dette diagram ovenfor i en modsat retning af alle de andre blå gear. Derfor ville det være umuligt at smide transmission i bagud, mens bilen bevæger sig fremad; hundetænderne ville aldrig gribe ind. De vil dog give en masse støj.

synchronizers

Manuelle transmissioner i moderne personbiler bruger synkronisatorer eller synkroner, for at fjerne behovet for dobbeltkobling. En synkron har til formål at lade kraven og redskabet skabe friktionskontakt, før hundetænderne kommer i kontakt. Dette gør det muligt for kraven og gearet at synkronisere deres hastigheder, før tænderne skal gribe ind, som dette:

Keglen på det blå gear passer ind i det kegleformede område i kraven, og friktion mellem keglen og kraven synkroniserer kraven og gearet. Derefter glider den ydre del af kraven, så hundetænderne kan gribe ind i gearet.

Hver producent implementerer transmissioner og synkroner på forskellige måder, men det er den generelle idé.

Audis syv-trins S-tronic transmission giver chauffører mulighed for at bruge dens D (Drive) eller S (Sport) tilstande. Chauffører kan bruge vælgerhåndtaget eller skiftepadler på rattet for at skifte sig selv. Audi

Den automatiserede manuelle gearkasse er måske bedre kendt og mere nøjagtigt beskrevet som automatisk kobling med dobbelt kobling, og det er en stadig mere populær mulighed. Selvom automatisk gearkasse med to koblinger blev populær på avancerede biler, såsom Porsches og Audis, er den i stigende grad tilgængelig på mere mainstream-modeller.

Den automatiske dobbeltkobling fungerer via to koblinger, der styres af bilens computernetværk og kræver ingen input fra føreren. Som vi diskuterede, kobler den motoren fra gearkassen for at aktivere skiftet, når koblingen i en manuel gearkasse er aktiveret. Den automatiske dobbeltkobling betjener to forskellige gear på en gang, der afslutter skiftet, mens det forbigår strømafbrydelsestrinnet. Det gør det muligt for en gearkasse med to koblinger at færdiggøre forskydninger meget hurtigere, da der ikke er en "pause", mens motoren og gearkassen forsøger at matche backup.

Bilen er hurtigere, da der ikke er nogen strømafbrydelse, turen er glattere, da det hele er undtagen umuligt at finde ud af, hvornår gearskiftet er sket, og brændstoføkonomien er bedre, fordi der ikke går tabt magt til ineffektive skift. Du kan læse om transmissioner med dobbelt kobling mere detaljeret her.

Det er værd at bemærke, at nogle biler med dobbeltkoblingsautomater tilbyder en manuel skifttilstand, normalt via rattemonterede skovlskiftere, men oplevelsen er ikke den samme. Nogle præstationsentusiaster beklager måske tabet af "række det selv" -oplevelse, da manuelt skift er en fornøjelig færdighed at øve og perfekt, men hvis hastighed er det ultimative mål, er det svært at argumentere med resultaterne af en automatiseret manuel transmission.

Manuelle transmissioner, også kendt som 5-hastigheder, er faldet i popularitet i USA og tegnede sig i 2016 for kun 5 procent af de solgte biler. Vladdeep / Thinkstock

I slutningen af ​​2016 blev kun 5 procent af nye køretøjer solgt med manuelle transmissioner, ifølge U.S. News & World Report. Det er nede fra et højdepunkt på ca. 25 procent i 1987.

Selv hvis du er blandt de sjældne bilkøbere, der foretrækker at køre en manual, har du svært ved at finde en næste gang du går til et forhandlerfirma. Nogle producenter holder manualen rundt som en undskyldning for at opkræve mere for en automatisk eller CVT, men den flip side af det er det er svært at få en veludstyret bil med manuel gearkasse. Hvis du vil have indstillinger såsom motoropgraderinger eller firehjulstræk, kommer disse funktioner ofte kun på modeller eller trimniveauer, der ikke tilbyder manuelle transmissioner. Sportsbiler, der tidligere var usikre måder at få manuelle transmissioner, drejer også mod hurtigere og mere effektive automatiske indstillinger.

Bilproducenter siger, at automatiske transmissioner simpelthen er bedre på alle måder, især CVT- og dual-koblingsmulighederne, som vi dækkede på tidligere sider. Den faktiske interesse for at eje en bil med manuel gear er også ved at blive faldende, især da amerikanske chauffører bruger mere tid på at sidde i tung trafik, hvor konstant fjerning af en koblingspedal kan blive trættende. Som amerikanske nyheder rapporterede, "når drivere støder på flere af disse fremragende moderne automatik, er færre interesseret i at lære at køre en manual."

Sidste redaktionel opdatering den 26. marts, 2018 03:47:01 pm.

relaterede artikler

  • Sådan fungerer koblinger
  • Sådan fungerer gear
  • Sådan fungerer automatiske transmissioner
  • Hvordan drejningsmomentomformere fungerer
  • Sådan fungerer CVT'er

Flere gode links

  • De 20 bedste biler, der stadig tilbyder en manuel transmission
  • Hvad er den reelle indflydelse af transmissioner med dobbelt kobling på skiftetider?
  • Hvorfor en CVT stort set er den perfekte transmission
  • Hvorfor forsvinder manuelle transmissioner?
  • Hvorfor Audis præstationsmodeller ikke har manuelle transmissioner



Endnu ingen kommentarer

De mest interessante artikler om hemmeligheder og opdagelser. Masser af nyttige oplysninger om alt
Artikler om videnskab, rum, teknologi, sundhed, miljø, kultur og historie. Forklare tusinder af emner, så du ved, hvordan alt fungerer