【技术达人】手挡车的换挡精髓

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2017-08-30 07:17:47
IP属地:江苏
12017-08-30 07:17IP属地:江苏
很高兴在爱卡15周年之际,参加此次的论坛活动,在这里首先祝爱卡越办越精彩。

接下来就开始我今天的技术分享,即手挡车的换挡精髓。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
手动挡自诞生之日起,就以简单、可靠的特点铭记在人们心中,但同时相对复杂的操作也让不少人感到困惑,其中就包括油离配合、换挡时机的把握,一有差错,轻则造成顿挫,影响驾乘体验,重则熄火,场面相当尴尬。接下来我就以我的锐腾为例,给大家讲讲手挡车的操作。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
手动变速箱内部通常由多对不同齿比的齿轮组构成,一对齿轮组就构成了一个档位,在目前的车辆上,手挡车以5MT或6MT居多。变速箱的主要作用就是将发动机的输出进行转换,以扩大使用范围,如在低档位时起减速増矩的作用,以输出大扭矩而在高档位时则起增速的作用,以提高极速的作用。那这个过程是怎么实现的,就以上图一对齿轮为例。两个大小不一样的齿轮边靠着边一起旋转,那么齿轮相切的地方速度就相等,即线速度相等,而线速度等于角速度乘以齿轮的半径,所以两个齿轮的转速比就是各自半径的反比,也就是各自齿数的反比,如此就完成了变速的作用。此外,在齿轮相切的地方其相互作用力相同,所以在由小齿轮传至大齿轮时,由于力臂变长,所以大齿轮上的转矩也会变大,放大的倍数是半径的正比。所以从小齿轮传到大齿轮时,转速降低扭矩增大,这就是所谓的减速增矩,反之亦然。一个档位对应着一对齿轮,6个档位就有6对大小不一的齿轮,每对齿轮中的一个齿轮代表了发动机转速,另一个则代表了车轮的转速,发动机转速经过某对齿轮作用后再输出到车轮。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
接下来讲讲换挡时应该注意些什么。

在变速箱内部,每对齿轮之间是常啮合的,但每对齿轮却不是同时和输入输出轴固定连接,通常只有一个齿轮与输入或输出轴固定,而另一个齿轮则通过轴承与轴连接,在需要时再通过齿套将其与轴固定。所以与输入或输出轴连在一起的齿轮,即转速是一样的,而不与轴相连的,由于各档位的齿轮比不同,就会造成各齿轮之间有转速差。当需要某个档位时,则由与轴固定的齿套将浮着的那个齿轮与轴固定住,由此刚性的传递该档位的动力。那在齿轮衔接时就有个问题,浮着的那个齿轮如果与齿套的转速不一致而强行塞入的话,就会发生打齿,哐哐的声音应该都听过,所以在早期没有同步器的时候,通常需要用两脚离合法来完成换挡,而现在就不需要两脚离合了,同步器能够保证在转速差没有降到合适范围内时两个齿轮是不会接合的,当然也可以使用两脚离合法来保护同步器,延长其寿命。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
以锐腾的6档手动变速箱为例,假设现在在1档2000rpm、18km/h行驶,现在要换到2档,两脚离合法方法如下

1、踩离合

2、摘挡

3、松离合

4、待发动机转速回落至1200rpm时踩离合

5、挂2档

6、抬离合

在第二步摘挡之后为什么不直接挂2档,反而是松离合?因为由于减速比的关系,各档位上的齿轮转速是不同的,如果这个时候就将齿套与2档齿轮结合就会有转速差,对于没有同步器的变速箱就会发生打齿,对于有同步器的变速箱就会以磨损同步器为代价进行接合(锐腾所有档位都有同步器包括倒档),不要担心同步器被磨坏,它设计出来就是用来磨的。那要怎样降低2档齿轮的转速,我们可以踩下离合摘挡后等一会再挂进2档,因为踩下离合和摘挡后,变速箱输入轴与发动机脱离了连接,所以此时变速箱里面的齿轮是自由旋转状态,可以在摘挡后等一会待齿轮转速下降后再挂进2档,这样可以减少一些转速差。但这个方法不是很精确,只能大概判断还有一种方法就是靠发动机的转速来精确判断,在第二步摘挡后松离合,这时候的变速箱输入轴仍然与发动机相连,而变速箱输出则与车轮脱离了连接,由于在升档时没有踩油门,所以发动机的转速会自然下降,那变速箱的输入轴转速也在下降,2档输出齿轮转速也在下降,当转速下降到1200rpm(为什么是1200rpm后面有讲)时再次踩下离合,随后挂2档并抬离合,这样换挡时不仅同步器没有摩擦,而且离合器也没有磨损。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
上面是两脚离合的升档,下面是两脚离合降档的方法,同样以锐腾手动变速箱为例,假设现在在2档1200rpm,18km/h行驶,现在要换到1档,两脚离合方法如下

1、踩离合

2、摘挡

3、松离合

4、轰油门

5、待发动机转速升至2000rpm时踩离合

6、挂1档

7、松离合

同样由于减速比的关系,在2档1200rpm摘挡后,这时候与齿套接合一样会有转速差,造成的结果与升档时一样,这时候就要想办法提高变速箱齿轮的转速,不像升档时候可以靠发动机转速的自然回落来降低转速,在降档时就要通过踩油门来提高发动机转速,当发动机转速达到2000rpm时,再踩离合挂1档并松离合,这样做同样没有同步器的磨损及离合器的磨损,因为转速都是完美的配合。

1档2000rpm升2档时为什么是1200rpm接合,这都是档位齿比的关系。1档的齿比最大,2档随后,3档其次,4/5/6档依次往下。选择2000rpm作为换挡时机,是考虑了动力、平顺性、噪音及油耗而定的。

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这张表是锐腾1.5T手动精英各挡位发动机转速与车速的对应关系(实际行车记录而来),大家可以参考。
要想换挡平顺,那车速就不应该有什么变化,最好是维持车速恒定,那各档位之间起码应该有车速的交集区域,如2档在1000rpm时是15km/h,那1档就至少应该超过15km/h进行换挡,才能做到换挡平顺和无磨损,所以转速应超过1666rpm,其他档位也是如此。从上表中可以看出,在1档2000rpm时是18km/h,此时挂2档如果要维持18km/h则转速应在1200rpm时进行接合,才能做到同步器和离合器的无损接合,如果转速高了或低了都需要以摩擦为代价进行同步。还是以1档换2档为例,在1档2000rpm时踩离合摘挡后直接挂进2档,这个时候同步器首先进行摩擦,而这个摩擦你是感觉不到的,因为踩离合后变速箱输入轴就没有扭矩输入了,此时虽然2档输出齿轮转速高于变速箱输出轴,在直接挂进2档后,由于没有持续的动力输入,且变速箱齿轮的惯性远没有汽车行驶惯性大,2档输出齿轮的转速就被变速箱输出轴强行进行减速,而这个反作用力对车速根本没什么影响,所以就感觉不到了,但同步器的摩擦是实实在在存在的。现在变速箱的输入轴转速已经被强行降到了1200rpm了,而发动机转速却还在2000rpm,这里就有800rpm的转速差,往常的做法是慢抬离合,通过离合器的摩擦进行转速匹配,如果离合器抬得快了,等还没有降到1200rpm就接合了,由于现在发动机到变速箱再到车轮都是硬连接,而发动机转速大于1200rpm时的车速肯定大于18km/h,所以发动机转速会被车速强拉下来,而由于发动机的反作用力车身会向前窜一下反之如果发动机转速已经降到1000rpm而突然抬离合,那发动机转速也会被车速强升上去,由于发动机的反作用力车身就会顿一下,这点在降档时尤为明显,如果只是降档而不升转速的话,就会感到发动机的制动力将车身拖住,窜一下和顿一下都对乘坐舒适性有重大影响。如果在换挡时能够找到与之匹配的转速,那无论离合器抬的有多快,都不会有顿挫感,而且还不磨损离合器,这是个两全其美的事情,如果无法把握那就通过慢抬离合器靠摩擦将转速差消耗掉。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
档位 档位比

1/2 5:3

2/3 8:5

3/4 5:4

4/5 4:3

5/6 5:4

如上就是各档位之间的齿轮比,所以我的方法是在2000rpm进行换挡,1档升至2000rpm时,在转速回落至1200rpm再挂进2档,2档升至2000rpm时,在转速回落至1250rpm时再挂进3档,3档升至2000rpm时,在转速回落至1600rpm时再挂进4档,4档升至2000rpm时,在转速回落至1500rpm时再挂进5档,5档升至2000rpm时,在转速回落至1600rpm时再挂进6档。如果说要追求动力以延迟换挡时机,那相应的接合转速也要延后,由于档位之间的齿比并没有变,所以新的接合转速还是与换挡转速成比例关系,如1档2500rpm换挡,那接合转速就是1500rpm依次类推各档位的接合转速。而降档的过程就是升档的逆过程,如2档1200rpm需要降档,就需要将转速提高至2000rpm进行接合,1500rpm降档就要提至2500rpm。以上这些接合转速只是理论计算,实际行驶中,可能由于发动机转速回落的较慢及油门哄得较慢,此时车速就会有点下降,那相应的接合转速也要有点下降,勤加练习就能做到换挡迅速,平顺无顿挫,同时延长了离合器和同步器的使用寿命。

如果能够熟练掌握换挡时机,那离合器兴许就可以不用踩了,也就是不踩离合器换挡。以1档换2档为例,当1档转速升至2000rpm进行换挡时,此时松开油门,那1档齿轮和齿套之间就没有咬合力了,没有压力那在摘挡时就没有摩擦力了,那齿套就可以脱离出来而完成摘挡动作。这个摘挡时机要掌握好,如果没有及时摘挡,那就会被车速给反拖住,这样齿轮之间还是会有压力,难以完成摘挡。随后就是等待发动机转速下落至1200rpm时,此时2档齿轮与齿套没有转速差,这个时候可以顺利挂进2档,至此完成升档。至于降档过程,通常是刹车减速后觉得档位不够才进行降档,那在刹车时发动机转速已经被车速给拖住,所以有时候可能摘不了档,这时候可以点一下油门使转速升一下,在那一瞬间也许就可以摘挡了,然后就是轰油门使转速升到接合转速在挂档。
【技术达人】手挡车的换挡精髓
同步器的作用是消除转速差,同时保证在转速差没有被消除前齿轮是不会接合的。从上图可以看到齿套内的齿和同步环上的齿都不是直的,而是在边缘处成一个三角型,就是这样的机构可以使得在转速差还没有消除前,齿套是不会滑过去的。在上图受力分析图中,F是推杆的力,f则是由于有转速差而产生的摩擦力,假设现在保持平衡,那F=Fn*cos,而f=Fn*sin,要使档位能够挂进去,必须使得FFn*cos,即F*tanf,为了保证转速同步前不会打齿,只要选取合适的角度,就能保证在转速同步前齿套老实的待在原地。
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在由前进挡挂进倒档时,有的车上的倒档没有同步器,所以网上说要等车停稳后再挂倒档,但有时还是会有打齿声,这是因为有的人在车还没停下时就踩离合挂空挡了,虽然他们也是等车完全停止后再挂倒档,但此时变速箱内的齿轮组还在旋转状态,并没有完全停下,所以此时挂倒档仍会有打齿声,正确做法是待挺稳后再挂空挡,此时的变速箱内的齿轮组就完全停下了。
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如上就是我对于手挡车换挡方面的经验总结,希望大家喜欢。
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