Wie Schaltgetriebe funktionieren

Die heutigen Fahrzeuggetriebe sind serienmäßig, manuell, CVT und sogar automatisiert manuell erhältlich. 00ONE / ISTOCK

Wenn Sie ein Schaltauto fahren, haben Sie möglicherweise mehrere Fragen im Kopf.

Wie macht das lustig "H" -Muster Dass ich diesen Schaltknauf bewege, hat irgendeine Beziehung zu den Gängen im Getriebe? Was bewegt sich im Getriebe, wenn ich den Schalthebel bewege??

Wenn ich es vermassle und das schrecklich höre Mahlen Ton, was ist eigentlich Schleifen? Was würde passieren, wenn ich versehentlich in wechseln würde? umkehren während ich die Autobahn runter rase? Würde die gesamte Übertragung explodieren?

In diesem Artikel beantworten wir all diese und weitere Fragen, während wir das Innere eines Schaltgetriebes untersuchen.

Autos brauchen Getriebe wegen der Physik des Benzinmotors. Erstens hat jeder Motor eine rote Linie - Ein maximaler Drehzahlwert, über den der Motor nicht ohne Explosion fahren kann. Zweitens, wenn Sie gelesen haben, wie Pferdestärken funktionieren, dann wissen Sie, dass Motoren enge Drehzahlbereiche haben, in denen Leistung und Drehmoment maximal sind. Zum Beispiel könnte ein Motor seine maximale Leistung bei 5.500 U / min produzieren. Durch das Getriebe kann sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Antriebsrädern ändern, wenn das Auto schneller und langsamer wird. Sie schalten die Gänge, damit der Motor unterhalb der Redline und in der Nähe des Drehzahlbereichs seiner besten Leistung bleibt.

Im Idealfall wäre das Getriebe in seinen Übersetzungsverhältnissen so flexibel, dass der Motor immer mit seinem einzigen Drehzahlwert mit der besten Leistung laufen könnte. Das ist die Idee hinter dem stufenlosen Getriebe (CVT). Wir werden als nächstes darüber sprechen.

Inhalt

1. Stufenlose Getriebe
2. Eine sehr einfache Übertragung
3. In den ersten Gang schalten
4. Eine echte Übertragung
5. Was ist mit dem automatisierten Handbuch??
6. Wo sind die Handbücher geblieben??

Ein stufenloses Getriebe (CVT) hat einen nahezu unendlichen Bereich von Übersetzungsverhältnissen. In der Vergangenheit konnten CVTs in Bezug auf Kosten, Größe und Zuverlässigkeit nicht mit Vier- und Fünfganggetrieben konkurrieren, sodass Sie sie in Serienautos nicht sahen. Heutzutage haben Verbesserungen im Design CVTs häufiger gemacht.

Das Getriebe ist über die Kupplung mit dem Motor verbunden. Die Eingangswelle des Getriebes dreht sich daher mit der gleichen Drehzahl wie der Motor, was sowohl die Leistung als auch den Kraftstoffverbrauch verbessert. CVTs wurden in Hybridautos üblich, weil sie wesentlich effizienter als manuelle und herkömmliche Automatikgetriebe sind und ihre Popularität von da an sprunghaft anstieg, als die Autohersteller um die bestmöglichen Kraftstoffverbrauchswerte kämpften. Ende 2016 war jedes vierte in den USA verkaufte Auto mit einem CVT ausgestattet.

Das CVT hat seine Nachteile; Vor allem kann das Fahren träge sein, da es eher auf Effizienz als auf Spaß ausgelegt ist. Da sich jedoch viele Fahrer vom Schaltgetriebe entfernen, was dazu führt, dass weniger Handbücher angeboten werden, erhöht das CVT seine Präsenz weiter. Das CVT funktioniert auch am besten in kleinen Autos mit kleinen Motoren, weshalb die meisten LKWs und großen SUVs weiterhin traditionelle Automatiken verwenden.

Weitere Informationen zur Funktionsweise von stufenlosen Getrieben finden Sie unter Funktionsweise von CVTs. Schauen wir uns nun eine einfache Übertragung an.

Um die Grundidee eines Standardgetriebes zu verstehen, zeigt das Diagramm links ein sehr einfaches Zwei-Gang-Getriebe im Leerlauf. Schauen wir uns die einzelnen Teile in diesem Diagramm an, um zu verstehen, wie sie zusammenpassen:

• Das grüner Schaft kommt vom Motor durch die Kupplung. Die grüne Welle und das grüne Zahnrad sind als eine Einheit verbunden. (Die Kupplung ist ein Gerät, mit dem Sie den Motor und das Getriebe verbinden und trennen können.) Wenn Sie das Kupplungspedal betätigen, werden Motor und Getriebe getrennt, damit der Motor auch im Stillstand laufen kann. Wenn Sie das Kupplungspedal loslassen, sind Motor und grüne Welle direkt miteinander verbunden. Die grüne Welle und das Getriebe drehen sich mit der gleichen Drehzahl wie der Motor.
• Das roter Schaft und Zahnräder heißen die Vorgelegewelle. Diese sind ebenfalls einteilig miteinander verbunden, sodass sich alle Zahnräder auf der Vorgelegewelle und der Vorgelegewelle selbst als eine Einheit drehen. Die grüne Welle und die rote Welle sind direkt über ihre kämmenden Zahnräder miteinander verbunden, so dass sich die rote Welle dreht, wenn sich die grüne Welle dreht. Auf diese Weise erhält die Vorgelegewelle ihre Kraft direkt vom Motor, wenn die Kupplung eingerückt ist.
• Das gelber Schaft ist eine Keilwelle, die über das Differential mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs direkt mit der Antriebswelle verbunden ist. Wenn sich die Räder drehen, dreht sich die gelbe Welle.
• Das blaue Zahnräder auf Lagern fahren, so dass sie sich auf dem drehen gelber Schaft. Wenn der Motor abgestellt ist, das Auto jedoch im Leerlauf fährt, kann sich die gelbe Welle in den blauen Gängen drehen, während die blauen Gänge und die Vorgelegewelle bewegungslos sind.
• Der Zweck der Halsband ist es, einen der beiden zu verbinden blaue Zahnräder zum gelbe Antriebswelle. Der Kragen ist über die Keile direkt mit dem gelben Schaft verbunden und dreht sich mit dem gelben Schaft. Der Bund kann jedoch entlang der gelben Welle nach links oder rechts gleiten, um einen der blauen Zahnräder einzurasten. Zähne am Halsband, sogenannte Hundezähne, passen in Löcher an den Seiten der blauen Zahnräder, um sie in Eingriff zu bringen.

Nun wollen wir sehen, was passiert, wenn Sie in den ersten Gang schalten.

Befolgen Sie die schrittweisen Schritte zum Schalten.

Das Bild links zeigt, wie der lila Kragen beim Schalten in den ersten Gang in den blauen Gang rechts einrastet. Wie die Grafik zeigt, dreht die grüne Welle des Motors die Vorgelegewelle, wodurch das blaue Zahnrad nach rechts gedreht wird. Dieses Zahnrad überträgt seine Energie durch den Bund, um die gelbe Antriebswelle anzutreiben. Währenddessen dreht sich das blaue Zahnrad links, aber es läuft frei auf seinem Lager, so dass es keinen Einfluss auf die gelbe Welle hat.

Wenn sich der Bund zwischen den beiden Gängen befindet (wie in der Abbildung auf der vorherigen Seite gezeigt), befindet sich das Getriebe im Leerlauf. Beide blauen Zahnräder laufen auf der gelben Welle mit unterschiedlichen Raten, die durch ihre Übersetzungsverhältnisse zur Vorgelegewelle gesteuert werden.

Aus dieser Diskussion können Sie mehrere Fragen beantworten:

• Wenn Sie beim Schalten einen Fehler machen und ein schreckliches Knirschen hören, sind Sie es nicht Hören Sie das Geräusch von Zahnradzähnen, die falsch ineinander greifen. Wie Sie in diesen Diagrammen sehen können, sind alle Zahnradzähne jederzeit vollständig ineinandergreifend. Das Schleifen ist der Klang des Hundezähne erfolglos versuchen, die Löcher in der Seite eines blauen Zahnrads einzurasten.
• Die hier gezeigte Übertragung hat keine "Synchros" (weiter unten in diesem Artikel beschrieben). Wenn Sie diese Übertragung verwenden würden, müssten Sie dies tun Doppelkupplung es. Doppelkupplung war bei älteren Autos üblich und ist bei einigen modernen Rennwagen immer noch üblich. Beim Doppelkuppeln drücken Sie zuerst einmal das Kupplungspedal, um den Motor vom Getriebe zu lösen. Dies entlastet die Hundezähne, sodass Sie das Halsband in den neutralen Zustand bringen können. Dann lassen Sie das Kupplungspedal los und drehen den Motor auf die "richtige Geschwindigkeit". Die richtige Drehzahl ist der Drehzahlwert, bei dem der Motor im nächsten Gang laufen soll. Die Idee ist, das blaue Zahnrad des nächsten Zahnrads und das Halsband mit der gleichen Geschwindigkeit drehen zu lassen, damit die Hundezähne einrasten können. Dann treten Sie das Kupplungspedal erneut ein und verriegeln den Bund im neuen Gang. Bei jedem Gangwechsel muss die Kupplung zweimal gedrückt und losgelassen werden, daher der Name "Doppelkupplung".
• Sie können auch sehen, wie Sie mit einer kleinen linearen Bewegung im Schaltknauf die Gänge wechseln können. Der Schaltknauf bewegt eine mit der Gabel verbundene Stange. Die Gabel schiebt den Bund auf die gelbe Welle, um einen von zwei Gängen einzulegen.

Im nächsten Abschnitt werden wir uns eine echte Übertragung ansehen.

Die meisten Getriebe haben heute mindestens fünf Geschwindigkeiten.

Viergang-Schaltgetriebe sind weitgehend veraltet, wobei Fünf- und Sechsganggetriebe die gängigsten Optionen sind. Einige Hochleistungsautos bieten möglicherweise noch mehr Gänge an. Sie arbeiten jedoch alle mehr oder weniger gleich, unabhängig von der Anzahl der Gänge. Intern sieht es ungefähr so ​​aus:

Es gibt drei Gabeln, die von drei Stangen gesteuert werden, die vom Schalthebel eingerückt werden. Mit Blick auf die Schaltstangen von oben sehen sie im umgekehrten, ersten und zweiten Gang so aus:

Beachten Sie, dass der Schalthebel a hat Drehpunkt mitten drin. Wenn Sie den Knopf nach vorne drücken, um den ersten Gang einzulegen, ziehen Sie tatsächlich die Stange und die Gabel für den ersten Gang zurück.

Sie können das sehen, wenn Sie den Schalthebel bewegen links und rechts Sie greifen in verschiedene Gabeln (und damit in verschiedene Kragen) ein. Knopf bewegen Vorwärts und Rückwärts Bewegt den Kragen, um einen der Zahnräder einzulegen.

Rückwärtsgang wird von einem kleinen Leerlaufrad (lila) gehandhabt. Der blaue Rückwärtsgang in diesem Diagramm oben dreht sich immer in eine Richtung, die allen anderen blauen Gängen entgegengesetzt ist. Daher wäre es unmöglich, das Getriebe rückwärts zu schalten, während sich das Auto vorwärts bewegt; Die Hundezähne würden niemals einrasten. Sie machen jedoch viel Lärm.

Synchronisierer

Schaltgetriebe in modernen Pkw verwenden Synchronisierer oder Synchros, um die Notwendigkeit einer Doppelkupplung zu beseitigen. Der Zweck einer Synchronisation besteht darin, dem Halsband und dem Zahnrad einen Reibungskontakt zu ermöglichen, bevor die Hundezähne Kontakt aufnehmen. Auf diese Weise können der Kragen und das Zahnrad ihre Geschwindigkeiten synchronisieren, bevor die Zähne einrasten müssen.

Der Kegel des blauen Zahnrads passt in den kegelförmigen Bereich des Kragens, und die Reibung zwischen dem Kegel und dem Kragen synchronisiert den Kragen und das Zahnrad. Der äußere Teil des Halsbandes gleitet dann, so dass die Hundezähne in das Zahnrad eingreifen können.

Jeder Hersteller implementiert Übertragungen und Synchronisierungen auf unterschiedliche Weise, aber dies ist die allgemeine Idee.

Mit dem Siebengang-S tronic-Getriebe von Audi können die Fahrer die Modi D (Fahren) oder S (Sport) verwenden. Fahrer können den Wählhebel oder die Schaltwippen am Lenkrad verwenden, um sich selbst zu schalten. Audi

Das automatisierte Schaltgetriebe ist vielleicht besser bekannt und wird genauer als die Doppelkupplungsautomatik beschrieben, und es wird immer beliebter. Obwohl das Doppelkupplungs-Automatikgetriebe bei High-End-Hochleistungsautos wie Porsches und Audis populär wurde, ist es zunehmend bei mehr Mainstream-Modellen erhältlich.

Die Doppelkupplungsautomatik arbeitet über zwei Kupplungen, die vom Computernetzwerk des Fahrzeugs gesteuert werden und keine Eingabe durch den Fahrer erfordern. Wie bereits erwähnt, trennt die Kupplung eines Schaltgetriebes den Motor vom Getriebe, um das Schalten zu ermöglichen. Die Doppelkupplungsautomatik betätigt zwei verschiedene Gänge gleichzeitig, wodurch die Schaltung unter Umgehung der Trennstufe abgeschlossen wird. Dadurch kann ein Doppelkupplungsgetriebe Schaltvorgänge viel schneller abschließen, da es keine "Pause" gibt, während Motor und Getriebe versuchen, wieder zusammen zu passen.

Das Auto ist schneller, da es keine Leistungsunterbrechung gibt, die Fahrt ist ruhiger, da es so gut wie unmöglich ist, den Moment des Gangwechsels genau zu bestimmen, und der Kraftstoffverbrauch ist besser, da keine Leistung durch ineffiziente Schaltvorgänge verloren geht. Weitere Informationen zu Doppelkupplungsgetrieben finden Sie hier.

Es ist erwähnenswert, dass einige Fahrzeuge mit Doppelkupplungsautomatik einen manuellen Schaltmodus bieten, normalerweise über am Lenkrad montierte Schaltwippen, aber die Erfahrung ist nicht dieselbe. Einige Leistungsbegeisterte beklagen möglicherweise den Verlust des "Row-it-yourself" -Erlebnisses, da das manuelle Schalten eine angenehme Fähigkeit zum Üben und Perfektionieren ist. Wenn jedoch Geschwindigkeit das ultimative Ziel ist, ist es schwierig, mit den Ergebnissen eines automatisierten Schaltgetriebes zu streiten.

Handschaltgetriebe, auch als 5-Gang-Getriebe bekannt, sind in den USA immer beliebter geworden und machten 2016 nur 5 Prozent der verkauften Autos aus. Vladdeep / Thinkstock

Bis Ende 2016 wurden laut US News & World Report nur 5 Prozent der Neufahrzeuge mit Schaltgetriebe verkauft. Das ist weniger als ein Höchststand von 25 Prozent im Jahr 1987.

Selbst wenn Sie zu den seltenen Autokäufern gehören, die lieber ein Handbuch fahren, fällt es Ihnen schwer, eines zu finden, wenn Sie das nächste Mal zu einem Händler gehen. Einige Hersteller halten das Handbuch für eine Ausrede, um mehr für ein Automatik- oder CVT-Gerät zu verlangen, aber die Kehrseite davon ist, dass es schwierig ist, ein gut ausgestattetes Auto mit einem Schaltgetriebe zu bekommen. Wenn Sie Optionen wie Motoraufrüstungen oder Allradantrieb wünschen, sind diese Funktionen häufig nur bei Modellen oder Ausstattungsvarianten verfügbar, die keine Schaltgetriebe bieten. Sportwagen, die früher todsichere Wege waren, um Schaltgetriebe zu erhalten, wenden sich auch schnelleren und effizienteren automatischen Optionen zu.

Autohersteller sagen, dass Automatikgetriebe in jeder Hinsicht einfach besser sind, insbesondere die CVT- und Doppelkupplungsoptionen, die wir auf den vorherigen Seiten behandelt haben. Das tatsächliche Interesse an einem Auto mit Schaltgetriebe nimmt ebenfalls ab, zumal amerikanische Fahrer mehr Zeit im dichten Verkehr verbringen, wo das ständige Betätigen eines Kupplungspedals lästig werden kann. Wie die US-Nachrichten berichteten, "sind weniger Fahrer daran interessiert, das manuelle Fahren zu lernen, wenn Fahrer auf mehr dieser hervorragenden modernen Automaten stoßen."

Letzte redaktionelle Aktualisierung am 26. März 2018, 15:47:01 Uhr.

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