5 단 변속기와 6 단 변속기에 일반적으로 다른 기어비가 필요한 이유는 무엇입니까?


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2013 년 스바루 WRX에는 5 단 수동 설명서가 있으며 고속도로에서 순항 할 때 6 단 기어를 갖기를 갈망합니다.

친구에게 6 단 수동 설명서가있는 2012 스바루 STI가 있는데, 그의 차량이 같은 속도를 달성하기 위해 기어를 더 빨리 통과하는 것을 알았습니다.

3300-3500 RPM에서 WRX가 동일한 5 단 기어비를 유지하여 더 나은 가스 마일리지를 달성 할 수없고 RPM을 2800-3000으로 낮추기 위해 추가 기어를 추가 할 수 있습니까?


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저의 WRX는 2004 년입니다. 기어비는 기본적으로 동일하며 작업 도중에 다리에서 내려 오는 것과 같은 것이 생각되었습니다. 그러나 다섯 번째에서 위로 이동하면 나를 뒤집을 수 있으므로 좋지 않습니다. ;-)
Bob Cross

답변:


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tl; dr : 다른 기어비는 버그가 아닌 기능입니다. 일부 자동차는 가속을 위해 더 많은 기어를 사용하고 일부는 더 나은 가스 주행 거리를 위해 기어를 사용합니다. 둘 다 할 수는 없습니다.

3300-3500 RPM에서 WRX가 동일한 5 단 기어비를 유지하여 더 나은 가스 마일리지를 달성 할 수없고 RPM을 2800-3000으로 낮추기 위해 추가 기어를 추가 할 수 있습니까?

변속기에서 고전적인 트레이드 오프를 노출했습니다. 우리는 모터의 회전 운동을 바퀴의 회전 운동으로 바꾸고 싶습니다. 불행히도 엔진은 최대 회전 속도를 가지고 있습니다 (이유는 레드 라인이 있습니다).

변속기의 기어는 실제로 회전 속도 방정식의 승수입니다.

먼저 사진 :

이 이미지에서, 더 큰 기어 A (모터에 의해 구동되는)가 더 작은 기어 B를 구동하고 있음을 알 수 있습니다 (휠을 돌리는 데 사용됨). 예,이 장비 뒤에 더 많은 비트가 있다는 것을 알고 있지만 토론을 위해 최종 드라이브 등을 잊어 버리십시오.

기어비가 낮은 애니메이션 GIF입니다.

이 예에서 기어 A를 돌릴 때마다 기어 B가 두 번 돌린다는 것을 알 수 있습니다. 이는 기어비가 1 : 2 또는 0.5로 해석됩니다. 이 장비를 차에 가지고 있다면 고속도로에서 매우 낮은 회전 속도로 순항 할 수 있습니다 (그러나 언덕을 올라가지 않을 것입니다!).

다시 말하면 :

낮은 비율의 기어는 각 엔진 회전마다 자동차 타이어를 적은 횟수로 회전시킵니다. 높은 비율은 엔진 회전 당 자동차 시간을 여러 번 돌립니다. 따라서, 상단에서 높은 기어비는 높은 상단 속도를 허용합니다. 또한 고속도로 속도에서 엔진이 선형 도로 미터당 회전 수가 적다는 것을 의미합니다. 초당 휘발유 감소 == 적은 휘발유.

참고 : 때때로 "짧은"및 "큰"기어가 들립니다. 짧은 기어는 저속 기어 (비율이 높음)이고 긴 기어는 고속 (비율이 낮음)입니다. 이 용어의 역전은 전송을 논의하려는 큰 기쁨 중 하나입니다.

그러나 기어비가 높으면 기계적 이점이 낮습니다. 이것은 차량을 가속하기가 더 어렵다는 것을 의미합니다 (자동차가 더 빨리 주행하려면 타이어가 더 빨리 회전해야 함). 연비가 좋은 기어비는 재미있는 기어비가 아닙니다.

실제로 빠르게 가속하려면 기어비를 낮게 (예 : 5 단이 아닌 6 단으로) 추가하면 더 높은 기계적 이점을 유지할 수 있습니다.

그러나 연료 효율에 중점을 둔다면 5 배 속도를 효과적으로 달성하고 고속도로 순항을 위해 기어를 낮출 수 있습니다. 이것은 당신의 mpg 수를 올릴 것이지만 굉장히 재미 없을 것입니다 (터보를 돌리기 위해 필요한 최소 회전 수보다 적을 수도 있습니다).

문제의 특정 자동차로 돌아 가기 :

WRX 대 ​​STI 기어비를 살펴보면 WRX의 비율이 낮은 1 차 및 2 차 기어이므로 60mph에 도달하기 위해 한 번만 이동하면됩니다. 이것은 순수하게 0-60 시간 (마케팅. 한숨)을 최적화하려는 노력입니다. STI 6 속도에서, 처음 5 개의 기어의 기어비는 WRX의 첫 4 개의 기어비 사이에서 꽤 균등하게 이격됩니다. 이것은 STI가 우리의 5 명의 스피드 레이서가 겪어야하는 첫 번째와 두 번째를 통한 슬로 그를 느끼지 않을 것임을 의미합니다. STI의 6 번째 기어조차도 WRX의 5 번째 기어보다 여전히 높은 비율입니다. 순항은 편안하지는 않지만 50mph에서 더 높은 수로 더 빠르게 가속 할 수 있습니다 ....


"고속도로 순항을 위해 정말 낮은 기어를 올려 놓으십시오"정말 높은 기어가 아니어야합니까?
David Richerby

재미있는 사실 : "단, 연료 효율에 중점을 둔다면 5 배 속도로 효과적으로 주행하고 고속도로 순항을 위해 매우 낮은 기어를 장착 할 수 있습니다. 이렇게하면 mpg 번호는 올라갈 수 있지만 재미는 없습니다. (터보를 돌리는 데 필요한 최소 회전 수 미만일 수도 있습니다. " 5 세대 레거시 (2010-2014)에서 사용할 수있는 수동 변속기를 설명합니다. LGT에 "6 speed"매뉴얼이 있지만 실제로 6 번째 추가 기어가있는 일반적인 WRX 5 속도입니다.
Ellesedil

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Pedantic 참고 : 높은 기어는 비율이 낮습니다. 기어가 낮을수록 비율이 높습니다. 엔진 토크에 비율을 곱하고 엔진 속도를 비율로 나눕니다. 따라서 높은 기어 는 엔진 회 전당 타이어를 더 많이 회전시키는 반면, 높은 기어 비율 은 회 전당 타이어를 적게 회전시킵니다. 예를 들어, 1300RPM 및 50ft-lbs 토크에서 첫 번째 기어의 ~ 13 : 1 비율 (diff 포함)은 휠에 100RPM을 650ft-lbs로 650ft-lbs로, 5 번째 기어의 ~ 3 : 1 비율로 설정합니다. 150ft-lbs에서 433RPM (~ 30mph)을 설정합니다.
MichaelS

@MichaelS, 맞습니다-당신은 전화에 질문에 대한 답변의 약점을 노출했습니다.
Bob Cross

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대부분의 차량에는 단일 오버 드라이브 만 있으며, 마지막 기어부터 마지막 ​​기어까지의 비율은 1 : 1 (또는 그 근처)입니다. 여기서 주목할만한 것은 이중 오버 드라이브가있는 Tremec 6 단 변속기 (Camaro, Viper, Corvette, Mustang 및 기타에서 사용)입니다.

더 많은 기어 의 주요 목적은 차량이 토크 / 마력 범위를 유지하여 연료 절약을 위해 절충이 이루어 지도록하는 것입니다. 기어가 많을수록 엔진을 작은 rpm 범위에서 가장 잘 작동하도록 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 더 많은 기어를 사용하면 문제의 rpm 범위는 1000-3000rpm이 아닌 1500-2250rpm이 될 수 있습니다 (정상 작동의 경우 여기서는 운전을 제외 합니다). 제조업체가 더 작은 범위를 조정하면 더 나은 연료 효율을 유지하면서 엔진에서 더 많은 것을 얻을 수 있습니다. 넓은 범위에서 엔진은 전체 범위에서 수행 할 수 있어야하므로 조정을 수행해야합니다.

대부분의 차량은 낮은 RPM에서 속도를 유지하기위한 토크가 없기 때문에 이중 오버 드라이브가 없습니다. 더 높은 rpm에서 높은 hp 출력을 갖지만 70 + mph에서 1500 rpm으로 구동되면 자동차를 성공적으로 추진하는 데 필요한 토크가없는 4 사이클 엔진이 제공됩니다. 자동차는 수용 할 수있는 기어를 내려 놓아야하거나, 운전자가 페달을 밟아 엔진이 막히게 될 것입니다. 둘 다 더 많은 기어를 갖는 목적을 잃게 될 것입니다. 연비와 주행성을 확보하십시오.


참고로 STI 변속기에는 두 개의 "오버 드라이브"기어가 있습니다. 다섯 번째와 여섯 번째는 모두 1 : 1보다 낮습니다. 그러나 그들은 또한 WRX 다섯 번째 장비보다 더 큽니다
Bob Cross

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@BobCross-다섯 번째 기어비는 0.97 : 1입니다 ... 기술적 으로 오버 드라이브이지만 많은 것을하지 않습니다 ... 이것이 "( 또는 그 근처에있는 것 )" 이라고 말한 이유 입니다. 나는 왜 제조업체가 1 : 1 비율 기어를 갖지 않고 시작했는지 알지 못합니다 ... 이것은 tranny에서 훨씬 더 많은 엔지니어링과 더 많은 기어를 의미하는 것 같습니다. 1 : 1은 쉽습니다. 파워 인 = 파워 아웃.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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대부분의 스포츠 용 (및 무거운 견인) 차량에서 추가 변속 기어의 요점은 엔진이 토크 피크와 HP 피크 사이에서 작동하도록 유지하는 것입니다. 따라서 기본 모델 인 대부분의 차량 모델에는 5 단 수동 (또는 3 단 자동)이 있으며보다 스포티하거나 무거운 버전에는 더 많은 기어를 선택할 수 있습니다.
많은 6 단 변속기는 5 단 변속기와 비교할 때 상대적으로 유사한 1 차 (아마도 더 낮음) 및 6 차 기어 (아마도 더 높음) 비율을 갖습니다. 노력을 기울이려면 주어진 엔진 속도에서 최종 드라이브 비율 또는 타이어 크기를 조금 더 빠르게 변경할 수 있습니다.

세미 트럭에는 10-18 기어가 있습니다. 최대 토크를 얻기 위해 완벽한 RPM을 유지하고 다음 기어로 올라갈 수 있어야하며 (트럭이 느려지는 동안) 여전히 완벽에 가깝습니다. . 세미 트랜스미션은 일반적으로 연속으로 2 개의 트랜스미션이며, 최종 구동 비에 매우주의를 기울여 두 트랜스미션이 60mph에서 1 : 1 기어와 최대 연료 효율 RPM 에서 엔진이되도록합니다 . 기어 세트를 거쳐야하고, 일부는 열로 낭비되고, 4 번째를 제외한 모든 기어의 대부분의 트랜스미션은 두 세트를 통과해야합니다. 이제 2 개의 트랜스미션을 곱하면 쉽게 30 %의 전력을 잃을 수 있습니다 (따라서 연비)

마지막으로 엔진 회전 속도가 빠르지 않다고해서 연료 효율이 더 높아지는 것은 아닙니다. 일반적으로 엔진이 생성해야하는 토크가 클수록 공기량 당 더 많은 연료가 필요해 연료 효율이 낮아집니다. 기어가 높을수록 엔진 속도는 떨어지지 만 부하는 증가하며 가속도 빨라지지 않습니다.

TANSTAAFL .. 무료 점심과 같은 것은 없습니다


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기어가 20 개인 경우 각 기어 (비율)를 "단축"하여 기어와 들어오는 기어를 "일치"해야합니다.

따라서 "더 작은 기어"를 더 빨리 (더 많은 기어) 통과합니다.

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