चित्र 50कैसे काम करता है

मैनुअल गियरबॉक्स कैसे काम करता है: गियर बदलकर देखें

3,000 rpm पर वही इंजन कार को गियर 1 में 23 km/h और गियर 5 में 115 km/h पर चलाता है, और अगला गियर कब लगेगा, यह बिस्किट जितनी पीतल की एक रिंग तय करती है।

मॉडल लोड हो रहा है

इस डिवाइस पर 3D मॉडल नहीं दिख सकता। नीचे गाइड के चरण आप लिखित रूप में पढ़ सकते हैं।

1 / 10 पाँच गियर वाला गियरबॉक्स, कटा हुआक्लच बाईं ओर है, जहाँ इंजन होता, और आउटपुट शाफ़्ट दाईं ओर निकलती है। तीन शाफ़्टों पर ग्यारह गियर लगे हैं। चारों ओर देखने के लिए खींचें, या कोने के गियर लीवर का इस्तेमाल करें।

घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए स्क्रॉल करें या दो उँगलियों से फैलाएँ।

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पाँच गियर वाला गियरबॉक्स, कटा हुआ
क्लच बाईं ओर है, जहाँ इंजन होता, और आउटपुट शाफ़्ट दाईं ओर निकलती है। तीन शाफ़्टों पर ग्यारह गियर लगे हैं। चारों ओर देखने के लिए खींचें, या कोने के गियर लीवर का इस्तेमाल करें।
02
क्लच
पेडल दबाने पर प्रेशर प्लेट पीछे हटती है और डिस्क आज़ाद हो जाती है। इंजन 900 rpm पर आ जाता है, जबकि डिस्क और इनपुट शाफ़्ट कार के साथ घूमते रहते हैं। नारंगी निशानों को अलग होते देखें।
03
तीन शाफ़्ट
इनपुट शाफ़्ट अपने नीचे की लेयरशाफ़्ट को 23 और 33 दाँतों की जोड़ी से घुमाती है, इसलिए इंजन 3,000 rpm पर हो तो लेयरशाफ़्ट 2,091 rpm पर चलती है। आउटपुट शाफ़्ट इनपुट शाफ़्ट की सीध में बैठी है।
04
हर जोड़ी हमेशा जुड़ी रहती है
लेयरशाफ़्ट के गियर आउटपुट शाफ़्ट के सभी गियरों को हर समय घुमाते हैं, हर एक को उसकी अपनी गति से। दाँते तिरछे कटे हैं (हेलिकल), जिससे आवाज़ कम होती है पर शाफ़्टों पर बग़ल का धक्का पड़ता है।
05
स्लीव गियर चुनती है
आउटपुट शाफ़्ट के गियर खुले घूमते हैं। एक स्लीव उनमें से किसी के डॉग दाँतों पर चढ़कर उसे शाफ़्ट से जकड़ देती है। यहाँ 1-2 स्लीव गियर 2 पर चली गई है।
06
सिंक्रो गतियाँ मिलाता है
गियर 2 से गियर 3 में जाते समय इनपुट तरफ़ को लगभग 3,000 से घटकर 1,941 rpm पर आना होता है। स्लीव पीतल की रिंग को गियर के कोन पर दबाती है, और घर्षण यह काम करता है। इसके बाद ही रिंग स्लीव को आगे जाने देती है।
07
रिवर्स
पहले कार रोकी जाती है। लेयरशाफ़्ट और रिवर्स गियर के बीच का आइडलर दिशा पलट देता है, इसलिए आउटपुट शाफ़्ट उलटी घूमती है। इन गियरों के दाँते सीधे हैं और यहाँ इनकी अपनी रिंग नहीं है; काम 5-R सिंक्रो करता है।
08
क्लच के बिना गियर बदलना
इंजन अब भी जुड़ा है, इसलिए इनपुट तरफ़ 3,000 rpm पर रहती है जबकि आउटपुट शाफ़्ट 2,091 पर घूम रही है। छोटी रिंग चलते इंजन को धीमा नहीं कर सकती। डॉग दाँते टकराते हैं और स्लीव वापस धकेल दी जाती है।
09
पास से: रिंग और डॉग दाँते
यह 3-4 सिंक्रो पास से दिख रहा है, गियर 4 से गियर 3 में उतरते हुए। नियंत्रण में सिंक्रो पैनल इन्हीं दाँतों को फैलाकर दिखाता है: गतियाँ बराबर होने तक रिंग स्लीव को रोकती है, फिर किनारे हट जाती है।
10
पुर्ज़े अलग, और आगे क्या
पुर्ज़े खींचकर अलग कर दिए गए हैं। नियंत्रण में आप 31 असली गियरबॉक्स की गति और rpm का चार्ट देख सकते हैं, रेव मैचिंग और डबल क्लचिंग आज़मा सकते हैं और बिना इंजन बंद किए कार चला सकते हैं।

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अपडेट 16 अक्टूबर 2026स्रोत जाँचे गए 16 अक्टूबर 2026

मॉडल क्या दिखाता है

मैनुअल गियरबॉक्स इंजन की ताक़त को कई अनुपातों से पहियों तक पहुँचाता है, इसीलिए एक ही इंजन से कार रेंग भी सकती है और दौड़ भी। मैनुअल गियरबॉक्स वाली कार शहर में चलाएँ तो एक घंटे में गियर कई सौ बार बदलना पड़ सकता है। इंजन अपनी पसंदीदा घूमने की गति कभी नहीं बदलता, फिर भी कार पार्किंग में रेंग भी सकती है और हाइवे पर दौड़ भी सकती है। क्लच और प्रोपेलर शाफ़्ट के बीच रखा यही डिब्बा यह संभव करता है, और यह प्रदर्शनी उसे काटकर खोल देती है।

मॉडल पाँच गियर वाला गियरबॉक्स है, ऐसी कार के लिए जिसमें इंजन आगे होता है और ताक़त पिछले पहियों तक जाती है। खोल का आधा हिस्सा काट दिया गया है। क्लच बाईं ओर है, जहाँ इंजन जुड़ता, और आउटपुट शाफ़्ट दाईं ओर से बाहर निकलती है। गियर बदलने के लिए 3D दृश्य के कोने में लगे गियर लीवर का इस्तेमाल करें। पूरा क्रम धीमी गति में चलता है ताकि आप क्लच को खुलते, स्लीव को सरकते, पीतल की सिंक्रो रिंग को अपना काम करते और दाँतों को जकड़ते देख सकें। पैनल हर शाफ़्ट की गति और उससे जुड़ी सड़क की गति दिखाता है। "क्लच दबाए बिना बदलें" से आप वही काम आज़मा सकते हैं जिसे करने से हर ड्राइविंग टीचर मना करता है।

इंजन को एक से ज़्यादा अनुपात क्यों चाहिए

पेट्रोल इंजन शायद 1,500 से 6,000 rpm की पट्टी में काम की शक्ति देता है। इससे नीचे वह बंद हो जाता है या हाँफता है, इससे ऊपर उसकी साँस फूल जाती है। दूसरी तरफ़ कार को पैदल चाल से 100 km/h से कहीं ऊपर तक जाना होता है। अगर इंजन पहियों से एक ही स्थिर अनुपात से जुड़ा होता, तो आप या तो ऐसा अनुपात चुन सकते जो कार को फुर्ती से चलाए, या ऐसा जो शांति से क्रूज़ कराए, दोनों नहीं।

इसलिए गियरबॉक्स कई अनुपातों में से चुनने देता है। पहले गियर में पहिये के हर चक्कर पर इंजन कई चक्कर घूमता है, जिससे टॉर्क कई गुना हो जाता है और कार चढ़ाई पर भी चल पड़ती है। पाँचवें गियर में इंजन प्रोपेलर शाफ़्ट से कम चक्कर लगाता है, और कार इंजन की आरामदेह गति पर ज़मीन नापती है। चालक वह अनुपात चुनता है जो उस पल की गति के लिए इंजन को उसकी सुविधाजनक पट्टी में रखे।

ताक़त तीन शाफ़्टों से होकर कैसे पहुँचती है

इंजन से प्रोपेलर शाफ़्ट तक ताक़त का रास्ता देखें।

क्लच। फ़्लाईव्हील इंजन की क्रैंकशाफ़्ट से कसा होता है। क्लच डिस्क को डायफ़्राम स्प्रिंग फ़्लाईव्हील और प्रेशर प्लेट के बीच दबाए रखती है, और डिस्क स्प्लाइन से इनपुट शाफ़्ट से जुड़ी होती है।
इनपुट शाफ़्ट। इस पर 23 दाँतों वाला एक गियर है, जो हमेशा लेयरशाफ़्ट के 33 दाँतों वाले गियर से जुड़ा रहता है।
लेयरशाफ़्ट। स्टील की एक ही शाफ़्ट जिस पर छह गियर कटे हैं। यह इनपुट शाफ़्ट से उलटी दिशा में घूमती है, उसकी गति के 23 ÷ 33 पर।
आउटपुट शाफ़्ट के गियर। लेयरशाफ़्ट का हर गियर आउटपुट शाफ़्ट पर अपने साथी गियर से जुड़ा है। ये साथी आउटपुट शाफ़्ट से कसे नहीं होते। ये नीडल बेयरिंग पर घूमते हैं, हर एक अपनी गति से।
स्लीव। तीन सरकने वाली स्लीव उन हबों पर बैठी हैं जो आउटपुट शाफ़्ट से स्प्लाइन से जुड़े हैं। जब कोई स्लीव किसी गियर की बग़ल के डॉग दाँतों पर सरककर चढ़ती है, तो वह गियर शाफ़्ट से जकड़ जाता है और ताक़त उसी से होकर जाती है।
आउटपुट शाफ़्ट। यह इनपुट शाफ़्ट की सीध में है और ताक़त को पीछे प्रोपेलर शाफ़्ट और पिछले एक्सल तक पहुँचाती है।

चौथा गियर एक ख़ास मामला है। 3-4 स्लीव इनपुट गियर को ही आउटपुट शाफ़्ट से जकड़ सकती है, तो दोनों शाफ़्ट साथ घूमती हैं और लेयरशाफ़्ट बाइपास हो जाती है। इसे सीधी ड्राइव (डायरेक्ट ड्राइव) कहते हैं, और अनुपात ठीक 1 होता है।

3,000 rpm पर अनुपात और सड़क की गति

मॉडल की संख्याएँ मॉडल मान हैं, जिन्हें किसी आम पाँच-गियर बॉक्स जैसा दिखने के लिए चुना गया है; वे किसी एक कार से नहीं ली गईं। आगे के हर जोड़े में कुल 56 दाँते हैं, इसलिए सब शाफ़्टों के बीच की एक ही दूरी में बैठते हैं। हर गियर का अनुपात स्थायी जुड़ाव के अनुपात गुणा उसके अपने जोड़े के अनुपात के बराबर है:

अनुपात = (33 ÷ 23) × (आउटपुट शाफ़्ट का गियर ÷ लेयरशाफ़्ट का गियर)

गियर	जोड़ी (लेयरशाफ़्ट : आउटपुट)	गियरबॉक्स अनुपात	3.909 फ़ाइनल ड्राइव के साथ	3,000 पर पहिये के rpm	सड़क की गति
1	15 : 41	3.922	15.330	195.7	23.3 km/h
2	22 : 34	2.217	8.668	346.1	41.2 km/h
3	28 : 28	1.435	5.609	534.9	63.7 km/h
4	सीधी	1.000	3.909	767.4	91.4 km/h
5	36 : 20	0.797	3.116	962.8	114.7 km/h
रिवर्स	13 : 17 : 38	4.194	16.395	183.0	21.8 km/h पीछे की ओर

इंजन की गति को सड़क की गति में बदलने के लिए दो और संख्याएँ चाहिए। पिछले एक्सल में फ़ाइनल ड्राइव 43 : 11 है, यानी 3.909। टायर 205/55 R16 हैं, यानी 16 इंच का रिम (406.4 mm) और दो साइडवॉल, जिनमें हर एक 205 mm की 55% ऊँची है। इससे टायर 631.9 mm चौड़ा और 1.985 m परिधि का बनता है। तीसरे गियर में:

पहिये की गति = 3,000 ÷ (1.435 × 3.909) = 534.9 rpm

सड़क की गति = 534.9 × 1.985 m × 60 ÷ 1,000 = 63.7 km/h

बाक़ी पंक्तियाँ भी इन्हीं चरणों से बनती हैं। एक गियर से अगले में अनुपात 1.77, 1.55, 1.44 और 1.26 गुना घटता है। ऊपर की ओर सीढ़ियाँ छोटी होती जाती हैं, जो सामान्य है: तेज़ गति पर हवा का अवरोध तेज़ी से बढ़ता है, और चौथे व पाँचवें के बीच का छोटा फ़ासला ऊपर के गियर में जाते समय इंजन को उसकी सबसे अच्छी गति के पास रखता है। पहले से पाँचवें तक का विस्तार 4.92 है।

अनुपात टॉर्क और पहियों पर बल का क्या करते हैं

मॉडल इंजन का टॉर्क नहीं गिनता, इसलिए इस उदाहरण में एक संख्या उधार ली गई है। मान लें कि इंजन 3,000 rpm पर 150 N·m देता है। यह एक छोटे पेट्रोल इंजन के लिए माना गया मान है, कोई माप नहीं। उस गति पर वह 150 × 2π × 3,000 ÷ 60 = 47.1 kW बनाता है, और गियरबॉक्स इसमें कुछ जोड़ नहीं सकता। वह बस गति के बदले बल का सौदा करता है। पहियों पर टॉर्क इंजन के टॉर्क गुणा कुल अनुपात के बराबर होता है, और सड़क पर धक्का वह टॉर्क भाग टायर की लुढ़कने वाली त्रिज्या, जो मॉडल के 205/55 R16 टायर के लिए 0.316 m है।

गियर	कुल अनुपात	पहियों पर टॉर्क	सड़क पर धक्का	4% हानि के बाद वही	सड़क की गति
1	15.330	2,300 N·m	7,278 N	6,987 N	23.3 km/h
2	8.668	1,300 N·m	4,115 N	3,951 N	41.2 km/h
3	5.609	841 N·m	2,663 N	2,556 N	63.7 km/h
4	3.909	586 N·m	1,856 N	1,782 N	91.4 km/h
5	3.116	467 N·m	1,479 N	1,420 N	114.7 km/h

दो जाँचें दिखाती हैं कि तालिका सुसंगत है। पहले गियर में 23.3 km/h (6.47 m/s) पर 7,278 N ठीक 47.1 kW है, यानी इंजन की शक्ति। पाँचवें में 31.9 m/s पर 1,479 N भी 47.1 kW है। बल घटकर पाँचवें हिस्से का रह जाता है और गति उतने ही गुना बढ़ जाती है। 4% वाला स्तंभ नेशनल अकादमीज़ की ईंधन-किफ़ायत तकनीक की समीक्षा का आँकड़ा लेता है, जिसके अनुसार मैनुअल ट्रांसमिशन में हानि इंजन के कुल उत्पादन की लगभग 4% होती है, जबकि पारंपरिक ऑटोमैटिक में लगभग 13%। 1,200 kg की कार के लिए 7,278 N का मतलब पहले गियर में 6.1 m/s² का त्वरण होता, अगर टायर उसे थाम पाते, जो अक्सर नहीं थाम पाते। शुरुआत में सीमा गियरबॉक्स नहीं, पकड़ तय करती है।

अनुपात यह भी तय करते हैं कि गियर ऊपर बदलने पर इंजन की गति कितनी गिरती है। 3,000 rpm पर इंजन गियर 1 से 2 के बाद 1,696 rpm पर, गियर 2 से 3 के बाद 1,941 rpm पर, गियर 3 से 4 के बाद 2,091 rpm पर और गियर 4 से 5 के बाद 2,391 rpm पर आ जाएगा। सिंक्रो रिंग को भी यही संख्याएँ छूनी होती हैं, बस उलटी दिशा में। पहला फ़ासला बड़ा है क्योंकि पहला गियर कार को चलाने के लिए छोटा गियर है, और आख़िरी छोटा है क्योंकि पाँचवाँ गियर ऊँचा है। सफ़र की योजना के लिए एक और आँकड़ा काम का है: पाँचवें गियर में मॉडल कार हर 1,000 rpm पर 38.2 km/h चलती है, चौथे में 30.5 km/h और पहले में 7.8 km/h।

गियर कभी जुड़ाव से बाहर क्यों नहीं आते

मॉडल में हर गियर हर समय घूमता रहता है, वे भी जो ताक़त नहीं ढो रहे। उदाहरण के लिए तीसरे गियर में आउटपुट शाफ़्ट पर खुला पाँचवाँ गियर 3,764 rpm पर घूमता है, जबकि उसके नीचे की शाफ़्ट 2,091 rpm पर। यह फ़िज़ूलखर्ची लगती है, पर इससे एक पुरानी समस्या हल होती है। शुरुआती "क्रैश" गियरबॉक्स में गियर ख़ुद बग़ल में सरककर जुड़ते थे, और उनके दाँतों को किनारे से किनारा मिलाकर मिलना पड़ता था। स्थायी जुड़ाव वाले बॉक्स में हर जोड़ी के दाँते उम्र भर जुड़े रहते हैं, और केवल गियर की बग़ल के छोटे डॉग दाँतों को अपना रास्ता ढूँढना पड़ता है।

गियरों को सरककर जुड़ना नहीं पड़ता, इसलिए वे हेलिकल दाँतों वाले हो सकते हैं, जो शाफ़्ट से तिरछे कटे होते हैं। मॉडल में यह कोण 25° है। हेलिकल दाँता चौड़ाई के साथ धीरे-धीरे संपर्क में आता है, एक साथ नहीं, इसलिए गियरबॉक्स सीधे दाँतों वाले से कहीं शांत होता है। क़ीमत है बग़ल का धक्का: 25° की हेलिक्स के लिए शाफ़्ट के साथ का बल गियर घुमाने वाले बल का tan 25° = 0.47 गुना होता है। गियरबॉक्स इसे टेपर्ड रोलर या बॉल बेयरिंग पर उठाते हैं। लेयरशाफ़्ट के दाँते अपने साथियों से उलटी दिशा में कटे होते हैं, जैसा दो समानांतर हेलिकल गियरों के जुड़ने के लिए ज़रूरी है।

शिफ़्ट के दौरान सिंक्रो रिंग क्या करती है

मुश्किल यह है। जब आप 41 km/h पर दूसरे से तीसरे गियर में जाते हैं, तो आउटपुट शाफ़्ट 1,353 rpm पर घूमती रहती है क्योंकि कार अब भी लुढ़क रही है। क्लच दबा होने पर इनपुट शाफ़्ट, क्लच डिस्क, लेयरशाफ़्ट और सारे खुले गियर एक ढीला समूह बनाते हैं, जो पिछले पल की गति से, लगभग 3,000 rpm पर, अब भी घूम रहा होता है। आउटपुट शाफ़्ट का तीसरा गियर इसी समूह का हिस्सा है। उसे बिना खड़खड़ाहट के शाफ़्ट से जकड़ने के लिए इनपुट तरफ़ को 3,000 × 1.435 ÷ 2.217 = 1,941 rpm तक धीमा होना होगा।

यह काम सिंक्रो रिंग करती है। यह भीतर से ढलवाँ पीतल की रिंग है, जो हब और गियर के बीच बैठी होती है। गियर पर मेल खाता स्टील का कोन होता है। लीवर के हिलते ही स्लीव रिंग को कोन पर दबाती है, और दोनों के बीच का घर्षण गियर को, और उसके साथ पूरे ढीले समूह को, शाफ़्ट की गति की ओर खींचता है। मॉडल में गति-अंतर की पट्टी कुछ सौ rpm से गिरकर शून्य हो जाती है।

जब तक गति का अंतर बाक़ी है, घर्षण रिंग को हब में उसकी चाबियों के सामने थोड़ा घुमा देता है। उस स्थिति में रिंग के चारों ओर के ब्लॉकर दाँते स्लीव के दाँतों के सामने आ जाते हैं और उसे आगे बढ़ने से रोकते हैं। इसीलिए जल्दबाज़ी की शिफ़्ट अटकती-सी लगती है: आप ऐसी रिंग को धकेल रहे होते हैं जिसने अपना काम पूरा नहीं किया। गतियाँ बराबर होते ही घर्षण छूट जाता है, रिंग आधा दाँता वापस घूम जाती है, और दाँतों के ढलवाँ किनारे स्लीव को रास्ता दे देते हैं। एक पल बाद वह गियर के डॉग दाँतों पर चढ़ जाती है और गियर शाफ़्ट से जकड़ जाता है। असली कार में पूरा क्रम एक सेकंड के अंश में हो जाता है।

सिंक्रो शिफ़्ट के पीछे की संख्याएँ

डिज़ाइनर शिफ़्ट को एक घटना नहीं मानते। DaimlerChrysler के S. Razzacki का 2004 में SAE World Congress में प्रस्तुत एक शोधपत्र सिंक्रोनाइज़र शिफ़्ट को छह घटनाओं में बाँटता है। पहली घटना में स्ट्रट, यानी एक छोटी स्प्रिंग वाली चाबी, ब्लॉकर रिंग को छूती है। तीसरी में स्लीव के दाँते की नोक रिंग के दाँते की नोक से टकराती है, जिससे रिंग हब में अपनी ज़रा-सी ढील के बराबर घूम ("क्लॉक") जाती है। बाद की घटनाओं में स्लीव का ढलवाँ किनारा रिंग के ढलवाँ किनारे से गुज़रता है और स्लीव का दाँता गियर के अपने क्लचिंग दाँतों तक पहुँचता है। शोधपत्र हर हिस्से का नाप इस तरह तय करता है कि ये घटनाएँ क्रम से हों, और वह टकराव क्षेत्र को कठोर-शिफ़्ट क्षेत्र के सामने रखकर दिखाता है। कोन कम काम करे तो चालक को खटका सुनाई देता है। रिंग बहुत कसकर रोके तो लीवर जाम लगता है।

दो टॉर्क तय करते हैं कि डिज़ाइन कहाँ बैठेगा। सिंक्रोनाइज़ेशन टॉर्क वह है जो कोन घर्षण से बनाता है। इंडेक्स टॉर्क वह टॉर्क है जो रिंग को उसकी रोकने वाली स्थिति में घुमाता है, और यह रिंग के दाँतों के कोण ("पॉइंटिंग एंगल") पर निर्भर करता है। डुअल क्लच ट्रांसमिशन के सिंक्रोनाइज़रों पर Razzacki और J. Hottenstein का 2007 का एक SAE शोधपत्र नियम साफ़ कहता है: खटके या घिसाई की आवाज़ से बचने के लिए शिफ़्ट के हर बिंदु पर सिंक्रोनाइज़ेशन टॉर्क इंडेक्स टॉर्क से ज़्यादा रहना चाहिए, जबकि इंडेक्स टॉर्क ट्रांसमिशन के कुल घसीटाव से ज़्यादा होना चाहिए, ताकि गाढ़े तेल वाले ठंडे गियरबॉक्स में भी रिंग रोके। ज़्यादा तीखा पॉइंटिंग एंगल इंडेक्स टॉर्क घटाता है, इसलिए जो डिज़ाइनर मेहनत बचाने के लिए उसे तीखा करता है, उसे पहली शर्त बनाए रखने के लिए कोन में ज़्यादा घर्षण चाहिए हो सकता है।

मॉडल स्ट्रट छोड़ देता है, फिर भी आप अनुमान लगा सकते हैं कि कोन को क्या करना है। गियर 2 से 3 की शिफ़्ट लें। इनपुट तरफ़ को 3,000 से 1,941 rpm तक धीमा होना है, यानी 110.9 rad/s। उदाहरण के लिए मान लें कि क्लच डिस्क, इनपुट शाफ़्ट, लेयरशाफ़्ट और खुले गियरों का कुल जड़ता-आघूर्ण 0.05 kg·m² है। हटाने वाली ऊर्जा ½ × 0.05 × (314.2² − 203.3²) = 1.43 kJ है। अगर शिफ़्ट में 0.1 s लगे, तो कोन को उस समूह पर औसतन 0.05 × 110.9 ÷ 0.1 = 55 N·m का टॉर्क देना होगा और एक सेकंड के दसवें हिस्से तक 14 kW गर्मी के रूप में छोड़ना होगा। पीतल की रिंग यह देर तक नहीं कर सकती, इसीलिए कई उत्पादन बॉक्सों में निचले गियरों में, जहाँ गति के अंतर सबसे बड़े हैं, बहु-कोन सिंक्रोनाइज़र लगाए जाते हैं।

क्लच के बिना शिफ़्ट घिसती क्यों है

अब "क्लच दबाए बिना बदलें" चालू करें और गियर 3 से 4 में जाने की कोशिश करें। क्लच जुड़ा होने पर इनपुट शाफ़्ट असल में चलते इंजन से कसी ही रहती है। इंजन 3,000 rpm पर घूम रहा है, इसलिए इनपुट गियर, यानी चौथे गियर वाला गियर, भी 3,000 rpm पर घूमता है। आउटपुट शाफ़्ट 2,091 rpm पर घूम रही है। सिंक्रो रिंग को पूरे इंजन और फ़्लाईव्हील को 909 rpm धीमा करना होगा, जबकि इंजन उलटा धकेल रहा है, और वह भी कुछ सेंटीमीटर के कोन से। यह उससे नहीं हो सकता।

इसलिए रिंग अपनी रोकने वाली स्थिति में टिकी रहती है, और चालक काफ़ी ज़ोर लगाए तो स्लीव के दाँते डॉग दाँतों तक तब पहुँच जाते हैं जब वे अब भी एक-दूसरे के पास से फिसल रहे होते हैं। 30 mm की त्रिज्या पर 909 rpm के अंतर का मतलब है कि सतहें 2.9 m/s से गुज़रती हैं और हर सेकंड 424 डॉग दाँते निकलते हैं। हर एक स्लीव के ढलवाँ किनारों से टकराकर उसे पीछे उछाल देता है। यही खड़खड़ाहट घिसने की आवाज़ है, और इसका हर दौर उन किनारों को घिस देता है जिन्हें स्लीव को रास्ता दिखाना था।

यही हिसाब बताता है कि पुराने क्रैश गियरबॉक्स के चालक डबल क्लचिंग क्यों करते थे। क्लच दबाओ, लीवर न्यूट्रल में, क्लच छोड़ो, इंजन की मदद से इनपुट तरफ़ को सही गति पर लाने के लिए थ्रॉटल दो या रुको, फिर क्लच दबाओ, और तब जाकर गियर चुनो। जो काम सिंक्रो रिंग अब घर्षण से करती है, चालक उसे कान से करता था।

रिवर्स और आइडलर गियर

आपस में जुड़े दो गियर उलटी दिशाओं में घूमते हैं। लेयरशाफ़्ट पहले ही इनपुट शाफ़्ट से उलटी घूमती है, और आगे की हर जोड़ी उसे फिर पलट देती है, इसलिए आउटपुट शाफ़्ट इंजन की ही दिशा में चलती है। कार को पीछे चलाने के लिए रास्ते में एक और गियर रखा जाता है। मॉडल में लेयरशाफ़्ट का 13 दाँतों वाला गियर 17 दाँतों के आइडलर को घुमाता है, जो आउटपुट शाफ़्ट के 38 दाँतों वाले रिवर्स गियर को घुमाता है। आइडलर अनुपात नहीं बदलता, सिर्फ़ दिशा बदलता है।

मॉडल के रिवर्स गियरों के दाँते सीधे हैं। यही आम चलन है, और इसी वजह से रिवर्स में कार ऐसी सीटी-सी आवाज़ करती है जो आगे के गियरों में कभी नहीं सुनाई देती। कई गियरबॉक्स आइडलर को सरकाकर जोड़ते हुए रिवर्स लगाते हैं, जो तभी चलता है जब गियर रुके हों; इसीलिए पहले कार रोकनी चाहिए। मॉडल में 5-R स्लीव और उसका सिंक्रो रिवर्स लगने से पहले इनपुट तरफ़ को रोक देते हैं।

आरी-दाँते वाला चार्ट पढ़ना

किसी एक गियर में इंजन की गति सड़क की गति से एक सीधी रेखा से बँधी होती है: इंजन rpm = सड़क की गति ÷ टायर की परिधि, गुणा गियर अनुपात, गुणा फ़ाइनल ड्राइव। नियंत्रण में "हर गियर में गति और rpm" वाला चार्ट हर गियर के लिए एक रेखा खींचता है। शिफ़्ट rpm चुनें तो रास्ता उस rpm तक एक रेखा पर चढ़ता है, फिर उसी सड़क की गति पर सीधा अगली रेखा पर गिर जाता है। इन्हीं गिरावटों से आरी के दाँते बनते हैं।

हर गिरावट का आकार निकालना आसान है। गियर ऊपर बदलने के बाद इंजन शिफ़्ट rpm गुणा नए गियर और पुराने गियर के अनुपात पर चलता है, इसलिए गिरावट शिफ़्ट rpm गुणा (1 घटा वह अनुपात) होती है। Honda Civic Type R में गियर 2 का अनुपात 2.115 और गियर 1 का 3.625 है, इसलिए इंजन अपनी गति का 0.5834 हिस्सा रखता है। 7,000 rpm पर शिफ़्ट करें तो वह 4,084 rpm पर उतरता है। ऊँचे गियरों में अनुपात पास-पास होते हैं, इसलिए दाँते छोटे होते जाते हैं: मॉडल गियरबॉक्स में 6,500 rpm पर गिरावटें 2,826, 2,293, 1,970 और 1,320 rpm हैं।

फ़ाइनल ड्राइव और टायर का आकार चार्ट को बग़ल में खींचते हैं पर गिरावटें नहीं बदलते। इसीलिए सूची Tremec TR-6060 के अनुपात-सेट, जो बिना एक्सल या टायर के आते हैं, उसी चार्ट पर दिखा सकती है: तब गतियाँ मॉडल के 3.909 फ़ाइनल ड्राइव और 205/55 R16 टायर से निकलती हैं और मॉडल मान के रूप में चिह्नित होती हैं, जबकि rpm की गिरावटें सटीक हैं।

हर गियर में पहियों पर बल

कार को जो बल धकेलता है, वह इंजन के टॉर्क गुणा कुल अनुपात गुणा गियरों की दक्षता, भाग टायर की त्रिज्या होता है। "हर गियर में पहियों पर बल" चार्ट हर गियर के लिए इसे सड़क की गति के सामने खींचता है, और उसके साथ एक बिंदीदार रेखा भी जो दिखाती है कि सड़क और हवा कितना पीछे धकेलती हैं। किसी गियर के वक्र और बिंदीदार रेखा के बीच का फ़ासला ही कार को तेज़ करने के लिए बचा हुआ बल है; चार्ट के नीचे की तालिका उसे मीटर प्रति सेकंड वर्ग में बदल देती है।

निर्माता टॉर्क वक्र के पूरे नहीं, दो बिंदु प्रकाशित करते हैं: अधिकतम टॉर्क और वह rpm सीमा जिसमें वह टिकता है, और अधिकतम शक्ति व उसका rpm। चार्ट इन बिंदुओं को सीधे खंडों से जोड़ता है और लाल रेखा तक शक्ति को लगभग सपाट रखता है। यह एक अनुमान है, और स्क्रीन यह कहती भी है। सड़क का भार हर प्रविष्टि के लिए एक ही मॉडल कार का है: 1,400 kg, रोलिंग प्रतिरोध 0.012 और ड्रैग क्षेत्र 0.65 m²।

दो बातें तुरंत दिखती हैं। पहली, 100 km/h पर Civic Type R का सबसे ताक़तवर गियर 2 है, 6,719 rpm पर, पहियों पर लगभग 7.6 kN के साथ, जो गियर 4 के दिए बल से लगभग 1.5 गुना है। दूसरी, अगले गियर का वक्र लाल रेखा से पहले शायद ही कभी मौजूदा गियर से ऊपर उठता है। सबसे तेज़ खिंचाव के लिए हर गियर को लाल रेखा तक पकड़ना होता है। जिस कार की शक्ति rev की एक पट्टी में सपाट रहती है, वह अपवाद है: GR Supra में गियर 4 और 5 के वक्र लगभग 5,900 rpm पर मिलते हैं।

रेव मैचिंग और डबल क्लचिंग

गियर नीचे बदलते समय इंजन को तेज़ घूमना पड़ता है। 80 km/h पर मॉडल इंजन गियर 4 में 2,625 rpm पर घूमता है और गियर 3 में उसे 3,768 rpm चाहिए। अगर क्लच तब छूटे जब इंजन अब भी कम गति पर हो, तो क्लच को अकेले इंजन को ऊपर खींचना पड़ता है और कार एक पल के लिए पीछे खिंचती है। क्लच दबे रहते थ्रॉटल की एक छोटी थपकी, जिसे ब्लिप कहते हैं, पहले इंजन को ऊपर ले आती है; यही रेव मैचिंग है। नियंत्रण में "रेव मैचिंग और डबल क्लचिंग" प्रयोग आपसे चरण करवाता है और दिखाता है कि आप कितना चूके, क्लच ने कितनी गर्मी ली और झटका कितना बड़ा था। 0.15 kg·m² की इंजन जड़ता (एक मॉडल मान) के साथ पूरे 1,142 rpm से चूकने पर क्लच में लगभग 1.1 kJ जाता है।

बिना सिंक्रो वाले गियरबॉक्स, यानी क्रैश बॉक्स, की एक दूसरी समस्या है। गियर लगने से पहले ही इनपुट शाफ़्ट सही गति पर होनी चाहिए, और क्लच दबा होने पर उसे घर्षण के सिवा कुछ धीमा नहीं करता। इसलिए पुराने ट्रकों और शुरुआती कारों के चालक क्लच दो बार दबाते थे: क्लच दबाकर गियर से बाहर, न्यूट्रल में क्लच छोड़ना ताकि इंजन इनपुट शाफ़्ट को चलाए, उसे नई गति पर लाने के लिए एक ब्लिप, फिर क्लच दबाकर गियर में। प्रयोग में क्रैश बॉक्स गियर तभी लेता है जब शाफ़्ट अपनी ज़रूरी गति के 150 rpm (एक मॉडल मान) के भीतर हो; नहीं तो वह घिसता है।

कार चलाना: स्लिप की गर्मी कहाँ जाती है

रुकी हुई हालत से क्लच को फिसलना पड़ता है, क्योंकि इंजन घूम रहा है और पहिये नहीं। क्लच के लॉक होने तक क्लच टॉर्क गुणा गति का अंतर गर्मी बनता है। "कार को चलाना" प्रयोग में आप वह इंजन गति चुनते हैं जो आप थामे रखें और वह टॉर्क जो क्लच गुज़रने दे, और फिर मॉडल कार को गियर 1 में मिलीसेकंड-दर-मिलीसेकंड चलाकर दिखाया जाता है।

इसमें एक सुघड़ नतीजा छिपा है। अगर क्लच के फिसलते समय इंजन एक गति पर थमा रहे, तो क्लच लगभग उतनी ही ऊर्जा गर्मी में बदलता है जितनी कार गति के रूप में पाती है। 200 N·m के साथ 3,000 rpm से क्लच लगभग 32.5 kJ लेता है जबकि कार लगभग 29.3 kJ पाती है; बाक़ी सड़क के भार में चला जाता है। इसकी जगह 2,000 rpm से 180 N·m के साथ चलें तो गर्मी घटकर लगभग 14.5 kJ रह जाती है। क्लच से उस गति पर इंजन के टॉर्क से ज़्यादा टॉर्क माँगें तो इंजन धीमा होता है, और 650 rpm (मॉडल की सीमा) से नीचे बंद हो जाता है। अच्छी शुरुआत दोनों के बीच होती है: इंजन चलता रहे इतने rev, इतने नहीं कि क्लच जल जाए।

सूची में असली गियरबॉक्स

सूची में 31 प्रविष्टियाँ हैं। 18 कारें हैं, उनके प्रकाशित गियर अनुपातों के साथ: Honda Civic Type R और Civic Si, Acura Integra Type S और Integra 6MT, Toyota GR86, GR Corolla और GR Supra 3.0, Mazda MX-5, Nissan Z, Subaru WRX, दो Ford Mustang, और छह कारें जो Tremec TR-6060 इस्तेमाल करती हैं। बारह Tremec के गियरबॉक्स अनुपात-सेट हैं, और आख़िरी इस पन्ने का मॉडल है। संख्याएँ निर्माता की अपनी प्रेस किट, ब्रोशर या उत्पाद पत्र से हैं; स्रोत की कड़ी हर प्रविष्टि के नीचे है।

कुछ बातें अलग से दिखती हैं। Civic Type R और Integra Type S के सारे अनुपात और 3.842 फ़ाइनल ड्राइव एक जैसे हैं। GR Corolla में दो फ़ाइनल ड्राइव हैं, गियर 1 से 4 के लिए 4.058 और गियर 5, 6 व रिवर्स के लिए 3.450। MX-5 में सीधा गियर 6 (1.000) है और Nissan Z में सीधा गियर 5, मॉडल के गियर 4 की तरह। Camaro SS में 0.50 का गियर 6 है, इसलिए क्रूज़िंग गति पर इंजन प्रोपेलर शाफ़्ट से आधी गति से घूमता है। Tremec TR-6060 को 85 mm की केंद्र दूरी और हर गियर पर दोहरे व तिहरे कोन वाले सिंक्रो देती है, जबकि मॉडल में हर गियर पर एक कोन है।

असली गियरबॉक्स से मॉडल कहाँ सरल है

अनुपात मॉडल मान हैं, और हर जोड़ी में ठीक 56 दाँते हैं। असली गियरबॉक्स दाँतों की गिनती को ढालते हैं और हर जोड़ी के लिए थोड़े अलग हेलिक्स कोण और मॉड्यूल इस्तेमाल करते हैं।
असली सिंक्रो में निचले गियरों पर अक्सर दो या तीन कोन होते हैं, क्योंकि वहाँ गति के अंतर सबसे बड़े होते हैं। मॉडल में हर गियर पर एक कोन है।
स्लीव को न्यूट्रल में थामने वाली और दो रेलों को एक साथ हिलने से रोकने वाली (इंटरलॉक) चाबियाँ, स्प्रिंग और डिटेंट गेंदें छोड़ दी गई हैं।
बेयरिंग, ऑयल सील और तेल ख़ुद नहीं हैं। असली बॉक्स में निचले गियर तेल में डूबे रहते हैं और उसे चारों ओर उछालते हैं।
क्लच का फ़ासला असली से लगभग दोगुना बड़ा खींचा गया है ताकि आप उसे खुलते देख सकें। पेडल दबाए रखने पर इंजन 900 rpm पर आ जाता है, मानो आपका दायाँ पैर एक्सेलरेटर से उठ गया हो।
सड़क की गतियाँ टायर का नाममात्र का आकार लेती हैं और टायर की फिसलन को अनदेखा करती हैं। लदा हुआ टायर अपने नाममात्र आकार से कुछ प्रतिशत छोटा लुढ़कता है।

इन्हीं विचारों पर बने दूसरे गियरबॉक्स

Model T। Ford की इस कार में 1908 से 1927 तक दो गति वाला प्लैनेटरी गियरसेट लगा। Henry Ford संग्रहालय के अनुसार उसके गियर हमेशा जुड़े रहते थे, जिससे उस समय के बिना सिंक्रो वाले सरकने वाले गियरसेटों से उसे बदलना आसान था। यही वह तर्क है जो मैनुअल बॉक्स में स्थायी जुड़ाव तक ले गया, बस रास्ता दूसरा था।

मोटरसाइकिलें। 1963 की Triumph Tiger Cub को फिर से बनाने वाली Princeton की एक छात्र टीम मॉडल जैसी ही बनावट बताती है: एक मुख्य शाफ़्ट और एक लेयरशाफ़्ट, और शिफ़्टर फ़ोर्क जो गियरों को उन पर सरकाते हैं। फ़र्क़ चयनकर्ता का है। उस इंजन में पाँव से चलने वाला चेंज क्वाड्रेंट एक शिफ़्टर प्लेट को हिलाता है, जो फ़ोर्कों को अलग करती या पास लाती है। बाद की मोटरसाइकिलों में आम तौर पर खाँचेदार ड्रम होता है, जैसे Honda के रेसिंग गियरबॉक्स अपने शिफ़्ट बैरल से करते हैं। दोनों व्यवस्थाओं में सवार एक बार में एक गियर ऊपर या नीचे जाता है, यही गियरबॉक्स को सीक्वेंशियल बनाता है। सवार गियर चुनने की आज़ादी छोड़ता है और बदले में बिना गेट वाला बॉक्स पाता है, जहाँ एक चलता पुर्ज़ा सारे फ़ोर्क चलाता है।

रेसिंग कारें। Honda के इंजीनियरों ने लिखा कि 1990 के दशक की शुरुआत से Formula One गियरबॉक्स डॉग क्लच और शिफ़्ट बैरल इस्तेमाल करते हैं, यानी मोटरसाइकिल जैसा सिद्धांत। उनमें सिंक्रो रिंग नहीं होती। उस समय के नियम, जैसा Honda ने सार दिया, चार से सात आगे के गियर माँगते थे और CVT की मनाही करते थे। डॉग बॉक्स में समस्या एक डॉग के दूसरे से किनारे-से-किनारे टकराने की है, जिससे गियर टूटते थे, इसलिए Honda की टीम ने ऐसी शिफ़्ट बनाई जो बदलाव के दौरान भी इंजन का टॉर्क बहता रखती है, और एक कंट्रोलर जो बैरल को डॉगों के बीच की जगह के हिसाब से समय पर घुमाता है। Honda के अनुसार 2008 तक सभी टीमों के पास ऐसा गियरबॉक्स था जो टॉर्क टूटे बिना शिफ़्ट करता है। Xtrac का एक व्यावसायिक F1 गियरबॉक्स, P1044, सात गति, बिना ड्राइव टूटे सीक्वेंशियल चयन और 340 N·m के लगातार इनपुट टॉर्क के साथ सूचीबद्ध है।

ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन। पारंपरिक ऑटोमैटिक लेयरशाफ़्ट और स्लीव की जगह प्लैनेटरी गियरसेट लगाता है जो क्लच और ब्रेकों से बदले जाते हैं, और घर्षण क्लच की जगह टॉर्क कन्वर्टर रखता है। ZF के अनुसार उसके 8HP आठ-गति बॉक्स को चार गियर सेट के लिए केवल पाँच शिफ़्ट तत्व चाहिए, और उसका कुल विस्तार 7.0 है। मॉडल के पाँच-गियर का विस्तार 4.92 है, इसलिए ऑटोमैटिक ज़्यादा सीढ़ियों के साथ ज़्यादा दायरा ढकता है। क़ीमत दक्षता में है: नेशनल अकादमीज़ की समीक्षा पारंपरिक ऑटोमैटिक को 86 से 94% दक्ष बताती है, और मैनुअल में हानि इंजन के उत्पादन की लगभग 4%।

डुअल क्लच। DCT मैनुअल जैसी बनावट रखता है पर दो इनपुट शाफ़्टों पर दो क्लच लगाता है, एक विषम गियरों के लिए और एक सम गियरों के लिए। Honda का 2010 में आए अपने मोटरसाइकिल DCT का पन्ना ठीक यही बताता है: एक क्लच गियर 1, 3 और 5 के लिए, दूसरा 2, 4 और 6 के लिए। जब एक गियर ड्राइव कर रहा होता है, अगला दूसरी शाफ़्ट पर पहले से चुना जा चुका होता है, और शिफ़्ट क्लचों के बीच एक हस्तांतरण है। यही नेशनल अकादमीज़ की समीक्षा बताती है कि छह-गति वाला वेट-क्लच DCT छह-गति ऑटोमैटिक के मुक़ाबले ईंधन खपत 4.1% तक घटा सकता है, पर ड्राई-क्लच संस्करणों में चलाने की समस्याएँ थीं और चल पड़ने की सुगमता की बराबरी मुश्किल है।

CVT। लगातार बदलने वाले ट्रांसमिशन में सीढ़ियाँ होती ही नहीं। Honda की 2020 की CITY की इकाई दो पुली के बीच धातु की धकेलने वाली V-बेल्ट इस्तेमाल करती है, और पुलियों के प्रभावी व्यास बदलने के साथ अनुपात लगातार बदलता है। गियर न हों तो मिलाने को कुछ नहीं रहता, और कार के तेज़ होते समय इंजन एक गति पर टिका रह सकता है। Formula One ने इसे प्रतिबंधित किया, जैसा ऊपर उद्धृत नियम दिखाते हैं।

आम ग़लतफ़हमियाँ

"निचला गियर इंजन को ज़्यादा शक्ति देता है।" नहीं देता। पहियों पर शक्ति इंजन की शक्ति घटा हानियाँ है। निचला गियर कम गति पर ज़्यादा बल देता है, जैसा तालिका दिखाती है, और इंजन को तेज़ घूमने भी देता है, जहाँ वह आम तौर पर ज़्यादा शक्ति बनाता है।

"ऊँचा गियर हमेशा ईंधन बचाता है।" तभी, जब इंजन हाँफ न रहा हो। कम गति पर ऊँचा गियर इंजन से ऊँचे भार और कम rpm पर काम करवाता है, जो अगले निचले गियर से ज़्यादा ईंधन खा सकता है, और ड्राइवट्रेन को हिला भी सकता है।

"सिंक्रो रिंग पूरा काम करती है।" वह सिर्फ़ गियर और शाफ़्ट की गति मिलाती है। इंजन को काटने के लिए क्लच पेडल अब भी चाहिए, इसीलिए मॉडल की "क्लच दबाए बिना बदलें" सेटिंग विफल होती है।

"गियरबॉक्स में हर गियर शाफ़्ट से जकड़ा होता है।" सिर्फ़ एक होता है। मॉडल में गियर 3 में आउटपुट शाफ़्ट के खुले गियर नीडल बेयरिंग पर लगभग 770 rpm (गियर 1) से 3,760 rpm (गियर 5) की गतियों पर घूमते हैं, कोई किसी चीज़ से जकड़ा नहीं।

"गियर 4 सबसे दक्ष है क्योंकि उसमें कुछ जुड़ा नहीं है।" लेयरशाफ़्ट के गियर तब भी जुड़े रहते हैं और तेल में घूमते हैं, इसलिए कुछ घसीटाव तब भी होता है। सीधी ड्राइव थोड़ी बेहतर है, हानि-रहित नहीं।

"डबल क्लचिंग बस पुराने ज़माने की चीज़ है।" वही काम हाथ से किया जाता है। बिना सिंक्रो वाले गियरबॉक्स के चालक आज भी इसे करते हैं, और डॉग-क्लच रेस बॉक्स सेंसरों और कंट्रोलर से यही करता है।

स्क्रीन पर आज़माएँ

गियर को 2 पर रखें, फिर 3 पर, और पैनल देखें। इनपुट शाफ़्ट लगभग 3,000 से गिरकर 1,941 rpm पर आनी चाहिए। धीमी गति घटाएँ और देखें कि रिंग के स्लीव को आगे जाने देने से पहले गति-अंतर की पट्टी बंद हो जाती है।
क्लच दबाए रखें चालू करें, फिर गियर बदलें। मॉडल में इंजन 900 rpm पर आ जाता है, पर डिस्क और इनपुट शाफ़्ट कार के साथ घूमती रहती हैं, इसलिए सिंक्रो रिंग को सिर्फ़ ढीले समूह को धीमा करना होता है।
क्लच दबाए बिना बदलें चालू करें और गियर 3 से 4 में जाएँ। गति-अंतर वाली पंक्ति में पाठ वाला 909 rpm दिखना चाहिए, और संदेश बताता है कि इंजन अब भी जुड़ा है। फिर इसकी तुलना गियर 3 से 4 की सामान्य शिफ़्ट से करें।
पुर्ज़े अलग करें को 1 पर ले जाएँ और अंदर देखें व पुर्ज़ों के नाम चालू करें। आउटपुट शाफ़्ट पर तीनों स्लीव ढूँढें। वे 1 और 2, 3 और 4, तथा 5 और रिवर्स की सेवा करती हैं।
गियर को न्यूट्रल से रिवर्स पर ले जाएँ और ध्यान दें कि आउटपुट शाफ़्ट उलटी घूमती है। पैनल उसकी गति ऋणात्मक दिखाता है। रास्ते में आए अतिरिक्त गियर को गिनें।

एक छोटा इतिहास

कई गियरों वाली पहली कारों में सरकने वाले गियर के बॉक्स थे, जिनके गियर तब सरककर जुड़ते थे जब चालक सही पल का अंदाज़ा लगाने की कोशिश करता था। यही "क्रैश बॉक्स" थे, नाम बिलकुल सही। डॉग क्लच वाले स्थायी जुड़ाव के गियरबॉक्स ने बदलाव आसान किए, पर गतियाँ मिलाना तब भी चालक का काम था।

Oregon के इंजीनियर Earl A. Thompson ने मार्च 1918 में गियर बदलने की एक व्यवस्था का पेटेंट दाखिल किया (1922 में मिला) और कई साल Detroit के कार निर्माताओं की दिलचस्पी जगाने की कोशिश करते रहे। उनका सिंक्रोमेश 1928 की Cadillac में उत्पादन तक पहुँचा, और Cadillac ने 1929 में उन्हें सहायक मुख्य इंजीनियर बना दिया। सिंक्रोमेश का सिद्धांत अब लगभग हर मैनुअल गियरबॉक्स में इस्तेमाल होता है।

सवाल-जवाब

कार को गियरबॉक्स की ज़रूरत ही क्यों है?

इंजन गतियों की एक सीमित पट्टी में ही काम की शक्ति देता है, जबकि कार को पैदल चाल से हाइवे की गति तक चलना होता है। गियरबॉक्स अनुपातों में से चुनने देता है ताकि इंजन किसी भी सड़क की गति पर अपनी काम की पट्टी में रह सके।

क्या सच में सारे गियर हर समय घूमते रहते हैं?

स्थायी जुड़ाव वाले गियरबॉक्स में, हाँ। इनपुट शाफ़्ट के घूमते ही लेयरशाफ़्ट का हर गियर आउटपुट शाफ़्ट पर अपने साथी से जुड़ा होता है। ताक़त सिर्फ़ उसी गियर से जाती है जिसकी स्लीव जुड़ी है; बाक़ी अपने बेयरिंग पर खुले घूमते हैं।

सिंक्रो रिंग असल में करती क्या है?

यह एक छोटा कोन क्लच है। स्लीव किसी गियर को शाफ़्ट से जकड़ सके, उससे पहले रिंग गियर के कोन पर रगड़ खाती है और गियर को शाफ़्ट की गति पर ले आती है। उसके ब्लॉकर दाँते गतियाँ बराबर होने तक स्लीव को बाहर भी रोके रखते हैं।

क्लच पूरा न दबाऊँ तो गियर घिसता क्यों है?

क्लच अब भी आधा जुड़ा हो तो इंजन इनपुट तरफ़ को चलाता रहता है। सिंक्रो रिंग चलते इंजन की गति बदलने के लिहाज़ से बहुत छोटी है, इसलिए डॉग दाँते तब मिलते हैं जब वे एक-दूसरे के सापेक्ष अब भी हिल रहे होते हैं, और टकराकर उछल जाते हैं।

सीधी ड्राइव (डायरेक्ट ड्राइव) क्या है?

मॉडल में गियर 4 इनपुट शाफ़्ट को सीधे आउटपुट शाफ़्ट से जकड़ देता है। लेयरशाफ़्ट के गियर तब भी घूमते हैं पर शक्ति नहीं ढोते, इसलिए अनुपात ठीक 1 होता है और हानि थोड़ी कम।

रिवर्स में सीटी जैसी आवाज़ क्यों आती है?

रिवर्स गियर आम तौर पर सीधे दाँतों वाले कटे होते हैं, जो पूरी चौड़ाई पर एक साथ मिलते हैं। हर दाँते के संपर्क में आने पर इससे सीटी-सी आवाज़ बनती है। आगे के गियर हेलिकल हैं और कहीं शांत।

गियर लीवर पर हाथ रखे रखना क्या बुरा है?

लीवर फ़ोर्कों से जुड़ा है, और फ़ोर्क घूमती स्लीवों की खाँचों में बैठे हैं। टिके हाथ का लगातार दबाव फ़ोर्क को उसकी स्लीव पर दबाता है और फ़ोर्क के पैड घिसता है, इसलिए हाथ स्टीयरिंग पर रखना बेहतर है।

गियर 5 में 3,000 rpm का ईंधन खपत से क्या मतलब है?

3,000 rpm पर मॉडल कार गियर 5 में 114.7 km/h और गियर 4 में 91.4 km/h चलती है। उसी सड़क की गति के लिए ऊँचा गियर इंजन को धीमा घूमने देता है, कम घर्षण और पंपिंग हानि के साथ, जिससे आम तौर पर ईंधन बचता है, बशर्ते इंजन हाँफ न रहा हो।

सीक्वेंशियल गियरबॉक्स और H-पैटर्न में क्या फ़र्क़ है?

H-पैटर्न बॉक्स में लीवर गेट के आर-पार जाता है और आप किसी भी गियर से कोई भी गियर चुन सकते हैं। सीक्वेंशियल बॉक्स में ड्रम या प्लेट सारे फ़ोर्कों को क्रम से हिलाती है, इसलिए एक बार में एक गियर ऊपर या नीचे ही जा सकते हैं। मोटरसाइकिलें और रेसिंग कारें सीक्वेंशियल बॉक्स इस्तेमाल करती हैं क्योंकि पाँव या पैडल की एक हरकत ड्रम को चला सकती है।

रेसिंग गियरबॉक्स में सिंक्रो रिंग क्यों नहीं होती?

Honda के इंजीनियर Formula One गियरबॉक्स को शिफ़्ट बैरल से चलने वाला डॉग क्लच बताते हैं, जिसमें सिंक्रो कोन नहीं है। क़ीमत यह है कि एक डॉग अपने पड़ोसी से किनारे-से-किनारे टकरा सकता है, इसलिए गतियों और समय पर क़ाबू रखना पड़ता है। Honda का शिफ़्ट नियंत्रण यह बैरल को डॉगों के बीच की जगह के हिसाब से समय देकर करता है।

डुअल क्लच गियरबॉक्स बिना ठहराव के गियर कैसे बदलता है?

उसमें दो इनपुट शाफ़्टों पर दो क्लच होते हैं, एक विषम गियरों के लिए और एक सम गियरों के लिए। मौजूदा गियर के ड्राइव करते समय अगला गियर खाली शाफ़्ट पर चुन लिया जाता है। तब शिफ़्ट बस एक क्लच से दूसरे को सौंपना है। Honda का मोटरसाइकिल DCT ऐसे ही बना है।

क्या मैनुअल गियरबॉक्स ऑटोमैटिक से ज़्यादा दक्ष है?

आम तौर पर, हाँ। नेशनल अकादमीज़ की ईंधन-किफ़ायत तकनीक की समीक्षा मैनुअल में हानि इंजन के उत्पादन की लगभग 4% और पारंपरिक ऑटोमैटिक में लगभग 13% बताती है। नए ऑटोमैटिक और डुअल क्लच ने यह फ़ासला कुछ पाट दिया है।

कार को कितने गियर चाहिए?

मायने विस्तार रखता है, यानी पहले गियर का अनुपात भाग सबसे ऊँचे गियर का अनुपात, और सीढ़ियाँ कितनी पास हैं। मॉडल की पाँच गतियों का विस्तार 4.92 है। ZF के आठ-गति ऑटोमैटिक का विस्तार 7.0 है, जो छोटी सीढ़ियों के साथ ज़्यादा दायरा ढकता है। Honda की रिपोर्ट के समय Formula One के नियम चार से सात आगे के गियर की अनुमति देते थे।

क्या CVT में सिंक्रो रिंग होती है?

नहीं। Honda की बेल्ट-और-पुली इकाई जैसे CVT में जकड़ने के लिए गियर जोड़ियाँ ही नहीं होतीं, इसलिए मिलाने को कुछ नहीं रहता। अनुपात पुलियों को हिलाकर बदला जाता है, इसीलिए कार के तेज़ होते समय इंजन एक गति पर टिका रह सकता है।

सबसे तेज़ त्वरण के लिए गियर ऊपर कब बदलूँ?

आम तौर पर लाल रेखा पर। "हर गियर में पहियों पर बल" चार्ट पर अगले गियर का वक्र लाल रेखा से पहले शायद ही कभी मौजूदा गियर से ऊपर उठता है, इसलिए पहले बदलने से बल छूट जाता है। अपवाद वह इंजन है जिसकी शक्ति rev की एक पट्टी में सपाट रहती है, जैसे 5,000 से 6,500 rpm के बीच GR Supra।

गियर नीचे बदलते समय कार को झटका क्यों लगता है?

क्योंकि इंजन उस गति से धीमा है जो निचले गियर को चाहिए, और क्लच को उसे ऊपर खींचना पड़ता है। मॉडल में 80 km/h पर गियर 4 से 3 में जाते समय इंजन को 2,625 से 3,768 rpm तक चढ़ना पड़ता है। क्लच छूटने से पहले थ्रॉटल की एक थपकी यह काम कर देती है और झटका ग़ायब हो जाता है।

शब्दावली

क्लच: इंजन और गियरबॉक्स के बीच का घर्षण वाला जोड़, जो फ़्लाईव्हील, क्लच डिस्क और प्रेशर प्लेट से बनता है।
इनपुट शाफ़्ट: गियरबॉक्स की वह शाफ़्ट जिसे क्लच डिस्क चलाती है।
लेयरशाफ़्ट: इनपुट और आउटपुट शाफ़्टों के नीचे की शाफ़्ट जिस पर स्थिर गियर लगे होते हैं; इसे काउंटरशाफ़्ट भी कहते हैं।
आउटपुट शाफ़्ट: वह शाफ़्ट जो गियरबॉक्स से ताक़त को प्रोपेलर शाफ़्ट तक ले जाती है; इसे मेनशाफ़्ट भी कहते हैं।
स्थायी जुड़ाव (कॉन्स्टेंट मेश): ऐसी बनावट जिसमें गियर की हर जोड़ी जुड़ी रहती है और गियर को उसकी शाफ़्ट से जकड़कर चुना जाता है।
हेलिकल गियर: ऐसा गियर जिसके दाँते उसकी धुरी से तिरछे कटे हों।
डॉग दाँते: गियर की बग़ल के छोटे, चौकोर दाँते जिन पर स्लीव सरकती है।
स्लीव: भीतर दाँतों वाला सरकने वाला कॉलर जो गियर को शाफ़्ट से जकड़ता है; इसे सेलेक्टर या सिंक्रो स्लीव भी कहते हैं।
सिंक्रो रिंग: भीतर से ढलवाँ पीतल की रिंग जो घर्षण से गतियाँ मिलाती है; इसे ब्लॉकर या बॉक रिंग भी कहते हैं।
शिफ़्ट फ़ोर्क: वह पुर्ज़ा जो स्लीव की खाँच में बैठता है और उसे शाफ़्ट के साथ सरकाता है।
आइडलर गियर: दो गियरों के बीच रखा गियर जो अनुपात बदले बिना घूमने की दिशा पलट देता है।
फ़ाइनल ड्राइव: गियरबॉक्स के बाद एक्सल में होने वाली गियर कटौती; मॉडल में 43 : 11 = 3.909।
डबल क्लचिंग: बिना सिंक्रो वाले गियरबॉक्स की तकनीक जिसमें चालक न्यूट्रल के ठहराव में इंजन से गतियाँ मिलाता है।
इंडेक्स टॉर्क: वह टॉर्क जो सिंक्रो रिंग को उसकी रोकने वाली स्थिति में घुमाता है; इसे सिंक्रोनाइज़ेशन टॉर्क से कम और ट्रांसमिशन के घसीटाव से ज़्यादा रहना होता है।
विस्तार (स्प्रेड): सबसे निचले गियर और सबसे ऊँचे गियर के अनुपात का अनुपात; मॉडल में 4.92।
सीक्वेंशियल गियरबॉक्स: ऐसा गियरबॉक्स जिसमें ड्रम या प्लेट गियरों से क्रम में होकर गुज़रती है।
रेव मैचिंग: गियर नीचे बदलने के बाद क्लच छोड़ने से पहले थ्रॉटल से इंजन की गति बढ़ाना, ताकि इंजन और पहिये पहले से एकमत हों।
आरी-दाँते वाला चार्ट: हर गियर के लिए सड़क की गति के सामने इंजन rpm; हर शिफ़्ट इंजन को अगले गियर की रेखा पर गिरा देती है।
सड़क का भार (रोड लोड): लुढ़कने के प्रतिरोध और हवा के अवरोध का बल जिसे पहियों के बल को हराना होता है।
डॉग रिंग: दोनों बग़ल डॉग वाली सरकने वाली रिंग जो रेसिंग गियरबॉक्स में सिंक्रो कोन के बिना गियर को जकड़ती है।

स्रोत

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Razzacki, S. T., Synchronizer Design: A Mathematical and Dimensional Treatise, SAE Technical Paper 2004-01-1230 (सिंक्रोनाइज़र शिफ़्ट की छह घटनाएँ; टकराव और कठोर-शिफ़्ट क्षेत्र)। https://www.sae.org/papers/synchronizer-design-a-mathematical-dimensional-treatise-2004-01-1230 (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Razzacki, S. और Hottenstein, J., Synchronizer Design and Development for Dual Clutch Transmission (DCT), SAE Technical Paper 2007-01-0114 (सिंक्रोनाइज़ेशन टॉर्क इंडेक्स टॉर्क से ज़्यादा, और वह ट्रांसमिशन के घसीटाव से ज़्यादा होना चाहिए)। https://saemobilus.sae.org/papers/synchronizer-design-development-dual-clutch-transmission-dct-2007-01-0114 (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Honda R&D Technical Review, Kishi et al., Development of Gearbox Control during Honda Formula One Third Era (सीमलेस गियरबॉक्स, डॉग रिंग और शिफ़्ट बैरल, डॉगों की किनारे-से-किनारे टक्कर, त्वरण में शून्य रुकावट)। https://global.honda/en/technical-review/PDF/F1-SP2/F1-SP_190e.pdf (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Honda R&D Technical Review, Mano, Overview of Gearbox Development for Formula One (1990 के दशक की शुरुआत से डॉग क्लच और शिफ़्ट बैरल; चार से सात आगे के गियर, CVT प्रतिबंधित; 2008 तक सभी टीमों में सीमलेस शिफ़्टिंग)। https://global.honda/en/technical-review/PDF/F1-SP2/F1-SP_17e.pdf (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Xtrac, P1044 Formula 1 gearbox (सात गति, सीक्वेंशियल सीमलेस चयन, 340 N·m लगातार इनपुट टॉर्क)। https://www.xtrac.com/product/p1044-formula-1-gearbox/ (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Cost, Effectiveness, and Deployment of Fuel Economy Technologies for Light-Duty Vehicles (2015), अध्याय 7 (मैनुअल ट्रांसमिशन में हानि लगभग 4%, पारंपरिक ऑटोमैटिक में 13%; ऑटोमैटिक की दक्षता 86 से 94%; वेट-क्लच DCT में छह-गति ऑटोमैटिक से 4.1% तक कम ईंधन खपत; स्थायी जुड़ाव वाली लेयरशाफ़्ट बनावट)। https://www.nationalacademies.org/read/21744/chapter/7 (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Princeton University, FRS 106 छात्र परियोजना, 63 Tiger Cub Motorcycle: Trans (मोटरसाइकिल गियरबॉक्स में मुख्य शाफ़्ट, लेयरशाफ़्ट और शिफ़्टर फ़ोर्क; चेंज क्वाड्रेंट और शिफ़्टर प्लेट)। https://commons.princeton.edu/63-tiger-cub/trans (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
ZF Friedrichshafen, 8-Speed Automatic Transmission (चार गियर सेट के लिए पाँच शिफ़्ट तत्व, कुल विस्तार 7.0)। https://www.zf.com/products/en/cars/products_64238.html (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Honda R&D Technical Review, Sumida et al., Development of High-efficiency CVT for 2020 Model Year CITY (धातु की धकेलने वाली V-बेल्ट वाला CVT)। https://global.honda/en/technical-review/papers/10001601/ (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
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American Honda, Honda's DCT (दो शाफ़्टों पर दो क्लच, एक विषम गियरों का और एक सम गियरों का)। https://hondanews.com/en-US/powersports/releases/release-e2c77cafb8c54ce2b7b0435c60d83277-honda-s-dct (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
The Henry Ford, Diagram of the Ford Model T Magneto and Transmission (दो गति वाला प्लैनेटरी गियरसेट, हमेशा जुड़ा, बिना सिंक्रो वाले सरकने वाले गियरसेटों से बदलना आसान)। https://www.thehenryford.org/collections/explore/artifact/88714 (जाँचा गया 22 अक्टूबर 2026)
Tremec, TR-6060 6-speed manual transmission उत्पाद पत्र (2023) (Cadillac ATS-V और CTS-V, Chevrolet Camaro SS, ZL1 और ZL1 1LE, Dodge Challenger Hellcat के अनुपात; 85 mm केंद्र दूरी; दोहरे और तिहरे कोन सिंक्रोनाइज़र)। https://tremec.com/wp-content/uploads/2023/05/Product.Sheet_TR-6060.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
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Tremec, Performance catalogue (T-5, TKO 500, TKO 600 और Magnum अनुपात तालिकाएँ)। https://tremec.com/wp-content/uploads/2023/09/TREMEC_Performance.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Honda News, 2025 Honda Civic Type R Specifications & Features (गियर अनुपात, 3.842 फ़ाइनल ड्राइव, 265/30ZR19 टायर, 6,500 rpm पर 315 hp, 2,600 से 4,000 rpm पर 310 lb-ft, 7,000 rpm की लाल रेखा)। https://hondanews.com/en-US/honda-automobiles/releases/release-a0290fb377b9a07ba1686b65910857e4-2025-honda-civic-type-r-specifications-features (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Honda News, 2026 Honda Civic Si Specifications & Features (गियर अनुपात, 4.350 फ़ाइनल ड्राइव, 235/40R18 टायर)। https://hondanews.com/en-US/honda-automobiles/releases/release-a6c73f4ff003188036052dfe2601819b-2026-honda-civic-si-specifications-features (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Acura News, 2024 Acura Integra & Integra Type S Specifications & Features (6MT अनुपात, फ़ाइनल ड्राइव 4.353 और 3.842, लाल रेखाएँ)। https://acuranews.com/en-US/releases/release-13f25e90cfe47cd58453f1f7100d2209-2024-acura-integra-integra-type-s-specifications-features (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Toyota UK, GR86 technical specifications (2024) (मैनुअल अनुपात, 4.100 फ़ाइनल ड्राइव, 215/40R18, 3,700 rpm पर 250 N·m)। https://media.toyota.co.uk/wp-content/uploads/sites/5/pdf/240429-GR86-Tech-Specs.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Toyota, 2024 GR Corolla eBrochure (गियर अनुपात, डिफ़रेंशियल अनुपात: गियर 1 से 4 के लिए 4.058 और गियर 5, 6 व रिवर्स के लिए 3.450, 7,200 rpm की लाल रेखा)। https://www.toyota.com/content/dam/toyota/brochures/pdf/2024/grcorolla_ebrochure.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Toyota UK, GR Supra technical specifications (2022) (6MT अनुपात, 3.460 फ़ाइनल ड्राइव, 5,000 से 6,500 rpm पर 250 kW, 1,600 से 4,500 rpm पर 500 N·m)। https://media.toyota.co.uk/wp-content/uploads/sites/5/pdf/220605M-GR-Supra-Tech-Spec.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Mazda USA, 2025 MX-5 Miata Spec Deck (सीधे गियर 6 वाले 6MT अनुपात, 2.866 फ़ाइनल ड्राइव, 7,500 rpm की लाल रेखा)। https://filecache.mediaroom.com/mr5mr_mazdausa2/224650/download/25MY%20MX-5%20Spec%20Deck.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Nissan News, 2024 Nissan Z NISMO Specifications (सीधे गियर 5 वाले 6MT अनुपात, 3.538 फ़ाइनल ड्राइव, Sport ग्रेड पर 245/45R18)। https://usa.nissannews.com/en-US/releases/2024-nissan-z-nismo-specifications (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Subaru of America, 2022 WRX Specifications (6-स्पीड मैनुअल अनुपात, आगे और पीछे 4.111 डिफ़रेंशियल अनुपात, बेस कार पर 235/45R17)। https://s3.amazonaws.com/subarumedia.iconicweb.com/mediasite/specs/2022_WRX_Specs-FINAL.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
Ford of Europe, 2024 Ford Mustang technical specifications (Getrag MT-82 और Tremec TR-3160 अनुपात, एक्सल अनुपात; सर्वर स्वचालित डाउनलोड नहीं करने देता, इसलिए सर्च इंजन की प्रति से पढ़ा गया)। https://media.ford.com/content/dam/fordmedia/Europe/en/2024/01/NewMustang/2024_Ford_Mustang_technical_specification_EU.pdf (जाँचा गया 27 अक्टूबर 2026)
इस पन्ने की गणनाएँ: अनुपात = (33 ÷ 23) × (z_output ÷ z_layshaft); टायर का व्यास = 25.4 × 16 + 2 × 0.55 × 205 = 631.9 mm; सड़क की गति = rpm ÷ (अनुपात × 3.909) × 1.985 m × 60 ÷ 1,000; गियर ऊपर बदलते समय पहुँचने की गति = 3,000 × r_new ÷ r_old; दाँते के बल का अक्षीय हिस्सा = tan 25° = 0.466; डॉग-सतह की गति = Δrpm ÷ 60 × 2π × 0.030 m; पहिये का टॉर्क = 150 N·m (माना हुआ) × कुल अनुपात; धक्का = टॉर्क ÷ 0.316 m; सिंक्रो ऊर्जा = ½ × 0.05 kg·m² (माना हुआ) × (ω₁² − ω₂²)।

लेख और सिमुलेशन: CC BY-NC-SA 4.0, जब तक अलग से न बताया गया हो।

विषयवाहन इंजन बल और गति

मार्ग 4 में से 5

इंजन: भाप से रॉकेट तक

इस मार्ग की अगली प्रदर्शनीद्रव रॉकेट इंजन कैसे काम करता है