Il rapporto di trasmissione del tuo veicolo può determinare la sua velocità massima, quanto velocemente può raggiungere quella velocità massima e quanto duro deve lavorare per farlo. Le case automobilistiche devono camminare sul filo del rasoio tra prestazioni assolute e risparmio di carburante assoluto quando si determinano i rapporti del cambio della trasmissione finale. Troppa marcia e alcuni clienti si lamenteranno del fatto che il loro veicolo non è sufficientemente economico, mentre altri potrebbero lamentarsi del fatto che il loro veicolo è “senza fegato”, con una marcia insufficiente.
RAPPORTI DI TRASMISSIONE
Le trasmissioni e le estremità posteriori / differenziali hanno entrambi rapporti di trasmissione. Le trasmissioni utilizzano rapporti di trasmissione per mantenere il motore entro un intervallo di giri al minuto di funzionamento sicuro ed economico, dando al tuo veicolo la capacità di accelerare e mantenere una velocità di sicurezza sul terreno. Senza una trasmissione, una volta raggiunta la linea rossa del tuo motore, sarebbe tutto, niente più accelerazione; si supera la velocità. Aggiungi un’altra marcia alla tua trasmissione e puoi innestarla e continuare ad accelerare o mantenere la velocità attuale a un regime più basso e più efficiente.
Pensa a una bicicletta con un deragliatore e 10 o 12 o 18 velocità. Utilizzerai quella marcia inferiore per partire da un punto morto o per scalare una collina, quindi passerai a una marcia più alta man mano che aumenti la velocità. Se lo lasci nella marcia inferiore, però, le tue gambe lavoreranno abbastanza duramente (e in modo inefficiente) ma non aumenterai la velocità. In questo caso, gli ingranaggi della bicicletta sono sia la trasmissione che il rapporto di trasmissione finale.
Trasmissioni diverse hanno rapporti diversi a seconda di come il produttore si aspetta che vengano utilizzate. Ad esempio, il popolare cambio automatico 4L60e di GM ha un rapporto di 3,06 al primo, 1,62 al secondo, 1,0 al terzo e 0,70 al quarto. Ecco cosa significano quei numeri:
- La prima marcia ti dà la coppia necessaria per muoverti. In prima marcia la trasmissione GM 4L60e fa girare l’albero motore di un giro completo ogni 3.06 giri del motore (3.06: 1) per vincere l’inerzia (un corpo a riposo tende a rimanere a riposo finché non viene agito da una forza esterna).
- Quando viene spostato in seconda, ogni volta che l’albero di trasmissione compie un giro completo, il motore esegue 1,62 giri, erogando una coppia a regime medio ora che il veicolo ha superato l’inerzia (1,62: 1).
- Ora passiamo alla terza marcia per farci raggiungere (o mantenere) la velocità delle strade cittadine. In terza marcia, ogni volta che il motore fa un giro completo, anche l’albero di trasmissione (1: 1).
- Colpisci quella superstrada sulla rampa e hai bisogno di un po ‘di velocità extra che fornisce la quarta marcia. La trasmissione ora fa compiere un giro completo all’albero di trasmissione per ogni 7/10 di giro del motore (0,7: 1).
Il quarto rapporto di trasmissione nel 4L60e ci consente di navigare comodamente sull’interstatale a circa 2500-3500 giri / min invece di 4500-5500 giri / min, risparmiando gas e un’eccessiva usura del motore. I rapporti del cambio sono ciò che gli ingegneri chiamano “moltiplicatori di coppia”. Numeri più alti forniscono più coppia più rapidamente per consentire una migliore accelerazione.
Confrontiamolo con, diciamo, una trasmissione per camion Ford dei primi anni ’60, con la quarta marcia con un rapporto di 1: 1, la terza a 1,69: 1, la seconda a 3,09: 1 e la prima a un brevissimo 6,32: 1. Quella prima marcia è comunemente chiamata “marcia della nonna” perché il camion non sarebbe in grado di muoversi molto più velocemente della velocità di marcia con quella marcia. Gli ingranaggi della nonna erano comuni nei camion, tuttavia, per la coppia e la potenza di trazione.
COMPONENTI DEL CAMBIO DIFFERENZIALE E LORO INTERAZIONI
Un differenziale (trazione anteriore o posteriore) ha due scopi: convertire l’energia rotazionale del motore (coppia) da un asse (l’albero motore) a un altro (le ruote posteriori) e moltiplicare la coppia del motore riducendo la velocità di rotazione. Diamo un’occhiata a come questo viene realizzato.
Il motore e la trasmissione fanno girare l’albero motore che è collegato all’ingresso del differenziale, noto come pignone. Il pignone è installato con un angolo di 90 gradi rispetto alla corona dentata (chiamata anche ingranaggio a zucca), con i due ingranaggi ingranati in modo che il pignone aziona la corona dentata. È questa interazione che cambia la coppia da un asse di rotazione a un altro. Quando la corona dentata viene ruotata dal pignone, a sua volta ruota ciò che è noto come il supporto. Il vettore è ciò che effettivamente fa girare le ruote, tramite una serie di assi scanalati.
RAPPORTI DIFFERENZIALI DEL CAMBIO
Il rapporto di trasmissione del differenziale è determinato dalle differenze di dimensioni (e numero di denti) tra corona e pignone. Guarda l’immagine qui sotto. La corona dentata ha 50 denti e il pignone ne ha 11. Dividete il numero di denti sulla corona dentata per il numero sul pignone. Nell’immagine sotto, abbiamo 50 denti sulla corona dentata e 11 sul pignone, quindi la formula è così: 50/11 = 4,54. Il rapporto di trasmissione del set è 4,54: 1.
Per quanto i rapporti del cambio nella trasmissione, questo rapporto determina se il tuo veicolo accelera come un fulmine unto e ottiene un chilometraggio orribile mentre letteralmente urla lungo l’autostrada, o si alza alla velocità di crociera velocemente come il signor Turtle ma naviga tranquillamente a 65 MPH senza sudare.
Perché la differenza? Il motore della mia macchina eroga 400 cavalli e sviluppa 395 piedi della libbra di coppia. Dovrei essere in grado di navigare in autostrada a 2500-3000 giri / min, no? Dipende dal rapporto nel differenziale. A meno che tu non stia guidando in una COPO Camaro o una Dodge Demon SRT o Challenger R / T Scat Pack, il differenziale della tua auto era dotato di un rapporto di trasmissione che era un compromesso.
ATTREZZATURA ALTA? ATTREZZATURA CORTA? COSA VOGLIONO DIRE?
Questi termini sono piuttosto fuorvianti. Una “marcia corta” è quella che offre un’eccellente accelerazione a scapito della velocità di crociera e dell’efficienza, mentre una “marcia alta” offre una migliore velocità di crociera e risparmio di carburante. Sembra controintuitivo, quindi vediamo cosa significa.
La Pinto nella foto in alto è un’utilitaria, mentre la Mustang è un’auto sportiva / muscolare. Le “alte” 2,73 marce con cui è arrivata la Pinto gli consentono di correre in autostrada a una velocità economica. Le “medie” 4,11 marce di cui è dotata la Mustang gli danno un’accelerazione decente e un’economia decente. Qualcuno che gareggia nei ranghi dilettanti dell’NHRA potrebbe avere una parte posteriore con un rapporto “corto” di 5,36: 1 per ottenere la maggior quantità di coppia e accelerazione possibile il più rapidamente possibile. Il dragster Comp Eliminator mostrato potrebbe avere un rapporto più breve di 5: 1 per quel lancio ottimale.
A COSA SI RIDUCE TUTTO QUESTO …
I rapporti del cambio possono essere ridotti a una singola affermazione: rapporti più alti (con un valore numerico inferiore) danno una migliore coppia / accelerazione e rapporti più bassi consentono velocità massime più elevate e una migliore economia di carburante. Rapporti più alti significano che il motore deve funzionare più velocemente per raggiungere una determinata velocità. Rapporti inferiori consentono al motore di funzionare in modo più economico per mantenere quella determinata velocità.
Usiamo un po ‘di matematica per illustrare meglio questo. Abbiamo un rapporto di trasmissione differenziale di 4,11: 1 nel nostro pilota di autocross. L’albero di trasmissione deve compiere 4.11 giri per poter girare le ruote con un solo giro. Affinché un’auto NASCAR possa andare a 180 MPH, i pneumatici devono ruotare a 2180 RPM. Con un rapporto di trasmissione di 4,11, l’albero di trasmissione deve girare 8.959 volte (4,11 X 2180) al minuto per mantenere quella velocità. Se abbassiamo il rapporto di trasmissione a 3: 1, tuttavia, l’albero di trasmissione deve ruotare solo a 6150 giri / min. Quindi, invece di dover mantenere il motore in tensione a quasi 9000 giri / min per tutta la gara, il motore può funzionare a una velocità più bassa e più efficiente.
