Perché le trasmissioni a 5 e 6 velocità in genere richiedono rapporti di trasmissione diversi?

La mia Subaru WRX del 2013 ha un manuale a 5 marce e desidero che abbia una sesta marcia quando si viaggia in autostrada.

Un amico ha una STI Subaru del 2012 con un manuale a 6 marce e ho notato che la sua auto percorre le marce più rapidamente per raggiungere le stesse velocità.

A 3300-3500 giri / min, il WRX non dovrebbe essere in grado di ottenere un miglior chilometraggio del gas mantenendo gli stessi rapporti di velocità a 5 marce, aggiungendo una marcia aggiuntiva per ridurre i giri / min a 2800-3000?

tl; dr: rapporti di trasmissione diversi sono una caratteristica, non un bug. Alcune auto usano più marce per l'accelerazione, altre le usano per un migliore chilometraggio del gas. Non puoi fare entrambe le cose.

A 3300-3500 giri / min, il WRX non dovrebbe essere in grado di ottenere un miglior chilometraggio del gas mantenendo gli stessi rapporti di velocità a 5 marce, aggiungendo una marcia aggiuntiva per ridurre i giri / min a 2800-3000?

Hai esposto il classico compromesso nelle trasmissioni. Vogliamo far sì che il movimento di rotazione del motore si trasformi in movimento di rotazione delle ruote. Sfortunatamente, il motore ha una velocità di rotazione massima (la linea rossa è lì per un motivo).

Gli ingranaggi nella trasmissione sono in realtà solo moltiplicatori nell'equazione della velocità di rotazione.

Innanzitutto un'immagine:

In questa immagine, puoi vedere che l'ingranaggio più grande A (guidato dal motore) sta guidando l'ingranaggio più piccolo B (usato per girare le ruote). Sì, so che ci sono più bit dopo questa attrezzatura, ma per motivi di discussione dimentichiamo le unità finali, ecc.

In questo esempio, puoi vedere che ogni giro della marcia A comporta due giri della marcia B. Ciò si traduce in un rapporto di trasmissione di 1: 2 o 0,5. Se avessi questo equipaggiamento nella tua auto, potresti viaggiare a bassissimi regimi in autostrada (ma non saliresti mai su una collina!).

Ripetendolo, a parole:

Una marcia a basso rapporto farà girare le gomme dell'auto un numero basso di volte per ogni rotazione del motore. Un rapporto elevato fa girare l'auto volte più volte per rotazione del motore. Pertanto, un elevato rapporto di trasmissione all'estremità superiore consente un'alta velocità massima. Significa anche che, alle velocità dell'autostrada, il motore gira meno per metro lineare di strada. Meno giri == meno benzina consumata al secondo.

Nota: a volte sentirai ingranaggi "corti" e "alti". Gli ingranaggi corti sono gli ingranaggi a bassa velocità (con rapporti elevati) e gli ingranaggi alti sono per le velocità elevate (con rapporti bassi). Questa inversione della terminologia è una delle grandi gioie del tentativo di discutere delle trasmissioni.

Tuttavia, un rapporto di trasmissione elevato presenta un vantaggio meccanico inferiore. Ciò significa che è più difficile accelerare il veicolo (le gomme devono girare più velocemente per rendere l'auto più veloce). Un rapporto di riduzione del consumo di carburante non è anche un rapporto di riduzione divertente (meno zip).

Quando vuoi davvero accelerare rapidamente, l'aggiunta di rapporti di trasmissione bassi (diciamo a sei velocità anziché a cinque velocità) ti consente di rimanere a un vantaggio meccanico superiore più a lungo.

Tuttavia, se ti concentri sull'efficienza del carburante, puoi anche prendere quella che è effettivamente una cinque velocità e mettere una marcia davvero bassa per la crociera in autostrada. Questo aumenterà i tuoi numeri mpg ma sarà estremamente non divertente (potresti anche essere al di sotto dei giri minimi richiesti per far girare il turbo).

Torna alle vetture specifiche in questione:

Osservando i rapporti di trasmissione WRX vs STI, è chiaro che WRX ha una prima e una seconda marcia a basso rapporto in modo da dover cambiare una sola volta per raggiungere i 60 mph. Questo è puramente uno sforzo per ottimizzare il tempo 0-60 (marketing. Sospiro). Nella STI a sei velocità, i rapporti di trasmissione delle prime cinque marce sono distribuiti in modo abbastanza uniforme tra i rapporti di trasmissione delle prime quattro della WRX. Ciò significa che la STI non sentirà quel frastuono attraverso il primo e il secondo che noi cinque velocisti dobbiamo affrontare. Anche la sesta marcia della STI è ancora un rapporto più elevato rispetto alla quinta marcia della WRX. La crociera non sarà così rilassata, ma sarai in grado di accelerare da 50 mph a un numero più alto ....

La maggior parte dei veicoli avrà un solo overdrive, in cui la seconda all'ultima marcia avrà un rapporto 1: 1 (o qualcosa vicino ad essa). La cosa degna di nota qui sono le trasmissioni Tremec a 6 velocità (utilizzate su Camaro, Viper, Corvette, Mustang e altre) che hanno il doppio overdrive.

Lo scopo principale di più marce è quello di consentire al veicolo di rimanere nella gamma di coppia / CV affinché il compromesso consenta di risparmiare carburante. Più marce significa che il motore può essere messo a punto per funzionare al meglio con una gamma di giri più piccola. Ad esempio, con più marce l'intervallo di giri in questione può essere compreso tra 1500-2250 giri / min anziché 1000-3000 giri / min (per le normali operazioni ... escludiamo la guida vivace qui). Se il produttore sintonizza per la gamma più piccola, può ottenere di più dal motore mantenendo una migliore efficienza del carburante. Con una gamma più ampia, il motore deve essere in grado di funzionare su tutta la gamma, quindi la melodia deve essere fatta per adattarsi.

La maggior parte dei veicoli non avrà un doppio overdrive perché non ha la coppia per mantenere la velocità ai bassi regimi. Dato un motore a 4 cilindri che, pur avendo una grande potenza CV ai regimi più alti, non ha la coppia necessaria per spingere con successo un'auto se fosse guidata a 1500 giri / min a 70+ mph. L'auto avrebbe bisogno di essere abbassata per innestare una marcia o il motore sarebbe stato trascinato con il guidatore che schiacciava il pedale ... entrambi i quali avrebbero sconfitto lo scopo di avere più marce in primo luogo ... per ottenere chilometraggio del carburante e guidabilità.

Nella maggior parte dei veicoli orientati allo sport (e traino pesante), il punto di una marcia in più è mantenere il motore in funzione tra il picco di coppia e il picco HP. Pertanto, la maggior parte dei modelli di veicoli che sono modelli di base avrà un manuale a 5 velocità (o auto a 3 velocità), mentre le versioni più sportive o pesanti avranno più marce tra cui scegliere.
Molte trasmissioni a 6 marce hanno rapporti relativamente simili di 1a (forse un fumo più basso) e di 6a marcia (forse un più alto fumo) rispetto alle loro 5 unità di velocità. Se si desidera superare lo sforzo, è possibile modificare il rapporto di trasmissione finale o la dimensione dei pneumatici per andare un po 'più veloce a un determinato regime del motore.

I semi-camion hanno 10-18 marce perché devono essere in grado di mantenere il regime di rotazione perfetto per ottenere la coppia massima e poter salire sulla marcia successiva (mentre il camion sta rallentando) ed essere ancora vicini alla perfezione . Di solito, le semi-trasmissioni sono in realtà 2 trasmissioni di fila, e viene prestata molta attenzione al rapporto di trasmissione finale in modo che entrambe le trasmissioni siano in una marcia 1: 1 a 60 miglia all'ora e il motore al massimo livello di efficienza del regime di giri. Ogni volta che la potenza deve passare attraverso una serie di ingranaggi, alcuni sono sprecati come calore, e la maggior parte delle trasmissioni in qualsiasi marcia tranne la 4 tutta la potenza deve fluire attraverso DUE serie .. ora moltiplicata per 2 trasmissioni, e puoi facilmente perdere il 30% della tua potenza (e quindi risparmio di carburante)

Infine, solo perché il tuo motore non gira più velocemente non garantisce che sarà più efficiente in termini di consumo di carburante .. in genere, maggiore è la coppia che il motore deve produrre, più carburante sarà necessario per volume di aria, riducendo il consumo di carburante, e marce più alte ridurranno il regime del motore, ma aumenteranno il carico su di esso e non accelereranno neanche velocemente.

TANSTAAFL .. Non esiste un pranzo gratis

Se hai 20 marce, dovresti "accorciare" ciascuna marcia (rapporto) per "abbinare" la marcia da cui proviene e la marcia che sta entrando.

Quindi attraversi più velocemente "ingranaggi più piccoli" (più ingranaggi).