Předměty:
- Obecné informace
- Jednoduchá a dvojitá redukce
- Převodovka v podélném nebo příčném směru
- Ozubená kola a ozubená kola
- Obsluha převodovky
- Synchronizační zařízení
- Rozebrat převodovku
- Konstantní síťovina
- Posuvná síťovina
- Převodové poměry
Obecná informace:
Účelem převodovky je přizpůsobit otáčky motoru a tím i dostupný točivý moment a výkon motoru různým jízdním podmínkám. Může to být při zrychlování nebo zpomalování, přepravě těžkého nákladu, jízdě do svahu a dolů a při změnách vzduchu a valivého odporu, ke kterým může během jízdy dojít. Přeřazení na výhodnější rychlostní stupeň za těchto rozdílných okolností ve většině případů povede k lepší spotřebě paliva a většímu točivému momentu a výkonu.
Na nižší rychlostní stupeň (např. druhý) je k dispozici větší točivý moment motoru než na vyšší převodový stupeň (např. čtvrtý). Klikový hřídel motoru totiž na druhém převodovém stupni dělá více otáček a při akceleraci se otáčí mnohem rychleji než na vyšší převodový stupeň. Při jízdě s těžkým nákladem, jako je karavan, je proto rozumnější nejet na příliš vysoký převodový stupeň. Na horách určitě ne.
Je umístěn mezi motorem a převodovkou odkaz který je vybaven kotoučem spojky, tlakovou skupinou a vypínacím ložiskem. Sešlápnutím spojkového pedálu se přítlačný kotouč ovládá přes lanko. U hydraulické spojky se kapalina pohybuje z jednoho válce do druhého pomocí dvou válců spojky.
Níže je blokové schéma toho, jak je dosaženo pohonu od motoru ke kolům s pohonem předních, zadních a čtyř kol. Další informace o tomto naleznete na stránce hnací formuláře.
Jednoduché a dvojité snížení:
Manuální převodovky se dělí do dvou skupin, a to na jednoduchou a dvojitou redukci. Redukce je jiné slovo pro přenos. Takže to vlastně znamená „jednoduchý a dvojitý“ přenos. Co to znamená, je uvedeno níže.
Jednoduchá redukce
Ozubená kola vstupního a výstupního hřídele jsou spolu přímo spojena.
A: Vstupní hřídel (hnací hřídel, od motoru)
B: Výstupní hřídel (hlavní hřídel)
Dvojité snížení
Je zařazen první rychlostní stupeň; hnací síly na prvním rychlostním stupni jdou z A do B a z C do D.
Na ozubené kolo A působí síla přes vstupní hřídel. Toto ozubené kolo je přímo spojeno s ozubenými koly B, D a E. Protože je zařazen první rychlostní stupeň, synchronizátor spojil výstupní hřídel s ozubeným kolem D (viz modré šipky). Od převodu B opouštějí hnací síly převodovku přes výstupní hřídel. Výstupní hřídel pohání diferenciál, který může být umístěn v převodovce (u vozů s předním náhonem) nebo může být diferenciál namontován na jiném místě, např. u vozu s pohonem zadních kol. Více o tom je vysvětleno dále na této stránce.
A: Převodovka vstupního hřídele (hnací hřídel, od motoru)
B, C a E: Ozubená kola sekundárního hřídele
D & F: Ozubená kola výstupního hřídele (hlavní hřídel)
Je zařazen druhý rychlostní stupeň. Synchronizační zařízení je odpojeno od převodu D a připojeno k převodu F (viz modré šipky). V tu chvíli se ozubené kolo D otáčí, ale není spřaženo s výstupní hřídelí. Převodový stupeň F je, takže hnací síly nyní jdou z A do B a z E do F.
Protože ozubená kola C a E mají různé rozměry, změnily se převodové poměry. To znamená, že otáčky motoru po připojení klesly při stejné rychlosti vozidla.
Převodovka v podélném nebo příčném směru:
Na obrázku je schéma vozu s pohonem zadních kol. Blok motoru je uložen podélně (podélně) a převodovka je vybavena dvojitou redukcí. Koncový převod (diferenciál) je umístěn u zadní nápravy a pohání zadní kola. To je typ pohonu, který hojně využívá mimo jiné BMW.
Tento obrázek ukazuje schéma vozu s pohonem předních kol. Blok motoru je uložen příčně (na šířku) a převodovka je vybavena jedinou redukcí.
Hnací síly vstupují na vstupní hřídel (hnací hřídel) a jsou přenášeny na výstupní hřídel přes zařazená ozubená kola. Diferenciál je integrován do skříně převodovky. Tento typ pohonu se používá mimo jiné ve Volkswagenu Golf a Fordu Focus (a samozřejmě v mnoha dalších značkách!)
Na obrázku je schéma vozu s pohonem předních kol. Blok motoru i převodovka jsou umístěny podélně. Blok motoru je umístěn před přední nápravou a převodovka za zadní nápravou. Diferenciál je namontován na hnacích hřídelích. Tento systém je mimo jiné použit u starších vozů VW Passat, Škoda Superb a Audi A4. Novější modely mají nyní příčný blok motoru (tj. situace níže).
Převody a převody:
S různými velikostmi převodů lze dosáhnout různých převodových poměrů. Tyto převodové poměry nazýváme ozubená kola. Například, když je velké ozubené kolo poháněno malým ozubeným kolem, může malé ozubené kolo provést 3 otáčky, zatímco velké ozubené kolo jede pouze jednou. Převodový poměr je pak 1:1. Zpoždění a nárůst výkonu jsou pak 3x tak velké. Když má malé ozubené kolo 3 zubů, velké ozubené kolo bude mít 20 zubů.
Níže vidíte různé převodové stupně, které lze řadit. Můžete vidět, že s každým převodem se pravé kolo horní hřídele (primární hřídel) zmenšuje a zmenšuje v převodech 2 a 3. Ozubené kolo na pravé straně sekundární hřídele se zvětšuje. Tím se neustále zvyšuje převodový poměr, což je konečný cíl pro přepnutí na jiný rychlostní stupeň.
První rychlostní stupeň:
Hnací síla vstupuje do hnacího hřídele vlevo u šipky. Hnací síla je přenášena přímo na ozubené kolo sekundárního hřídele. Vedlejší osou je spodní osa. Nejmenší ozubené kolo na sekundárním hřídeli je spřaženo s předposledním ozubeným kolem na výstupním hřídeli. Výstupní hřídel se otáčí mnohem pomaleji než vstupní hřídel kvůli rozměrům ozubených kol. To způsobilo největší zpoždění. První rychlostní stupeň má největší zpomalení, takže můžete zrychlovat z klidu s velkým nárůstem točivého momentu.
Druhý rychlostní stupeň:
Převodové stupně vlevo zůstávají zařazeny. Hnací síla jde přes třetí převod sekundárního hřídele na třetí převodový stupeň výstupního hřídele. Výstupní hřídel se stále otáčí pomaleji než vstupní hřídel. Stále je tedy zpoždění. Zpomalení je nyní menší než u prvního rychlostního stupně, takže při stejných otáčkách motoru lze dosáhnout vyšší rychlosti vozidla než u prvního rychlostního stupně.
Třetí rychlostní stupeň:
Hnací síla prochází druhým ozubeným kolem sekundárního hřídele a druhým ozubeným kolem výstupního hřídele. Výstupní hřídel se stále otáčí pomaleji než vstupní hřídel. Zpomalení je nyní opět menší než u druhého rychlostního stupně, takže nyní lze při stejných otáčkách motoru dosáhnout vyšší rychlosti vozidla než u druhého rychlostního stupně.
Čtvrtý rychlostní stupeň:
Tomu se říká přímá cena. Hnací síla jde ze vstupního hřídele přímo na výstupní hřídel. Točivý moment motoru se tedy přenáší 1 ku 1 na kola. Ve skutečnosti převodovka momentálně nefunguje.
U pětistupňové převodovky je čtvrtý rychlostní stupeň vždy přímý. U 6stupňové převodovky je však pátý rychlostní stupeň přímý.
Pátý rychlostní stupeň:
Při pátém rychlostním stupni jsou obě zadní ozubená kola spojena dohromady. Největší ozubené kolo na sekundárním hřídeli je spojeno s nejmenším ozubeným kolem na výstupním hřídeli. Tomu se říká 'overdrive'. Výstupní hřídel se nyní otáčí rychleji než vstupní hřídel.
Převodové stupně 1, 2 a 3 jsou zpomalení; vstupní hřídel se otáčí rychleji než výstupní hřídel. Při čtvrtém převodovém stupni se vstupní hřídel otáčí stejně rychle jako výstupní hřídel (prise-direct). Tento 5. převod je tedy opravdové zrychlení, protože v tomto převodovém stupni se výstupní hřídel jako jediná ze všech převodů otáčí rychleji než vstupní hřídel. Při jízdě po dálnici se otáčky motoru sníží. Když potřebujete zrychlit, musíte často přeřadit zpět na nižší rychlostní stupeň.
achteruit:
Při volbě zpátečky se mezi ozubená kola sekundárního a výstupního hřídele umístí další rychlostní stupeň. Normálně, když se spodní ozubené kolo otáčí proti směru hodinových ručiček, horní ozubené kolo namontované proti němu se otáčí po směru hodinových ručiček. Pokud vedle pravotočivého kola umístíte další rychlostní stupeň, otočí se opět proti směru hodinových ručiček. To se vlastně dělá i v převodovce. Vstupní hřídel se jednoduše pohání normálním způsobem a extra ozubené kolo způsobí, že se výstupní hřídel bude otáčet v opačném směru.
Závěr:
Výše bylo vysvětleno, že spřažením ozubených kol různých velikostí vzniká jiný převodový poměr (tedy zrychlení) a jak potom běží hnací ústrojí. Níže je vysvětleno, jak funguje zařazování a vyřazování převodových stupňů při použití páky.
Provoz převodovky:
Při pohybu řadicí páky v interiéru se posouvají lanka nebo táhla (podle typu převodovky/mechanismu), které jdou k převodovce.
Na obrázku níže můžete vidět, že hřídel balladeura se může pohybovat tam a zpět. Tento prostor je označen růžovou barvou. Balladeur náprava ovládá řadicí vidlici. Řadicí vidlice přitlačuje synchronizační kroužek k řetězovému kolu pomocí řadícího kroužku. Při přeřazení na další rychlostní stupeň se hřídel balladeur přesune zpět, čímž se řadící vidlice dostane do neutrální polohy. Změnou převodových stupňů se tatáž řadicí vidlice posune v opačném směru pomocí řadicí hřídele, aby se zařadil druhý převodový stupeň (např. ze třetího na čtvrtý převodový stupeň), nebo se k pohybu ostatních řadicích vidlic použije jiný řadicí hřídel.
V převodovce je několik baladeurových hřídelí. Každá náprava balladeur může zařadit nebo rozpojit dva převody. Ovládání různých baladeurových náprav se provádí pohybem řadicí páky doleva a doprava. Obrázek níže ukazuje H vzor ozubených kol.
Když chce řidič zařadit první rychlostní stupeň, přesune nejprve řadicí páku ze středu (N pro „neutrál“) doleva. Řadicí hřídel bude v záběru se zuby baladeurové hřídele prvního a druhého převodového stupně.
Posunutím páky nahoru (na první rychlostní stupeň) se osa baladeur posune dozadu (na obrázku vpravo nahoře). Řadicí vidlice spojuje první ozubené kolo s nápravou.
Chcete-li přeřadit na druhý rychlostní stupeň, bude nutné posunout páku dolů (do neutrálu). Řadicí vidlice přeruší spojení mezi nápravou a převodem. Přesunutím páky dále dolů připojí stejná řadicí vidlice druhý převodový stupeň k nápravě; nyní je zařazen druhý rychlostní stupeň. Tato balladeura náprava tedy posouvá řadicí vidlici mezi prvním a druhým rychlostním stupněm.
Chcete-li přeřadit na třetí rychlostní stupeň, musíte nejprve odpojit ozubené kolo druhého převodu od nápravy. K tomu je nutné nejprve posunout páku opět nahoru (do neutrální polohy). Páka se pak musí přesunout do středu vzoru H. Pohybem páky zleva do středu se zařadí baladeura náprava třetího a čtvrtého rychlostního stupně. Zatlačení páky dopředu a dozadu způsobí, že se vidlice řazení třetího a čtvrtého převodového stupně posunou dopředu nebo dozadu, aby se tyto převody zařadily.
Při řazení na pátý rychlostní stupeň je páka posunuta úplně doprava. Je spojena náprava balladeura pátého převodového stupně a zpátečky. Při volbě pátého převodového stupně se náprava baladeur posune dopředu, aby se řadicí vidlice mohla spojit s ozubeným kolem.
Na obrázku je spínací mechanismus. Tento lanový mechanismus se používá u automobilu s příčným blokem motoru. Protože se páky 1 a 2 pohybují tlačným nebo tažným pohybem lanek, jsou řadicí vidlice posouvány přes takzvanou řadicí věž.
Synchronizační zařízení:
Pokud není použito žádné synchronizační zařízení, ozubená kola nebudou zabírat nebo budou skřípat kvůli rozdílu v rychlosti. K zajištění hladkého spojení ozubených kol se používají synchronizační kroužky. Synchronizační kroužky zajišťují, že otáčky hřídele a ozubeného kola jsou při zapínání stejné. Všechny převodové stupně (1 až 5 nebo 6) jsou synchronizovány, často kromě zpátečky. Všimnete si toho i proto, že převodovka při zařazení zpátečky občas skřípe. Někdy jsou zpátečky synchronizovány.
Ozubená kola nezařazených ozubených kol se volně otáčejí kolem výstupního hřídele. Zařazení ozubeného kola tedy znamená připojení volně rotujícího ozubeného kola k výstupnímu hřídeli. Při zařazeném převodovém stupni musí otáčky výstupního hřídele odpovídat otáčkám zařazeného převodového stupně. Synchronizační kroužek je připojen k výstupnímu hřídeli pomocí drážek pro pero, a proto se otáčí stejnou rychlostí jako tento výstupní hřídel. Převodový stupeň, který je třeba zařadit, má jiné otáčky než výstupní hřídel, tudíž i jiné otáčky než synchronizační. Protože se řadicí vidlice pohybuje, bere s sebou synchronizaci a kuželová část synchronizačního kroužku bude přitlačena k vnitřní kuželové ploše ozubeného kola. Kuželové části obou částí jsou přitlačeny k sobě, čímž se vyrovnává tření mezi kuželovými plochami. Když už mezi oběma převody není rozdíl otáček, lze řadicí objímku prostrčit, takže zuby do sebe zasunou a převod je tedy zařazen bez vrzání. Synchronizátor funguje nejen při řazení, ale i při řazení a podřazování.
Pro synchronizační kroužky je velmi špatné řadit velmi rychle, takže velmi silně stisknout páku do řazení. Synchronizace pak nebude mít čas na synchronizaci. Při řazení je proto nejlepší tlačit páku jemně proti odporu a mačkat jen do té doby, než téměř automaticky zařadí.
Synchronizační kroužek je opotřebitelný díl. Při řazení dochází ke tření, takže díl se časem opotřebuje. Při běžném používání může synchronizační kroužek vydržet auto, ale při nesprávném používání nebo sportovním řazení se synchronizační kroužky předčasně opotřebují. Vzdálenost (3) mezi synchronizačním kroužkem a ozubeným kolem na obrázku níže se zmenší. Je to proto, že se synchronizační kroužek opotřebovává na rozhraní, kde se dotýká řetězového kola. Tato část je označena vzdáleností 1.
Po rozebrání převodovky lze zkontrolovat opotřebení synchronizačních kroužků. Vzdálenost mezi synchronizačním kroužkem a řetězovým kolem lze měřit spároměrem. Převodový stupeň by neměl být zařazen. Když se synchronizační kroužek opotřebuje, vzdálenost mezi synchronizačním kroužkem a ozubeným kolem se zmenší.
Výrobce vozu nebo převodovky popisuje v dílenské dokumentaci, jaká je mez opotřebení synchronizačního kroužku. Pokud je naměřená hodnota nižší než maximální hodnota opotřebení v dílenské dokumentaci, je nutné ji vyměnit.
Demontáž převodovky:
Tato část popisuje, jak lze převodovku rozebrat. To může poskytnout dobrý obrázek o tom, jak vlastně vypadá vnitřek převodovky a jak lze díly v převodovce vyměnit. Jedná se o převodovku vozu s pohonem zadních kol, kde je motor uložen podélně.
V zadní části zobrazené převodovky lze odstranit řadu šroubů. Zadní část pak lze sundat. Před demontáží dílů je samozřejmě nutné nejprve vypustit převodový olej.
Interiér s nápravami a převody je připevněn k zadní části. Kompletní vnitřek vyjede ze skříně převodovky při demontáži.
Ložisko sekundární hřídele je vidět na vnitřní straně (na pravé straně otvoru, kterým prochází primární hřídel při montáži).
Na levé straně otvoru hnacího hřídele je vidět pět otvorů. Těchto pět otvorů obsahuje čtyři konce os baladeur.
Obrázek ukazuje hnací hřídel, ozubená kola a baladeurové hřídele s řadicími vidlicemi. Při řazení se příslušný hřídel baladeur otáčí a pohybuje, takže řadicí vidlice ovládá synchronizační kroužek převodu pro zařazení převodového stupně.
Po odstranění upnutých čepů nebo šroubů, které spojují řadicí vidlice s osami balladeur, lze osy balladeur vysunout. To způsobí, že se řadicí vidlice uvolní. Řadicí vidlice lze sklouznout z náprav.
Obrázek níže ukazuje, jak ozubená kola vypadají. Pokud je třeba vyměnit ozubená kola nebo synchronizační kroužky, je nutné odstranit hřídele z druhé strany skříně převodovky. Ozubená kola a synchronizátor musí být vylisovány z hřídelí. Nové díly je pak nutné přitlačit zpět na osu.
Pro kontrolu, zda jsou synchronizační kroužky stále v pořádku, je třeba změřit vzdálenost mezi ozubeným kolem a synchronizačním kroužkem. Pokud je vzdálenost větší než maximální hodnota stanovená výrobcem, je synchronizační kroužek opotřebovaný. Synchronizační kroužek bude nutné vyměnit. Jak se má měření provádět, je popsáno v části „synchronizační zařízení“ na této stránce.
Konstantní síť:
S převodovkou Constant Mesh jsou ozubená kola „neustále“ v záběru. Ozubená kola jsou namontována na výstupní hřídeli a jsou navzájem spojena pomocí řadicích objímek a ozubených spojek. Výše uvedené vysvětlení vždy pojednává o převodovce Constant Mesh.
Na obrázku níže se pravá řadicí objímka posune doprava pro zařazení prvního převodového stupně a doleva pro zařazení druhého převodového stupně.
Posuvná síť:
Jedná se o anglická slova pro 'sliding' a 'interlocking'. U tohoto typu převodovky se rychlostní stupně řadí pro volbu konkrétního převodového stupně. To se dodnes používá u zpátečky, ale u moderních převodovek už nikdy, takže se do toho moc pouštět nebudeme. Zuby jsou rovné se zkosením na koncích. U tohoto typu převodovky uslyšíte při řazení vždy vrzání, protože samozřejmě není synchronizovaná.
Převodové poměry:
Převodové poměry v převodovce je nutné přesně vypočítat a zkonstruovat. Obrázek níže ukazuje rychlost vozidla na ose X a sílu působící na kola na ose Y. Je vidět, že 1. rychlostní stupeň má velkou sílu na kola, ale zastaví se při nízké rychlosti vozidla. Každý následující převod má menší sílu na kola a vyšší rozsah otáček.
Kliknutím sem přejdete na stránku Převodové poměry, kde se všechny převodové poměry počítají pomocí geometrické řady a korigované geometrické řady (Janteho řada) s K-faktorem.
Pro každou převodovku lze pak také vypočítat maximální rychlost vozidla.
