Subiecte:
- Informații generale
- Reducere simplă și dublă
- Cutie de viteze în direcție longitudinală sau transversală
- Roți dinți și roți dințate
- Operarea cutiei de viteze
- Dispozitiv de sincronizare
- Demontați cutia de viteze
- Mesh constantă
- Plasă de alunecare
- Raport de transmisie
Informatii generale:
Scopul unei cutii de viteze este de a adapta turația motorului și, prin urmare, cuplul și puterea motorului disponibile la diferite condiții de conducere. Acest lucru se poate întâmpla atunci când accelerați sau decelerați, transportați o încărcătură grea, conduceți în sus și în jos pante și modificări ale aerului și rezistenței la rulare care pot apărea în timpul conducerii. Trecerea la o treaptă de viteză mai favorabilă în aceste circumstanțe diferite va duce în cele mai multe cazuri la un consum mai bun de combustibil și la mai mult cuplu și putere.
Într-o treaptă de viteză joasă (de exemplu, a doua) există mai mult cuplu motor disponibil decât într-o treaptă superioară (de exemplu, a patra). Acest lucru se datorează faptului că arborele cotit al motorului face mai multe rotații în treapta a doua și se rotește mult mai repede la accelerare decât la o treaptă mai mare. Prin urmare, este mai înțelept să nu conduceți o treaptă prea mare atunci când conduceți cu o încărcătură grea, cum ar fi o rulotă. Cu siguranță nu la munte.
Este situat între motor și cutie de viteze cuplare care este echipat cu un disc de ambreiaj, un grup de presiune și un lagăr de eliberare. Prin apăsarea pedalei de ambreiaj, placa de presiune este acţionată printr-un cablu. Cu un ambreiaj hidraulic, un fluid este mutat de la un cilindru la altul prin intermediul a doi cilindri de ambreiaj.
Mai jos este o diagramă bloc a modului în care se realizează tracțiunea de la motor la roți cu tracțiunea față, spate și pe patru roți. Pentru mai multe informații despre aceasta, consultați pagina forme de unitate.
Reducere simplă și dublă:
Cutiile de viteze manuale sunt împărțite în două grupe și anume reducție simplă și dublă. Reducere este un alt cuvânt pentru transmitere. Deci înseamnă de fapt „transmisie simplă și dublă”. Ce se înțelege prin aceasta este prezentat mai jos.
Reducere unică
Roțile dințate ale arborilor de intrare și de ieșire sunt conectate direct între ele.
A: Arborele de intrare (arborele de antrenare, de la motor)
B: Arborele de ieșire (arborele principal)
Reducere dublă
Treapta întâi este cuplată; forțele motrice în treapta întâi merg de la A la B și de la C la D.
O forță este plasată pe angrenajul A prin arborele de intrare. Această viteză este în legătură directă cu treptele B, D și E. Deoarece prima treaptă de viteză este cuplată, sincronizatorul a cuplat arborele de ieșire la treapta D (vezi săgețile albastre). Din treapta de viteză B, forțele de antrenare părăsesc cutia de viteze prin arborele de ieșire. Arborele de ieșire antrenează diferențialul, care poate fi amplasat în cutia de viteze (la mașinile cu tracțiune față) sau diferențialul poate fi montat în alt loc, cum ar fi într-o mașină cu tracțiune spate. Mai multe despre acest lucru sunt explicate mai târziu pe această pagină.
A: Angrenajul arborelui de intrare (arborele de antrenare, de la motor)
B, C și E: angrenaje arbore secundar
D & F: angrenaje arborelui de ieșire (arborele principal)
Treapta a doua este cuplată. Dispozitivul de sincronizare este deconectat de la treapta D și cuplat la treapta F (vezi săgețile albastre). În acel moment, angrenajul D se rotește, dar nu este cuplat la arborele de ieșire. Treapta F este, deci forțele motrice merg acum de la A la B și de la E la F.
Deoarece angrenajele C și E au dimensiuni diferite, rapoartele de transmisie s-au schimbat. Aceasta înseamnă că turația motorului a scăzut după cuplare la aceeași viteză a vehiculului.
Cutie de viteze în direcția longitudinală sau transversală:
Figura prezintă o diagramă a unei mașini cu tracțiune spate. Blocul motor este așezat longitudinal (în lungime) iar cutia de viteze este echipată cu o dublă reducție. Treapta finală (diferențial) este situată la puntea din spate și antrenează roțile din spate. Acesta este tipul de unitate pe care BMW, printre altele, îl folosește foarte mult.
Această imagine prezintă o diagramă a unei mașini cu tracțiune față. Blocul motor este așezat transversal (în lățime), iar cutia de viteze este echipată cu o singură reducție.
Forțele de antrenare intră în arborele de intrare (arborele de antrenare) și sunt transmise arborelui de ieșire prin intermediul angrenajelor cuplate. Diferenţialul este integrat în carcasa cutiei de viteze. Acest tip de unitate este folosit, printre altele, la un Volkswagen Golf și un Ford Focus (și bineînțeles în multe alte mărci!)
Figura prezintă o diagramă a unei mașini cu tracțiune față. Atât blocul motor, cât și cutia de viteze sunt amplasate pe lungime. Blocul motor este situat în fața osiei față și cutia de viteze în spatele punții din spate. Diferenţialul este montat la arborii de antrenare. Acest sistem este folosit pe mai vechile VW Passat, Skoda Superb și Audi A4, printre altele. Modelele mai noi au acum un bloc motor transversal (adică situația de mai jos).
Angrenaje și angrenaje:
Pot fi realizate diferite rapoarte de transmisie cu diferite dimensiuni de viteză. Aceste rapoarte de transmisie le numim viteze. De exemplu, atunci când o treaptă de viteză mare este condusă de o treaptă de viteză mică, treapta de viteză mică poate face 3 rotații, în timp ce treapta de viteză mare se deplasează o singură dată. Raportul de transmisie este atunci 1:1. Întârzierea și creșterea puterii sunt atunci de 3 ori mai mari. Când angrenajul mic are 3 de dinți, angrenajul mare va avea 20 de dinți.
Mai jos puteți vedea diferitele trepte care pot fi schimbate. Puteți vedea că, cu fiecare angrenare, angrenajul drept al arborelui superior (arborele primar) devine din ce în ce mai mic în treptele 2 și 3. Angrenajul din partea dreaptă a arborelui secundar devine din ce în ce mai mare. Acest lucru continuă să crească raportul de viteză, care este scopul final pentru trecerea la o altă treaptă de viteză.
Prima treaptă de viteză:
Forța de antrenare intră în arborele de antrenare din stânga la săgeată. Forța de antrenare este transmisă direct la angrenajul arborelui secundar. Axa secundară este axa inferioară. Cea mai mică viteză de pe arborele secundar este cuplată la penultima treaptă de viteză de pe arborele de ieșire. Arborele de ieșire se rotește mult mai lent decât arborele de intrare datorită dimensiunilor angrenajelor. Acest lucru a cauzat cea mai mare întârziere. Prima treaptă de viteză are cea mai mare decelerare, astfel încât să poți accelera din oprire cu multă creștere a cuplului.
A doua treaptă de viteză:
Treptele din stânga rămân cuplate. Forța de antrenare trece prin treapta a treia a arborelui secundar către a treia treaptă a arborelui de ieșire. Arborele de ieșire se rotește în continuare mai lent decât arborele de intrare. Deci mai este o întârziere. Decelerația este acum mai mică decât în treapta întâi, astfel încât la aceeași turație a motorului se poate obține o viteză mai mare a vehiculului decât în treapta întâi.
Treapta a treia:
Forța de antrenare trece prin a doua treaptă de viteză a arborelui secundar și a doua treaptă a arborelui de ieșire. Arborele de ieșire se rotește în continuare mai lent decât arborele de intrare. Decelerația este acum din nou mai mică decât în treapta a doua, așa că acum se poate obține o viteză mai mare a vehiculului la aceeași turație a motorului decât în treapta a doua.
Treapta a patra:
Aceasta se numește preț direct. Forța de antrenare trece de la arborele de intrare direct la arborele de ieșire. Prin urmare, cuplul motor este transmis 1 la 1 roților. De fapt, cutia de viteze nu funcționează momentan.
Cu o cutie de viteze cu cinci trepte, a patra treaptă este întotdeauna cu transmisie directă. Cu toate acestea, cu o cutie de viteze cu 6 trepte, treapta a cincea este cu transmisie directă.
Treapta a cincea:
În treapta a cincea, cele două pinioane din spate sunt conectate împreună. Cea mai mare angrenare de pe arborele secundar este cuplată la cea mai mică angrenare de pe arborele de ieșire. Aceasta se numește „overdrive”. Arborele de ieșire se rotește acum mai repede decât arborele de intrare.
Treptele 1, 2 și 3 sunt decelerații; arborele de intrare se rotește mai repede decât arborele de ieșire. În treapta a patra, arborele de intrare se rotește la fel de repede ca arborele de ieșire (priză directă). Această viteză a 5-a este deci o accelerație reală, deoarece în această treaptă de viteză arborele de ieșire este singurul dintre toate treptele de viteză care se rotește mai repede decât arborele de intrare. Când conduceți pe autostradă, turația motorului va scădea. Când trebuie să accelerezi, de multe ori trebuie să treci înapoi la o treaptă inferioară.
Înapoi:
La selectarea marșarierului, o treaptă suplimentară este plasată între angrenajele arborelui secundar și cel de ieșire. În mod normal, când treapta de viteză inferioară se rotește în sens invers acelor de ceasornic, treapta de viteză superioară montată pe ea se va întoarce în sensul acelor de ceasornic. Dacă plasați o altă treaptă de viteză lângă treapta de întoarcere la dreapta, aceasta se va întoarce din nou în sens invers acelor de ceasornic. Acest lucru se face de fapt și în cutia de viteze. Arborele de intrare pur și simplu conduce în mod normal, iar angrenajul suplimentar va face ca arborele de ieșire să se rotească în direcția opusă.
Concluzie:
S-a explicat mai sus că prin cuplarea angrenajelor de diferite dimensiuni, se creează un raport de transmisie diferit (adică accelerație) și modul în care funcționează apoi trenul de rulare. Mai jos este o explicație a modului în care funcționează cuplarea și decuplarea vitezelor atunci când maneta este acționată.
Funcționarea cutiei de viteze:
Când maneta de viteze este deplasată în interior, se deplasează cablurile sau tijele (în funcție de tipul cutiei de viteze/mecanism) care merg la cutia de viteze.
În imaginea de mai jos puteți vedea că axul baladeurii se poate mișca înainte și înapoi. Acest spațiu este indicat cu roz. Axa balladeur controlează furca de schimbare. Furca schimbătorului de viteze apasă inelul de sincronizare pe pinion cu ajutorul inelului de schimbare. Când treceți la treapta următoare, arborele baladeur se deplasează înapoi, punând furca de schimbare în poziție neutră. Prin schimbarea vitezelor, aceeași furcă de schimbare este deplasată în direcția opusă de către arborele baladeur pentru a cupla cealaltă treaptă de viteză (de exemplu, de la treapta a treia la a patra viteză) sau se folosește un arbore baladeur diferit pentru a deplasa celelalte furci de schimbare.
În cutia de viteze există mai mulți arbori de baladere. Fiecare axă balladeur poate cupla sau decupla două trepte de viteză. Acționarea diferitelor axe de baladere se face prin deplasarea schimbătorului de viteze la stânga și la dreapta. Imaginea de mai jos arată modelul H al angrenajelor.
Când șoferul dorește să cupleze prima treaptă de viteză, mai întâi va deplasa maneta de viteză din centru (N pentru „neutru”) spre stânga. Arborele schimbătorului de viteze va cupla dinții arborelui baladeur al primei și al doilea angrenaj.
Prin deplasarea pârghiei în sus (la prima treaptă de viteză), axa balladeur este deplasată înapoi (în dreapta sus în imagine). Furca schimbătorului de viteze conectează primul pinion de viteză la ax.
Pentru a trece la treapta a doua, maneta va trebui să fie deplasată în jos (în punctul neutru). Furca schimbătorului de viteze rupe legătura dintre axă și treapta de viteză. Deplasând maneta mai jos, aceeași furcă de schimbare va conecta cealaltă treaptă de viteză la ax; treapta a doua este acum cuplată. Prin urmare, această axă balladeura schimbă furca de schimbare între prima și a doua treaptă de viteză.
Pentru a trece la treapta a treia, pinionul din a doua treaptă trebuie mai întâi decuplat de pe osie. Pentru a face acest lucru, pârghia trebuie mai întâi mutată din nou în sus (în poziția neutră). Pârghia trebuie apoi mutată în centrul modelului H. Prin deplasarea manetei de la stânga la centru, se cuplează axa balladeiră a treptei a treia și a patra. Împingerea manetei înainte și înapoi va face ca furcile de schimbare a vitezei a treia și a patra să fie deplasate înainte sau înapoi pentru a cupla aceste trepte.
Când treceți în treapta a cincea, maneta este împinsă până la capăt spre dreapta. Axa balladeura din treapta a cincea și marșarier este conectată. Pentru a selecta treapta a cincea, axa balladeur este împinsă înainte pentru a permite furcii de schimbare să conecteze pinionul la ax.
Imaginea prezintă un mecanism de comutare. Acest mecanism acționat prin cablu este utilizat într-o mașină cu un bloc motor transversal. Deoarece pârghiile 1 și 2 sunt deplasate prin mișcarea de împingere sau tragere a cablurilor, furcile de schimbare sunt deplasate printr-un așa-numit turn de schimbare.
Dispozitiv de sincronizare:
Dacă nu se folosește niciun dispozitiv de sincronizare, angrenajele nu se vor bloca sau vor scârțâi din cauza diferenței de viteză. Inelele de sincronizare sunt utilizate pentru a asigura o cuplare lină a angrenajelor. Inelele de sincronizare asigură că turațiile arborelui și ale angrenajului sunt aceleași la pornire. Toate treptele (de la 1 la 5 sau 6) sunt sincronizate, adesea cu excepția treptelor de marșarier. Veți observa acest lucru, de asemenea, deoarece treapta de viteză scârțâie uneori când cuplați marșarierul. Uneori, treptele de marșarier sunt sincronizate.
Roțile dințate ale angrenajelor care nu sunt cuplate se rotesc liber în jurul arborelui de ieșire. Prin urmare, cuplarea unei angrenaje înseamnă cuplarea unei roți dințate care se rotește liber la arborele de ieșire. Când o treaptă de viteză este cuplată, viteza arborelui de ieșire trebuie să corespundă cu viteza treptei de viteză care trebuie cuplată. Inelul de sincronizare este conectat la arborele de ieșire prin intermediul unor canale și, prin urmare, se rotește cu aceeași viteză ca acest arbore de ieșire. Treapta de viteză care trebuie cuplată are o viteză diferită de cea a arborelui de ieșire, prin urmare și o viteză diferită de cea a sincronismului. Deoarece furca schimbătorului de viteze se mișcă, ia sincronizarea cu ea și partea conică a inelului de sincronizare va fi apăsată pe suprafața conică internă a angrenajului. Porțiunile conice ale ambelor părți sunt presate una pe cealaltă, egalând frecarea dintre suprafețele conice. Când nu mai există o diferență de viteză între cele două trepte, manșonul de schimbare poate fi împins astfel încât dinții să alunece unul în celălalt și, prin urmare, treapta de viteză să fie cuplată fără scârțâit. Sincronizatorul funcționează nu numai la cuplarea treptelor de viteză, ci și la schimbarea vitezelor și la schimbarea treptelor de viteză.
Este foarte rău ca inelele de sincronizare să se schimbe foarte repede, așa că să apăsați foarte tare maneta într-o treaptă de viteză. Atunci sincronizarea nu va avea timp să se sincronizeze. Prin urmare, cel mai bine este să apăsați ușor maneta împotriva rezistenței atunci când schimbați viteza și să apăsați doar până când trece aproape automat în treapta de viteză.
Un inel de sincronizare este o piesă de uzură. Frecarea are loc în timpul schimbării, astfel încât piesa se va uza în timp. În cazul utilizării normale, inelul de sincronizare poate dura viața unei mașini, dar în cazul utilizării necorespunzătoare sau cu schimbarea sportivă, inelele de sincronizare se vor uza prematur. Distanța (3) dintre inelul de sincronizare și angrenajul din imaginea de mai jos va deveni mai mică. Acest lucru se datorează faptului că inelul de sincronizare se uzează pe interfața unde atinge pinionul. Această porțiune este indicată de distanța 1.
Când cutia de viteze a fost demontată, inelele de sincronizare pot fi verificate pentru uzură. Distanța dintre inelul de sincronizare și pinion poate fi măsurată cu un senzor. Treapta de viteză nu trebuie cuplată. Când un inel de sincronizare se uzează, distanța dintre inelul de sincronizare și roată dințată devine mai mică.
Producătorul mașinii sau cutiei de viteze descrie în documentația atelierului care este limita de uzură a inelului de sincronizare. Dacă valoarea măsurată este mai mică decât valoarea maximă de uzură din documentația atelierului, aceasta trebuie înlocuită.
Demontarea cutiei de viteze:
Această secțiune descrie modul în care o cutie de viteze poate fi demontată. Acest lucru poate oferi o imagine bună despre cum arată de fapt interiorul cutiei de viteze și cum pot fi înlocuite piesele din cutia de viteze. Aceasta se referă la o cutie de viteze a unei mașini cu tracțiune spate în care motorul este amplasat longitudinal.
O serie de șuruburi pot fi îndepărtate în partea din spate a cutiei de viteze prezentate. Partea din spate poate fi apoi glisată. Desigur, uleiul cutiei de viteze trebuie mai întâi golit înainte de a demonta orice piesă.
Interiorul cu osii și roți dințate este atașat la spate. Interiorul complet iese din carcasa cutiei de viteze la demontare.
Lagărul arborelui secundar poate fi văzut în interior (pe partea dreaptă a găurii prin care trece arborele primar când este montat).
Pe partea stângă a orificiului arborelui de antrenare pot fi văzute cinci găuri. Aceste cinci găuri conțin cele patru capete ale axelor baladeur.
Imaginea prezintă arborele de antrenare, angrenajele și arborii de baladere cu furcile de schimbare. La schimbarea vitezei, arborele baladeur relevant se rotește și se mișcă, astfel încât furca de schimbare acționează inelul de sincronizare al treptei de viteză pentru a cupla treapta de viteză.
După ce știfturile prinse sau șuruburile care conectează furcile de schimbare de axele balladeur au fost îndepărtate, axele balladeur pot fi glisate afară. Acest lucru face ca furcile de schimbare să se slăbească. Furcile de schimbare pot fi glisate de pe osii.
Imaginea de mai jos arată cum arată angrenajele. Dacă angrenajele sau inelele de sincronizare trebuie înlocuite, arborii trebuie îndepărtați de pe cealaltă parte a carcasei cutiei de viteze. Angrenajele și sincronizatorul trebuie să fie presate de pe arbori. Noile piese trebuie apoi presate înapoi pe ax.
Pentru a verifica dacă inelele de sincronizare sunt încă în ordine, trebuie măsurată distanța dintre pinion și inelul de sincronizare. Dacă distanța este mai mare decât valoarea maximă specificată de producător, inelul de sincronizare este uzat. Inelul de sincronizare va trebui înlocuit. Modul în care trebuie efectuată măsurarea este descris în secțiunea „Dispozitiv de sincronizare” de pe această pagină.
Mesh constantă:
Cu o cutie de viteze Constant Mesh, angrenajele sunt „în mod constant” legate între ele. Roțile dințate sunt montate pe arborele de ieșire și sunt conectate între ele folosind manșoane de schimbare și cuplaje de tip câine. Explicația de mai sus discută întotdeauna despre cutia de viteze Constant Mesh.
În imaginea de mai jos, manșonul de schimbător din dreapta se schimbă la dreapta pentru a cupla prima treaptă și la stânga pentru a cupla a doua treaptă.
Plasă de alunecare:
Acestea sunt cuvinte în engleză pentru „gliding” și „interlocking”. Cu acest tip de transmisie, treptele sunt schimbate pentru a selecta o anumită treaptă de viteză. Acesta este folosit și astăzi în marșarier, dar niciodată în cutiile de viteze moderne, așa că nu vom merge prea departe în el. Dinții sunt drepti cu o teșitură la capete. La acest tip de cutie de viteze veți auzi mereu scârțâit la schimbarea vitezei pentru că desigur nu este sincronizată.
Raport de transmisie:
Raporturile de transmisie din cutia de viteze trebuie să fie calculate și construite cu precizie. Imaginea de mai jos arată viteza vehiculului pe axa X și forța pe roți pe axa Y. Se vede ca treapta 1 are multa forta la roti, dar se opreste la viteza mica a vehiculului. Fiecare treaptă după aceea are mai puțină forță la roți și o gamă de viteză mai mare.
Faceți clic aici pentru a accesa pagina Raporturi de viteză, unde toate rapoartele de transmisie sunt calculate prin seria geometrică și seria geometrică corectată (seria lui Jante) cu factorul K.
Viteza maximă a vehiculului poate fi calculată și pentru fiecare transmisie.
