Emner:
- Generell informasjon
- Enkel og dobbel reduksjon
- Girkasse i lengde- eller tverrretning
- Tannhjul og tannhjul
- Betjening av girkassen
- Synkroniserer enhet
- Ta fra hverandre girkassen
- Konstant mesh
- Sliding Mesh
- Girforhold
Generell informasjon:
Formålet med en girkasse er å tilpasse motorturtallet og dermed tilgjengelig motormoment og kraft til ulike kjøreforhold. Dette kan være ved akselerasjon eller nedbremsing, transport av tung last, kjøring opp og ned bakker og endringer i luft og rullemotstand som kan oppstå under kjøring. Skifte til et gunstigere gir under disse ulike omstendighetene vil i de fleste tilfeller føre til bedre drivstofforbruk og mer dreiemoment og kraft.
I et lavt gir (f.eks. andre) er det mer motormoment tilgjengelig enn i et høyere gir (f.eks. fjerde). Dette er fordi motorens veivaksel gjør flere omdreininger i andregir og går mye raskere ved akselerasjon enn med høyere gir. Det er derfor lurere å ikke kjøre i for høyt gir når man kjører med tung last, som for eksempel campingvogn. Absolutt ikke på fjellet.
Den er plassert mellom motoren og girkassen kopling som er utstyrt med clutchskive, trykkgruppe og utløserlager. Ved å trykke på clutchpedalen betjenes trykkplaten via en kabel. Med en hydraulisk clutch flyttes en væske fra den ene sylinderen til den andre ved hjelp av to clutchsylindere.
Nedenfor er et blokkskjema over hvordan drivverket fra motor til hjul oppnås med forhjuls-, bakhjuls- og firehjulsdrift. For mer informasjon om dette, se siden drivskjemaer.
Enkel og dobbel reduksjon:
Manuelle girkasser er delt inn i to grupper, nemlig enkel og dobbel reduksjon. Reduksjon er et annet ord for overføring. Så det betyr faktisk "enkel og dobbel" overføring. Hva som menes med det er vist nedenfor.
Enkel reduksjon
Tannhjulene til inngangs- og utgående aksel er direkte forbundet med hverandre.
A: Inngående aksel (drivaksel, fra motoren)
B: Utgående aksel (hovedaksel)
Dobbel reduksjon
Første gir er lagt inn; drivkreftene i første gir går fra A til B og fra C til D.
En kraft legges på gir A via inngående aksel. Dette giret står i direkte forbindelse med girene B, D og E. Fordi det første giret er innkoblet, har synkronisatoren koblet utgående aksel til gir D (se blå piler). Fra gir B forlater drivkreftene girkassen via utgående aksel. Utgangsakselen driver differensialen, som kan være plassert i girkassen (i forhjulsdrevne biler) eller differensialen kan monteres et annet sted, for eksempel i en bakhjulsdrevet bil. Mer om dette er forklart senere på denne siden.
A: Inngående akselgir (drivaksel, fra motor)
B, C & E: Sekundære akselgir
D & F: Utgående akselgir (hovedaksel)
Andre gir er lagt inn. Synkroniseringsenheten kobles fra gir D og kobles til gir F (se de blå pilene). I det øyeblikket roterer gir D, men er ikke koblet til utgående aksel. Gir F er, så drivkreftene går nå fra A til B og fra E til F.
Fordi girene C og E har forskjellige dimensjoner, har girforholdene endret seg. Dette betyr at motorhastigheten har sunket etter kobling med samme kjøretøyhastighet.
Girkasse i lengde- eller tverrretning:
Figuren viser et diagram over en bakhjulsdrevet bil. Motorblokken er plassert på langs (på langs) og girkassen er utstyrt med dobbel reduksjon. Det endelige giret (differensial) er plassert på bakakselen og driver bakhjulene. Det er denne typen drev som blant annet BMW bruker mye.
Dette bildet viser et diagram av en forhjulsdrevet bil. Motorblokken er plassert på tvers (bredde) og girkassen er utstyrt med en enkelt reduksjon.
Drivkreftene går inn i inngangsakselen (drivakselen) og overføres til utgående aksel via de innkoblede girene. Differensialen er integrert i girkassehuset. Denne typen drev brukes i blant annet en Volkswagen Golf og en Ford Focus (og selvfølgelig mange andre merker!)
Figuren viser et diagram over en forhjulsdrevet bil. Både motorblokken og girkassen er plassert på langs. Motorblokken er plassert foran forakselen og girkassen bak bakakselen. Differensialen er montert på drivakslene. Dette systemet brukes blant annet på eldre VW Passat, Skoda Superb og Audi A4. De nyere modellene har nå en tverrgående motorblokk (dvs. situasjonen nedenfor).
Gir og gir:
Ulike girforhold kan oppnås med forskjellige girstørrelser. Vi kaller disse utvekslingsforholdene gir. For eksempel, når et stort gir drives av et lite gir, kan det lille giret gjøre 3 omdreininger, mens det store giret bare går rundt én gang. Overføringsforholdet er da 1:1. Forsinkelsen og effektøkningen er da 3 ganger så stor. Når det lille tannhjulet har 3 tenner, vil det store tannhjulet ha 20 tenner.
Nedenfor kan du se de forskjellige girene som kan skiftes. Du kan se at med hvert gir blir høyre gir på toppakselen (primærakselen) mindre og mindre i gir 2 og 3. Giret på høyre side av sekundærakselen blir større. Dette fortsetter å øke girforholdet, som er det ultimate målet for å bytte til et annet gir.
Første gir:
Drivkraften går inn i drivakselen til venstre ved pilen. Drivkraften overføres direkte til sekundærakselgiret. Den sekundære aksen er den nederste aksen. Det minste giret på sekundærakselen er koblet til det nest siste giret på utgående aksel. Utgangsakselen dreier mye saktere enn inngående aksel på grunn av dimensjonene til girene. Dette har forårsaket den største forsinkelsen. Det første giret har størst retardasjon, slik at du kan akselerere fra stillestående med mye momentøkning.
Andre gir:
Girene til venstre forblir innkoblet. Drivkraften går via sekundærakselens tredje gir til utgangsakselens tredje gir. Den utgående akselen dreier fortsatt langsommere enn den inngående akselen. Så det er fortsatt en forsinkelse. Nedbremsingen er nå mindre enn med første gir, så ved samme motorturtall kan en høyere kjøretøyhastighet oppnås enn med første gir.
Tredje gir:
Drivkraften går gjennom det andre giret på sekundærakselen og det andre giret på utgangsakselen. Den utgående akselen dreier fortsatt langsommere enn den inngående akselen. Nedbremsingen er nå mindre igjen enn med andre gir, så nå kan en høyere kjøretøyhastighet oppnås ved samme motorturtall enn med andre gir.
Fjerde gir:
Dette kalles pris direkte. Drivkraften går fra inngående aksel direkte til utgående aksel. Motormomentet overføres derfor 1 til 1 til hjulene. Faktisk fungerer ikke girkassen for øyeblikket.
Med en fem-trinns girkasse er det fjerde giret alltid direktedrevet. Men med en 6-trinns girkasse er det femte giret direktedrevet.
Femte gir:
I femte gir er de to bakre tannhjulene koblet sammen. Det største giret på sekundærakselen er koblet til det minste giret på utgående aksel. Dette kalles "overdrive". Den utgående akselen roterer nå raskere enn den inngående akselen.
Gir 1, 2 og 3 er retardasjoner; inngående aksel roterer raskere enn utgående aksel. I fjerde gir roterer inngangsakselen like raskt som utgående aksel (prise-direct). Dette 5. giret er derfor en skikkelig akselerasjon, for i dette giret er utgående aksel den eneste av alle gir som roterer raskere enn inngående aksel. Ved kjøring på motorvei vil motorhastigheten reduseres. Når du skal akselerere, må du ofte bytte tilbake til et lavere gir.
Bakover:
Ved valg av revers plasseres et ekstra gir mellom girene på sekundær- og utgående aksel. Normalt, når det nederste giret dreier mot klokken, vil toppgiret som er montert mot det dreie med klokken. Hvis du plasserer et annet gir ved siden av det høyresvingende giret, vil det snu mot klokken igjen. Dette gjøres faktisk også i girkassen. Inngangsakselen driver ganske enkelt på normal måte, og det ekstra giret vil få utgangsakselen til å rotere i motsatt retning.
Konklusjon:
Det ble forklart ovenfor at ved å koble sammen gir av forskjellige størrelser, skapes et annet utvekslingsforhold (dvs. akselerasjon) og hvordan drivverket da går. Nedenfor er en forklaring på hvordan inn- og utkobling av girene fungerer når spaken betjenes.
Girkassedrift:
Når girspaken flyttes i interiøret, flyttes kablene eller stengene (avhengig av type girkasse/mekanisme) som går til girkassen.
På bildet nedenfor kan du se at balladeuraskaftet kan bevege seg frem og tilbake. Dette rommet er angitt i rosa. Balladeur-akselen styrer girgaffelen. Girgaffelen presser den synkroniserte ringen mot tannhjulet ved hjelp av girringen. Når du skifter til neste gir, beveger balladeurakselen seg tilbake, og setter girgaffelen i nøytral posisjon. Ved å skifte gir, flyttes den samme girgaffelen i motsatt retning av balladeurakselen for å koble inn det andre giret (f.eks. fra tredje til fjerde gir) eller en annen balladeuraksel brukes til å flytte de andre girgaflene.
Det er flere balladeur-aksler i girkassen. Hver balladeur-aksel kan koble inn eller ut to gir. Betjening av de ulike balladeur-akslene gjøres ved å flytte girspaken til venstre og høyre. Bildet nedenfor viser H-mønsteret til tannhjulene.
Når sjåføren vil legge inn første gir, vil han først flytte girspaken fra midten (N for 'nøytral') til venstre. Girakselen vil gripe inn i tennene til balladeurakselen til det første og andre giret.
Ved å flytte spaken opp (til første gir), flyttes balladeurakselen bakover (øverst til høyre i bildet). Girgaffelen kobler det første girtandhjulet til akselen.
For å skifte til andre gir må spaken flyttes ned (til nøytral). Skiftegaffelen bryter forbindelsen mellom aksel og gir. Ved å flytte spaken lenger ned vil den samme girgaffelen koble det andre giret til akselen; andre gir er nå satt inn. Denne balladeura-akselen skifter derfor girgaffelen mellom første og andre gir.
For å skifte til tredje gir må det andre tannhjulet først kobles fra akselen. For å gjøre dette må spaken først flyttes oppover igjen (til nøytral stilling). Spaken må deretter flyttes til midten av H-mønsteret. Ved å flytte spaken fra venstre til sentrum, kobles balladeura-akselen til tredje og fjerde gir. Hvis du skyver spaken forover og bakover, vil det tredje og fjerde girgaffelen flyttes forover eller bakover for å koble inn disse girene.
Når du gir opp til femte gir, skyves spaken helt til høyre. Balladeura-akselen til femte gir og revers er tilkoblet. For å velge femte gir skyves balladeur-akselen forover for å la girgaffelen koble kjedehjulet til akselen.
Bildet viser en koblingsmekanisme. Denne kabeldrevne mekanismen brukes i en bil med en tverrgående motorblokk. Fordi spakene 1 og 2 beveges ved å skyve eller trekke bevegelse av kablene, flyttes girgaflene gjennom et såkalt skiftetårn.
Synkronisering av enhet:
Hvis ingen synkroniseringsenhet brukes, vil ikke girene gripe inn eller knirke på grunn av forskjellen i hastighet. Synkromatiske ringer brukes for å sikre jevn kobling av girene. Synkroniseringsringene sørger for at hastighetene på akselen og giret er de samme ved innkobling. Alle gir (1 til 5 eller 6) er synkronisert, ofte unntatt revers. Du vil også merke dette fordi giret noen ganger knirker når du setter i revers. Noen ganger er reversgirene synkronisert.
Tannhjulene til tannhjulene som ikke er i inngrep, roterer fritt rundt den utgående akselen. Å koble inn et gir betyr derfor å koble et fritt roterende gir til den utgående akselen. Når et gir er lagt inn, må hastigheten på utgående aksel tilsvare hastigheten til giret som skal legges inn. Synchromesh-ringen er koblet til utgående aksel ved hjelp av kilespor og roterer derfor med samme hastighet som denne utgående akselen. Giret som må legges inn har en annen hastighet enn utgående aksel, derfor også en annen hastighet enn synchromesh. Fordi girgaffelen beveger seg, tar den synkroniseringen med seg og den koniske delen av synkroniseringsringen vil bli presset mot den indre koniske overflaten av giret. De koniske delene av begge deler presses mot hverandre, og utligner friksjonen mellom de koniske overflatene. Når det ikke lenger er hastighetsforskjell mellom de to girene, kan skiftehylsen skyves igjennom slik at tennene glir inn i hverandre og giret derfor kobles inn uten å knirke. Synkronisatoren fungerer ikke bare ved innkobling av girene, men også ved girskift og nedgiring.
Det er veldig dårlig for synchromesh-ringene å skifte veldig raskt, så å presse spaken veldig hardt inn i et gir. Synchromeshen vil da ikke ha tid til å synkronisere. Det er derfor best å trykke spaken forsiktig mot motstand ved giring og kun trykke til den nesten automatisk girer.
En synchromesh ring er en slitedel. Friksjon oppstår under skifting, så delen vil slites ut over tid. Ved normal bruk kan synchromesh-ringen vare bilens liv, men ved feil bruk eller sporty giring vil synchromesh-ringene slites ut for tidlig. Avstanden (3) mellom den synkroniserte ringen og tannhjulet på bildet nedenfor vil bli mindre. Dette er fordi den synkroniserte ringen slites på grensesnittet der den berører tannhjulet. Denne delen er indikert med avstand 1.
Når girkassen er tatt fra hverandre, kan synchromesh-ringene kontrolleres for slitasje. Avstanden mellom den synkroniserte ringen og tannhjulet kan måles med en følemåler. Giret skal ikke kobles inn. Når en synchromesh-ring slites ut, blir avstanden mellom synchromesh-ringen og giret mindre.
Produsenten av bilen eller girkassen beskriver i verksteddokumentasjonen hva slitasjegrensen på synkronringen er. Dersom den målte verdien er mindre enn maksimal slitasjeverdi i verksteddokumentasjonen, skal den skiftes ut.
Demontering av girkassen:
Denne delen beskriver hvordan en girkasse kan tas fra hverandre. Dette kan gi et godt bilde av hvordan innsiden av girkassen faktisk ser ut og hvordan delene i girkassen kan byttes ut. Dette dreier seg om en girkasse til en bakhjulsdrevet bil hvor motoren er plassert i lengderetningen.
Et antall bolter kan fjernes på baksiden av girkassen som vises. Den bakre kan da skyves av. Naturligvis må girkasseoljen først tappes ut før noen deler demonteres.
Interiøret med aksler og gir er festet bak. Hele interiøret kommer ut av girkassehuset ved demontering.
Lageret til sekundærakselen kan sees på innsiden (på høyre side av hullet som primærakselen går gjennom når den er montert).
Fem hull kan sees på venstre side av drivakselhullet. Disse fem hullene inneholder de fire endene av balladeur-akslene.
Bildet viser drivakselen, girene og balladeur-akslene med girgaflene. Ved giring roterer og beveger den aktuelle balladeurakselen seg, slik at girgaffelen betjener den synkroniserte ringen på giret for å koble inn giret.
Etter at de fastklemte pinnene eller skruene som forbinder girgaflene til balladeur-akslene er fjernet, kan balladeur-akslene skyves ut. Dette fører til at girgaflene blir løse. Skiftegaflene kan skyves av akslene.
Bildet nedenfor viser hvordan girene ser ut. Hvis gir eller synkromeringer må skiftes ut, må akslingene fjernes fra den andre siden av girkassehuset. Tannhjulene og synkronisatoren må presses av akslingene. De nye delene må da presses tilbake på akselen.
For å sjekke om synchromesh-ringene fortsatt er i orden, må avstanden mellom tannhjulet og synchromesh-ringen måles. Hvis avstanden er større enn maksimumsverdien spesifisert av produsenten, er den synkroniserte ringen slitt. Synchromesh-ringen må skiftes ut. Hvordan målingen skal utføres er beskrevet under "synkroniseringsenhet" på denne siden.
Konstant mesh:
Med en Constant Mesh-girkasse er girene "konstant" sammen. Tannhjulene er montert på utgående aksel og er forbundet med hverandre ved hjelp av skiftehylser og hundekoblinger. Forklaringen ovenfor diskuterer alltid Constant Mesh-girkassen.
På bildet nedenfor skifter høyre girhylse til høyre for å legge inn første gir og til venstre for å legge inn andre gir.
Glidende mesh:
Dette er engelske ord for «sliding» og «interlocking». Med denne typen girskift skiftes girene for å velge et spesifikt gir. Denne brukes fortsatt i dag i revers, men aldri i moderne girkasser lenger, så vi skal ikke gå så langt inn i det. Tennene er rette med en skråkant i endene. Med denne typen girkasser vil du alltid høre knirking ved giring fordi den selvfølgelig ikke er synkronisert.
Girforhold:
Girforholdene i girkassen må beregnes og konstrueres nøyaktig. Bildet nedenfor viser kjøretøyets hastighet på X-aksen og kraften på hjulene på Y-aksen. Man ser at 1. gir har mye kraft ved hjulene, men stopper ved lav kjøretøyhastighet. Hvert gir etter det har mindre kraft på hjulene og et høyere hastighetsområde.
Klikk her for å gå til siden Gear Ratios, hvor alle transmisjonsforhold beregnes via den geometriske serien og den korrigerte geometriske serien (Jantes serien) med K-faktoren.
Maksimal kjøretøyhastighet kan da også beregnes for hver girkasse.
