Transmission (mekanik) - Transmission (mechanics)

Enstegs reduktionsreducerare

En överföring är en maskin i ett krafttransmissionssystem, vilket ger kontrollerad applicering av kraft. Ofta hänvisar termen 5-växlad växellåda helt enkelt till växellådan , som använder växlar och växeltåg för att tillhandahålla hastighets- och vridmomentblockomvandlingar från en roterande kraftkälla till en annan enhet.

Termen överföring hänvisar korrekt till hela drivlinan , inklusive koppling , växellåda, kardanaxel (för bakhjulsdrivna fordon), differential och slutdrivaxlar. I Amerika används termen ibland i vardagligt tal för att mer specifikt hänvisa till växellådan ensam, och detaljerad användning skiljer sig åt.

Den vanligaste användningen är i motorfordon , där växellådan anpassar förbränningsmotorns effekt till drivhjulen. Sådana motorer måste arbeta med en relativt hög rotationshastighet , vilket är olämpligt för start, stopp och långsammare körning. Växellådan minskar det högre motorvarvtalet till det lägre hjulhastigheten, vilket ökar vridmomentet i processen. Växellådor används också på pedalcyklar , fasta maskiner och där olika varvtal och vridmoment anpassas.

Ofta har en överföring flera växlar (eller helt enkelt "växlar") med möjlighet att växla mellan dem eftersom hastigheten varierar. Denna omkoppling kan göras manuellt (av operatören) eller automatiskt (av en styrenhet). Riktningskontroll (framåt och bakåt) kan också tillhandahållas. Överföringar med ett förhållande finns också, som helt enkelt ändrar motorns utmatningshastighet och vridmoment (och ibland riktning).

I motorfordon fordon , generellt transmissionen är ansluten till motorns vevaxel via ett svänghjul eller koppling eller vätskekoppling, delvis på grund förbränningsmotorer inte kan köra under en viss hastighet. Transmissionens utmatning överförs via drivaxeln till en eller flera differentialer som driver hjulen. Även om en differential också kan ge reduktionsminskning, är dess huvudsakliga syfte att låta hjulen i vardera änden av en axel rotera med olika hastigheter (viktigt för att undvika att hjulen glider i svängar) när det ändrar rotationsriktningen.

Konventionella växellådor/remtransmissioner är inte den enda mekanismen för anpassning av hastighet/vridmoment. Alternativa mekanismer inkluderar momentomvandlare och kraftomvandling (t.ex. dieselelektrisk transmission och hydrauliskt drivsystem ). Hybridkonfigurationer finns också. Automatiska växellådor använder en ventilkropp för att växla med hjälp av vätsketryck som svar på motorvarvtal, hastighet och gasreglage.

Förklaring

Invändig vy av Pantigo vindkvarn, med blicken upp från kåpan från golvet - kåpor, bromshjul, broms och väggmaskin. Pantigo Windmill ligger på James Lane, East Hampton, Suffolk County, Long Island, New York.

Tidiga transmissioner inkluderade högervinklade drivningar och andra växlar i väderkvarnar , hästdrivna enheter och ångmotorer , till stöd för pumpning , fräsning och lyftning .

De flesta moderna växellådor används för att öka vridmomentet samtidigt som hastigheten för en drivmotorns utgående axel (t.ex. en motorvevaxel) reduceras. Detta innebär att växellådans utgående axel roterar med en långsammare hastighet än ingångsaxeln, och denna minskning av hastigheten ger en mekanisk fördel , vilket ökar vridmomentet. En växellåda kan ställas in för att göra motsatsen och ge en ökning av axelhastigheten med en minskning av vridmomentet. Några av de enklaste växellådorna ändrar bara den fysiska rotationsriktningen för kraftöverföring.

Många typiska bilöverföringar inkluderar möjligheten att välja en av flera växellådor . I det här fallet används de flesta växelförhållandena (ofta helt enkelt kallade "växlar") för att bromsa motorns utgångshastighet och öka vridmomentet. De högsta växlarna kan dock vara " overdrive " -typer som ökar utmatningshastigheten.

Användningsområden

Växellådor har funnits användning i en mängd olika - ofta stationära - applikationer, till exempel vindkraftverk .

Transmissioner används också inom jordbruks- , industri- , bygg- , gruv- och fordonsutrustning . Förutom den vanliga växellådan utrustad med kugghjul, utnyttjar sådan utrustning omfattande hydrostatisk drivning och elektriska frekvensomriktare .

Enkel

Huvudväxellådan och rotorn i en Bristol Sycamore -helikopter

De enklaste transmissionerna, ofta kallade växellådor för att återspegla deras enkelhet (även om komplexa system också kallas växellådor på folkmun), ger reduktionsreduktion (eller, mer sällan, en ökning av hastigheten), ibland i samband med en högervinklad riktningsändring av axeln (vanligtvis i helikoptrar , se bild). Dessa används ofta på kraftuttagsdriven jordbruksutrustning, eftersom den axiella kraftöverföringsaxeln strider mot det vanliga behovet av den drivna axeln, som antingen är vertikal (som med roterande gräsklippare) eller horisontellt sträcker sig från en sida av redskapet till en annan (som med gödselspridare , slagklippare och vagnar ). Mer komplex utrustning, såsom ensilagehackare och snöslungor , har enheter med utgångar i mer än en riktning. Så också använder helikoptrar en växellåda med delat vridmoment där kraft tas från motorn i två riktningar för de olika rotorerna.

Växlar från en femväxlad + bakväxellåda från 1600 Volkswagen Golf (2009).

Växellådan i ett vindkraftverk omvandlar turbins långsamma rotation med högt vridmoment till mycket snabbare rotation av den elektriska generatorn . Dessa är mycket större och mer komplicerade än kraftöverföringslådorna i lantbruksutrustning. De väger flera ton och innehåller vanligtvis tre steg för att uppnå ett övergripande utväxlingsförhållande från 40: 1 till över 100: 1, beroende på turbinens storlek. (Av aerodynamiska och strukturella skäl måste större turbiner svänga långsammare, men generatorerna måste alla rotera med liknande hastigheter på flera tusen varv / min .) Växellådans första steg är vanligtvis ett planetväxel, för kompaktitet och för att fördela enormt vridmoment för turbinen över fler tänder på låghastighetsaxeln. Hållbarheten för dessa växellådor har länge varit ett allvarligt problem.

Oavsett var de används delar alla dessa enkla växellådor en viktig egenskap: utväxlingen kan inte ändras under användning. Den är fixerad vid tidpunkten för överföringen.

För överföringstyper som löser detta problem, se Kontinuerligt variabel överföring , även känd som CVT.

System med flera förhållanden

Traktoröverföring med 16 växlar framåt och 8 bakåt

Amphicar växellåda cutaway m/valfri växel för vattengående propellrar

Många applikationer kräver tillgång till flera växellådor . Ofta är detta för att underlätta start och stopp av ett mekaniskt system, även om ett annat viktigt behov är att upprätthålla god bränsleeffektivitet .

Fordonsgrunder

Behovet av en transmission i en bil är en följd av förbränningsmotorns egenskaper . Motorer fungerar vanligtvis över ett intervall på 600 till cirka 7000 varv / min (även om detta varierar och är vanligtvis mindre för dieselmotorer), medan bilens hjul roterar mellan 0 varv och runt 1800 varv.

Dessutom ger motorn sina högsta vridmoment och effekteffekter ojämnt över varvtalsområdet vilket resulterar i ett vridmomentsband och ett effektband . Ofta krävs det största vridmomentet när fordonet rör sig från vila eller långsamt, medan maximal effekt krävs vid hög hastighet. Därför krävs ett system som omvandlar motorns effekt så att den kan leverera högt vridmoment vid låga varvtal, men också arbeta vid motorvägshastigheter med motorn fortfarande i drift inom sina gränser. Sändningar utför denna transformation.

Ett diagram som jämför effekt- och vridmomentsband för en "vridmoment" motor mot en "spetsig"

En bils dynamik varierar med hastigheten: vid låga hastigheter begränsas accelerationen av trögheten för fordonets bruttovikt; medan vid cruising eller maxhastigheter är vindmotståndet den dominerande barriären.

Många växellådor och växlar som används i fordons- och lastbilsapplikationer finns i ett gjutjärnskåpa , men oftare används aluminium för lägre vikt, särskilt i bilar. Det finns vanligtvis tre axlar: huvudaxeln, en motaxel och en mellanaxel.

Huvudaxeln sträcker sig utanför huset i båda riktningarna: ingångsaxeln mot motorn och den utgående axeln mot bakaxeln (på bakhjulsdrivna bilar. Framhjulsdrivna fordon har i allmänhet motorn och växellådan monterade tvärs, differentialen är en del av transmissionsenheten.) Axeln är upphängd av huvudlagren och delas mot ingångsänden. Vid delningspunkten håller ett styrlager ihop axlarna. Kugghjulen och kopplingarna kör på huvudaxeln, varvid kugghjulen kan vridas relativt huvudaxeln utom när de kopplas in.

Manuell

16-växlad (2x4x2) ZF 16S181-öppnat växellåda ( 2x4x 2)

16S181 - öppet planetariskt hus (2x4 x2 )

Manuella växellådor finns i två grundtyper:

• Ett enkelt men robust glidande nät eller osynkroniserat/icke-synkront system; där raka kugghjulssatser snurrar fritt och måste synkroniseras av operatören som matchar varvtalet med väghastigheten, för att undvika bullriga och skadliga sammankomster av växlarna
• De nu allestädes närvarande växellådorna med konstant mesh ; som kan vara/inkludera osynkroniserade/icke-synkroniserade eller synkroniserade/synkroniserade system, där vanligtvis diagonalskurna spiralformade (eller ibland antingen raka eller dubbel-spiralformade ) växelsatser ständigt "meshas" ihop och en hundkoppling är används för växling. På synkromesh-lådor används friktionskottar eller "synkronringar" utöver hundkopplingen för att nära matcha rotationshastigheterna på de två sidorna av (declutched) transmissionen innan ett fullständigt mekaniskt ingrepp görs.

Den tidigare typen var standard i många veteranbilar (vid sidan av, t.ex. epicykliska och multi-kopplingssystem) före utvecklingen av manualer med konstant mesh och hydraulisk-epicykliska automatik, äldre tunga lastbilar , och kan fortfarande hittas i användning i vissa jordbruksutrustning. Den sistnämnda är den moderna standarden för manuella och automatiska transporter på väg och terräng , även om den kan hittas i många former; t.ex. icke-synkroniserad rakskärning i en racerbana eller supertunga applikationer, icke-synkroniserad spiralformad skärning i de flesta tunga lastbilar och motorcyklar och i vissa klassiska bilar (t.ex. Fiat 500 ), och delvis -eller helt synkroniserad spiralformad i nästan alla moderna manuella växelbilar och lätta lastbilar.

Manuella växellådor är den vanligaste typen utanför Nordamerika och Australien . De är billigare, lättare, ger oftast bättre prestanda, men de nyaste automatlådorna och CVT: erna ger bättre bränsleekonomi. Det är vanligt att nya förare lär sig och testas på en bil med manuell växling. I Malaysia och Danmark har alla bilar som används för testning (och på grund av det har praktiskt taget alla som används för instruktion) en manuell växellåda. I Japan , Filippinerna , Tyskland , Polen , Italien , Israel , Nederländerna , Belgien , Nya Zeeland , Österrike , Bulgarien , Storbritannien , Irland, Sverige , Norge , Estland , Frankrike , Spanien , Schweiz , Australiens stater Victoria , Western Australien och Queensland, Finland , Lettland , Litauen och Tjeckien , ett testpass med automatisk bil ger inte föraren rätt att använda en manuell bil på allmän väg; ett test med en manuell bil krävs. Manuella växellådor är mycket vanligare än automatväxlar i Asien , Afrika , Sydamerika och Europa .

Manuella växellådor kan inkludera både synkroniserade och osynkroniserade växlar. Till exempel är backväxeln vanligtvis osynkroniserad, eftersom föraren endast förväntas koppla in den när fordonet står stilla. Många äldre (upp till 1970-talet) bilar saknade också synkronisering på första växeln (av olika skäl-kostnad, vanligtvis "kortare" övergripande växling, motorer som vanligtvis har mer lågmoment, det extrema slitage på en ofta använd första växelsynkroniserare ... ), vilket betyder att den också bara kan användas för att flytta bort från ett stopp om inte föraren blev duktig på dubbelklippning och hade ett särskilt behov av att regelbundet växla ner i den lägsta växeln.

Vissa manuella växellådor har ett extremt lågt förhållande för första växeln, kallad krypväxel eller granny -växel . Sådana växlar är vanligtvis inte synkroniserade. Den här funktionen är vanlig på pick-up lastbilar som är skräddarsydda för släp med släp, jordbruk eller byggarbeten. Vid normal användning på väg körs vanligtvis trucken utan att använda krypväxeln alls, och andra växeln används från stående start. Vissa terrängfordon, framför allt Willys Jeep och dess ättlingar, hade också transmissioner med "granny first's" antingen som standard eller som tillval, men denna funktion tillhandahålls nu oftare av en lågdistansöverföringslåda som är ansluten till en normal helt synkroniserad överföring.

Icke-synkron

Vissa kommersiella applikationer använder icke-synkroniserade manuella överföringar som kräver en skicklig operatör. Beroende på land reglerar många lokala, regionala och nationella lagar driften av dessa typer av fordon ( se Kommersiellt körkort ). Denna klass kan omfatta kommersiella , militära, jordbruks- eller ingenjörsfordon . Vissa av dessa kan använda kombinationer av typer för flerfunktionsfunktioner. Ett exempel är ett kraftuttag (PTO). Den icke-synkrona transmissionstypen kräver förståelse för växelområde, vridmoment, motoreffekt och multifunktionella kopplings- och växelfunktioner. Sekventiella manuella växellådor , som vanligtvis används i motorcyklar och racerbilar , är en form av icke-synkron manuell växellåda.

Automatisk

Epicyklisk växling eller planetväxel som används i en automatisk växellåda.

De flesta moderna nordamerikanska och några europeiska och japanska bilar har en automatisk växellåda som väljer ett lämpligt utväxlingsförhållande utan någon förarinsats. De använder främst hydraulik för att välja växlar, beroende på tryck som utövas av vätska i växellådan. I stället för att använda en koppling för att koppla in växellådan, placeras ett flytande svänghjul eller momentomvandlare mellan motor och växellåda. Det är möjligt för föraren att styra antalet växlar som används eller välja bakåt, men exakt kontroll av vilken växel som används kanske inte är möjlig.

Automatväxlar är enkla att använda. Men tidigare har vissa automatväxlar av denna typ haft ett antal problem; de var komplexa och dyra, hade ibland tillförlitlighetsproblem (som ibland orsakade fler utgifter för reparation), har ofta varit mindre bränsleeffektiva än deras manuella motsvarigheter (på grund av "glidning" i vridmomentomvandlaren) och deras växlingstid var långsammare än en manual som gör dem konkurrenskraftiga för racing. Med framstegen för moderna automatlådor har detta förändrats.

Försök att förbättra bränsleeffektiviteten hos automatväxlar inkluderar användning av vridmomentomvandlare som låser sig över en viss hastighet eller i högre växelförhållanden, eliminerar effektförluster och överväxel som växlar automatiskt över vissa hastigheter. I äldre transmissioner kan båda teknikerna vara påträngande när förhållandena är sådana att de upprepade gånger skär in och ut som hastighet och sådana belastningsfaktorer som grad eller vind varierar något. Nuvarande datoriserade sändningar har komplex programmering som både maximerar bränsleeffektiviteten och eliminerar intrång. Detta beror främst på elektroniska framsteg snarare än mekaniska framsteg, även om förbättringar i CVT -teknik och användning av automatiska kopplingar också har hjälpt. Några bilar, inklusive Subaru Impreza 2013 och 2012 -modellen av Honda Jazz som säljs i Storbritannien, hävdar faktiskt marginellt bättre bränsleförbrukning för CVT -versionen än den manuella versionen.

För vissa applikationer kan glidningen i automatiska växellådor vara fördelaktig. Till exempel i dragracing tillåter den automatiska växeln bilen att stanna med motorn vid ett högt varvtal ("stopphastigheten") för att möjliggöra en mycket snabb start när bromsarna släpps. Faktum är att en vanlig modifiering är att öka överföringshastigheten för överföringen. Detta är ännu mer fördelaktigt för turboladdade motorer, där turboladdaren måste hållas snurrande vid högt varvtal med ett stort avgasflöde för att bibehålla boosttrycket och eliminera turbofördröjningen som uppstår när gasen plötsligt öppnar på en tomgångsmotor.

Kontinuerligt varierande

Den kontinuerligt variabla transmissionen (CVT) är en transmission där förhållandet mellan rotationshastigheterna för två axlar, som ingående axel och utgående axel för ett fordon eller en annan maskin, kan varieras kontinuerligt inom ett givet område, vilket ger ett oändligt antal möjliga förhållanden. CVT tillåter föraren eller en dator att välja förhållandet mellan motorns hastighet och hjulens hastighet inom ett kontinuerligt område. Detta kan ge ännu bättre bränsleekonomi om motorn hela tiden går med ett varvtal. Växellådan är, i teorin, kapabel till bättre användarupplevelse, utan höjning och minskning av motorns varvtal, och rycket kände när man bytte dåligt.

CVT finns i allt högre grad på små bilar och särskilt högt gasmiltal eller hybridfordon . På dessa plattformar är vridmomentet begränsat eftersom elmotorn kan ge vridmoment utan att ändra motorns varvtal. Genom att låta motorn gå med den hastighet som ger den bästa gassträckan för de givna driftförhållandena kan den totala körsträckan förbättras jämfört med ett system med ett mindre antal fasta växlar, där systemet kan fungera med högsta effektivitet endast för ett litet område av hastigheter. CVT finns också i jordbruksutrustning; på grund av dessa fordons höga vridmoment är mekaniska växlar integrerade för att ge dragkraft vid höga hastigheter. Systemet liknar det för en hydrostatisk växellåda, och vid "tumhastigheter" är det helt beroende av en hydrostatisk drivning. Den tyska traktortillverkaren Fendt var banbrytande inom tekniken och utvecklade sin ”Vario - YouTube ” -överföring.

Elektrisk variabel

Den elektriska variabeltransmissionen ( EVT eller e-CVT ) används i hybridfordon och kombinerar effekten från en elmotor och en bensinmotor, och ger liksom en CVT kontinuerligt varierade växelkvoter.

I den gemensamma implementeringen är en bensinmotor ansluten till en traditionell växellåda, som i sin tur är ansluten till ett epicykliskt växelsystems planetbärare. En elektrisk motor/generator är ansluten till den centrala "sol" -växeln, som normalt är odriven i typiska epicykliska system. Båda kraftkällorna kan matas in i transmissionens utmatning samtidigt och dela kraften mellan dem. I vanliga exempel kan mellan en fjärdedel och hälften av motorns effekt matas in i solväxeln. Beroende på implementeringen kan överföringen framför det epicykliska systemet förenklas kraftigt eller elimineras helt. EVT: er kan kontinuerligt modulera utgångs-/ingångshastighetsförhållanden som mekaniska CVT: er, men erbjuder den distinkta fördelen med att kunna applicera ström från två olika källor till en utgång, samt potentiellt minska den totala komplexiteten dramatiskt.

Vid typiska implementeringar är växellådan för överföringen och det epicykliska systemet inställt på förhållandet mellan de vanliga körförhållandena, t.ex. motorvägshastighet för en bil, eller stadshastigheter för en buss. När föraren trycker på gasen tolkar tillhörande elektronik pedalpositionen och ställer omedelbart in bensinmotorn till varvtalet som ger den bästa gassträckan för den inställningen. Eftersom växelförhållandet normalt är inställt långt från den maximala vridmomentpunkten, skulle denna inställning normalt resultera i mycket dålig acceleration. Till skillnad från bensinmotorer erbjuder elmotorer effektivt vridmoment över ett stort urval varvtal och är särskilt effektiva vid låga inställningar där bensinmotorn är ineffektiv. Genom att variera den elektriska belastningen eller tillförseln på motorn som är ansluten till solväxeln kan ytterligare vridmoment tillhandahållas för att kompensera för motorns låga vridmoment. När fordonet accelererar minskar kraften till motorn och slutligen slutar, vilket ger illusionen av en CVT.

Det kanoniska exemplet på EVT är Toyotas Hybrid Synergy Drive . Denna implementering har ingen konventionell transmission, och solväxeln får alltid 28% av vridmomentet från motorn. Denna kraft kan användas för att driva alla elektriska laster i fordonet, ladda batterierna, driva underhållningssystemet eller köra luftkonditioneringssystemet. Eventuell kvarvarande effekt matas sedan tillbaka till en andra motor som driver drivsystemet direkt. Vid motorvägshastigheter är denna extra generator/motorväg mindre effektiv än att bara driva hjulen direkt. Under acceleration är den elektriska vägen dock mycket mer effektiv än en motor som drivs så långt från dess vridmomentpunkt. GM använder ett liknande system i Allison Bus-hybriddrivlinjerna och Tahoe- och Yukon-pickuperna, men dessa använder en tvåväxlad växellåda framför det epicykliska systemet, och solväxeln får nästan hälften av den totala effekten.

Automatiserad manual

Automatiserad manuell växellåda (AMT) betecknar en typ av flerväxlad motorfordonsöverföringssystem som är nära baserad på den mekaniska konstruktionen och konstruktionen av en konventionell manuell växellåda , men använder automatisering för att styra antingen kopplingen och/eller växlingen.

Moderna versioner av dessa system började visas på massproduktionsbilar i mitten av 1990-talet och är helautomatiska i drift. Varunamn inkluderar Selespeed och Easytronic , och de kan styra både kopplingsdriften och växeln automatiskt, med hjälp av en ECU , och kräver därför inga manuella ingrepp eller förarinmatning över växlingsbyten.

Användningen av moderna datorstyrda AMT i personbilar ökade under mitten av 1990-talet, som ett mer sportigt alternativ till den traditionella hydrauliska automatlådan . Under 2010-talet ersattes AMT till stor del av den alltmer utbredda designen med dubbla kopplingar .

Kopplingsfri manuell / Halvautomatisk

Halvautomatisk växellåda betecknar en flerväxlad motorfordonsöverföring där en del av dess drift är automatiserad (vanligtvis kopplingsmanövreringen ), men förarens insats krävs fortfarande för att manuellt ändra växelkvoten. De flesta halvautomatiska växellådor som används i bilar och motorcyklar är baserade på konventionella manuella växellådor eller en sekventiell manuell växellåda , men använder ett automatiskt kopplingssystem . Ibland har emellertid vissa halvautomatiska växellådor också baserats på vanliga hydrauliska automatiska växellådor , med en vätskekoppling eller momentomvandlare , och med hjälp av en planetväxel .

Namn på specifika typer av halvautomatiska växellådor inkluderar kopplingsfri manuell , auto-manuell , automatisk koppling manuell , och paddel- växellåda. Dessa system underlättar växlingen för föraren genom att manövrerar kopplingssystemet automatiskt , vanligtvis med hjälp av eller under kontroll av ett ställdon eller servo , och sensorer , samtidigt som det kräver att föraren manuellt växlar växlar

Den första användningen av halvautomatiska växellådor var i bilar, vilket ökade i popularitet i mitten av 1930-talet när de erbjöds av flera amerikanska biltillverkare. Mindre vanliga än traditionella (hydrauliska) automatlådor , halvautomatiska växellådor har ändå gjorts tillgängliga på olika bil- och motorcykelmodeller och för närvarande kvar i produktion. Halvautomatiska växellådor med paddelskift har använts i olika racerbilar och introducerades först för att styra den elektrohydrauliska växlingsmekanismen för Ferrari 640 Formula One racerbil 1989. Dessa system används för närvarande på en mängd olika racerbilsklasser på högsta nivå; inklusive Formel 1 , Indycar och Touring bilracing . Andra tillämpningar inkluderar motorcyklar , lastbilar , bussar och järnvägsfordon .

Tidig halvautomatiska system använde en mängd olika mekaniska , elektriska , pneumatiska , och hydrauliska system-inklusive centrifugalkopplingar , vakuum -operated kopplingar, momentomvandlare, elektro-pneumatiska kopplingar, elektromekanisk (och även elektrostatisk ) och servo / solenoid -kontrollerad kopplingar och reglersystem-automatisk koppling när du flyttar växeln, förväljare , centrifugalkopplingar med trum-sekventiell växling, som kräver att föraren lyfter gasen för ett lyckat växel etc.-och vissa var lite mer än vanligt lås -upp momentomvandlare automatik med manuellt växelval. Halvautomatiska växellådor på motorcyklar använder vanligtvis en centrifugalkoppling .

Ett exempel på denna överföringstyp i bilar är VW Autostick halvautomatisk växellåda; en konventionell tre-växlad manuell växellåda, med en vakuum -operated automatisk koppling, plus en momentomvandlare (som i en vanlig automatisk ), och en standardkugghjuls shifter.

Halvautomatiska växellådor på motorcyklar och terränghjulingar kräver fortfarande att föraren manuellt växlar, och använder vanligtvis en konventionell manuell fotspak, kopplad med en automatisk centrifugalkoppling , så det finns ingen manuellt manövrerad kopplingsspak på styret för föraren att använda, eftersom det är ett helautomatiskt kopplingssystem.

Sekventiell manual

Drift av en typisk 4-växlad sekventiell manuell växellåda; vanligt förekommande i motorcyklar och racerbilar .

En sekventiell manuell växellåda (som den typ av växellåda som används på en helt manuell motorcykel ) är en typ av icke-synkron manuell växellåda med flera hastigheter , som bara tillåter föraren att välja antingen nästa växel (t.ex. växla från andra växeln till första växeln) eller den föregående växeln (t.ex. växling från andra växeln till tredje växeln), i följd. Denna begränsning undviker att av misstag välja fel växel, men det hindrar också föraren från att avsiktligt "hoppa över" växlar. Kopplingen i en sekventiell manuell växellåda behövs bara när den går från stillastående (dvs stationär, neutral) till 1: a växeln, efter det är den kopplingsfri växling eftersom växlarna tvingas på plats via hundarna. Detta står i kontrast till en konventionell manuell växellåda , som använder synkromesh för smidiga växlingar. Användningen av hundkopplingar (snarare än synkromesh ) resulterar i snabbare växlingshastigheter än en manuell växellåda.

sekventiella manuella växellådor använder rotation av en trumma och väljargafflar för att växla, precis som det som används på en helt manuell motorcykellåda. Växeltrummekanismen är ansluten och roterad i en rörelse framåt och bakåt antingen genom en mekanisk länk (t.ex. växelspak) eller via ett elektro-pneumatiskt eller elektrohydrauliskt styrsystem, som vanligtvis mekaniskt kommer att ansluta till växelgafflarna och hundkopplingar, och manövreras med paddla-shifters, bakom ratten. De kan också utformas med manuella eller automatiska kopplingssystem. Halvautomatiska sekventiella växellådor (med automatiska kopplingar) kan hittas både i bilar (främst spårvagns- och vissa rallybilar, t.ex. paddla-shift), motorcyklar (vanligtvis lätta "step-thru" -typsverktyg, t.ex. Honda Super Cub ) och fyrhjulingar (ofta med en separat kopplad backväxel), de två sistnämnda använder normalt en centrifugalkoppling i skoterstil.

På en sekventiell manuell växellåda styr växelspaken en spärrmekanism som omvandlar växelspakens fram- och bakrörelse till rotation av en väljartrumma (ibland kallad fat) som har tre eller fyra spår bearbetade runt omkretsen. Väljargafflar styrs av spåren, antingen direkt eller via väljarstavar. Spåren avviker runt omkretsen och när trumman roterar flyttas väljargafflarna för att välja önskad växel.

Cykelväxel

Shimano XT bakväxel på en mountainbike

Cyklar har vanligtvis ett system för att välja olika växlingsförhållanden. Det finns två huvudtyper: växlar och navväxlar . Växelväxeltypen är den vanligaste och mest synliga med kedjehjul . Normalt finns det flera växlar tillgängliga på det bakre kedjehjulet, fästa på bakhjulet. Några fler kedjehjul läggs vanligtvis också till den främre enheten. Multiplicera antalet kedjehjul framför med antalet bakåt ger antalet växelförhållanden, ofta kallade "hastigheter".

Flera försök har gjorts att montera cyklar med en sluten växellåda, vilket ger uppenbara fördelar för bättre smörjning, smutsförsegling och växling. Dessa har vanligtvis varit i samband med en axeldrift, eftersom en växellåda med en traditionell kedja (som navväxeln) fortfarande skulle ha många av växlarens nackdelar för en exponerad kedja. Cykelväxellådor är inneslutna i en låda som ersätter det traditionella bottenfästet . Kravet på en modifierad ram har varit en allvarlig nackdel med deras antagande. Ett av de senaste försöken att tillhandahålla en växellåda för cyklar är 18 -växlad Pinion P1.18. Detta ger en sluten växellåda, men fortfarande en traditionell kedja. När den är monterad på en bakre upphängningscykel behåller den också en spärrliknande jockeykedjespännare, men utan växelns låga markfrigång.

Orsaker till fel på cykelväxlar inkluderar slitna tänder, skador orsakade av en felaktig kedja, skada på grund av termisk expansion, trasiga tänder på grund av överdriven trampkraft, störningar av främmande föremål och förlust av smörjning på grund av vårdslöshet.

Mindre vanliga typer

Dubbelkoppling

En dubbelkopplingsväxellåda ( DCT ) (ibland kallad dubbelkopplingsväxellåda eller dubbelkopplingsväxellåda ) är en typ av flerväxlad fordonsöverföringssystem som använder två separata kopplingar för udda och jämna växlar . Konstruktionen liknar ofta två separata manuella växellådor med respektive kopplingar i ett hus och fungerar som en enhet. I bil- och lastbilstillämpningar fungerar DCT som en automatisk växellåda , vilket inte kräver någon förarinmatning för att byta växel.

En dubbelkopplingsöverföring använder två uppsättningar invändiga, var och en med sin egen koppling, så att en "växlingsomkoppling" faktiskt bara består av en koppling som kopplas in när den andra kopplar ur-vilket ger en förmodligen "sömlös" växling utan inbrott (eller skakande återupptag) av) kraftöverföring. Varje kopplings anslutna axel bär hälften av det totala ingångsväxelkomplementet (med en delad utgående axel), inklusive synkroniserade hundkopplingssystem som förväljer vilket av dess förhållanden som sannolikt behövs vid nästa växel, under kommando av en datoriserad kontroll system . Specifika typer av denna växellåda inkluderar: Direct-Shift-växellåda och Twin-Clutch SST .

Oändligt varierande

IVT är en specifik typ av CVT som inkluderar inte bara ett oändligt antal utväxlingsförhållanden , men en "oändlig" intervall också. Detta är en frasvändning , det hänvisar faktiskt till CVT: er som kan inkludera ett "nollförhållande", där ingångsaxeln kan svänga utan rörelse av den utgående axeln medan den är kvar i växeln. Utväxlingsförhållandet är i så fall inte "oändligt" utan är istället noll.

De flesta (om inte alla) IVT är resultatet av kombinationen av en CVT med ett epicykliskt växelsystem med ett fast förhållande. Kombinationen av det fasta förhållandet mellan den epicykliska växeln och ett specifikt matchningsförhållande på CVT -sidan resulterar i nollutmatning. Tänk till exempel på en växellåda med en epicyklisk växel inställd på 1: −1 -utväxling; a 1: 1 backväxel. När CVT -sidan är inställd på 1: 1 lägger de två förhållandena till nollutmatning. IVT är alltid inkopplad, även under dess nollutgång. När CVT är inställd på högre värden fungerar det konventionellt, med ökande framåtförhållanden.

I praktiken kan den epicykliska växeln ställas in på lägsta möjliga förhållande för CVT, om backning inte behövs eller hanteras på annat sätt. Backning kan införlivas genom att ställa in det epicykliska utväxlingen något högre än det lägsta förhållandet för CVT, vilket ger en rad omvända förhållanden.

Direktdriven mekanism

En direktdriven mekanism är där överföringen av mekanisk effekt och vridmoment från en elmotor till utmatningsenheten (t.ex. de drivna hjulen på en bil) sker utan några reduktionsminskningar .

Flera bilar från slutet av 1800-talet använde direktdrivna hjulnavsmotorer , liksom vissa konceptbilar i början av 2000-talet; de flesta moderna elbilar använder emellertid inombordsmotor (er) , där drivning överförs till hjulen, via drivaxeln eller axlarna .

Icke-direkt

Elektrisk

Elektriska transmissioner omvandlar motorernas (motorernas) mekaniska kraft till el med elektriska generatorer och omvandlar den till mekanisk kraft med elmotorer . Elektriska eller elektroniska justerbara varvtalsstyrsystem används för att styra motorernas varvtal och vridmoment. Om generatorerna drivs av turbiner kallas sådana arrangemang för turboelektrisk transmission . På samma sätt kallas installationer som drivs av dieselmotorer dieselelektriska.

Diesel-elektriska arrangemang används på många lokomotiv, fartyg, stora gruvtruckar och vissa bulldozers . I dessa fall är varje drivhjul utrustat med sin egen elmotor, som kan matas med varierande elkraft för att ge varje erforderligt vridmoment eller effekt för varje hjul oberoende av varandra. Detta ger en mycket enklare lösning för flera drivna hjul i mycket stora fordon, där drivaxlarna skulle vara mycket större eller tyngre än den elektriska kabeln som kan ge samma mängd kraft. Det förbättrar också möjligheten att låta olika hjul köra i olika hastigheter, vilket är användbart för styrda hjul i stora konstruktionsfordon.

Hydrostatisk

Se även Kontinuerligt variabel transmission> Hydrostatiska CVT

Hydrostatiska transmissioner överför all kraft hydrauliskt med hjälp av komponenterna i hydrauliska maskiner . De liknar elektriska transmissioner men använder hydraulvätskan som kraftdistributionssystem snarare än el.

Transmissionens ingångsdrift är en central hydraulisk pump och den slutliga drivenheten är en hydraulmotor eller hydraulcylinder (se: swashplate ). Båda komponenterna kan placeras fysiskt långt ifrån varandra på maskinen, endast anslutna med flexibla slangar. Hydrostatiska drivsystem används på grävmaskiner, gräsklippare, gaffeltruckar, vinschsystem, tunga lyftutrustning, jordbruksmaskiner, jordbearbetningsutrustning etc. Ett arrangemang för överföring av motorfordon användes troligen på Ferguson F-1 P99 racerbil omkring 1961.

Den mänskliga vänliga transmissionen av Honda DN-01 är hydrostatisk.

Hydrodynamisk

Om hydraulpumpen eller hydraulmotorn utnyttjar de hydrodynamiska effekterna av vätskeflödet, dvs tryck på grund av en förändring i vätskans momentum när den flyter genom skovlar i en turbin. Pumpen och motorn består vanligtvis av roterande skovlar utan tätningar och är vanligtvis placerade i närheten. Utväxlingsförhållandet kan fås att variera med hjälp av ytterligare roterande skövlar, en effekt som liknar att variera stigningen hos en flygplanspropeller .

Den momentomvandlaren i de flesta fordons automatiska transmissioner är, i sig, en hydrodynamisk transmission. Hydrodynamiska transmissioner används i många passagerarbanor, de som inte använder elektriska transmissioner. I denna applikation kan fördelen med smidig kraftleverans uppväga den minskade verkningsgraden som orsakas av turbulensenergiförluster i vätskan.

Se även

Anteckningar

Referenser

Vidare läsning

• Harald Naunheimer; Peter Fietkau; G Lechner (2011). Fordonsöverföringar: grundläggande, urval, design och tillämpning (andra upplagan). Springer. doi : 10.1007/978-3-642-16214-5 . ISBN 9783642162138.

externa länkar

• Media relaterade till överföringar på Wikimedia Commons
• Manuell överföring på YouTube WeberAuto 2012-09-23
• American Gear Manufacturers Association