Принцип роботи механічної коробки передач

1. Плавне коробка передач
2. Основи конструкції на прикладі двоступеневої коробки передач
3. Конструкція 5 ступінчастої коробки передач

Наши партнеры ArtmMisto

Що рухається всередині коробки передач, коли я пересуваю перемикач? Коли я що-небудь наплутав з передачами, то чути жахливий скрегіт, що насправді так скрипить? І нарешті, найбільш хвилюючий нас питання: що б сталося, якби я включив задню передачу під час руху вперед?

У цій статті ми розглянемо внутрішній устрій механічної коробки передач і постараємося відповісти на всі ці запитання.

Автомобілю коробка передач необхідна виходячи з особливостей бензинового двигуна . По-перше, кожен двигун має граничну допустиму частоту оборотів - максимальне значення оборотів в хвилину, перевищивши яке він просто вибухне. По-друге, двигуни мають вузький діапазон оборотів, при яких крутний момент і потужність знаходяться на максимумі. Наприклад, двигун може видавати максимальну потужність при 5500 оборотах на хвилину. Коробка передач дозволяє змінитися передавальному відношенню між двигуном і провідними колесами під час прискорення і уповільнення автомобіля. Перемикаючи передачі, ви дозволяєте двигуну не досягати гранично допустимої частоти обертів.

В ідеалі, передача стане настільки гнучкою в коефіцієнті, що двигун зможе працювати в одному, найбільш оптимальному для продуктивності значенні кількості оборотів. така ідея безступінчатим коробки передач (CVT) або варіатора.

Плавне коробка передач

CVT має практично нескінченний діапазон передавальних чисел. У минулому, CVT не могла конкурувати з 4- і 5-ступінчастою коробкою передач з точки зору вартості, розмірів і надійності, тому безступінчата коробка вкрай рідко зустрічалася у виробництві автомобілів. У наші дні, покращений дизайн зробив CVT більш поширеним явищем. Наприклад, гібридний автомобіль Toyota Prius використовує саме таку коробку передач.

Коробка передач пов'язана з двигуном через муфту. Саме тому вхідний вал коробки передач робить стільки ж оборотів скільки і двигун.

П'ятиступінчаста коробка передач застосовує одне з п'яти передавальних чисел до вхідного валу, щоб зробити різне значення кількості обертів на вихідному валу. Ось кілька типових передавальних чисел:

ПЕРЕДАЧА

ПЕРЕДАВАЛЬНЕ ЧИСЛО

КІЛЬКІСТЬ ОБОРОТОВ В ХВИЛИНУ на вихідному валу з двигуном В 3000 ОБОРОТОВ

1-ша

2.315: 1

1,295

2-а

1.568: 1

1,913

3-тя

1.195: 1

2,510

4-а

1.000: 1

3,000

5-а

0.915: 1

3,278

Основи конструкції на прикладі двоступеневої коробки передач

Для того щоб зрозуміти основну ідею стандартної коробки передач, на малюнку нижче наведений приклад дуже простий двоступеневої коробки передач в нейтральному положенні.

Давайте розглянемо кожну частину, зображену на даному малюнку, щоб розібратися в тому, як вони взаємодіють.

• Вал зеленого кольору йде від мотора машини через зчеплення. Зелена левередж і зелений вал з'єднані в єдине ціле. (Зчеплення являє собою пристрій, що дозволяє з'єднувати і роз'єднувати двигун і коробку передач. Коли ви натискаєте на педаль зчеплення, двигун машини і коробка передач роз'єднувати, таким чином, двигун може продовжувати роботу, навіть якщо автомобіль нікуди не рухається. Коли ви прибираєте ногу з педалі зчеплення, мотор і зелений вал безпосередньо зв'язуються один з одним. зелений вал і левередж обертаються з тим же значенням кількості оборотів в хвилину, що і двигун.)

• Червоний вал і зубчасті передачі називаються проміжним валом. Вони також пов'язані між собою і утворюють єдине ціле, тому всі зубчасті передачі проміжного вала і сам проміжний вал обертаються як єдине ціле. Зелений і червоний вали пов'язані між собою через зачіпляються шестерні, тому, якщо обертається зелений вал, то обертається і вал червоного кольору. Таким чином, вал проміжної ланки отримує харчування безпосередньо від двигуна автомобіля при включеному зчепленні.

• Жовтий вал - шліцьовій вал (або вторинний вал або ведений вал), який підключений безпосередньо до ведучого валу через диференціал і до ведучих коліс автомобіля. Якщо обертаються колеса, то обертається і жовтий вал.

• Сині зубчасті передачі (або ведені шестерні) обертаються на жовтому валу на підшипниках, тому не залежні від нього. Якщо двигун вимкнений, але автомобіль рухається за інерцією, жовтий вал може крутиться всередині шестерень синього кольору, але самі сині шестерні і проміжний вал залишаться нерухомими.

• Маховик (муфта включення передач) пов'язаний в єдине ціле з жовтим валом і обертається разом з ним. Функцією маховика є підключення до однієї з синіх зубчастих передач для передачі їх інерції на колеса машини. Для того щоб приєднатися до синьої шестірні, зубчики маховика, які називають «собачими зубами», входять в спеціальні отвори з боків шестерні.

Тепер, давайте розглянемо, що ж відбувається, коли ви переключаєтеся на першу передачу.

Включимо першу передачу

На малюнку нижче показано як маховик приєднується до синьої шестірні, розташованої праворуч, на першій передачі.

На цій ілюстрації, вал зеленого кольору, який підключений до двигуна, обертає вал проміжний, який, в свою чергу, крутить шестерню синього кольору, розташовану праворуч. Ця шестерня через маховик передає свою енергію жовтому валу і обертає його. Тим часом, синя шестерня, яка знаходиться зліва, вільно обертається на підшипниках, ніяк не впливаючи на жовтий вал.

Коли маховик знаходиться між двома синіми шестернями (як показано на першому малюнку), коробка передач знаходиться в нейтральному положенні, а обидві шестерні вільно обертаються навколо веденого вала, при цьому з різною швидкістю.

• Коли ви робите помилку при перемиканні передач і чуєте жахливий скрегіт, то знайте, що неприємний звук видають «собачі зуби», які марно намагаються знайти отвори, для приєднання до синьої шестірні, так як вона обертається швидше ніж крутяться колеса машини і як наслідок маховик не може захопити шестерню.

• У коробці передач, показаної вище, немає синхронізатора (про нього мова піде пізніше), тому при використанні такої коробки необхідно вичавлювати зчеплення двічі. Подвійне зчеплення було поширене в старих автомобілях і все ще широко використовується в деяких сучасних гоночних авто, але в уже більш вдосконаленій формі. При подвійному зчепленні ви вичавлюєте педаль зчеплення перший раз для того щоб від'єднати двигун від коробки передач. Це прибере тиск з собачих зубців, щоб перевести маховик в нейтральне положення. Потім ви забираєте ногу з педалі зчеплення і збільшуєте число обертів двигуна до «правильної швидкості». Поняття "правильна швидкість" - це значення кількості обертів на хвилину, при якому двигун буде працювати на наступній швидкості. Ідея полягає в тому, щоб швидкість обертання синьою шестерінки наступної передачі і маховика збігалися для полегшення входження собачих зубців у відповідні отвори (тобто що б не було горезвісного скреготу). Потім ви вичавлюєте педаль зчеплення вдруге і потрапляєте "собачими зубами" в наступну передачу. При кожному перемиканні передач вам необхідно вичавити зчеплення два рази, звідси і поняття «подвійне зчеплення».

• Ви також можете бачити, як малі лінійні руху ручки перемикання передач дозволяють змінювати швидкість автомобіля. Вся справа в тому, що ручка перемикання передач рухає стрижень, який з'єднаний з вилкою. Вилка переміщає маховик по жовтому валу, щоб той міг приєднати одну з двох передач.

Далі ми розглянемо реальну коробку передач.

Конструкція 5 ступінчастої коробки передач

П'ятиступінчаста механічна коробка передач є досить поширеною серед сучасних автомобілів. Усередині пятиступка виглядає таким чином:

Існують три вилки, які управляються стрижнями, які, в свою чергу, управляються важелем перемикання передач. Якщо дивитися на зсув стрижнів зверху, то передачі йдуть в зворотному порядку. Ось, що ми маємо на увазі:

Як ви бачите, при пересуванні важеля вліво-вправо ви залучаєте до процесу різні вилки (і, як наслідок, різні маховики). переміщаючи важіль вперед-назад ви пересуваєте один і той же маховик, але тільки приєднуєте його до шестерінки різних передач.

Задня передача здійснюється за допомогою маленької проміжної шестерні (на малюнку зображена фіолетовим кольором). Синя шестерня, зображена на малюнку, постійно рухається в протилежному до всіх інших синім шестерінки, напрямку. Таким чином, стає зрозуміло, що неможливо переключити коробку передач на задню передачу, коли автомобіль рухається вперед.

Синхронізатори для МКПП

Щоб виключити необхідність в подвійному зчепленні, механічні коробки передач в сучасних легкових автомобілях оснащені синхронізаторами. Метою синхронізатора є надати маховику і синьою шестірні вступити у фрикційний контакт до того, як собачі зубці приєднаються до шестерінці. Це дозволяє маховика і шестерні синхронізувати швидкість обертання, до залучення в процес собачих зубців.

Конус на синьої шестерінці відповідає конусоподібну поглибленню в маховику, таким чином, тертя між конусом шестерні і маховиком синхронізує швидкість обертання синьою шестерні і маховика. Потім, зовнішня частина маховика чіпляється до потрібної передачі за допомогою все тих же собачих зубців. Потрібно відзначити, що кожен виробник реалізує синхронізацію власним способом, але ми описали головний принцип цього процесу.

Тепер, для закріплення, поглянемо, як працює механічна коробка передач в цьому відео - ролику.