Warum benötigen 5- und 6-Gang-Getriebe normalerweise unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse?

Mein 2013er Subaru WRX hat ein 5-Gang-Schaltgetriebe und ich sehne mich nach einem 6. Gang, wenn ich auf der Autobahn fahre.

Ein Freund hat einen 2012er Subaru STI mit einem 6-Gang-Schaltgetriebe und mir ist aufgefallen, dass sein Auto schneller durch die Gänge fährt, um die gleichen Geschwindigkeiten zu erreichen.

Sollte der WRX bei 3300-3500 U / min nicht in der Lage sein, einen besseren Kraftstoffverbrauch zu erzielen, indem er die gleichen 5-Gang-Übersetzungsverhältnisse beibehält und einen zusätzlichen Gang hinzufügt, um die Drehzahl auf 2800-3000 U / min zu senken?

tl; dr: Unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse sind ein Merkmal, kein Fehler. Einige Autos verwenden mehr Gänge zum Beschleunigen, andere verwenden sie für eine bessere Laufleistung. Sie können nicht beides tun.

Sollte der WRX bei 3300-3500 U / min nicht in der Lage sein, einen besseren Kraftstoffverbrauch zu erzielen, indem er die gleichen 5-Gang-Übersetzungsverhältnisse beibehält und einen zusätzlichen Gang hinzufügt, um die Drehzahl auf 2800-3000 U / min zu senken?

Sie haben den klassischen Kompromiss bei Getrieben aufgedeckt. Wir möchten, dass sich die Drehbewegung des Motors in eine Drehbewegung der Räder verwandelt. Leider hat der Motor eine maximale Drehzahl (die Redline ist nicht ohne Grund da).

Die Gänge im Getriebe sind eigentlich nur Multiplikatoren in der Drehzahlgleichung.

Zunächst ein Bild:

In diesem Bild können Sie sehen, dass das größere Zahnrad A (das vom Motor angetrieben wird) das kleinere Zahnrad B (das zum Drehen der Räder verwendet wird) antreibt. Ja, ich weiß, dass es nach diesem Gang noch weitere Teile gibt, aber zur Diskussion vergessen wir die Achsantriebe usw.

In diesem Beispiel sehen Sie, dass jede Umdrehung von Zahnrad A zwei Umdrehungen von Zahnrad B ergibt. Dies entspricht einem Übersetzungsverhältnis von 1: 2 oder 0,5. Wenn Sie diese Ausrüstung in Ihrem Auto hätten, könnten Sie mit sehr niedrigen Drehzahlen auf der Autobahn fahren (aber Sie würden niemals einen Hügel hinaufsteigen!).

Sag es noch einmal in Worten:

Ein Gang mit niedrigem Übersetzungsverhältnis dreht die Autoreifen bei jeder Motordrehung ein paar Mal. Eine hohe Übersetzung dreht das Auto mehrmals pro Motordrehung. Somit ermöglicht eine hohe Übersetzung am oberen Ende eine hohe Höchstgeschwindigkeit. Dies bedeutet auch, dass der Motor bei Autobahngeschwindigkeiten weniger pro Laufmeter Straße dreht. Weniger Drehzahlen == weniger Benzinverbrauch pro Sekunde.

Hinweis: Manchmal werden Sie "kurze" und "große" Gänge hören. Kurze Gänge sind Gänge mit niedriger Geschwindigkeit (mit hohen Übersetzungen) und hohe Gänge sind für hohe Geschwindigkeiten (mit niedrigen Übersetzungen). Diese Umkehrung der Terminologie ist eine der großen Freuden beim Versuch, Übertragungen zu diskutieren.

Ein hohes Übersetzungsverhältnis hat jedoch einen geringeren mechanischen Vorteil. Dies bedeutet, dass es schwieriger ist, das Fahrzeug zu beschleunigen (Reifen müssen schneller drehen, damit das Auto schneller fährt). Ein kraftstoffsparendes Übersetzungsverhältnis ist auch kein lustiges Übersetzungsverhältnis (weniger Reißverschluss).

Wenn Sie wirklich schnell beschleunigen möchten, können Sie durch Hinzufügen niedriger Übersetzungsverhältnisse (z. B. sechs statt fünf Gänge) länger einen höheren mechanischen Vorteil erzielen.

Wenn Sie sich jedoch auf Kraftstoffeffizienz konzentrieren, können Sie auch einen Fünfgang einlegen und einen wirklich niedrigen Gang für Autobahnfahrten einlegen. Dadurch werden Ihre mpg-Nummern erhöht, aber es macht keinen Spaß (möglicherweise unterschreiten Sie sogar die Mindestdrehzahl, die zum Hochdrehen des Turbos erforderlich ist).

Zurück zu den jeweiligen Fahrzeugen:

Aus den Übersetzungsverhältnissen von WRX zu STI geht hervor, dass der WRX einen niedrigen ersten und zweiten Gang hat, so dass Sie nur einmal schalten müssen, um 60 Meilen pro Stunde zu erreichen. Dies ist lediglich ein Versuch, die 0-60-Zeit zu optimieren (Marketing. Seufz). Im STI-Sechsgang sind die Übersetzungsverhältnisse der ersten fünf Gänge ziemlich gleichmäßig zwischen den Übersetzungsverhältnissen der ersten vier Gänge des WRX verteilt. Dies bedeutet, dass der STI nicht das Gefühl hat, dass wir fünf Speeder erstens und zweitens durcharbeiten müssen. Auch der sechste Gang des STI ist noch ein höheres Übersetzungsverhältnis als der fünfte Gang des WRX. Das Cruisen wird nicht so entspannt sein, aber Sie werden besser in der Lage sein, von 80 km / h auf eine höhere Zahl zu beschleunigen.

Die meisten Fahrzeuge haben nur einen einzigen Overdrive, wobei der zweite bis letzte Gang ein Verhältnis von 1: 1 (oder etwas in der Nähe davon) hat. Das Besondere dabei sind die 6-Gang-Getriebe von Tremec (für Camaro, Viper, Corvette, Mustang und andere) mit doppeltem Overdrive.

Der Hauptzweck von mehr Gängen besteht darin, dem Fahrzeug zu ermöglichen, im Drehmoment- / PS-Bereich zu bleiben, damit der Kompromiss zu einer Kraftstoffeinsparung führt. Mehr Gänge bedeuten, dass der Motor so eingestellt werden kann, dass er im kleineren Drehzahlbereich seine beste Leistung erbringt. Zum Beispiel kann bei mehr Gängen der fragliche Drehzahlbereich von 1500-2250 U / min anstatt 1000-3000 U / min sein (für den normalen Betrieb ... wir schließen hier das Fahren mit Geist aus ). Wenn der Hersteller den kleineren Bereich wählt, kann er mehr aus dem Motor herausholen und gleichzeitig die Kraftstoffeffizienz verbessern. Mit der größeren Reichweite muss der Motor in der Lage sein, über die gesamte Reichweite zu arbeiten, sodass die Abstimmung entsprechend erfolgen muss.

Die meisten Fahrzeuge haben keinen doppelten Overdrive, da sie nicht über das Drehmoment verfügen, um die Geschwindigkeit bei den niedrigeren Drehzahlen zu halten. Bei einem 4-Zylinder-Motor, der zwar eine hohe PS-Leistung bei höheren Drehzahlen aufweist, jedoch nicht das Drehmoment aufweist, das zum erfolgreichen Antreiben eines Fahrzeugs erforderlich ist, wenn es mit 1500 U / min und mehr als 120 km / h angetrieben wird. Das Auto müsste entweder einen Gang runtergelassen werden, um Platz zu schaffen, oder der Motor würde geschleppt, wenn der Fahrer auf das Pedal tritt ... beides würde den Zweck zunichte machen, überhaupt mehr Gänge zu haben Kraftstoffverbrauch und Fahrbarkeit zu gewinnen.

Bei den meisten sportorientierten (und schweren) Zugfahrzeugen besteht der Punkt eines zusätzlichen Getriebegangs darin, den Motor zwischen seiner Drehmomentspitze und seiner Hochdruckspitze in Betrieb zu halten. Daher verfügen die meisten Modelle von Fahrzeugen, die Basismodelle sind, über ein 5-Gang-Handschaltgetriebe (oder ein 3-Gang-Automatikgetriebe), während die sportlicheren oder Hochleistungsversionen mehr Gänge zur Auswahl haben.
Viele 6-Gang-Getriebe haben im Vergleich zu ihren 5-Gang-Getrieben ein relativ ähnliches Übersetzungsverhältnis für den 1. Gang (möglicherweise ein wenig niedrigerer Gang) und den 6. Gang (möglicherweise ein wenig höherer Gang). Wenn Sie sich anstrengen möchten, können Sie die Achsübersetzung oder die Reifengröße ändern, um bei einer bestimmten Motordrehzahl etwas schneller zu fahren.

Sattelzugmaschinen haben 10-18 Gänge, weil sie in der Lage sein müssen, bei genau der perfekten Drehzahl zu bleiben, um das maximale Drehmoment zu erreichen, und in der Lage zu sein, in den nächsten Gang zu schalten (während der LKW langsamer wird) und dennoch nahezu perfekt zu sein . Bei den Halbgetrieben handelt es sich in der Regel um 2 Getriebe hintereinander. Dabei wird besonders auf die Achsübersetzung geachtet, sodass beide Getriebe einen 1: 1-Gang bei 60 km / h und der Motor eine maximale Kraftstoffeffizienz aufweisen. Jedes Mal, wenn die Leistung abnimmt Es muss eine Reihe von Gängen durchlaufen, einige werden als Wärme verschwendet, und die meisten Getriebe in jedem Gang außer dem vierten müssen ZWEI Gänge durchlaufen. Jetzt multipliziert mit 2 Gängen, können Sie leicht 30% Ihrer Kraft verlieren (und damit Kraftstoffverbrauch)

Nur weil sich Ihr Motor nicht so schnell dreht, kann dies keine Garantie für eine höhere Kraftstoffeffizienz sein. Je mehr Drehmoment der Motor produzieren muss, desto mehr Kraftstoff wird in der Regel pro Luftvolumen benötigt, was die Kraftstoffeffizienz senkt. und höhere Gänge verringern die Motordrehzahl, erhöhen jedoch die Belastung und beschleunigen auch nicht so schnell.

TANSTAAFL .. Es gibt kein kostenloses Mittagessen

Wenn Sie 20 Gänge haben, müssten Sie jeden Gang (Übersetzung) "kürzen", um dem Gang, von dem er kam, und dem Gang, in den er geht, "zu entsprechen".

So können Sie "kleinere Gänge" schneller durchlaufen (mehr Gänge).