Caja de cambios manual que no conoces: el misterio bajo la palanca de cambios
●Función de transmisión
En términos generales, una transmisión es un dispositivo que puede cambiar la velocidad, el par y la dirección de potencia del motor de un automóvil y transmitir la fuerza motriz al sistema de transmisión.
-Cambiar la relación de transmisión.
En términos generales, el motor de un automóvil obtiene potencia quemando combustible. Su par de salida y su potencia siempre cambian en todo el rango de velocidades del motor. Desde la perspectiva de la demanda de fuerza motriz del vehículo, depender únicamente del par generado por el motor no puede satisfacer las diversas y complejas condiciones de la carretera que enfrentará el vehículo al conducir. Por ejemplo, al arrancar o subir una colina, la marcha baja de la transmisión puede aumentar la velocidad del motor a bajas velocidades y generar un mayor par. Cuando el vehículo circula a alta velocidad, la marcha alta de la transmisión reduce la velocidad del motor y la salida de par, reduciendo así el consumo de combustible. Debido a la naturaleza imperfecta de los motores modernos, surgieron las transmisiones. La caja de cambios adopta diferentes relaciones de transmisión en diferentes condiciones de trabajo, de modo que el vehículo y el motor puedan ejercer el mejor rendimiento de potencia en diversas condiciones de trabajo.
- Proporciona marcha atrás.
La dirección de rotación del cigüeñal se determina al comienzo del diseño de un motor, por lo que solo puede depender de la caja de cambios para invertir, y esta tarea se puede lograr fácilmente a través de las características inversas del engranaje externo.
★¿Por qué hay una acción especial al cambiar a marcha atrás?
Todo el mundo ha utilizado una transmisión manual al aprender a conducir, y a algunos amigos también les gusta usarla. Creo que todo el mundo está tan familiarizado con las transmisiones manuales como las que tienen la mano derecha e izquierda. No sé si has considerado que algunas transmisiones manuales tienen una acción especial al dar marcha atrás, o hay que mantener presionado un botón en la palanca de cambios, o hay que levantar ligeramente la palanca de cambios. ¿Por qué es esto? ¿Es solo por la acción genial o se requiere un conjunto de piezas muy complicado para poner una transmisión manual en reversa? De hecho, el principio es muy sencillo. Lo comprenderá después de observar el mecanismo de bloqueo llamado marcha atrás a continuación.
●Mecanismo de bloqueo de marcha atrás
Para evitar que el vehículo active accidentalmente la marcha atrás al avanzar, provocando un gran impacto en el engranaje de transmisión y dañando las piezas, se incluye un bloqueo de marcha atrás. generalmente diseñado en el mecanismo de parada de transmisión manual. Cuando la palanca de cambios se coloca en la posición extrema, el deflector bloqueará el bloqueo del mecanismo de bloqueo, lo que impedirá que se engrane la marcha atrás. En este momento, solo presionando el botón de marcha atrás el bloque puede continuar moviéndose sobre el deflector, activando así la marcha atrás.
El siguiente vídeo demuestra vívidamente cómo funciona el mecanismo de bloqueo inverso. Se basa en un deflector montado debajo de la palanca de cambios que coopera con el tope para evitar la desalineación de las marchas.
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●Transmisión manual de doble y tres ejes
La estructura básica de la transmisión manual incluye el eje de entrada de potencia y el eje de salida, además de los engranajes que componen la transmisión. cuáles son los componentes más básicos de la transmisión manual. El eje de entrada está conectado al embrague y la potencia transmitida por el embrague se transmite directamente al conjunto de engranajes a través del eje de entrada. El juego de engranajes se compone de engranajes de diferentes diámetros y diferentes combinaciones de engranajes producen diferentes relaciones de transmisión. Cambiar de marcha durante la conducción normal significa cambiar la relación de transmisión. La potencia del eje de entrada se transmite entre los engranajes y luego a las ruedas mediante el eje de salida. Este es el principio de funcionamiento básico de la transmisión manual.
Si las transmisiones manuales se clasifican según el modo de transmisión de las marchas, actualmente existen dos tipos comunes: las de dos ejes y las de tres ejes.
-Tipo de dos ejes
Como su nombre indica, una transmisión manual de dos ejes tiene sólo dos ejes, el eje de entrada y el eje de salida. Tiene las ventajas de una estructura simple y un tamaño pequeño. Al mismo tiempo, la transmisión de rango medio tiene alta eficiencia y bajo nivel de ruido, lo que la hace más adecuada para vehículos comunes con motor delantero y tracción delantera. También es la forma de transmisión de automóviles más utilizada en la actualidad.
"La anatomía más común de una transmisión manual de dos ejes y 5 velocidades"
-Tipo de tres ejes
Además del eje de entrada y el de salida Eje, la transmisión manual de tres ejes también tiene un eje intermedio, que se utiliza principalmente para fijar los engranajes de transmisión de varios engranajes. Dado que cada engranaje de la transmisión de tres ejes es impulsado por dos pares de engranajes, los ejes de entrada y salida giran en la misma dirección. Esta transmisión es generalmente más adecuada para vehículos con motor delantero y tracción trasera.
●Principio de funcionamiento
A continuación, utilizaremos un modelo simple para explicarle el principio de funcionamiento del cambio de transmisión manual. La siguiente imagen es un modelo estructural simple de una transmisión de 3 ejes y 2 velocidades.
El eje de entrada está conectado al motor a través del embrague, y el eje de entrada y el engranaje superior están integrados. El eje del engranaje rojo se llama eje intermedio y los tres engranajes del eje intermedio también están fijados al eje. El amarillo es el eje de salida, a través del cual finalmente se transmite la potencia a las ruedas. Los dos engranajes superiores están conectados al eje de salida a través de cojinetes de agujas, que pueden girar libremente sobre el eje de salida. El manguito del eje de salida está montado en el eje de salida a través de estrías y puede girar con el eje de salida.
De hecho, el principio de cambio de la transmisión manual no es profundo. Puede ver que la potencia se transfiere desde el eje de entrada al contraeje y luego a los dos engranajes en el eje de salida. Sin embargo, dado que los dos engranajes azules no están conectados rígidamente al eje de salida, en este momento se encuentran en un estado de ralentí, lo que equivale a un engranaje inactivo.
Cuando el manguito del eje de salida está conectado al engranaje azul de la derecha, la potencia finalmente se transmite al eje de salida a través del manguito. Mientras tanto, el engranaje azul de la izquierda gira libremente porque no está acoplado al manguito. El llamado cambio es en realidad la combinación de la manga y qué marcha, y la combinación también determina la relación de transmisión en este momento.
El principio de cambio de la transmisión manual tradicional de 5 velocidades es el mismo, excepto que el número de mangas y juegos de engranajes aumenta en la transmisión, dándole más marchas. La marcha atrás se logra agregando un engranaje entre el contraeje y el eje de salida. Debido a la adición de un engranaje de engrane, la marcha atrás siempre girará en la dirección opuesta a los otros engranajes. Este tipo de engranaje también se llama engranaje loco porque solo cambia la dirección de rotación del engranaje.
Para una transmisión manual de dos ejes, su principio de funcionamiento es similar al de una transmisión manual de tres ejes. También depende del manguito elegir una combinación de engranajes que gire libremente en ambos lados. Una vez combinada, la potencia se puede transmitir al eje de salida a través del manguito.
El secreto de una excelente sensación de cambio
●Tipo de engranaje de transmisión
"El diseño de engranajes helicoidales se utiliza ampliamente en transmisiones manuales civiles"
Los engranajes internos de las transmisiones manuales utilizadas en vehículos civiles comunes son básicamente engranajes cilíndricos helicoidales. Los dientes de este engranaje forman un cierto ángulo con el eje del engranaje. Este perfil de diente permite que los dientes engranen gradualmente en lugar de todos a la vez, por lo que la operación de engrane es menos ruidosa. También existen desventajas: debido a los dientes helicoidales, se generará un empuje axial al engranar y se requieren cojinetes especiales para soportar esta carga axial. Además, el desgaste de los engranajes aumenta debido al área de engrane más grande.
El otro es un engranaje recto, que se utiliza principalmente en transmisiones manuales en coches de carreras. Esta forma de contacto completo con la superficie del diente aumenta la resistencia del engranaje, pero también produce ruido cuando el engranaje engrana. Al mismo tiempo, debido a su alta eficiencia de transmisión, el vehículo puede obtener mayor potencia en las ruedas, por lo que también se utiliza ampliamente en el campo de la transmisión de carreras. La marcha atrás de las transmisiones civiles normales suele utilizar engranajes rectos, que es una de las razones por las que la transmisión hace ruidos fuertes al dar marcha atrás.
★¿Por qué tiembla la palanca de cambios?
Cuando enciendes la radio o la página web cada día, siempre verás a muchos aficionados a los coches preguntando a los expertos si les tiembla la palanca de cambios. ¿Cuál es la razón? ¿Pueden las empresas automotrices ni siquiera hacer bien cosas tan pequeñas? Ésta es la razón del mecanismo de cambio de transmisión manual.
●Mecanismo de cambio
El mecanismo de cambio de la transmisión se utiliza para realizar la operación de cambio por parte del conductor, y su calidad también está directamente relacionada con la comodidad de la operación. En la actualidad, se divide principalmente en tipo varilla de empuje y tipo alambre de tracción.
-Tipo de varilla de empuje
Como se muestra en la imagen, el método de control de cambios conectado a la varilla de empuje es relativamente simple y directo, pero hay un gran problema, que es la vibración del transmisión durante la operación. Se transmitirá a la palanca de cambios, por lo que las personas naturalmente se sentirán incómodas al operar esta palanca de vibración. Ahora entiendes por qué tiembla la palanca de cambios.
——Tipo de cable
El mecanismo de cambio de cremallera, también llamado mecanismo de eje flexible, utiliza dos cables para completar la acción de cambio. Este diseño estructural puede suprimir mejor las vibraciones de la transmisión y actualmente es el mecanismo de cambio más utilizado.
El siguiente vídeo muestra el principio de funcionamiento del mecanismo de cambio de transmisión manual de eje flexible. La acción de cambio se completa a través de una cremallera de selección de marchas y una cremallera de cambio.
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●Sincronizador
Para poder cambiar suavemente, la velocidad de rotación de las dos marchas impulsoras antes y después del cambio debe ser la misma. Incluso si es diferente, al menos la velocidad debería ser similar. Sin embargo, dado que las relaciones de transmisión de los dos grupos antes y después del cambio son diferentes, es imposible mantener la misma velocidad durante la conducción. Si no hay sincronizador, el conductor puede usar el modo de cambio de aceite de un pie y embrague de dos patas para equilibrar la velocidad entre las dos marchas. Es por eso que todos los modelos de transmisión manual sin sincronizadores necesitan usar dos pies al cambiar de marcha. motivo del embrague.
Para una transmisión con sincronizador, la suavidad del cambio depende en gran medida de la calidad del sincronizador. El sincronizador, para decirlo sin rodeos, es la placa de fricción que se coloca en la combinación de manguito y conjunto de engranajes. A diferencia de las placas de fricción ordinarias, su superficie de fricción es cónica. La función de este conjunto de placas de fricción es frotar previamente antes de que los dientes rectos y verticales del disco entren en contacto, y transferir la energía del lado de alta velocidad al lado de baja velocidad, de modo que el lado de baja velocidad aumente. su velocidad y se sincroniza con la velocidad del lado de alta velocidad. Esto no sólo garantiza un cambio de marcha normal, sino que también actúa como amortiguador. La cantidad y el material de las placas de fricción cónicas afectan directamente el rendimiento del sincronizador. El sincronizador del cambio manual clásico Volkswagen MQ200 tiene tres juegos de placas de fricción cónicas, lo que también contribuye a su excelente sensación de cambio.
Después de entender la estructura general de la transmisión manual, veamos sus ventajas y desventajas. Las ventajas son obvias. Tiene una estructura simple, rendimiento confiable, bajos costos de fabricación y mantenimiento y alta eficiencia de transmisión. Además, debido a que se controla puramente mecánicamente, la respuesta del cambio de marchas es rápida y puede expresar más directamente la intención de conducción del conductor, lo que hace que conducir sea más divertido. Pero en comparación con la transmisión automática, su funcionamiento es relativamente complicado. Si el operador no tiene experiencia, a menudo habrá una notable sensación de frustración al cambiar de marcha.
Entonces, ¿cuáles son las características de una excelente transmisión manual? En primer lugar, la caja de cambios debe tener una buena sensación de cambio, marchas claras, recorrido lateral y longitudinal razonable y baja resistencia a la entrada de marcha y sensación de tracción. Además, es más importante organizar razonablemente la relación de transmisión entre marchas, porque la distribución de la relación de transmisión entre marchas afecta directamente la suavidad de la conexión de potencia durante la conducción del vehículo, lo que generalmente requiere una fuerte aceleración en la marcha baja y economía de combustible en la marcha alta.
Resumen: Hoy en día, con la creciente congestión del tráfico en las principales ciudades nacionales, las desventajas de las operaciones de cambio manual son más prominentes en los atascos de tráfico con paradas y arranques. Por lo tanto, en el mercado automovilístico nacional, el mercado de los modelos de transmisión manual se está viendo erosionado por varios modelos de transmisión automática. En Europa, donde la industria del automóvil está muy desarrollada, los modelos de transmisión manual todavía ocupan una gran cuota de mercado. Esto demuestra que, a los ojos de muchas personas que persiguen el puro placer de conducir, la sutil coordinación y el placer entre el embrague, el acelerador y la palanca de cambios no pueden ser reemplazados por una transmisión automática.
@2019