Mengapa transmisi 5 dan 6 kecepatan biasanya memerlukan rasio roda gigi yang berbeda?

2013 Subaru WRX saya memiliki manual 5-speed, dan saya ingin itu memiliki gigi ke-6 ketika berlayar di jalan raya.

Seorang teman memiliki Subaru STI 2012 dengan manual 6-kecepatan, dan saya perhatikan mobilnya berjalan lebih cepat dengan persneling untuk mencapai kecepatan yang sama.

Pada 3300-3500 RPM, bukankah WRX mampu mencapai jarak tempuh gas yang lebih baik dengan mempertahankan rasio gigi 5-kecepatan yang sama, sambil menambahkan gigi tambahan untuk menurunkan RPM menjadi 2800-3000?

tl; dr: rasio roda gigi yang berbeda adalah fitur, bukan bug. Beberapa mobil menggunakan lebih banyak roda gigi untuk akselerasi, beberapa menggunakannya untuk jarak tempuh gas yang lebih baik. Anda tidak dapat melakukan keduanya.

Pada 3300-3500 RPM, bukankah WRX mampu mencapai jarak tempuh gas yang lebih baik dengan mempertahankan rasio gigi 5-kecepatan yang sama, sambil menambahkan gigi tambahan untuk menurunkan RPM menjadi 2800-3000?

Anda telah mengekspos pertukaran klasik dalam transmisi. Kami ingin agar gerakan pemintalan motor berubah menjadi gerakan pemintalan roda. Sayangnya, mesin memiliki kecepatan rotasi maksimum (redline ada karena suatu alasan).

Roda gigi dalam transmisi benar-benar hanya pengganda dalam persamaan kecepatan rotasi.

Pertama, sebuah gambar:

Pada gambar ini, Anda dapat melihat bahwa gigi A yang lebih besar (digerakkan oleh motor) menggerakkan gigi B yang lebih kecil (digunakan untuk memutar roda). Ya, saya tahu bahwa ada lebih banyak bit setelah gear ini tetapi demi diskusi mari kita lupakan final drive, dll.

Dalam contoh ini, Anda dapat melihat bahwa setiap putaran roda gigi A menghasilkan dua putaran roda gigi B. Ini berarti rasio roda gigi 1: 2 atau 0,5. Jika Anda memiliki perlengkapan ini di mobil Anda, Anda bisa berlayar di putaran yang sangat rendah di jalan raya (tetapi Anda tidak akan pernah naik bukit!).

Mengatakannya lagi, dengan kata-kata:

Roda gigi rasio rendah akan membuat ban mobil dalam jumlah rendah untuk setiap putaran mesin. Rasio yang tinggi akan mengubah waktu mobil beberapa kali per putaran mesin. Dengan demikian, rasio gigi tinggi di ujung atas memungkinkan kecepatan tinggi. Ini juga berarti bahwa, pada kecepatan jalan raya, mesin berputar kurang per meter linier jalan. Lebih sedikit revs == lebih sedikit bensin yang terbakar per detik.

Catatan: kadang-kadang Anda akan mendengar gigi "pendek" dan "tinggi". Roda gigi pendek adalah gigi kecepatan rendah (dengan rasio tinggi) dan roda gigi tinggi adalah untuk kecepatan tinggi (dengan rasio rendah). Pembalikan terminologi ini adalah salah satu kegembiraan yang besar dalam mencoba membahas transmisi.

Namun, rasio gigi yang tinggi memiliki keunggulan mekanis yang lebih rendah. Ini berarti lebih sulit untuk mempercepat kendaraan (ban harus berputar lebih cepat untuk membuat mobil melaju lebih cepat). Rasio roda gigi yang efisien bahan bakar juga bukan rasio roda gigi yang menyenangkan (less zip).

Ketika Anda benar-benar ingin berakselerasi dengan cepat, menambahkan rasio roda gigi lebih rendah (katakanlah kecepatan enam daripada kecepatan lima) memungkinkan Anda tetap berada pada keunggulan mekanis yang lebih tinggi lebih lama.

Namun, jika Anda berfokus pada efisiensi bahan bakar, Anda juga dapat mengambil apa yang secara efektif lima kecepatan dan menempatkan gigi sangat rendah di bagian atas untuk jelajah jalan raya. Ini akan membuat angka mpg Anda naik tetapi akan sangat tidak menyenangkan (Anda bahkan mungkin di bawah revs minimum yang diperlukan untuk memutar turbo).

Kembali ke mobil tertentu yang dimaksud:

Dari melihat rasio roda gigi WRX vs STI, jelas bahwa WRX memiliki rasio gigi pertama dan kedua yang rendah sehingga Anda hanya perlu menggeser satu kali untuk mencapai 60 mph. Ini murni upaya untuk mengoptimalkan waktu 0-60 (pemasaran. Sigh). Dalam STI enam kecepatan, rasio roda gigi dari lima gigi pertama berjarak cukup merata di antara rasio roda gigi dari empat pertama WRX. Ini berarti bahwa STI tidak akan merasa bahwa bekerja keras melalui yang pertama dan kedua yang kami lima speeder harus lalui. Bahkan gigi keenam dari STI masih memiliki rasio yang lebih tinggi daripada gigi kelima dari WRX. Cruising tidak akan semenyantai tetapi Anda akan lebih mampu berakselerasi dari 50 mph ke beberapa angka yang lebih tinggi ....

Sebagian besar kendaraan hanya akan memiliki overdrive tunggal, di mana gigi kedua hingga terakhir akan menjadi rasio 1: 1 (atau sesuatu yang dekat dengannya). Yang penting di sini adalah transmisi Tremec 6-speed (digunakan pada Camaro, Viper, Corvette, Mustang, dan lainnya) yang memiliki overdrive ganda.

Tujuan utama lebih banyak roda gigi adalah untuk memungkinkan kendaraan untuk tetap berada dalam kisaran torsi / hp untuk pertukaran untuk mendapatkan penghematan bahan bakar. Semakin banyak roda gigi berarti mesin dapat disetel untuk melakukan yang terbaik pada kisaran rpm yang lebih kecil. Misalnya, dengan lebih banyak roda gigi, kisaran rpm yang dimaksud mungkin dari 1500-2250rpm daripada 1000-3000rpm (untuk operasi normal ... kami tidak termasuk pengemudi yang bersemangat di sini). Jika pabrikan menyetel untuk kisaran yang lebih kecil, mereka bisa mendapatkan lebih banyak dari engine sambil mempertahankan efisiensi bahan bakar yang lebih baik. Dengan rentang yang lebih luas, mesin harus dapat melakukan lebih dari rentang yang lengkap, sehingga nada harus dilakukan untuk mengakomodasi.

Sebagian besar kendaraan tidak memiliki overdrive ganda karena tidak memiliki torsi untuk mempertahankan kecepatan pada RPM yang lebih rendah. Diberikan mesin 4-silinder yang, walaupun memiliki output hp yang besar pada rpms yang lebih tinggi, tidak memiliki torsi yang diperlukan untuk berhasil menggerakkan mobil jika digerakkan pada 1500 rpm pada 70+ mph. Mobil itu akan perlu dijatuhkan gigi untuk mengakomodasi, atau mesin akan diseret dengan pengemudi menumbuk pada pedal ... keduanya akan mengalahkan tujuan memiliki lebih banyak gigi di tempat pertama ... yang menjadi untuk mendapatkan jarak tempuh bahan bakar dan drivability.

Pada sebagian besar kendaraan yang berorientasi pada olahraga (dan penarik berat), titik dari gigi transmisi tambahan adalah untuk menjaga mesin beroperasi antara puncak torsi dan puncak HP. Dengan demikian, sebagian besar model kendaraan yang merupakan model dasar akan memiliki manual 5 kecepatan (atau 3 kecepatan otomatis), sedangkan versi sportier atau tugas berat akan memiliki lebih banyak roda gigi untuk dipilih.
Banyak transmisi 6 kecepatan memiliki rasio gigi 1 (mungkin smidge lebih rendah) yang relatif mirip dan ke-6 (mungkin smidge lebih tinggi) dibandingkan dengan rekan-rekan 5 kecepatan mereka. Jika Anda ingin melalui upaya tersebut, Anda dapat mengubah rasio penggerak akhir atau ukuran ban untuk menjadi sedikit lebih cepat pada kecepatan engine yang diberikan.

Truk semi memiliki 10-18 gigi karena mereka harus dapat tetap pada RPM yang sempurna untuk mendapatkan torsi maksimal, dan untuk dapat naik ke gigi berikutnya (saat truk melambat) dan masih dekat dengan sempurna . Transmisi semi biasanya sebenarnya 2 transmisi berturut-turut, dan perhatian yang sangat dekat diberikan pada rasio final drive sehingga kedua transmisi berada dalam gigi 1: 1 pada 60mph dan mesin pada puncaknya efisiensi bahan bakar RPM .. Setiap kali daya harus melalui satu set roda gigi, beberapa terbuang sebagai panas, dan sebagian besar transmisi di gigi apa pun kecuali 4 semua daya harus mengalir melalui DUA set .. sekarang dikalikan dengan 2 transmisi, dan Anda dapat dengan mudah kehilangan 30% dari kekuatan Anda (dan dengan demikian ekonomi bahan bakar)

Terakhir, hanya karena mesin Anda tidak berputar secepat tidak menjamin itu akan lebih hemat bahan bakar .. biasanya, semakin banyak torsi yang dibutuhkan mesin, semakin banyak bahan bakar yang dibutuhkan per volume udara, mengurangi efisiensi bahan bakarnya, dan roda gigi yang lebih tinggi akan mengurangi kecepatan engine Anda, tetapi meningkatkan beban di atasnya, dan itu tidak akan mempercepat juga.

TANSTAAFL .. Tidak ada yang namanya makan siang gratis

Jika Anda memiliki 20 gigi, Anda harus "mempersingkat" setiap gigi (rasio) menjadi "cocok" dengan gigi tempat asalnya dan gigi yang masuk.

Jadi Anda pergi melalui "gigi yang lebih kecil" lebih cepat (lebih banyak gigi).