Предмети:
- Додаткова інформація
- Одинарне і подвійне скорочення
- Редуктор в поздовжньому або поперечному напрямку
- Гвинти та шестерні
- Експлуатація коробки передач
- Синхронізуючий пристрій
- Розібрати коробку передач
- Постійна сітка
- Розсувна сітка
- Передаточні числа
Загальна інформація:
Призначення коробки передач — адаптувати швидкість двигуна, а отже, і доступний крутний момент і потужність двигуна до різних умов руху. Це може бути під час прискорення або уповільнення, транспортування важкого вантажу, їзди вгору та вниз по схилах, а також змін повітря та опору коченню, які можуть виникнути під час руху. Перемикання на більш сприятливу передачу за цих різних обставин у більшості випадків призведе до кращого споживання палива та збільшення крутного моменту та потужності.
На низькій передачі (наприклад, на другій) крутний момент двигуна більше, ніж на вищій (наприклад, на четвертій). Це пояснюється тим, що колінчастий вал двигуна робить більше обертів на другій передачі, а під час прискорення обертається набагато швидше, ніж на вищій передачі. Тому краще не їздити на надто високій передачі під час їзди з важким вантажем, як-от караван. Звісно, не в горах.
Розташовується між двигуном і коробкою передач посилання який оснащений диском зчеплення, натискною групою і вижимним підшипником. При натисканні на педаль зчеплення натискний диск приводиться в дію через трос. У гідравлічному зчепленні рідина переміщується з одного циліндра в інший за допомогою двох циліндрів зчеплення.
Нижче наведено блок-схему того, як забезпечується передача від двигуна до коліс за допомогою переднього, заднього та повного приводу. Детальніше про це дивіться на сторінці приводні форми.
Одинарне і подвійне скорочення:
Механічні коробки передач поділяються на дві групи, а саме одно- та подвійні редуктори. Зменшення — інше слово для передачі. Тож це фактично означає «одинарну та подвійну» передачу. Що це мається на увазі, показано нижче.
Одинарне скорочення
Шестерні вхідного і вихідного валів безпосередньо з'єднані між собою.
A: Вхідний вал (привідний вал, від двигуна)
B: вихідний вал (головний вал)
Подвійне скорочення
Вмикається перша передача; рушійні сили на першій передачі переходять від A до B і від C до D.
Зусилля діє на шестерню A через вхідний вал. Ця передача безпосередньо з’єднана з передачами B, D і E. Оскільки ввімкнено першу передачу, синхронізатор з’єднав вихідний вал із шестернею D (див. сині стрілки). Від передачі B рушійні сили залишають коробку передач через вихідний вал. Вихідний вал приводить в рух диференціал, який може бути розташований в коробці передач (в передньопривідних автомобілях) або диференціал може бути встановлений в іншому місці, наприклад, в задньопривідному автомобілі. Детальніше про це пояснюється далі на цій сторінці.
A: Шестерня вхідного вала (привідний вал, від двигуна)
B, C & E: шестерні вторинного вала
D & F: Шестерні вихідного вала (головний вал)
Друга передача включена. Пристрій синхронізації від'єднаний від шестерні D і з'єднаний з шестернею F (див. сині стрілки). У цей момент шестерня D обертається, але не з’єднана з вихідним валом. Передача F є, тому рушійні сили тепер переходять від A до B і від E до F.
Оскільки шестерні C і E мають різні розміри, передаточні числа змінилися. Це означає, що оберти двигуна впали після зчеплення на тій самій швидкості автомобіля.
Редуктор в поздовжньому або поперечному напрямку:
На малюнку зображена схема задньопривідного автомобіля. Блок двигуна розташований поздовжньо (вздовж), а коробка передач оснащена подвійним редуктором. Кінцева передача (диференціал) розташована на задній осі і приводить в рух задні колеса. Це тип приводу, який BMW, серед інших, часто використовує.
На цьому зображенні показана схема автомобіля з переднім приводом. Блок двигуна розміщений поперечно (по ширині), а коробка передач оснащена одинарним редуктором.
Рушійні сили надходять на вхідний вал (привідний вал) і передаються на вихідний вал через зачеплені шестерні. Диференціал вбудований в корпус коробки передач. Цей тип приводу використовується, зокрема, у Volkswagen Golf і Ford Focus (і, звичайно, у багатьох інших марках!)
На малюнку зображена схема передньопривідного автомобіля. І блок двигуна, і коробка передач розташовані вздовж. Блок двигуна розташований перед передньою віссю, а коробка передач — позаду задньої осі. Диференціал встановлений на приводних валах. Ця система використовується на старих VW Passat, Skoda Superb і Audi A4, серед інших. Нові моделі тепер мають поперечний блок двигуна (тобто ситуація нижче).
Шестерні та шестерні:
За допомогою різних розмірів передач можна досягти різних передавальних чисел. Ми називаємо ці передавальні числа передачами. Наприклад, коли велика шестерня приводиться в рух маленькою шестернею, мала шестерня може зробити 3 оберти, тоді як велика шестерня обертається лише один раз. Коефіцієнт передачі тоді становить 1:1. Тоді затримка та збільшення потужності стають у 3 рази більшими. Якщо мала шестерня має 3 зубів, то велика шестерня матиме 20 зубів.
Нижче ви можете побачити різні передачі, які можна перемикати. Ви бачите, що з кожною передачею права шестерня верхнього вала (первинний вал) стає все меншою і меншою на 2 і 3 передачах. Шестерня на правій стороні вторинного вала стає більшою. Це продовжує збільшувати передавальне число, що є кінцевою метою для перемикання на іншу передачу.
Перша передача:
Рушійна сила надходить на карданний вал зліва по стрілці. Рушійне зусилля передається безпосередньо на вторинний вал шестерні. Вторинна вісь є нижньою віссю. Найменша шестерня на вторинному валу з’єднана з передостанньою шестернею на вихідному валу. Через розміри шестерень вихідний вал обертається набагато повільніше, ніж вхідний. Це спричинило найбільшу затримку. Перша передача має найбільше уповільнення, тому ви можете прискорюватися з місця зі значним збільшенням крутного моменту.
Друга передача:
Шестерні ліворуч залишаються увімкненими. Рушійна сила передається через третю передачу вторинного вала на третю передачу вихідного вала. Вихідний вал все ще обертається повільніше, ніж вхідний. Тож затримка все одно є. Уповільнення тепер менше, ніж на першій передачі, тому за тих самих обертів двигуна можна досягти вищої швидкості автомобіля, ніж на першій передачі.
Третя передача:
Рушійна сила проходить через другу передачу вторинного вала та другу передачу вихідного вала. Вихідний вал все ще обертається повільніше, ніж вхідний. Уповільнення тепер знову менше, ніж на другій передачі, тому тепер можна досягти вищої швидкості автомобіля за тих самих обертів двигуна, ніж на другій передачі.
Четверта передача:
Це називається прямою ціною. Рушійна сила переходить від вхідного вала безпосередньо до вихідного. Тому крутний момент двигуна передається на колеса 1 до 1. Насправді коробка передач на даний момент не працює.
У п’ятиступінчастій коробці передач четверта передача завжди пряма. Однак з 6-ступінчастою коробкою передач п'ята передача є прямим приводом.
П'ята передача:
На п'ятій передачі дві задні зірочки з'єднані разом. Найбільша шестерня на вторинному валу з’єднана з найменшою шестернею на вихідному валу. Це називається «овердрайв». Вихідний вал тепер обертається швидше, ніж вхідний.
Передачі 1, 2 і 3 є уповільненнями; вхідний вал обертається швидше вихідного. На четвертій передачі вхідний вал обертається так само швидко, як і вихідний вал (прямий). Отже, ця 5-та передача є справжнім прискоренням, тому що на цій передачі вихідний вал є єдиною з усіх передач, яка обертається швидше, ніж вхідний вал. При русі по трасі обороти двигуна будуть знижуватися. Коли потрібно прискоритися, часто доводиться знову перемикатися на нижчу передачу.
Назад:
При виборі заднього ходу між шестернями вторинного і вихідного валів ставиться додаткова передача. Зазвичай, коли нижня шестерня обертається проти годинникової стрілки, верхня шестерня, встановлена проти неї, повертатиметься за годинниковою стрілкою. Якщо ви помістите іншу шестерню поряд із шестернею, що повертає праворуч, вона знову обертатиметься проти годинникової стрілки. Фактично це також робиться в коробці передач. Вхідний вал просто рухається звичайним способом, а додаткова шестерня змусить вихідний вал обертатися в протилежному напрямку.
Висновок:
Вище було пояснено, що шляхом з’єднання передач різного розміру створюється різне передавальне число (тобто прискорення) і те, як потім працює трансмісія. Нижче наведено пояснення того, як відбувається вмикання та вимикання передач під час натискання важеля.
Робота коробки передач:
При переміщенні важеля коробки передач в салоні переміщуються троси або тяги (залежно від типу коробки передач/механізму), які йдуть до коробки передач.
На зображенні нижче ви бачите, що балладевра може рухатися вперед і назад. Цей простір позначено рожевим кольором. Балладна вісь керує вилкою перемикання передач. Вилка перемикання передач притискає кільце синхронізатора до зірочки за допомогою кільця перемикання передач. Під час перемикання на наступну передачу балладний вал повертається назад, переводячи вилку перемикання в нейтральне положення. Під час перемикання передач та сама вилка перемикання передач переміщується в протилежному напрямку валом перемикання передач, щоб увімкнути іншу передачу (наприклад, з третьої на четверту передачу), або для переміщення інших вилок перемикання використовується інший вал перемикання.
У коробці передач є кілька балладних валів. Кожна балладна вісь може включати або вимикати дві передачі. Управління різними балладними осями здійснюється переміщенням важеля коробки передач ліворуч і праворуч. На зображенні нижче показано Н-образне зображення шестерень.
Коли водій хоче ввімкнути першу передачу, він спочатку перемістить важіль коробки передач із центру (N означає «нейтраль») ліворуч. Вал перемикання буде входити в зачеплення з зубцями балладного вала першої та другої передач.
При переміщенні важеля вгору (на першу передачу) вісь балладера переміщається назад (угорі праворуч на зображенні). Вилка перемикання передач з’єднує зірочку першої передачі з віссю.
Щоб переключитися на другу передачу, важіль потрібно перевести вниз (на нейтральну передачу). Вилка перемикання передач порушує зв'язок між віссю та шестернею. Перемістивши важіль далі вниз, та сама вилка перемикання з’єднає іншу передачу з віссю; увімкнено другу передачу. Таким чином, ця вісь Balladeura перемикає вилку перемикання між першою та другою передачами.
Для перемикання на третю передачу зірочку другої передачі необхідно спочатку від’єднати від осі. Для цього важіль спочатку потрібно знову перемістити вгору (у нейтральне положення). Після цього важіль потрібно перемістити в центр Н-образу. Переміщенням важеля зліва в центр вмикається вісь balladeura третьої і четвертої передач. Натискання важеля вперед і назад призведе до переміщення вилок третьої та четвертої передач вперед або назад для включення цих передач.
При перемиканні на п'яту передачу важіль висувається вправо до упору. З'єднана балладична вісь п'ятої передачі і заднього ходу. Щоб вибрати п’яту передачу, вісь баладера штовхається вперед, щоб вилка перемикання передач з’єднала зірочку з віссю.
На малюнку зображено механізм перемикання. Цей тросовий механізм використовується в автомобілі з поперечним розташуванням блоку двигуна. Оскільки важелі 1 і 2 переміщуються шляхом штовхання або витягування тросів, вилки перемикання передач переміщуються через так звану вежу перемикання передач.
Синхронізуючий пристрій:
Якщо не використовувати синхронізуючий пристрій, шестерні не зачепляться або будуть скрипіти через різницю в швидкості. Для плавного зчеплення шестерень використовуються кільця синхронізатора. Кільця синхронізатора забезпечують однакову частоту обертання валу і шестерні при включенні. Усі передачі (від 1 до 5 або 6) синхронізовані, часто крім передачі заднього ходу. Ви також помітите це, тому що шестерня іноді скрипить, коли ви включаєте передачу заднього ходу. Іноді передачі заднього ходу синхронізуються.
Шестерні шестерень, які не зачеплені, вільно обертаються навколо вихідного вала. Таким чином, увімкнення шестерні означає з’єднання вільно обертової шестерні з вихідним валом. Коли передача включена, частота обертання вихідного вала повинна відповідати частоті обертання шестерні, яку потрібно включити. Кільце синхронізатора з'єднане з вихідним валом за допомогою шпонкових пазів і тому обертається з тією ж швидкістю, що й цей вихідний вал. Шестерня, яку потрібно ввімкнути, має іншу швидкість, ніж вихідний вал, отже, також іншу швидкість, ніж синхронізатор. Оскільки вилка перемикання передач рухається, вона забирає із собою синхронізатор, і конічна частина кільця синхронізатора буде притиснута до внутрішньої конічної поверхні шестерні. Конічні частини обох частин притиснуті одна до одної, вирівнюючи тертя між конічними поверхнями. Коли між двома передачами більше не буде різниці в швидкості, перемикальну втулку можна проштовхнути так, щоб зуби ковзали один в одного, і тому шестерня вмикалася без скрипу. Пристрій синхронізації працює не тільки при включенні передач, але і при перемиканні передач і зниженні.
Дуже погано для кілець синхронізатора дуже швидко перемикатися, тому сильно натискати на важіль передачі. Синхронізатор тоді не встигне синхронізуватися. Тому під час перемикання найкраще обережно натискати на важіль проти опору й натискати лише до тих пір, поки він майже автоматично не перемикатиме передачу.
Кільце синхронізатора є частиною, що швидко зношується. Під час перемикання передач виникає тертя, тому деталь з часом зношується. При нормальному використанні кільце синхронізатора може прослужити весь термін служби автомобіля, але при неправильному використанні або спортивному перемиканні передач кільця синхронізатора передчасно зношуються. Відстань (3) між кільцем синхронізатора та шестернею на зображенні нижче стане меншою. Це пояснюється тим, що кільце синхронізатора зношується на інтерфейсі, де воно торкається зірочки. Ця частина позначена відстанню 1.
Коли коробка передач була розібрана, можна перевірити кільця синхронізатора на знос. Відстань між кільцем синхронізатора та зірочкою можна виміряти щупом. Передача не повинна бути включена. Коли кільце синхронізатора зношується, відстань між кільцем синхронізатора та шестірнею стає меншою.
Виробник автомобіля або коробки передач описує в технічній документації, яка межа зносу кільця синхронізатора. Якщо виміряне значення менше максимального значення зносу в документації майстерні, його необхідно замінити.
Демонтаж коробки передач:
У цьому розділі описано, як можна розібрати коробку передач. Це може дати гарне уявлення про те, як насправді виглядає внутрішня частина коробки передач і як можна замінити деталі в коробці передач. Це стосується коробки передач задньопривідного автомобіля, де двигун розташований поздовжньо.
У задній частині показаної коробки передач можна відкрутити декілька болтів. Потім задню частину можна зсунути. Природно, перед демонтажем будь-яких деталей необхідно спочатку злити масло з коробки передач.
Внутрішня частина з осями та шестернями кріпиться ззаду. Повністю внутрішня частина виходить з корпусу коробки передач при розбиранні.
Підшипник вторинного вала видно з внутрішньої сторони (праворуч від отвору, через який проходить первинний вал при монтажі).
Зліва від отвору приводного валу можна побачити п’ять отворів. Ці п’ять отворів містять чотири кінці осей баладера.
На зображенні зображено ведучий вал, шестерні та баладерні вали з вилками перемикання передач. Під час перемикання передач відповідний балладний вал обертається та переміщується, так що вилка перемикання передач приводить у дію кільце синхронізатора шестерні для зачеплення шестерні.
Після видалення затиснутих штифтів або гвинтів, які з’єднують вилки перемикання передач із осями балладера, осі балладера можна висунути. Це призводить до того, що вилка перемикання передач розхитається. Вилки перемикання передач можна знімати з осей.
На зображенні нижче показано, як виглядають шестерні. Якщо потрібно замінити шестерні або кільця синхронізатора, вали необхідно зняти з іншого боку корпусу коробки передач. Шестерні і синхронізатор повинні бути відпресовані з валів. Потім нові деталі потрібно притиснути назад до осі.
Щоб перевірити, чи кільця синхронізатора в порядку, необхідно виміряти відстань між зірочкою та кільцем синхронізатора. Якщо відстань перевищує максимальне значення, вказане виробником, кільце синхронізатора зношене. Потрібно буде замінити кільце синхронізатора. Як виконувати вимірювання, описано в розділі «пристрій синхронізації» на цій сторінці.
Постійна сітка:
З коробкою передач Constant Mesh шестерні «постійно» зачеплені разом. Шестерні встановлені на вихідному валу і з'єднані між собою за допомогою перемикаючих втулок і кільцевих муфт. У наведеному вище поясненні завжди розглядається коробка передач Constant Mesh.
На зображенні нижче права втулка перемикання перемикається вправо, щоб увімкнути першу передачу, і вліво, щоб увімкнути другу передачу.
Розсувна сітка:
Це англійські слова для «ковзання» та «блокування». У такому типі трансмісії перемикання передач здійснюється для вибору певної передачі. Це все ще використовується сьогодні в передачах заднього ходу, але ніколи більше не в сучасних коробках передач, тому ми не будемо заглиблюватися в це занадто далеко. Зуби прямі зі скосом на кінцях. З таким типом коробки передач ви завжди будете чути скрип при перемиканні, тому що вона, звичайно, не синхронізована.
Передаточні числа:
Передаточні числа в коробці передач повинні бути точно розраховані і побудовані. На зображенні нижче показано швидкість автомобіля по осі X і силу, що діє на колеса по осі Y. Видно, що 1-ша передача має велику силу на колеса, але зупиняється на низькій швидкості автомобіля. Кожна передача після цього має меншу силу на колесах і вищий діапазон швидкості.
Натисніть тут, щоб перейти на сторінку Передаточні числа, де всі коефіцієнти передачі розраховуються через геометричний ряд і виправлений геометричний ряд (ряд Янте) з K-фактором.
Максимальна швидкість автомобіля також може бути розрахована для кожної коробки передач.
