Pourquoi les transmissions à 5 et 6 vitesses nécessitent-elles généralement des rapports de démultiplication différents?

Ma Subaru WRX 2013 a une boîte manuelle à 5 vitesses, et je désire ardemment avoir une 6e vitesse lorsque je roule sur l'autoroute.

Un ami a une Subaru STI 2012 avec une boîte manuelle à 6 vitesses, et j'ai remarqué que sa voiture passe les vitesses plus rapidement pour atteindre les mêmes vitesses.

À 3300-3500 tr / min, le WRX ne devrait-il pas être en mesure d'atteindre une meilleure consommation d'essence en conservant les mêmes rapports de vitesse à 5 vitesses, tout en ajoutant un engrenage supplémentaire pour abaisser les régimes à 2800-3000?

tl; dr: différents rapports de démultiplication sont une fonctionnalité, pas un bug. Certaines voitures utilisent plus de vitesses pour l'accélération, d'autres les utilisent pour une meilleure consommation d'essence. Vous ne pouvez pas faire les deux.

À 3300-3500 tr / min, le WRX ne devrait-il pas être en mesure d'atteindre une meilleure consommation d'essence en conservant les mêmes rapports de vitesse à 5 vitesses, tout en ajoutant un engrenage supplémentaire pour abaisser les régimes à 2800-3000?

Vous avez exposé le compromis classique des transmissions. Nous voulons que le mouvement de rotation du moteur se transforme en mouvement de rotation des roues. Malheureusement, le moteur a une vitesse de rotation maximale (la ligne rouge est là pour une raison).

Les engrenages de la transmission ne sont vraiment que des multiplicateurs dans l'équation de la vitesse de rotation.

Tout d'abord, une image:

Sur cette image, vous pouvez voir que le plus grand engrenage A (entraîné par le moteur) entraîne le plus petit engrenage B (utilisé pour faire tourner les roues). Oui, je sais qu'il y a plus de bits après cet équipement mais pour la discussion, oublions les disques finaux, etc.

Dans cet exemple, vous pouvez voir que chaque tour de vitesse A entraîne deux tours de vitesse B. Cela se traduit par un rapport de vitesse de 1: 2 ou 0,5. Si vous aviez cet équipement dans votre voiture, vous pourriez rouler à très bas régime sur l'autoroute (mais vous ne monteriez jamais sur une colline!).

En le répétant, en mots:

Un rapport de démultiplication faible fera tourner les pneus de la voiture un faible nombre de fois pour chaque rotation du moteur. Un rapport élevé fera tourner la voiture plusieurs fois par rotation du moteur. Ainsi, un rapport d'engrenage élevé à l'extrémité supérieure permet une vitesse de pointe élevée. Cela signifie également qu'à vitesse d'autoroute, le moteur tourne moins par mètre linéaire de route. Moins de tours == moins d'essence brûlée par seconde.

Remarque: parfois, vous entendrez des engrenages "courts" et "grands". Les engrenages courts sont les engrenages à basse vitesse (avec des rapports élevés) et les engrenages hauts sont pour les vitesses élevées (avec des rapports faibles). Cette inversion de la terminologie est l'une des grandes joies d'essayer de discuter des transmissions.

Cependant, un rapport d'engrenage élevé présente un avantage mécanique moindre. Cela signifie qu'il est plus difficile d'accélérer le véhicule (les pneus doivent tourner plus vite pour que la voiture aille plus vite). Un rapport de vitesse économe en carburant n'est pas non plus un rapport de vitesse amusant (moins de zip).

Lorsque vous voulez vraiment accélérer rapidement, l'ajout de rapports de vitesse bas (disons une six vitesses plutôt qu'une cinq vitesses) vous permet de conserver un avantage mécanique plus élevé plus longtemps.

Cependant, si vous vous concentrez sur l'efficacité énergétique, vous pouvez également prendre ce qui est effectivement une cinq vitesses et mettre un rapport vraiment bas pour la croisière sur autoroute. Cela augmentera vos nombres de mpg mais sera extrêmement non amusant (vous pourriez même être en dessous du nombre minimum de tours requis pour faire tourner le turbo).

Revenons aux voitures spécifiques en question:

En regardant les rapports de vitesse WRX vs STI, il est clair que la WRX a un rapport de première et de seconde faible, de sorte que vous n'avez à passer qu'une seule fois pour atteindre 60 mph. Ceci est purement un effort pour optimiser le temps 0-60 (marketing. Soupir). Dans la STI à six vitesses, les rapports de transmission des cinq premiers rapports sont espacés de manière assez égale entre les rapports de transmission des quatre premiers de la WRX. Cela signifie que la STI ne ressentira pas cette pénible première et seconde que nous, les cinq speeders, devons traverser. Même la sixième vitesse de la STI est toujours un rapport plus élevé que la cinquième vitesse de la WRX. La croisière ne sera pas aussi détendue, mais vous pourrez mieux accélérer de 50 mph à un nombre plus élevé ...

La plupart des véhicules n'auront qu'un seul overdrive, où le deuxième au dernier rapport sera un rapport de 1: 1 (ou quelque chose près de lui). La chose notable ici est les transmissions Tremec à 6 vitesses (utilisées dans les Camaro, Viper, Corvette, Mustang et autres) qui ont la double surmultipliée.

Le but principal de plus de vitesses est de permettre au véhicule de rester dans la plage de couple / ch pour que le compromis gagne en économie de carburant. Plus de vitesses signifie que le moteur peut être réglé pour fonctionner au mieux à la plage de régime la plus petite. Par exemple, avec plus de vitesse la plage de régime en question peut être de 1500-2250rpm plutôt que 1000-3000rpm (pour les opérations normales ... nous excluons Vibrant conduite ici). Si le constructeur choisit la gamme la plus petite, il peut tirer le meilleur parti du moteur tout en conservant un meilleur rendement énergétique. Avec une gamme plus large, le moteur doit être en mesure de fonctionner sur toute la gamme, de sorte que la mise au point doit être effectuée pour s'adapter.

La plupart des véhicules n'auront pas de double surmultipliée car ils n'ont pas le couple pour maintenir la vitesse aux bas régimes. Étant donné un moteur 4 cylindres qui, tout en ayant une grande puissance de sortie à haut régime, n'a pas le couple nécessaire pour propulser avec succès une voiture si elle était conduite à 1500 tr / min à 70+ mph. La voiture devrait soit être abaissée d'un rapport pour s'adapter, soit le moteur serait coincé avec le conducteur écrasant sur la pédale ... les deux annuleraient le but d'avoir plus de vitesses en premier lieu ... cela étant pour gagner en carburant et en conduite.

Dans la plupart des véhicules axés sur le sport (et de remorquage lourd), l'intérêt d'un engrenage de transmission supplémentaire est de maintenir le moteur en marche entre son pic de couple et son pic de puissance. Ainsi, la plupart des modèles de véhicules qui sont des modèles de base auront une boîte manuelle à 5 vitesses (ou automatique à 3 vitesses), tandis que les versions plus sportives ou plus lourdes auront plus de choix.
De nombreuses transmissions à 6 vitesses ont des rapports de 1ère (peut-être légèrement plus bas) et de 6e vitesse (peut-être plus élevés) relativement similaires par rapport à leurs homologues à 5 vitesses. Si vous voulez faire l'effort, vous pouvez modifier le rapport de conduite final ou la taille des pneus pour aller un peu plus vite à un régime moteur donné.

Les semi-camions ont 10 à 18 rapports car ils doivent pouvoir rester au régime parfait pour obtenir le couple maximal et pouvoir passer à la vitesse supérieure (pendant que le camion ralentit) tout en étant proche de la perfection . Les semi-transmissions sont généralement en fait 2 transmissions consécutives, et une attention particulière est portée au rapport de transmission final afin que les deux transmissions soient dans un rapport 1: 1 à 60 mph et que le moteur atteigne son rendement énergétique maximal à chaque minute. doit passer par un ensemble d'engrenages, certains sont gaspillés sous forme de chaleur, et la plupart des transmissions dans n'importe quel rapport, sauf le 4ème, toute la puissance doit passer par DEUX ensembles .. maintenant multipliée par 2 transmissions, et vous pouvez facilement perdre 30% de votre puissance (et donc économie de carburant)

Enfin, ce n'est pas parce que votre moteur ne tourne pas aussi vite qu'il sera plus économe en carburant ... généralement, plus le moteur a besoin de produire de couple, plus il aura besoin de carburant par volume d'air, ce qui réduira son efficacité énergétique, et des vitesses plus élevées réduiront le régime de votre moteur, mais augmenteront la charge sur celui-ci, et il n'accélérera pas aussi vite non plus.

TANSTAAFL .. Il n'y a rien de tel qu'un déjeuner gratuit

Si vous avez 20 vitesses, vous devrez «raccourcir» chaque rapport (rapport) pour «faire correspondre» le matériel dont il est issu et celui auquel il va.

Vous passez donc plus rapidement par des "petits engrenages" (plus d'engrenages).