Viðfangsefni:
- Almennar upplýsingar
- Einföld og tvöföld lækkun
- Gírkassi í lengdar- eða þverstefnu
- Tannhjól og gír
- Að stjórna gírkassanum
- Samstillingartæki
- Taktu í sundur gírkassa
- Stöðugt möskvi
- Renna Mesh
- Gírhlutföll
Almennar upplýsingar:
Tilgangur gírkassa er að laga snúningshraða vélarinnar og þar af leiðandi tiltækt tog og afl vélarinnar að mismunandi akstursskilyrðum. Þetta getur verið við hröðun eða hraðaminnkun, flutning á þungri farmi, akstur upp og niður brekkur og breytingar á lofti og veltumótstöðu sem geta átt sér stað við akstur. Að skipta yfir í hagstæðari gír við þessar mismunandi aðstæður mun í flestum tilfellum leiða til betri eldsneytisnotkunar og meira tog og afl.
Í lágum gír (t.d. annar) er meira tog í vélinni í boði en í hærri gír (t.d. fjórði). Þetta er vegna þess að sveifarás vélarinnar snýr fleiri snúningum í öðrum gír og snýst mun hraðar við hröðun en með hærri gír. Það er því skynsamlegra að aka ekki í of háum gír þegar ekið er með mikla hleðslu eins og hjólhýsi. Svo sannarlega ekki á fjöllum.
The. er staðsett á milli vélar og gírkassa kúpling sem er búinn kúplingsskífu, þrýstihópi og losunarlegu. Með því að ýta á kúplingspedalinn er þrýstiplötunni stjórnað með snúru. Með vökvakúplingu er vökvi fluttur úr einum strokk til annars með tveimur kúplingshólkum.
Hér að neðan er kubbamynd af því hvernig drifið frá vélinni að hjólunum er náð með fram-, aftur- og fjórhjóladrifi. Fyrir frekari upplýsingar um þetta, sjá síðuna drifform.
Einföld og tvöföld lækkun:
Handskiptir gírkassar skiptast í tvo hópa, það er einn og tvöfaldur minnkun. Minnkun er annað orð yfir sendingu. Þannig að það þýðir í raun „ein og tvöföld“ sending. Hvað er átt við með því er sýnt hér að neðan.
Einföld lækkun
Gír inntaks- og úttakskafta eru beintengdir hvert við annað.
A: Inntaksskaft (drifskaft, frá vélinni)
B: Úttaksskaft (aðalskaft)
Tvöföld lækkun
Fyrsti gír er settur í; drifkraftarnir í fyrsta gír fara frá A til B og frá C til D.
Kraftur er settur á gír A í gegnum inntaksskaftið. Þessi gír er í beinni tengingu við gír B, D og E. Vegna þess að fyrsti gírinn er settur í hefur samstillingartækið tengt úttaksásinn við gír D (sjá bláar örvar). Frá gír B fara drifkraftarnir úr gírkassanum í gegnum úttaksskaftið. Úttaksskaftið knýr mismunadrifið sem getur verið staðsett í gírkassanum (í framhjóladrifnum bílum) eða hægt er að setja mismunadrifið á annan stað eins og í afturdrifnum bíl. Meira um þetta er útskýrt síðar á þessari síðu.
A: Gír inntaksskafts (drifskaft, frá vél)
B, C og E: Gírar á aukaskafti
D & F: Gír úttaksskafts (aðalskaft)
Annar gír er settur í. Samstillingarbúnaðurinn er aftengdur gír D og tengdur við gír F (sjá bláu örvarnar). Á því augnabliki snýst gír D, en er ekki tengt við úttaksskaftið. Gír F er þannig að drifkraftarnir fara nú frá A til B og frá E til F.
Vegna þess að gírar C og E hafa mismunandi stærð hafa gírhlutföllin breyst. Þetta þýðir að snúningshraði hreyfilsins hefur lækkað eftir tengingu við sama ökuhraða.
Gírkassi í lengdar- eða þverstefnu:
Myndin sýnir skýringarmynd af afturdrifnum bíl. Vélarkubburinn er settur á lengdina (endis langsum) og gírkassinn er búinn tvöfaldri minnkun. Lokagírinn (mismunadrif) er staðsettur á afturásnum og knýr afturhjólin. Þetta er aksturstegundin sem meðal annars BMW notar mikið.
Þessi mynd sýnir skýringarmynd af framhjóladrifnum bíl. Vélarkubburinn er settur þversum (á breiddina) og gírkassinn er búinn einni minnkun.
Drifkraftarnir fara inn í inntaksskaftið (drifskaftið) og berast til úttaksskaftsins með gírunum sem eru tengdir. Mismunadrifið er innbyggt í gírkassahúsið. Þessi tegund af drif er meðal annars notuð í Volkswagen Golf og Ford Focus (og auðvitað mörgum öðrum tegundum!)
Myndin sýnir skýringarmynd af framhjóladrifnum bíl. Bæði vélarblokkin og gírkassinn eru staðsettir eftir endilöngu. Vélarkubburinn er staðsettur fyrir framan framöxulinn og gírkassinn fyrir aftan afturöxulinn. Mismunadrifið er komið fyrir á drifásunum. Þetta kerfi er meðal annars notað á eldri VW Passat, Skoda Superb og Audi A4. Nýrri gerðirnar eru nú með þverskips vélarblokk (þ.e. ástandið hér að neðan).
Gírar og gírar:
Hægt er að ná mismunandi gírhlutföllum með mismunandi gírstærðum. Við köllum þessi skiptingarhlutföll gír. Til dæmis, þegar stór gír er knúinn áfram af litlum gír, getur litli gírinn snúið 3 snúningum á meðan stóri gírinn fer aðeins einu sinni. Sendingarhlutfallið er þá 1:1. Seinkunin og kraftaukningin eru þá 3x meiri. Þegar litli gírinn er með 3 tennur mun stóri gírinn hafa 20 tennur.
Hér að neðan má sjá mismunandi gíra sem hægt er að skipta um. Þú getur séð að með hverjum gír verður hægri gír efsta skaftsins (aðalskaftið) sífellt minna í gírum 2 og 3. Gírinn hægra megin á aukaskaftinu er að stækka. Þetta heldur áfram að auka gírhlutfallið, sem er lokamarkmiðið með því að skipta yfir í annan gír.
Fyrsti gír:
Drifkrafturinn fer inn í drifskaftið vinstra megin við örina. Drifkrafturinn er sendur beint til aukaskaftsins. Aukaásinn er neðsti ásinn. Minnsti gírinn á aukaskaftinu er tengdur við næstsíðasta gírinn á úttaksskaftinu. Úttaksskaftið snýst mun hægar en inntaksskaftið vegna stærðar gíranna. Þetta hefur valdið mestu seinkuninni. Mesta hraðaminnkun er í fyrsta gír þannig að hægt er að hraða úr kyrrstöðu með mikilli togaukningu.
Annar gír:
Gírarnir til vinstri eru áfram í gangi. Drifkrafturinn fer í gegnum þriðja gír aukaskaftsins í þriðja gír úttaksskaftsins. Úttaksskaftið snýst samt hægar en inntaksskaftið. Svo það er enn seinkun. Hækkunin er nú minni en í fyrsta gír, þannig að við sama vélarhraða er hægt að ná meiri hraða ökutækis en með fyrsta gír.
Þriðji gír:
Drifkrafturinn fer í gegnum annan gír aukaskaftsins og annan gír úttaksskaftsins. Úttaksskaftið snýst samt hægar en inntaksskaftið. Aftur er hraðaminnkunin aftur minni en í öðrum gír, þannig að nú er hægt að ná meiri hraða ökutækis við sama snúningshraða en með öðrum gír.
Fjórði gír:
Þetta er kallað verð beint. Drifkrafturinn fer frá inntaksskaftinu beint til úttaksskaftsins. Vélartogið er því sent 1 á 1 til hjólanna. Reyndar virkar gírkassinn ekki í augnablikinu.
Með fimm gíra gírkassa er fjórði gírinn alltaf beindrifinn. Hins vegar, með 6 gíra gírkassa er fimmti gírinn beindrifinn.
Fimmti gír:
Í fimmta gír eru tvö aftari tannhjól tengd saman. Stærsti gírinn á aukaskaftinu er tengdur við minnsta gírinn á úttaksskaftinu. Þetta er kallað „overdrive“. Úttaksskaftið snýst nú hraðar en inntaksskaftið.
Gír 1, 2 og 3 eru hraðaminnkun; inntaksskaftið snýst hraðar en úttaksskaftið. Í fjórða gír snýst inntaksskaftið eins hratt og úttaksskaftið (prise-direct). Þessi 5. gír er því algjör hröðun því í þessum gír er úttaksskaftið það eina af öllum gírum sem snýst hraðar en inntaksskaftið. Þegar ekið er á þjóðveginum mun snúningshraði vélarinnar minnka. Þegar þú þarft að flýta þér þarf oft að skipta aftur í lægri gír.
Til baka:
Þegar valið er afturábak er aukagír settur á milli gíra auka- og útrásar. Venjulega, þegar neðsti gírinn snýst rangsælis, mun efsti gírinn sem er festur á móti honum snúast réttsælis. Ef þú setur annan gír við hliðina á hægri snúningsgírnum snýst hann aftur rangsælis. Þetta er reyndar líka gert í gírkassanum. Inntaksskaftið keyrir einfaldlega á venjulegan hátt og aukagírinn mun valda því að úttaksskaftið snýst í gagnstæða átt.
Ályktun:
Hér að ofan var útskýrt að með því að tengja saman gíra af mismunandi stærðum skapast annað skiptingarhlutfall (þ.e.a.s. hröðun) og hvernig drifrásin gengur síðan. Hér að neðan er útskýring á því hvernig tenging og losun gíranna virkar þegar stönginni er stýrt.
Rekstur gírkassa:
Þegar gírstöngin er hreyfð í innréttingunni færast snúrurnar eða stangirnar (fer eftir gerð gírkassa/vélbúnaðar) sem fara í gírkassann.
Á myndinni hér að neðan má sjá að balladeura skaftið getur færst fram og til baka. Þetta bil er táknað með bleiku. Balladeur-ásinn stjórnar skiptigafflinum. Gaffalgafflinn þrýstir synchromesh hringnum að keðjuhjólinu með hjálp skiptahringsins. Þegar skipt er yfir í næsta gír færist balladeur skaftið til baka og setur skiptigafflina í hlutlausa stöðu. Með því að skipta um gír er sami skiptingafaffillinn færður í gagnstæða átt af balladeurskaftinu til að fara í annan gír (t.d. úr þriðja til fjórða gír) eða annar balladeur-skaft er notaður til að færa hina skiptigafflana.
Það eru nokkrir balladeur stokkar í gírkassanum. Hver balladeur ás getur tengst eða aftengt tvo gíra. Notkun hinna ýmsu balladeur-ása fer fram með því að færa gírstöngina til vinstri og hægri. Myndin hér að neðan sýnir H mynstur gíranna.
Þegar ökumaður vill fara í fyrsta gír mun hann fyrst færa gírstöngina frá miðju (N fyrir „hlutlaus“) til vinstri. Skiptaskaftið mun tengjast tennur balladeurskafts fyrsta og annars gírsins.
Með því að færa stöngina upp (í fyrsta gír) er balladeur-ásinn færður aftur á bak (efst til hægri á myndinni). Gafflinn tengir fyrsta gír keðjuhjólið við ásinn.
Til að skipta yfir í annan gír þarf að færa stöngina niður (í hlutlausan). Skiptagafflinn slítur tengingu milli áss og gírs. Með því að færa stöngina lengra niður mun sami skiptigaffill tengja hinn gírinn við ásinn; annar gír er nú settur í. Þessi balladeura ás færir því skiptigafflinum á milli fyrsta og annars gírs.
Til að skipta yfir í þriðja gír verður fyrst að aftengja annan gír keðjuhjólið frá ásnum. Til að gera þetta verður fyrst að færa stöngina aftur upp á við (í hlutlausa stöðu). Síðan verður að færa stöngina í miðju H mynstursins. Með því að færa stöngina frá vinstri í miðju er balladeura-ásinn á þriðja og fjórða gír tekinn. Ef stönginni er ýtt fram og til baka verða þriðju og fjórða gírskiptigafflarnir færðir fram eða aftur til að tengjast þessum gírum.
Þegar skipt er upp í fimmta gír er stönginni ýtt alla leið til hægri. Balladeura ás fimmta gírs og bakka er tengdur. Til að velja fimmta gír er balladeur-ásnum ýtt áfram til að leyfa skiptigafflinum að tengja tannhjólið við ásinn.
Myndin sýnir skiptibúnað. Þessi kapalstýrða vélbúnaður er notaður í bíl með þverskips vélarblokk. Vegna þess að stangir 1 og 2 eru færðar með því að ýta eða toga snúrurnar, eru skiptingargafflarnir færðir í gegnum svokallaðan skiptiturn.
Samstillingartæki:
Ef enginn samstillingarbúnaður er notaður munu gírarnir ekki passa saman eða skælfa vegna mismunar á hraða. Synchromesh hringir eru notaðir til að tryggja slétta tengingu gíranna. Samstillingarhringirnir tryggja að hraðinn á skaftinu og gírnum sé sá sami þegar kveikt er á. Allir gírar (1 til 5 eða 6) eru samstilltir, oft nema bakkgírinn. Þú munt líka taka eftir þessu vegna þess að gírinn klikkar stundum þegar þú setur í bakkgír. Stundum eru bakkgírarnir samstilltir.
Gír gíranna sem ekki eru tengdir snúast frjálslega um úttaksskaftið. Að tengja gír þýðir því að tengja frjálst snúningsgír við úttaksásinn. Þegar gír er settur í, verður hraði úttaksskafts að samsvara hraða gírsins sem á að setja í. Synchromesh hringurinn er tengdur við úttaksskaftið með lyklarásum og snýst því á sama hraða og þetta úttaksskaft. Gírinn sem þarf að setja í hefur annan hraða en úttaksskaftið, þar af leiðandi líka annan hraða en samstilltur. Vegna þess að skiptigaffillinn hreyfist tekur hann samstillinguna með sér og keilulaga hluti samstillingarhringsins verður þrýst á innra keilulaga yfirborð gírsins. Keilulaga hlutar beggja hluta eru þrýstir á móti hvor öðrum, sem jafnar núning milli keilulaga yfirborðanna. Þegar ekki er lengur hraðamunur á milli gíranna tveggja er hægt að þrýsta skiptingunni í gegn þannig að tennurnar renna hver í aðra og gírinn er því settur í gang án þess að það fari að krauma. Samstillingin virkar ekki aðeins þegar skipt er í gírana heldur einnig þegar skipt er um gír og gírað niður.
Það er mjög slæmt fyrir samstilltu hringina að breytast mjög hratt, svo að þrýsta stönginni mjög fast í gír. Samstillingin mun þá ekki hafa tíma til að samstilla. Það er því best að þrýsta stönginni varlega á móti mótstöðu þegar skipt er og ýta aðeins þar til hún fer nánast sjálfkrafa í gír.
Synchromesh hringur er slithluti. Núningur á sér stað við tilfærslu, þannig að hluturinn mun slitna með tímanum. Við venjulega notkun getur synchromesh hringurinn enst út lífið í bíl, en við óviðeigandi notkun eða sportlega skiptingu slitna synchromesh hringirnir of snemma. Fjarlægðin (3) milli samstilltu hringsins og gírsins á myndinni hér að neðan mun minnka. Þetta er vegna þess að synchromesh hringurinn berst á viðmótinu þar sem hann snertir tannhjólið. Þessi hluti er auðkenndur með fjarlægð 1.
Þegar gírkassinn hefur verið tekinn í sundur er hægt að athuga hvort samstilltu hringirnir séu slitnir. Fjarlægðin milli samstilltu hringsins og tannhjólsins er hægt að mæla með þreifamæli. Gírinn ætti ekki að vera tengdur. Þegar samstilltur hringur slitist minnkar fjarlægðin milli samstillingarhringsins og gírsins.
Framleiðandi bílsins eða gírkassans lýsir í verkstæðisgögnum hver slitmörk samstillingarhringsins eru. Ef mæligildið er minna en hámarksslitgildið í verkstæðisskjölunum verður að skipta um það.
Að taka gírkassann í sundur:
Þessi hluti lýsir því hvernig hægt er að taka gírkassa í sundur. Þetta getur gefið góða mynd af því hvernig inni í gírkassanum lítur út í raun og veru og hvernig hægt er að skipta um hluta í gírkassanum. Um er að ræða gírkassa afturhjóladrifs bíls þar sem vélin er sett á lengd.
Hægt er að fjarlægja fjölda bolta aftan á gírkassanum sem sýndur er. Þá er hægt að renna bakhliðinni af. Auðvitað þarf fyrst að tæma gírkassaolíuna áður en hlutir eru teknir í sundur.
Innréttingin með öxlum og gírum er fest að aftan. Heildarinnréttingin kemur út úr gírkassahúsinu þegar verið er að taka í sundur.
Legu aukaskaftsins sést að innan (hægra megin við holuna sem aðalskaftið fer í gegnum þegar hann er settur upp).
Fimm göt sjást vinstra megin á drifskaftsholinu. Þessar fimm holur innihalda fjóra enda balladeur ásanna.
Myndin sýnir drifskaftið, gírana og balladeurskafta með skiptigafflunum. Þegar skipt er um snýst viðkomandi balladeur-skaft og hreyfist, þannig að skiptigaffillinn rekur samstillingahring gírsins til að tengja gírinn.
Eftir að klemmdu pinnarnir eða skrúfurnar sem tengja skiptigafflana við balladeur ásana hafa verið fjarlægðir er hægt að renna balladeur ásunum út. Þetta veldur því að skiptingargafflarnir losna. Hægt er að renna skiptigafflunum af öxlunum.
Myndin hér að neðan sýnir hvernig gírarnir líta út. Ef skipta þarf um gíra eða samstillta hringa þarf að fjarlægja stokka frá hinni hlið gírkassahússins. Þrýsta verður gírunum og samstillingunni af öxlunum. Þá þarf að þrýsta nýju hlutunum aftur á ásinn.
Til að athuga hvort samstillingarhringirnir séu enn í lagi þarf að mæla fjarlægðina milli tannhjólsins og samstillingarhringsins. Ef fjarlægðin er meiri en hámarksgildið sem framleiðandi tilgreinir er samstilltur hringur borinn. Skipta þarf um samstilltan hring. Hvernig ætti að framkvæma mælinguna er lýst undir hlutanum „samstillingartæki“ á þessari síðu.
Constant Mesh:
Með Constant Mesh gírkassa eru gírarnir „stöðugt“ í samskeyti. Gírarnir eru festir á úttaksskaftið og eru tengdir hvert við annað með því að nota skiptimúffur og hundatengi. Skýringin hér að ofan fjallar alltaf um Constant Mesh gírkassann.
Á myndinni hér að neðan færist hægri skiptingarmúsin til hægri til að fara í fyrsta gír og til vinstri til að fara í annan gír.
Renna möskva:
Þetta eru ensk orð fyrir 'sliding' og 'interlocking'. Með þessari tegund af gírskiptingu er skipt um gír til að velja ákveðinn gír. Þetta er enn notað í dag í bakkgírum, en aldrei í nútíma gírkössum lengur, svo við förum ekki langt út í það. Tennurnar eru beinar með ská á endunum. Með þessari tegund af gírkassa heyrist alltaf brak þegar skipt er því hann er auðvitað ekki samstilltur.
Gírhlutföll:
Gírhlutföllin í gírkassanum verða að vera nákvæmlega reiknuð og smíðuð. Myndin hér að neðan sýnir hraða ökutækisins á X-ásnum og kraftinn á hjólin á Y-ásnum. Það má sjá að 1. gír hefur mikinn kraft við hjólin en stoppar á lágum ökuhraða. Hver gír eftir það hefur minni kraft við hjólin og hærra hraðasvið.
Smelltu hér til að fara á síðuna Gírhlutföll, þar sem öll flutningshlutföll eru reiknuð í gegnum rúmfræðilegu röðina og leiðréttu rúmfræðilegu röðina (röð Jantes) með K-stuðlinum.
Þá er einnig hægt að reikna út hámarkshraða ökutækis fyrir hverja sendingu.
