Förväljarväxellåda

Växelspak på rattstången på en 1934 Daimler Fifteen

En förväxellåda är en typ av manuell växellåda som mestadels användes på personbilar och racerbilar på 1930-talet, i bussar från 1940-1960 och i pansarfordon från 1930- till 1970-talet. Det avgörande kännetecknet för en förväljarväxellåda är att växelspaken tillät föraren att "förvälja" nästa växel, vanligtvis med växellådan kvar i nuvarande växel tills föraren tryckte på "växlingspedalen" vid önskad tidpunkt.

Designen tog bort behovet för föraren att bemästra timingen för att använda en kopplingspedal och växelspak för att uppnå en mjuk växling i en icke-synkroniserad manuell växellåda. De flesta förväljartransmissioner undviker helt en förarstyrd koppling. Vissa använder en enbart för att starta från stillastående. Förvalsväxellådor var vanligast före det utbredda antagandet av den automatiska växellådan, så de ansågs i jämförelse med typen " krockväxellåda " av manuell växellåda.

Förvalslådor marknadsfördes ofta som "självväxlande" växellådor, men detta är en felaktig beskrivning eftersom föraren måste välja växel (och ofta manuellt aktivera växlingen). En automatisk växellåda är en sann "självväxlande växellåda" eftersom den kan växla utan förarens inblandning.

Det finns flera radikalt olika mekaniska konstruktioner av förväljarväxellåda. Den mest kända är Wilson-designen. Vissa växellådor, som Cotal, växlar direkt när reglaget flyttas, utan att behöva en separat växlingspedal.

Fördelar

Jämfört med de samtida (icke- synkroniserade ) manuella växellådorna var förväxellådan lättare för förare att fungera smidigt, eftersom de inte krävde tekniker som dubbel urkoppling . Förväxlingslådor hade också snabbare växlingstider, kunde hantera större effekt och hade mindre massa och kunde växla under belastning.

En designfördel med många förväljarväxellådor är att friktionskomponenterna är bromsar snarare än kopplingar . Detta innebar att icke-roterande bromsband kunde användas för de delar som är utsatta för slitage, vilket resulterar i en enklare design än en roterande komponent som en typisk koppling. Slitkomponenterna kan också monteras på utsidan av mekanismen (snarare än att begravas i den), vilket ger enklare åtkomst för underhåll och justering.

Mönster

Wilson

1931 Bugatti Type 51 sittbrunn, med Wilson förväxellåda

Den vanligaste typen av förväljarväxellåda var Wilson, som använde en epicyklisk design . En föregångare till Wilson-växellådan var den manuellt styrda epicykliska växellådan som användes i Wilson-Pilcher -bilarna 1901-1904 byggda i Storbritannien. En av företagets direktörer, Walter Gordon Wilson, hade blivit en förespråkare för fördelarna med den epicykliska växellådan, som tillät stora vridmoment att överföras samtidigt som den var kontrollerbar med en liten ingångskraft. Walter Wilson var en stor meduppfinnare av pansarstridsvagnen under och efter första världskriget, och var ansvarig för 1918 års brittiska Mark V-stridsvagn med en epicyklisk styrväxellåda. Lanchester Motor Company i Storbritannien tillverkade också bilar med manuellt styrda epicykliska växellådor från 1900 och byggde en experimenttank ( Lanchester Gearbox Machine eller Experimental Machine K ) utrustad med en epicyklisk växellåda.

Walter Wilson fortsatte att experimentera med epicykliska växellådor för bilar och 1928 uppfanns hans "Wilson-växellåda". Walter och en av delägarna till Armstrong Siddeley Motors bildade Self-Changing Gears Ltd. (som ursprungligen kallades Improved Gears Ltd. ) för att designa och bygga Wilson-växellådan. Armstrong Siddeley Thirty från 1929 var en av de första bilarna som använde Wilson-växellådan. Växellådan byggdes också på licens av andra tillverkare inklusive Cord, ERA, Daimler och Maybach.

Föraren valde nästa växel i förväg med en spak monterad på ratten och tryckte sedan på "växlingspedalen" (ofta placerad i stället för den vanliga kopplingspedalen ) för att aktivera växlingen vid önskad tidpunkt.

Wilson-växellådan tillverkades med en mängd olika kopplingar. Det mest kända är det flytande svänghjulet , som används för turistbilar som Daimler (Armstrong Siddeley använde en centrifugalkoppling). Sportbilar använde en Newton centrifugalkoppling . Detta var en torr koppling med flera plattor , liknar dåtidens manuella racingkopplingar, men med tryckplattan centrifugalt aktiverad för att koppla in vid cirka 600 rpm. Rena racerbilar, som ERA , undvek en koppling helt och hållet och förlitade sig på den progressiva inkopplingen av växellådans bandbroms på lägsta växeln vid start. När den är försedd med en centrifugalkoppling eller vätskekoppling, med start från stillastående att helt enkelt välja första växeln, kommer kopplingen att kopplas in automatiskt när gaspedalen trycktes ned. På andra bilar fungerade växlingspedalen som en koppling vid start från stillastående.

Wilson-växellådan förlitade sig på ett antal epicykliska växlar, kopplade på ett genialiskt sätt som också var Wilsons uppfinning. Successiva växlar drivs genom att kompoundera eller "minska reduktionen" som tillhandahålls av den föregående växeln. En separat epicyklisk växel krävdes för varje mellanväxel, med en konkoppling för den raka toppväxeln och ytterligare en epicyklisk för backning. Fyra växlar tillhandahölls, vid en tidpunkt då många bilar (särskilt amerikanska) vanligtvis bara hade en treväxlad växellåda. Detta berodde på den sportiga, eller faktiskt racing, marknaden för Wilson-växellådan, så att utväxlingarna kunde placeras närmare . Även om samma arrangemang av epicykler skulle bli föregångaren till efterkrigstidens automatiska växellåda, innebar automatväxellådans användning av en vridmomentomvandlare, tillsammans med det breda kraftbandet och överskottseffekten hos amerikanska V8-motorer, att bredare avstånd, alltså färre, förhållanden var acceptabla. Till skillnad från "krasch"-växellådorna från första hälften av 1900-talet, är kugghjulen i en förväljarlåda permanent i ingrepp i en epicyklisk layout.

Att byta växel med Wilson-lådan förlitade sig på kontrollen av bromsbanden som höll varje epicyklisk ring i fast läge. Bromsbandet som skulle väljas styrdes av en roterande kam, som flyttades av växelspaken. Endast ett band var inkopplat för varje växelval. Denna lilla handmanövrerade spak kunde inte ge tillräckligt med kraft för att koppla in och låsa bromsbandet, och därmed behovet av fotpedalen. Den faktiska rörelsen av bromsbanden styrdes av "toggle"-mekanismen, en utmärkande egenskap hos Wilson-designen. När pedalen trycktes ned och släpptes, pressades en serie eller "samlingsskena" av fingerliknande spakar uppåt av en stark spiralfjäder, mot en serie lätta länkar eller "manöverstag". Positionen för varje länkage styrdes av växelvalskamaxeln. Om kammen (för varje växel) höll länkaget på plats, istället för att låta det svänga ur vägen, skulle samlingsskenefingret sedan trycka, via manöverstaget, på vipparna som styr själva bromsbanden. Dessa växlar gav den extra hävstång som var nödvändig för att hålla bromsbandet på plats, under kraften från spiralfjädern, tills pedalen nästa gång trycktes ned. Ett ytterligare kännetecken för Wilson-designen var användningen av självjusterande muttrar på varje band, för att kompensera för slitage. Åtgärden att koppla in och ur varje band var tillräcklig för att föra fram spärrmuttrarna och så anpassa sig för slitage genom att ta upp eventuellt spel.

Andra epicykliska mönster

Cotal

Förvalsspak för Cotal-växellåda i en Delahaye sportbil från 1935

1954 Salmson 2300S; växelspak monterad på vänster sida av rattstången

Under 1920- och 1930-talen använde flera franska lyxbilstillverkare treväxlad eller fyrväxlad förväljarlåda tillverkad av Cotal. En unik aspekt av Cotal-växellådan var användningen av elektromagnetiska kopplingar (istället för bandbromsar) för att koppla in växlarna. En nackdel med detta tillvägagångssätt var att en förlust av elektrisk kraft gjorde att motorn inte längre kunde driva hjulen. Kopplingarna styrdes av en enkel instrumentbräda eller kolumnmonterad strömbrytare, beskriven som "en körsbär på en cocktailpinne", och reläer. Det fanns ingen mekanisk servoverkan, så inget behov av Wilsons kam eller växlingsarrangemang och växlingspedalen.

de Normanville

Under 1930-talet försågs Humber- bilar med en fyrväxlad förväljarlåda tillverkad av Laycock-de Normanville . Den liknade i stort sett Wilson, men använde direkt hydraulisk aktivering av bromsbanden (valda via en spak på rattstången) och undvek därför behovet av en växlingspedal.

Talbot

Flera Talbot-bilar på 1930-talet - som 1932-1935 Talbot AX65 Darracq - använde en "accelererande växellåda" designad av Georges Roesch, baserad på Wilsons patent. Roesch-växellådan reviderades kraftigt i både design och material, vilket resulterade i en lättare växellåda som kunde motstå tre gånger kraften från Wilson-växellådan.

Denna växellåda skulle automatiskt förvälja första växeln när backen lades i. Vid iläggning av andra växeln, skulle växellådan sedan förvälja tredje och fjärde när tredje var ilagd. Den skulle sedan cykla mellan trean och fyran tills en annan växel var förvald manuellt. De ursprungliga versionerna tillverkades utan någon form av koppling, men en centrifugalkoppling lades snart till designen. Beskrivs av Talbot som "Traffic Clutch". detta var en enkel anordning, med två radiellt svängande skor (liknande en trumbroms).

Viratelle

En tidig förväljarlåda var en prototyp av treväxlad motorcykelväxellåda som patenterades av fr:Marcel Viratelle i Frankrike 1906. Designen och tillverkningen var mycket kompakt.

Tiger tankar

Den tyska pansarstridsvagnen Tiger I från 1942-1945 använde en form av förselektiv växellåda som byggdes av Maybach och erbjöd 8 utväxlingar. Växlingsmekanismen var hydraulisk för att minska förarens ansträngning. Kopplingar användes i kombinationer, vilket tillåter många fler utväxlingar än ställdon. Det fanns tre hydraulcylindrar, var och en med två lägen och styrande kopplingar för växellåg anordnade på fyra axlar. Cylindrarna styrdes av en roterande ventil på en enkel kvadrantväxelspak och aktiverades genom att trycka spaken i sidled in i dess port. Kombinationen av de tre cylindrarna tillät åtta olika utväxlingar, även om dessa var begränsade till bara de fyra lägsta. När en fången Tiger I-stridsvagn studerades av britterna 1943, utfördes rapporten om växellådan av Armstrong Siddeley-motorer.

Jämförelse med andra transmissioner

Flerkopplingsväxellådor

En växellåda med flera kopplingar undviker svårigheterna med att växla genom att undvika behovet av att växla alls. Den fungerar som ett antal separata växellådor, var och en styrd av en separat koppling, förreglade för att undvika flerval. Att välja en växel är en fråga om att välja rätt koppling. En fördel med denna typ är att det är enkelt att ordna fjärrmanövrering, eftersom det inte finns någon växlingslänkage som sådan, utan bara dubblering av en kopplingslänkage.

Enkelt utväxling per koppling

Denna typ av växellåda dök upp i Oldbury-växellådsförsöken i mars 1917 där man testade olika transmissioner på åtta brittiska tunga tankar . Varje utväxling har sin egen axel och sin egen koppling. Förutsatt att kopplingarna är förreglade så att endast en kan kopplas åt åt gången, är systemet enkelt.

I början av 1980-talet utvecklades denna växellåda för stadsbussar i Storbritannien som Maxwell , med en fyrväxlad växellåda. Storbritanniens bussar är mestadels dubbeldäckare med bakmonterade tvärgående motorer. Deras användning innebär också mycket stopp-start-körning, vilket innebär kraftigt kopplingsslitage för konventionella växellådor. Fördelen med detta arrangemang var dess användning av fyra kopplingar, alla lätta att serva från utsidan av motorenheten, utan att behöva ta bort motorn. Kopplingarna var våta kopplingar med flera lamellolja. De första växellådorna fick ett rykte om sig att vara opålitliga och 1985 licensierade de ursprungliga utvecklarna, Brockhouse, dem till Avon Maxwell Transmissions. En utvecklad version, med en förstorad oljepump, fanns tillgänglig som eftermontering för de flesta brittiska bussar. En ovanlig egenskap hos denna växellåda var möjligheten att lägga i första och andra växeln samtidigt. Denna fungerade som en 50 hk hydraulisk retarder .

Dubbelkoppling

Huvudartikel: Dubbelkopplingsväxellåda

Idén om snabbväxling med enbart koppling har också utvecklats som dubbelkopplingsväxellåda, i de senaste högpresterande bilarna. Detta kombinerar enkelheten hos en växellåda med de snabba växlingarna i en kopplingsbaserad design. Det finns faktiskt två separata växellådor, som var och en erbjuder alternativa utväxlingar från den totala uppsättningen, och de två kopplingarna väljer vilken växellåda som är i kraft. Ändringar i växellådan görs automatiskt för att förutsäga vilket utväxlingsförhållande föraren kommer att kräva härnäst. Förutsatt att nästa utväxling har valts korrekt (dvs. datorn gissade rätt vad gäller en uppväxling kontra en nedväxling) är själva växlingen bara en snabb rörelse av kopplingen. Oväntade växlingar kan dock förvirra systemet och det måste först välja rätt utväxling innan kopplingen kopplas in, vilket ger en mycket långsammare växling.

Halvautomatiska växellådor

Huvudartikel: Halvautomatisk växellåda

Halvautomatiska växellådor, vanligtvis i form av kopplingslösa manuella växellådor , automatiserar bara kopplingssystemet och har använt olika styrsystem för att underlätta kopplingsmanövreringen, samtidigt som de fortfarande kräver förarens input för att manuellt växla. Dessa system introducerades av ett stort antal biltillverkare, före ankomsten och produktionen av hydrauliska automatiska växellådor , från mitten av 1930-talet till början till mitten av 1990-talet. Dessa system skulle antingen helt eliminera kopplingspedalen eller bibehålla kopplingspedalen, men kopplingen skulle endast behöva manövreras för att utföra stående starter från ett stillastående läge, inte för att växla växlar.

Ytterligare framsteg och utveckling introducerades senare, och flera andra metoder användes för att automatisera processen med kopplingsmanövrering och växelval samtidigt, framför allt med den moderna automatiserade manuella växellådan, som introducerades av flera biltillverkare på 1990-talet, men var först banbrytande av Isuzu , med deras NAVi5- överföring , 1985.

Använda sig av

Personbilar

• 1929-1959 Armstrong Siddeley — olika modeller
• 1929-1941 Maybach — olika modeller
• 1930-1958 Daimler — olika modeller, som började med 1930 års Daimler Double-Six och slutade med One-O-Four- modellen 1958. Daimlers ordförande rapporterade till aktieägarna vid deras årsstämma i november 1933 "Daimler Fluid Svänghjulsväxellådan har nu tre års framgång bakom sig och mer än 11 ​​000 fordon, allt från 10 hk personbilar till dubbeldäckade omnibussar, som samlar över 160 000 hk, har denna transmission ... det har ännu inte bevisats att något annat system erbjuder alla fördelarna med Daimler Fluid Svänghjulsväxellåda. Våra Daimler-, Lanchester- och BSA-bilar förblir vad vi hade för avsikt att göra dem – aristokraterna i sin klass och typ ... Vi har också fått många förfrågningar från utländska marknader. (Applåder)".
• 1931-1937 Crossley Ten och Crossley Regis använde ENV Type 75-växellådan
• 1931-1953 Lanchester - alla modeller, utom några Roadrider- bilar med manuell växellåda.
• 1932-1934 MG K-typ
• 1932-1938 Riley Nine , Riley 12/4 , Riley 12/6 och flera andra modeller under denna tid
• 1934-1935 Lagonda Rapier
• 1936-1937 Cord 810/812
• 1948 Tucker 48

Motor-racing

1939 Auto Union Typ D hillclimb bil

Preselector-växellådor användes i flera racerbilar och motorcyklar, inklusive International Six Days Trial 1921 och 1922 – Schweiz var Marcel Viratelle-motorcyklar angavs med seriemotorcyklar; 1935 ERA R4D och bergsklättrande bilar som 1930-talets Ar Auto Union ' Silver .

Bussar

Storbritannien från omkring 1940 till 1960 hade förvalsväxellåda, inklusive de som byggdes av Leyland, Daimler och AEC AEC RT-typen , en buss som vanligtvis användes i London under denna period, använde tryckluft för att aktivera växlingarna, medan andra växellådor använde mekanisk aktivering.

Typisk drift av London-bussar var att de hade en mycket låg första växel, endast använd i backar, så att föraren när de startade skulle välja andra växeln, trycka ner och släppa växelpedalen för att koppla in växellådan och sedan välja tredje redo för att växla på flytten, allt detta gjort medan bussen fortfarande stod stilla. Vid start trycktes bara gaspedalen ned, och den slutliga växlingen till tredje växeln gjordes genom att helt enkelt trycka på växlingspedalen.

Pansarfordon

• 1937-1943 Matilda II
• 1939-1945 Panzer 38(t) och den relaterade Praga LT-38
• 1939-1945 Panzer III , med Maybach-Variorex växellåda
• 1940-1974 Daimler Dingo
• 1943-1945 Stridsvagn m/42
• 1952-1971 Daimler Ferret
• 1952-1976 Alvis Saracen
• 1958-1972 Alvis Saladin
• 1963-197? OT-64 SKOT
• 1972-19?? Fox pansarspaningsfordon
• 1993-2002 Challenger 2

Motorcyklar

Vissa James -motorcyklar från 1950-talet byggdes med Villiers- motorer och en förväljarväxellåda. Dessa manövrerades genom att trycka ner växelpedalen för att välja 1:a växeln, sedan dra in kopplingsspaken och när den återvände sattes växeln i och körde framåt. Genom att trycka på växelpedalen igen valdes 2:a växeln, som lades i först efter att spaken har dragits in igen.

Rälsvagnar

Några tidiga bensin- och dieselmotoriserade järnvägsvagnar på 1930-talet använde Wilsons förväxellåda. De AEC-motoriserade GWR "Flying Banana"-rälsvagnarna hade en sådan växellåda.

• Autobilen (ca 1935). "Koppling och växellåda". Autocar Handbook (13:e upplagan). Iliffe & Sons.
• Blower, WE (1958). "Förväljarväxellåda". Den kompletta MG Workshop and Tuning Manual (7:e upplagan). Motortävlingspublikationer. s. 159–171.
• Chapman, GW (1949). "7: Oljemotoriserade lok och järnvägsvagnar". Moderna höghastighetsoljemotorer . Vol. II (2 juni 1956 utg.). Caxton. sid. 109.
•   Fletcher, David (2001). De brittiska stridsvagnarna, 1915–1919 . Crowood Press. ISBN 1-86126-400-3 .
•   Glanfield, John (2001). Djävulens vagnar . Sutton. ISBN 0-7509-4152-9 .
•   Setright, LJK (1976). "Växellåda". I Ian Ward (red.). Bilens anatomi . Orbis. sid. 91. ISBN 0-85613-230-6 .