emner:
- Generel information
- Enkelt og dobbelt reduktion
- Gearkasse i længde- eller tværgående retning
- Tandhjul og tandhjul
- Betjening af gearkassen
- Synkroniserer enhed
- Skil gearkassen ad
- Konstant Mesh
- glidende mesh
- Gearforhold
Generel information:
Formålet med en gearkasse er at tilpasse motoromdrejningstallet og dermed det tilgængelige motormoment og kraft til forskellige kørselsforhold. Det kan være ved acceleration eller deceleration, transport af tung last, kørsel op og ned af skråninger og ændringer i luft- og rullemodstanden, der kan opstå under kørslen. Skift til et mere gunstigt gear under disse forskellige omstændigheder vil i de fleste tilfælde føre til et bedre brændstofforbrug og mere drejningsmoment og kraft.
I et lavt gear (f.eks. sekund) er der mere motormoment tilgængeligt end i et højere gear (f.eks. fjerde). Det skyldes, at motorens krumtapaksel laver flere omdrejninger i andet gear og kører meget hurtigere ved acceleration end med et højere gear. Det er derfor klogere ikke at køre i for højt gear, når man kører med tung last, som for eksempel en campingvogn. I hvert fald ikke i bjergene.
Den er placeret mellem motoren og gearkassen kobling som er udstyret med en koblingsskive, en trykgruppe og et udløserleje. Ved at trykke på koblingspedalen betjenes trykpladen via et kabel. Med en hydraulisk kobling flyttes en væske fra den ene cylinder til den anden ved hjælp af to koblingscylindre.
Nedenfor er et blokdiagram over, hvordan drevet fra motor til hjul opnås med forhjuls-, baghjuls- og firehjulstræk. For mere information om dette, se siden drev former.
Enkelt og dobbelt reduktion:
Manuelle gearkasser er opdelt i to grupper, nemlig enkelt og dobbelt reduktion. Reduktion er et andet ord for transmission. Så det betyder faktisk "enkelt og dobbelt" transmission. Hvad der menes med det er vist nedenfor.
Enkelt reduktion
Indgangs- og udgangsakslens gear er direkte forbundet med hinanden.
A: Indgangsaksel (drivaksel, fra motoren)
B: Udgangsaksel (hovedaksel)
Dobbelt reduktion
Første gear er sat i; drivkræfterne i første gear går fra A til B og fra C til D.
En kraft påføres gear A via indgangsakslen. Dette gear er i direkte forbindelse med gear B, D og E. Fordi det første gear er sat i, har synkronisatoren koblet udgangsakslen til gear D (se blå pile). Fra gear B forlader drivkræfterne gearkassen via udgangsakslen. Udgangsakslen driver differentialet, som kan sidde i gearkassen (i forhjulstrukne biler) eller differentialet kan monteres et andet sted, fx i en baghjulstrukket bil. Mere om dette forklares senere på denne side.
A: Indgangsaksel gear (drivaksel, fra motor)
B, C & E: Sekundære akseltandhjul
D & F: Udgangsaksel gear (hovedaksel)
Andet gear er sat i. Synkroniseringsenheden er frakoblet gear D og koblet til gear F (se de blå pile). I det øjeblik roterer gear D, men er ikke koblet til udgangsakslen. Gear F er, så drivkræfterne går nu fra A til B og fra E til F.
Fordi gearene C og E har forskellige dimensioner, har gearforholdene ændret sig. Det betyder, at motoromdrejningstallet er faldet efter kobling ved samme køretøjshastighed.
Gearkasse i længde- eller tværretning:
Figuren viser et diagram over en baghjulstrukket bil. Motorblokken er placeret på langs (på langs) og gearkassen er udstyret med en dobbelt reduktion. Det sidste gear (differentialet) er placeret på bagakslen og driver baghjulene. Det er den type drev, som blandt andet BMW bruger meget.
Dette billede viser et diagram af en forhjulsdrevet bil. Motorblokken er placeret på tværs (bredden) og gearkassen er udstyret med en enkelt reduktion.
Drivkræfterne kommer ind i indgangsakslen (drivakslen) og overføres til udgangsakslen via de indkoblede gear. Differentialet er integreret i gearkassehuset. Denne type drev bruges blandt andet i en Volkswagen Golf og en Ford Focus (og selvfølgelig mange andre mærker!)
Figuren viser et diagram over en forhjulstrukket bil. Både motorblokken og gearkassen er placeret på langs. Motorblokken er placeret foran forakslen og gearkassen bag bagakslen. Differentialet er monteret ved drivakslerne. Dette system bruges blandt andet på den ældre VW Passat, Skoda Superb og Audi A4. De nyere modeller har nu en tværgående motorblok (dvs. situationen nedenfor).
Gear og gear:
Forskellige gearforhold kan opnås med forskellige gearstørrelser. Vi kalder disse transmissionsforhold gear. Når et stort tandhjul eksempelvis drives af et lille tandhjul, kan det lille gear lave 3 omdrejninger, mens det store gear kun går rundt én gang. Udvekslingsforholdet er da 1:1. Forsinkelsen og effektforøgelsen er så 3x så stor. Når det lille tandhjul har 3 tænder, vil det store tandhjul have 20 tænder.
Herunder kan du se de forskellige gear, der kan skiftes. Man kan se, at med hvert gear bliver højre gear på den øverste aksel (den primære aksel) mindre og mindre i gear 2 og 3. Gearet på højre side af den sekundære aksel bliver større. Dette bliver ved med at øge gearforholdet, hvilket er det ultimative mål for at skifte til et andet gear.
Første gear:
Drivkraften kommer ind i drivakslen til venstre ved pilen. Drivkraften overføres direkte til det sekundære akselgear. Den sekundære akse er den nederste akse. Det mindste gear på den sekundære aksel er koblet til det næstsidste gear på udgangsakslen. Udgangsakslen drejer meget langsommere end indgangsakslen på grund af dimensionerne af gearene. Det har givet den største forsinkelse. Det første gear har den største deceleration, så du kan accelerere fra stilstand med stor momentstigning.
Andet gear:
Gearene til venstre forbliver i indgreb. Drivkraften går via sekundærakslens tredje gear til udgangsakslens tredje gear. Udgangsakslen drejer stadig langsommere end indgangsakslen. Så der er stadig en forsinkelse. Decelerationen er nu mindre end ved første gear, så ved samme motorhastighed kan der opnås en højere køretøjshastighed end med første gear.
Tredje gear:
Drivkraften går gennem det andet gear på den sekundære aksel og det andet gear på den udgående aksel. Udgangsakslen drejer stadig langsommere end indgangsakslen. Decelerationen er nu mindre igen end med andet gear, så nu kan en højere køretøjshastighed opnås ved samme motorhastighed end med andet gear.
Fjerde gear:
Dette kaldes pris direkte. Drivkraften går fra indgangsakslen direkte til udgangsakslen. Motorens drejningsmoment overføres derfor 1 til 1 til hjulene. Faktisk virker gearkassen ikke i øjeblikket.
Med en fem-trins gearkasse er fjerde gear altid direkte drevet. Men med en 6-trins gearkasse er femte gear direkte drevet.
Femte gear:
I femte gear er de to bageste tandhjul forbundet med hinanden. Det største gear på den sekundære aksel er koblet til det mindste gear på udgangsakslen. Dette kaldes 'overdrive'. Udgangsakslen roterer nu hurtigere end indgangsakslen.
Gear 1, 2 og 3 er decelerationer; indgangsakslen roterer hurtigere end udgangsakslen. I fjerde gear roterer indgangsakslen lige så hurtigt som udgangsakslen (prise-direct). Dette 5. gear er derfor en rigtig acceleration, for i dette gear er udgangsakslen det eneste af alle gear, der roterer hurtigere end indgangsakslen. Ved kørsel på motorvejen vil motorhastigheden falde. Når du skal accelerere, skal du ofte skifte tilbage til et lavere gear.
Tilbage:
Ved valg af bakgear placeres et ekstra gear mellem gearene på sekundær- og udgangsakslen. Normalt, når det nederste gear drejer mod uret, vil det øverste gear, der er monteret mod det, dreje med uret. Hvis du placerer et andet gear ved siden af det højresvingende gear, vil det igen dreje mod uret. Dette gøres faktisk også i gearkassen. Indgangsakslen kører ganske enkelt på normal vis, og det ekstra gear vil få udgangsakslen til at rotere i den modsatte retning.
konklusion:
Det blev forklaret ovenfor, at ved at koble gear af forskellige størrelser, skabes et andet udvekslingsforhold (dvs. acceleration), og hvordan drivlinjen derefter kører. Nedenfor er en forklaring på, hvordan til- og frakobling af gearene fungerer, når håndtaget betjenes.
Betjening af gearkassen:
Når gearstangen flyttes i det indre, flyttes de kabler eller stænger (afhængig af gearkasse/mekanisme), der går til gearkassen.
På billedet nedenfor kan du se, at balladeura-akslen kan bevæge sig frem og tilbage. Dette mellemrum er angivet med pink. Balladeur-akslen styrer geargaflen. Skiftegaflen presser synchromesh-ringen mod kædehjulet ved hjælp af skifteringen. Når du skifter til næste gear, bevæger balladeur-akslen sig tilbage og placerer skiftegaflen i neutral position. Ved at skifte gear flyttes den samme geargaffel i den modsatte retning af balladeur-akslen for at gå i indgreb med det andet gear (f.eks. fra tredje til fjerde gear), eller en anden balladeur-aksel bruges til at flytte de andre geargafler.
Der er flere balladeur-aksler i gearkassen. Hver balladeur-aksel kan til- eller frakoble to gear. Betjening af de forskellige balladeur-aksler sker ved at flytte gearstangen til venstre og højre. Billedet nedenfor viser gearets H-mønster.
Når føreren ønsker at sætte første gear, vil han først flytte gearstangen fra midten (N for 'neutral') til venstre. Skiftakslen vil gå i indgreb med tænderne på balladeurakslen i første og andet gear.
Ved at flytte håndtaget op (til første gear), flyttes balladeur-akslen bagud (øverst til højre i billedet). Skiftegaflen forbinder det første gear kædehjul med akslen.
For at skifte til andet gear skal håndtaget flyttes ned (til neutral). Skiftegaflen bryder forbindelsen mellem aksel og gear. Ved at flytte håndtaget længere ned, vil den samme skiftegaffel forbinde det andet gear med akslen; andet gear er nu sat i. Denne balladeura-aksel skifter derfor skiftegaflen mellem første og andet gear.
For at skifte til tredje gear skal det andet gear kædehjul først kobles fra akslen. For at gøre dette skal håndtaget først flyttes opad igen (til neutral position). Håndtaget skal derefter flyttes til midten af H-mønsteret. Ved at flytte håndtaget fra venstre til midten, aktiveres balladeura-akslen i tredje og fjerde gear. Ved at skubbe håndtaget frem og tilbage vil det medføre, at tredje og fjerde gearskiftegafler flyttes frem eller tilbage for at aktivere disse gear.
Ved skift til femte gear skubbes håndtaget helt til højre. Balladeura-akslen i femte gear og bakgear er forbundet. For at vælge femte gear skubbes balladeur-akslen fremad for at tillade skiftegaflen at forbinde tandhjulet med akslen.
Billedet viser en koblingsmekanisme. Denne kabelbetjente mekanisme bruges i en bil med en tværgående motorblok. Fordi håndtag 1 og 2 bevæges af kablernes skubbe- eller trækbevægelse, bevæges skiftegaflerne gennem et såkaldt skiftetårn.
Synkronisering af enhed:
Hvis der ikke bruges en synkroniseringsenhed, vil gearene ikke gribe ind eller knirke på grund af forskellen i hastighed. Synchromesh ringe bruges til at sikre en jævn kobling af gearene. Synkroniseringsringene sørger for, at hastighederne på akslen og gearet er de samme, når der tændes. Alle gear (1 til 5 eller 6) er synkroniserede, ofte undtagen bakgearet. Det vil du også bemærke, fordi gearet nogle gange knirker, når du sætter i bakgear. Nogle gange er bakgearene synkroniseret.
Tandhjulene på de gear, der ikke er i indgreb, roterer frit omkring udgangsakslen. Indkobling af et gear betyder derfor at koble et frit roterende gear til udgangsakslen. Når et gear er indkoblet, skal hastigheden på udgangsakslen svare til hastigheden på det gear, der skal indkobles. Synchromesh-ringen er forbundet med udgangsakslen ved hjælp af kiler og roterer derfor med samme hastighed som denne udgangsaksel. Gearet der skal i gang har en anden hastighed end udgangsakslen, derfor også en anden hastighed end synchromeshen. Fordi skiftegaflen bevæger sig, tager den synchromeshen med sig, og den koniske del af synchromesh-ringen vil blive presset mod gearets indvendige koniske overflade. De koniske dele af begge dele presses mod hinanden, hvilket udligner friktionen mellem de koniske overflader. Når der ikke længere er hastighedsforskel mellem de to gear, kan skiftemuffen skubbes igennem, så tænderne glider ind i hinanden og gearet derfor går i indgreb uden at knirke. Synkronisatoren fungerer ikke kun ved indkobling af gearene, men også ved gearskift og nedgearing.
Det er meget dårligt for synchromesh-ringene at skifte meget hurtigt, så man trykker håndtaget meget hårdt ind i et gear. Synchromeshen vil så ikke have tid til at synkronisere. Det er derfor bedst at presse håndtaget forsigtigt mod modstand ved skift og kun trykke indtil det næsten automatisk skifter i gear.
En synchromesh ring er en sliddel. Friktion opstår under skift, så delen bliver slidt over tid. Ved normal brug kan synchromesh-ringen holde en bils liv, men ved forkert brug eller sporty skift vil synchromesh-ringene blive slidt for tidligt. Afstanden (3) mellem synchromesh-ringen og gearet på billedet nedenfor bliver mindre. Dette skyldes, at synchromesh-ringen slides på grænsefladen, hvor den rører ved tandhjulet. Denne del er angivet med afstand 1.
Når gearkassen er adskilt, kan de synchromesh ringe kontrolleres for slid. Afstanden mellem synchromesh-ringen og tandhjulet kan måles med en følemåler. Gearet bør ikke være i indgreb. Når en synchromesh-ring bliver slidt, bliver afstanden mellem synchromesh-ringen og gearet mindre.
Producenten af bilen eller gearkassen beskriver i værkstedsdokumentationen, hvad slidgrænsen for synchromesh-ringen er. Hvis den målte værdi er mindre end den maksimale slidværdi i værkstedsdokumentationen, skal den udskiftes.
Demontering af gearkassen:
Dette afsnit beskriver, hvordan en gearkasse kan adskilles. Dette kan give et godt billede af, hvordan indersiden af gearkassen rent faktisk ser ud, og hvordan delene i gearkassen kan udskiftes. Det drejer sig om en gearkasse på en baghjulstrukket bil, hvor motoren er placeret på langs.
Et antal bolte kan fjernes bagerst i den viste gearkasse. Bagsiden kan så skydes af. Gearkasseolien skal naturligvis først tømmes, før nogen dele afmonteres.
Interiøret med aksler og gear er fastgjort bagpå. Det komplette interiør kommer ud af gearkassehuset ved demontering.
Den sekundære aksels leje kan ses på indersiden (på højre side af hullet, hvorigennem den primære aksel passerer, når den er monteret).
Fem huller kan ses på venstre side af drivakselhullet. Disse fem huller indeholder de fire ender af balladeur-akslerne.
Billedet viser drivakslen, gearene og balladeur-akslerne med skiftegaflerne. Ved skift roterer og bevæger den relevante balladeur-aksel, således at geargaflen betjener gearets synkromatiske ring for at gå i indgreb med gearet.
Efter at de fastspændte stifter eller skruer, der forbinder skiftegaflerne med balladeur-akslerne, er blevet fjernet, kan balladeur-akslerne skydes ud. Dette får skiftegaflerne til at blive løse. Skiftegaflerne kan skydes af akslerne.
Billedet nedenfor viser, hvordan gearene ser ud. Hvis gear eller synchromesh ringe skal udskiftes, skal akslerne fjernes fra den anden side af gearkassehuset. Gearene og synkronisatoren skal presses af akslerne. De nye dele skal derefter presses tilbage på akslen.
For at kontrollere om synchromesh-ringene stadig er i orden, skal afstanden mellem kædehjulet og synchromesh-ringen måles. Hvis afstanden er større end den maksimale værdi, der er angivet af producenten, bæres den synkroniserede ring. Synchromesh-ringen skal udskiftes. Hvordan målingen skal udføres er beskrevet under afsnittet "synkroniseringsenhed" på denne side.
Konstant mesh:
Med en Constant Mesh gearkasse er gearene 'konstant' i indgreb. Gearene er monteret på udgangsakslen og er forbundet med hinanden ved hjælp af skiftebøsninger og medbringerkoblinger. Forklaringen ovenfor diskuterer altid Constant Mesh gearkassen.
På billedet nedenfor skifter den højre skiftebøsning til højre for at skifte til første gear og til venstre for at skifte til andet gear.
Glidende mesh:
Det er engelske ord for 'sliding' og 'interlocking'. Med denne type transmission skiftes gearene for at vælge et specifikt gear. Denne bruges stadig i dag i bakgear, men aldrig i moderne gearkasser længere, så vi vil ikke gå for langt ud i det. Tænderne er lige med en skråkant i enderne. Med denne type gearkasse vil du altid høre knirken ved skift, fordi den selvfølgelig ikke er synkroniseret.
Gearforhold:
Gearforholdene i gearkassen skal være nøjagtigt beregnet og konstrueret. Billedet nedenfor viser køretøjets hastighed på X-aksen og kraften på hjulene på Y-aksen. Det ses, at 1. gear har meget kraft ved hjulene, men stopper ved lav hastighed. Hvert gear derefter har mindre kraft ved hjulene og et højere hastighedsområde.
Klik her for at gå til siden Gear Ratios, hvor alle transmissionsforhold udregnes via den geometriske serie og den korrigerede geometriske serie (Jantes serie) med K-faktoren.
Den maksimale køretøjshastighed kan så også beregnes for hver transmission.
