Växellådor

Synnerligen intressant om Växellådor


Växellåda

Någon typ av utväxling är i praktiken nödvändig eftersom vanliga förbränningsmotorers (typ Otto-motorns) användbara arbetsområde är ca 1000–6000 r/min, men önskat hjulvarvtal är ca 0–1000 r/min enligt svenska hastighetsbegränsningar. Acceleration till en hastighet inom motorns normala arbetsområde kan inte ske utan att först börja med rejäl nedväxling. En vanlig förbränningsmotor fungerar bara i en rotationsriktning och kräver därför mekanisk ändring av antalet utväxlingar för drift i backriktningen. Backen är utväxlad för låg fart och högt vridmoment, vanligen motsvarande lägsta växeln framåt. De två huvudprinciperna av växellådor i motorfordon är den manuella växellådan och den automatiska växellådan. Variatorn är en automatisk, steglöst reglerbar transmission, utan fasta kugghjulsförhållanden. Tyngre fordon har vanligen två växelreglage, för att åstadkomma större antal utväxlingsförhållanden, exempelvis låg- och högväxlar, men ytterligare varianter förekommer. Hög/lågregister kan väljas med knapp, eller spak ibland. Även personbilar har ibland utrustats med en separat överväxel. Speciella växelfunktioner i fordon är val av drivna hjul, låsning av differential och inkoppling av kraftuttag för anslutning av maskiner (exempelvis på traktor). Även med elmotorer kan växlar med kugghjul användas. Elmotorers varvtal och rotationsriktning kan regleras direkt med styrning av strömtillförseln, vilket med vissa motorer kan eliminera behovet av mekanisk växel. Många elmotorer kan vara i kontinuerlig drift från 0 r/min utan problem. Motorbromsning kan göras och överskottsenergi kan matas till strömkällan. Den manuella växellådan består av ett kugghjulspar per växel, där utväxlingsförhållandena är fördelade i lämpliga steg för att motorns effektkurva skall kunna utnyttjas effektivt genom hela fartregistret. Beroende på fart, belastning, och liknande väljer föraren manuellt en passande växel för stunden. Eftersom växellådan är en helt mekanisk konstruktion överför den kraft oavsett om motorn går eller ej, och medger därför till exempel att fordonet kan bogseras igång vid behov samt motorbromsning. Detta har dock nackdelen att en ovan förare kan få motorstopp genom att belasta motorn med för högt moment vid lågt varvtal. Växellådan har även en backväxel som vänder den utgående axelns rotationsriktning, samt ett friläge. Kugghjulsparen är i ständigt ingrepp, och växeln väljs genom att kugghjulen kopplas ihop med axlarna med hjälp av klokopplingar. Även andra konstruktioner förekommer. Moderna växellådor i personbilar är helsynkroniserade. Synkronisering innebär att drevens periferihastighet (och därmed varvtalet) anpassas automatiskt till varandra av en mekanisk funktion innan växeln läggs i. Äldre växellådor var ofta osynkroniserade, åtminstone på ettans växel, vilket krävde en viss teknik från förarens sida för att lägga i en växel, för att dreven skulle ha liknande hastighet. Med till exempel en fyrväxlad låda menas att växellådan har fyra växlar framåt (back och friläge räknas alltså inte in). Utvecklingstrenden har gått mot allt fler växlar, på 1960-talet var treväxlade bilar vanliga, medan många bilar idag har sex växlar. Tyngre fordon kan ofta ha 6–16 växlar plus backväxlar, vanligen i låg- och högregister. Exempelvis finns Volvo FM med fjortonväxlad låda som tillval. En extra växelfunktion kan vara implementerad separat från själva växellådan. Moderna växellådor har snedskurna kugghjul vilket minskar oljud. Backdrevet är däremot rakskuret på en del växellådor, vilket ger upphov till ett karakteristiskt "tjutande" läte när bilen backar. Smörjningen av växelsystemet sker med växellådsolja, som till skillnad från motoroljan inte har samma temperaturbeständighetskrav, men måste tillåta god smörjning vid högt tryck i kontakten mellan dreven för minskat slitage, och även dämpa oljud.

DSG-växellåda

En DSG-växellåda (engelska: Direct-Shift Gearbox, tyska: Direkt-Schalt-Getriebe), ofta förkortat DSG, är en elektroniskt styrd växellåda med dubbla kopplingar och med två ingående axlar. Växellådans i- och urkoppling sköts helt automatiskt och valet av utväxlingsförhållande sköts antingen automatiskt eller semiautomatiskt via rattpaddlar eller växelväljarspak. Den första egentliga dubbelkopplade växellådan konstruerades av Porsche på 1980-talet för deras tävlingsverksamhet med modell 962. Principiellt är det egentligen två separata manuella växellådor (och kopplingar), som är ihopbyggda och arbetar som en enhet. Dagens DSG-växellåda är konstruerad av BorgWarner, och var från början licensierad till VAG-koncernen. Genom att använda två oberoende kopplingar, kan en DSG-lådas ena sida ha nästa växelläge redo för en snabbare växlingsfas och behöver inte använda någon momentomvandlare som i en konventionell planetväxel-baserad automatväxellåda. VAG-fordon med DSG-växellåda. Audi använde från början uttrycket DSG, men döpte sedan om växellådstypen till "S tronic". Bugatti Veyron EB 16.4 (Utvecklad av Ricardo Consulting Engineers). Bättre bränsleekonomi (upp till 15 procents förbättring) jämfört med en konventionell automatväxellåda. Ingen förlust av vridmoment mellan motorn och drivhjul vid växling. Snabb uppväxling (8 millisekunder) vid övergång till ett förvalt växelläge. Smidigt växlingsförfarande. Konsekvent växlingtid på 600 millisekunder, oavsett gaspådrag eller driftläge. Något lägre verkningsgrad jämfört med en konventionell manuell växellåda, särskilt på våt-koppling varianter (på grund av ett visst motstånd i den våta lamellkoppling som inte är i ingrepp). Dyra specialoljor till växellådan (smörjmedel med särskilda tillsatser behövs, som i modeller med våtkoppling kräver regelbundna förhållandevis täta oljebyten). Relativt dyra att tillverka, som därmed ökar fordonspriset. Relativt lång växlingstid till ej förvalda (oförutsedda) växellägen (ca 1100 ms, beroende på situation). Vridmomentets hantering innebär kapacitetsbegränsningar för senare motormodifieringar. Mekatroniska problem i tidigare enheter, som krävde att man bytte växellåda. Den 7-växlade varianten från VAG med modellbeteckningen DQ200 har flitigt figurerat i svensk motorpress som en växellåda med mycket problem.

Wilson förväljarlåda

Wilson förväljarlåda är en växellåda för bilar som patenterades av britten Walter Gordon Wilson 1928. Den presenterades som ett alternativ till synkroniserade växellådor, vilka inte hunnit slå igenom ännu vid den här tiden. Wilson hade varit med och konstruerat de första stridsvagnarna under första världskriget och hans växellåda byggde vidare på transmissionen i dessa. Wilson-lådan är uppbyggd med planetväxlar, likt planetväxellådan i T-Forden. Genom att bromsa olika hjul i planetväxeln med bromsband får man olika utväxlingar. Växellådan hade två planetväxlar, vilket gav fyra växlar. Vissa biltillverkare använde sig av treväxlade varianter. Denna typ av växellåda användes även i vissa Ford Traktorer under namnet Select-O-Speed samt i vissa svenska rälsbussar under namnet Wilsonväxel. Varianter på Wilsons patent byggdes på licens av bland andra franska Cotal. Föraren väljer växel "i förväg" via ett reglage på rattstången. Själva växlingen genomförs först när föraren trampar ner "växlingspedalen", som ersätter den konventionella kopplingspedalen. Anledningen till den här manövern är att förväljarlådan manövreras mekaniskt utan hjälp av el eller hydraulik. Kraften som krävs för växlingsmanövern skapas när pedalen trampas ner. Wilson förväljarlåda användes främst i brittiska bilar, som Armstrong Siddeley, Daimler och MG, men även franska Talbot-Lago. Den var komplicerad och därmed dyr att tillverka och eftersom man växlade utan frikoppling, krävdes ett visst mått av vana och skicklighet för att växla smidigt och ryckfritt. Daimler löste det senare problemet genom att addera en hydraulisk koppling mellan motor och växellåda. Wilson-lådan försvann ganska snabbt från personbilarna när helautomatiska växellådor blev vanligare på femtiotalet, men kom att börja användas i bussar och lastbilar istället. Bland annat Volvo och Scania erbjöd sina kunder Wilson förväljarlådor. Principen för förväljarlådan används än i dag för att driva moderna stridsvagnar.

Chevrolet Corvette

1995 var sista året som man tillverkade ZR1-versionen av C4:an. Sen producerades 521st pace car-corvetter till Indianapolis 500. 1996: Nu lanserades två olika specialversioner av Corvetten tillverkades. Den ena var Grandsport-versionen och den andra var collector edition. Även en ny motor lanserades som standard för alla manuella corvetter och gick inte ens att beställa med automatisk växellåda. Motorn lämnade 330 hk och fick beteckningen LT4. Chevrolet släppte 1996 Corvette Grand Sport (GS) för att markera att C4 upphörde att tillverkas. Namnet Grand Sport lånades från den ursprungliga Grand Sport från 1963. Totalt tillverkades 1 000 GS Corvetter, 810 coupéer och 190 cabrioleter. Den kunde enbart köpas med en färgsättning, blå med en vit rand över huven samt ett rött fält över vänster framhjul. Grandsporten hade som standard LT4-motorn som lämnar 330 hk i stället för LT1:ans 300 hk. LT4 motorn gick endast att köpa med manuell växellåda och var standard i alla 1996 års modell Corvette med manuell låda. 1991 släpptes Callaway Corvette Speedster. Callaway Corvette Speedster är byggd av Reeves Callaway och gjord för att slå ZR-1. Callaway byggde om bl a Corvettens hjulupphängning för att förbättra bilens köregenskaper. Motorn är en 350 in³ (5,7 l) L98 V8:a med en sänkt kompression till 7,5:1 och dubbelturbo. Accelerationen för 0-100 mph (0-160 km/h) är på 12,1 sekunder och toppfarten anges till 296 km/h (185 mph). Motorn lämnar 426 bromsade hästkrafter (420 bhk, 313 kW) vid 4250 varv och 761 Nm (562 lb-ft) vid 2500 varv. Växellådan är manuell och har sex växlar. Endast 50 bilar byggdes. Den femte generationen av Corvette tillverkades åren 1997-2004 och hade radikala konstruktionsförändringar jämfört med föregångaren. C5 hade att hypermodernt chassi i formpressad aluminium och växellådan var tillbakaflyttad och integrerad med bakaxeln. Den nya helaluminium 5,7l V8:an LS1 som var standard i nya C5, levererade 350hk. C5an fanns i tre olika utföranden, coupé, cab och FRC (fixed roof coupe.) FRC modellen lanserades 1999 och år 2001 släpptes en Z06-version baserad på FRC-modellen. 1997 såldes Corvetten endast som coupémodell. 1998 lanserades Cabmodellen av Corvetten samt släpptes en Pace car-version. Den byggdes endast i 512 ex. 1999 lanserades FRC modellen. Bilarna fick ett nytt förbättrat bränslesystem, Head Up Display (HUD) fanns som tillval och visade hastighetsmätaren, RPM, samt annan viktig information direkt i vindrutan. 2000 fick C5:an ett litet lyft. Nya Y2K fälgar erbjöds och gick att beställa som ett millennium paket. 2001 lanserades Z06-modellen. Bilen var baserad på FRC-karossen som redan i originalutförande var lättare och mera vridstyv än både cab- och coupémodellerna. Z06 fick en prestanda version av LS1 blocket (LS6), med en effekthöjning från 345 till 385 hästar, aggressivare utväxling av växellådan som är mera anpassad för bankörning, andra fälgar, kylkanaler till bakbromsarna samt ett avgassystem i titan. Även ett nytt förbättrat antispinn- och antisladdprogram kallat Active Handling II lanserades för samtliga modeller. 2002: Z06:an fick ännu mera hästkrafter. Nu landade effekten på 405 hästar. En rad nya färger lanserades under samma period. 2003: Corvetten fyllde 50 år vilket firades med en specialmodell av caben och coupén. Även de som valde att köpa vanliga corvetter fick specialemblem på sina bilar för att fira jubileet. Ett nytt fjädringssystem lanserades som ändrar chassit upp till 500 gånger i sekunden. 2004: En sista specialversion lanserades, Corvette Commemorative Edition. Alla bilarna var blå med ljus inredning utom de som kom till Europa. De fick Z06:ans chassi med svart inredning. Corvette C6 har inga större förändringar av chassit jämfört med C5:an men resten av bilen är starkt förändrad. Precis som C5:an finns C6 i tre olika karosser: Cab, coupé (targa) samt hardtop (hardtopen finns endast i Z06- samt ZR1-utförande). Mellan 2005 och 2007 var C6 på 404 hk och 6,0 l i slagvolym.

Volvo 850

För att få tillräcklig motoreffekt i de vanliga modellerna kom man fram till att en cylindervolym på 2,5 liter skulle vara nödvändig, vilket var lite i överkant för en fyrcylindrig motor. Därför tog Volvo fram en femcylindrig radmotor för 850, medan en fyrcylindrig konstruktion användes i 400-serien. Med hjälp av fyrventilsteknik och turbo kunde man sedan erbjuda starkare motorer som tillval, även om alla motorer var femcylindriga och byggde på samma grund. Eftersom den långa motorn tog upp så stor del av motorrummets bredd måste en extremt kort växellåda konstrueras. Den försågs med dubbla sekundäraxlar, så att man fick tre drevpar på varje och ändå 5 växlar + back. En motsvarande kort automatlåda togs också fram. Samma plattform som utvecklades för 850 var också grunden för 400-serien, som var lite mindre men använde samma grundkomponenter. Volvos modellprogram var i början av 1990-talet ganska svårt att överblicka. Förutom den mindre 400-serien tillverkades även 240-modellen fortfarande. 700-serien fanns också kvar parallellt med sin ersättare 900-serien. 850 var en bil i stort sett i samma storlek som 740 och 940, och bara något större än 240 (men rymligare inuti). Valet mellan de olika modellerna blev delvis en fråga om fram- eller bakhjulsdrift och ny eller gammal teknik. Men det komplicerades av att 850 var dyrare än en motsvarande utrustad 940. Många trodde att det även skulle komma fyrcylindriga varianter som i så fall skulle få ett lägre pris, men Volvo var inriktade på att klättra upp i premiumsegmentet och tog i stället fram motorstarkare 850:or, även om alla hade femcylindrig motor. Någon sexcylindrig motor fanns inte heller möjlighet att montera i 850, så den som ville ha en sådan hänvisades till 960, som sedan bytte namn till S90/V90. 1992 fanns bara 850 GLT som sedanmodell. Motorn var 170 hk B5254S med 20-ventilstopp. 1993 breddades programmet med modellen GLE som fick 10-ventilstoppssmotorn B5252S på 140 hk samt en kombikaross. ECC, elektroniskt styrd klimatanläggning, blev ett nytt tillval. 1994 kom första ansiktslyftningen på GLT och nya 850 (t5) Turbo. Med 225 hk var den Volvos dittills starkaste personbil. Den hade också en, för Volvo, unikt platt vridmomentkurva med 300 Nm från 2000 r/min till toppeffekten. Nedåt breddades programmet med GL som har enklare utrustning. GLE bytte namn till SE. Växellådorna förstärks och turbomodellen får M56H, övriga M56L. 1995 toppades programmet av 850 T-5R, populärt kallad T-Gul efter den speciella gula färgen. Volvo begränsar upplagan till 2 537 gula bilar, men efterfrågan är mycket större och det tillverkas 2516 svarta och 1911 gröna utöver de gula bilarna. Sverige tilldelas totalt 321 bilar av samtliga färger. Motorn trimmades till 240 hk genom att höja varvtalet och till 330 Nm med en overboost-funktion i 30 sekunder vid fullgas. I andra änden av programmet döptes GL om till S samtidigt som den fick utseende och stolar från Turbomodellen. En tvålitersversion av 10-ventilsmotorn introduceras med 126 hk samtidigt som effekten ökades från 140 till 144 hk i S/SE 2,5. 1996 följdes föregående års succé T-5R upp av 850R som marknadsförs i en flamröd färg (som genast blir kallad T-Röd) men tillverkas även i flera andra färger och till skillnad mot T-Gul är upplagan inte begränsad. 250 hk/350 Nm (manuell) och ytterligare en förstärkning av växellådan införs. 850R har diffbroms med viskokoppling för att bättre utnyttja motorkraften. Dessutom finns 850 nu även med en femcylindrig diesel från Volkswagen/Audi kallad 850 TDI. Volvo 850 Bi-fuel (efterföljare till Volvo 940 Dual-Fuel) baserad på 140 hk-motorn lanseras. Modellvarianten kom att tillverkas i en serie om 250 bilar. Effekten vid gasdrift är 126 hk. 1997 Den fyrhjulsdrivna 850 AWD introducerades och fick en ny lågtrycksturbomotor på 193 hk. Modellen ersattes av den vidareutvecklade modellen S/V70.


Växellådor