Om du kör en stick-shift-bil kan du ha flera frågor som svävar i huvudet.
Hur fungerar det roliga "H"-mönstret att jag flyttar den här växelspaken igenom har något samband med växlarna inuti transmissionen? Vad rör sig inuti växellådan när jag flyttar växeln?
När jag bråkar och hör det där hemska malen ljud, vad är egentligen slipning? Vad skulle hända om jag av misstag växlade till bakåt medan jag rusar nerför motorvägen? Skulle hela transmissionen explodera?
I den här artikeln kommer vi att svara på alla dessa frågor och fler när vi utforskar inredningen i en manuell växellåda.
Bilar behöver transmissioner på grund av bensinmotorns fysik. För det första har alla motorer en röd linje — Ett maximalt varvtal över vilket motorn inte kan gå utan att explodera. För det andra, om du har läst How Horsepower Works, då vet du att motorer har smala varvtalsintervall där hästkrafter och vridmoment är som maximalt. Till exempel kan en motor producera sina maximala hästkrafter vid 5 500 rpm. Växellådan gör att utväxlingen mellan motorn och drivhjulen kan ändras när bilen rusar upp och saktar ner. Du växlar så att motorn kan hålla sig under rödlinjen och nära varvtalsbandet med bästa prestanda.
Helst skulle växellådan vara så flexibel i sina utväxlingar att motorn alltid kunde köra på sitt enda varvtal med bästa prestanda. Det är tanken bakom den kontinuerliga variabla transmissionen (CVT). Vi ska prata om det härnäst.
Innehåll
En kontinuerligt variabel transmission (CVT) har ett nästan oändligt utbud av utväxlingar. Tidigare kunde CVT inte konkurrera med fyrväxlade och femväxlade transmissioner när det gäller kostnad, storlek och tillförlitlighet, så du såg dem inte i produktionsbilar. Nuförtiden har förbättringar i design gjort CVT vanligare.
Transmissionen är ansluten till motorn genom kopplingen. Transmissionens ingående axel svänger därför med samma varvtal som motorn, vilket förbättrar både effektuttaget och bränsleekonomin. CVT:er blev vanliga i hybridbilar eftersom de är betydligt effektivare än både manuella och traditionella automatiska växellådor, och deras popularitet skjuter i höjden därifrån när biltillverkare tävlade om bästa möjliga bränsleekonomi. 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, vilket är anledningen till att de flesta lastbilar och stora stadsjeepar fortsätter att använda traditionell automat.
Du kan läsa How CVTs Work för ännu mer information om hur kontinuerligt variabla transmissioner fungerar. Låt oss nu titta på en enkel överföring.
För att förstå grundtanken bakom en standardväxellåda visar diagrammet till vänster en mycket enkel tvåväxlad växellåda i friläge. Låt oss titta på var och en av delarna i det här diagrammet för att förstå hur de passar ihop:
Nu ska vi se vad som händer när du växlar till första växeln.
Bilden till vänster visar hur, när den växlas till första växeln, den lila kragen kopplar in den blå växeln till höger. Som grafiken visar, vrider den gröna axeln från motorn axeln, som vrider den blå växeln till höger. Denna växel överför sin energi genom kragen för att driva den gula drivaxeln. Under tiden svänger den blå växeln till vänster, men den är frigående på sitt lager så det har ingen effekt på den gula axeln.
När kragen är mellan de två växlarna (som visas i bilden på föregående sida), är växellådan i neutralläge. Båda de blå kugghjulen går fri på den gula axeln med olika hastigheter som styrs av deras utväxlingar till mellanaxeln.
Från den här diskussionen kan du svara på flera frågor:
I nästa avsnitt ska vi ta en titt på en riktig sändning.
Fyrväxlade manuella växellådor är i stort sett föråldrade, med fem- och sexväxlade växellådor som de vanligaste alternativen. Vissa prestandabilar kan erbjuda ännu fler växlar. De fungerar dock alla ungefär likadant, oavsett antal växlar. Internt ser det ut ungefär så här:
Det finns tre gafflar som styrs av tre stänger som kopplas in av växelspaken. Tittar på växlingsstavarna från toppen ser de ut så här i back, första och andra växel:
Tänk på att växelspaken har en rotationspunkt i mitten. När du trycker vredet framåt för att lägga i första växeln drar du faktiskt spöet och gaffeln för första växeln bakåt.
Du kan se det när du flyttar växelreglaget vänster och höger du kopplar in olika gafflar (och därför olika kragar). Flytta ratten framåt och bakåt flyttar kragen för att koppla in ett av växlarna.
Backväxel hanteras av en liten tomgångsväxel (lila). Hela tiden vrider den blå backväxeln i detta diagram ovan i motsatt riktning mot alla andra blå växlar. Därför skulle det vara omöjligt att kasta växellådan i backläge medan bilen kör framåt; hundens tänder skulle aldrig gripa. Men de kommer att göra mycket ljud.
Manuella växellådor i moderna personbilar använder synkroniserare, eller synkroer för att eliminera behovet av dubbelkoppling. En synkros syfte är att tillåta halsbandet och redskapet att få friktionskontakt innan hundens tänder får kontakt. Detta låter kragen och kugghjulet synkronisera sina hastigheter innan tänderna behöver kopplas in, så här:
Konen på det blå kugghjulet passar in i det konformade området i kragen, och friktionen mellan könen och kragen synkroniserar kragen och kugghjulet. Den yttre delen av kragen glider sedan så att hundtänderna kan koppla in växeln.
Varje tillverkare implementerar transmissioner och synkroer på olika sätt, men detta är den allmänna idén.
Den automatiserade manuella växellådan är kanske mer känd och mer exakt beskriven som dubbelkopplingsautomaten, och det är ett allt populärare alternativ. Även om den automatiska växellådan med dubbla kopplingar blev populär på bilar med hög prestanda, som Porsche och Audi, är den alltmer tillgänglig på mer vanliga modeller.
Automaten med dubbla kopplingar fungerar via två kopplingar, som styrs av bilens datornätverk och inte kräver någon input från föraren. Som vi diskuterade, när kopplingen i en manuell växellåda är inkopplad, kopplar den bort motorn från växellådan för att möjliggöra växlingen. Automaten med dubbla kopplingar driver två olika växlar samtidigt, vilket fullbordar växlingen samtidigt som den går förbi strömavstängningssteget. Det gör att en dubbelkopplingsväxellåda kan slutföra växlingar mycket snabbare, eftersom det inte finns en "paus" medan motorn och växellådan försöker passa ihop.
Bilen är snabbare eftersom det inte finns något avbrott i kraften, körningen är mjukare eftersom det är nästan omöjligt att fastställa växlingsögonblicket, och bränsleekonomin är bättre eftersom det inte går förlorad kraft vid ineffektiva växlingar. Du kan läsa mer om dubbelkopplingstransmissioner här.
Det är värt att notera att vissa bilar med dubbelkopplingsautomatik erbjuder ett manuellt växlingsläge, vanligtvis via rattmonterade skovelväxlare, men upplevelsen är inte densamma. Vissa prestationsentusiaster kan beklaga förlusten av "ro-det-själv"-upplevelsen, eftersom manuell växling är en njutbar färdighet att öva på och perfekt, men om hastighet är det ultimata målet är det svårt att argumentera med resultaten av en automatiserad manuell växellåda .
I slutet av 2016 såldes endast 5 procent av nya fordon med manuell växellåda, enligt U.S. News &World Report. Det är en minskning från en topp på cirka 25 procent 1987.
Även om du är en av de sällsynta bilköpare som föredrar att köra en manual, kommer du att ha svårt att hitta en nästa gång du går till en återförsäljare. Vissa tillverkare har kvar manualen som en ursäkt för att ta mer betalt 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 manuell växellåda. Sportbilar, som brukade vara säkra sätt att få manuell växellåda, vänder sig också mot snabbare och effektivare automatiska alternativ.
Biltillverkare säger att automatiska växellådor helt enkelt är bättre på alla sätt, särskilt CVT- och dubbelkopplingsalternativen som vi behandlade på tidigare sidor. Det faktiska intresset för att äga en bil med manuell växellåda minskar också, särskilt som amerikanska förare tillbringar mer tid med att sitta i tät trafik, där det kan bli tröttsamt att ständigt fjädra en kopplingspedal. Som U.S. News rapporterade, "eftersom förare möter fler av dessa utmärkta moderna automater är färre intresserade av att lära sig att köra en manuell."
Ursprungligen publicerad:1 april 2000
