Transmisie manuală

Cutia de viteze manuală (de comutare) viteze (în continuare în text - MCP) - o cutie de viteze în care schimbarea vitezelor este organizată prin intermediul unei acționări mecanice. [1] Controlul funcționării cutiei de viteze manuale este întotdeauna încredințat în întregime șoferului, care, pe orice vehicul cu cutie de viteze manuală, trebuie el însuși, prin experiența aplicată de condus, să determine atât alegerea treptei de viteză pentru condițiile actuale de conducere, și efectuează direct procesul de schimbare a vitezelor, adesea simultan folosind ambreiajul .

Numire

Motorul cu ardere internă utilizat în majoritatea vehiculelor poate funcționa numai într -un interval de viteză destul de îngust , egal , de min500-2100cu,exemplu Între timp, intervalul de viteze dezvoltat de vehicul în timpul funcționării corespunde de obicei unei viteze a roții de aproximativ 50 până la 2500 rpm (cu ambreiajul complet cuplat , fără a ține cont de alunecarea sa pe termen scurt , care permite mașinii să se deplaseze atunci când viteza roților motoare „rămîne în urmă” față de valoarea dată de viteza de rotație a arborelui cotit al motorului). De exemplu, pentru o mașină VAZ-2106 , intervalul de turație a motorului este de aproximativ 850 - 6000 rpm, iar intervalul de turație a roții este de la 60 rpm (la o viteză de 7 km / h, corespunzătoare conducerii în prima treaptă de viteză la ralanti) până la 1460 rpm (la o viteză maximă de 154 km / h; calculul se face pentru o rază de rulare a roții de 28 cm) - intervalul este 1460 / 60 = 24, (3). În plus, la turații mici, puterea dezvoltată de motor este mică, iar valoarea sa maximă este atinsă doar la viteze puțin mai mici decât cea maximă - așa-numitele viteze de putere maximă. Cantitatea de cuplu dezvoltată de motor variază într-o măsură mai mică, dar are și un maxim atins la turațiile maxime ale cuplului, de obicei aproximativ la mijlocul intervalului de funcționare. Astfel, aceste două intervale sunt fundamental incompatibile între ele, adică este imposibil să alegeți un singur raport de transmisie care să ofere intervalul necesar de viteze ale roților și, în același timp, intervalul de viteză de funcționare a motorului va fi complet. folosit.

Pentru a porni și accelera o mașină, este necesar să cheltuiți multă muncă în sens fizic , prin urmare, roților acesteia trebuie să se furnizeze o putere semnificativă, care poate fi obținută numai la turații suficient de mari ale motorului. Între timp, viteza mașinii la pornire este scăzută. Același lucru este valabil și atunci când conduceți off-road, când sunt solicitate valori mari de putere și cuplu la viteze mici ale vehiculului.

De aici și necesitatea unei transmisii cu un raport de transmisie variabil, care să permită utilizarea diferitelor rapoarte între turațiile arborelui cotit al motorului și roțile motoare. Cel mai simplu mod tehnic de a oferi un raport de transmisie variabil este utilizarea unei cutii de viteze mecanice  - un reductor de viteză în care raportul de transmisie este schimbat prin alegerea uneia dintre mai multe perechi de viteze care transmit cuplul cu un raport de transmisie diferit. Raportul dintre raportul de viteză cel mai mare și cel mai mic al transmisiei în ansamblu se numește domeniul de putere d sau domeniul de control. La mașinile de uz general, intervalul de transmisie a puterii nu depășește de obicei 5 ... 6, pentru SUV-uri poate ajunge la 8 ... 9 sau mai mult. O gamă mai largă de putere permite fiecărui mod de funcționare a motorului să selecteze cel mai economic și eficient mod de transmisie.

Treptele de viteză inferioare (de obicei sunt una sau două), perechile de trepte implicate în selecția cărora au cele mai mari rapoarte de transmisie (de obicei de la 5:1 la 3,5:1 la mașinile de uz general), sunt utilizate pentru pornire și dinamică. accelerație și, de asemenea, mișcare constantă la viteză mică și off-road. Chiar și la turații mari ale motorului în treptele inferioare, mașina va conduce relativ lent, dar, în același timp, puterea și cuplul său sunt pe deplin utilizate, creând un exces de forță de tracțiune pe roți care accelerează mașina (diferența dintre forța totală de tracțiune și forța de rezistență motrice).

Totuși, depășirea unei anumite valori critice a forței de tracțiune în exces (valoarea acesteia depinde de masa pe puntea motoare și de coeficientul de aderență dintre anvelopă și drum) duce la alunecarea roților motoare. Unele vehicule, în condiții normale de drum, nici măcar nu pot porni în mod normal în prima treaptă de viteză din cauza alunecării - de obicei camioane sau SUV-uri cu rapoarte de viteză foarte mari în treptele inferioare concepute pentru a porni în stare încărcată sau în condiții off-road (pe sol cu rezistență), precum și rapoartele generale mari ale transmisiei în ansamblu (Ural-375: raportul de transmisie al primei trepte este 6,17; raportul total al transmisiei în prima treaptă a cutiei de viteze cu cea mai joasă treaptă de viteză din cazul de transfer este 118).

Prin urmare, rapoartele de transmisie ale vitezelor inferioare sunt selectate astfel încât să asigure, pe de o parte, la pornire, să depășească valoarea maximă a rezistenței la rulare a roților, ceea ce este posibil în condițiile de funcționare acceptabile pentru vehiculul proiectat (pentru o mașină de pasageri - în condițiile unui drum de pământ cu rezistență crescută, pentru un SUV - pe soluri slab portante cu un coeficient ridicat de rezistență la rulare etc.), precum și o mișcare stabilă la o viteză minimă și pe de altă parte, în condiții normale, pentru a preveni alunecarea roților motrice la pornire [3] .

După pornire și accelerarea inițială în treptele inferioare, este recomandabil să treceți la o treaptă superioară - una dintre treptele intermediare, care de obicei au rapoarte de transmisie între 2,5: 1 ... 1,5: 1 (pentru mașinile de uz general). Vitezele maxime dezvoltate în treptele intermediare sunt mai mari decât în ​​treptele inferioare, în plus, zgomotul este redus datorită turațiilor mai mici ale motorului la aceeași turație, dar răspunsul la accelerație este mai rău.

Numărul de trepte intermediare și raportul dintre rapoartele de viteză ale treptelor adiacente sunt caracterizate de densitatea unui număr de trepte  - cu cât este mai mare, cu atât este mai mică scăderea turației motorului la comutarea între treptele adiacente, cu atât mașina accelerează mai lină, munca sincronizatoarelor este facilitată. Cu toate acestea, în același timp, sarcina asupra șoferului crește - cea mai mică modificare a condițiilor de conducere începe să necesite o schimbare a vitezei, treptele devin foarte „scurte”, iar conducerea este obositoare.

Treptele de viteză superioare, corespunzătoare cărora perechile de viteze au cele mai mici rapoarte de transmisie (aproximativ 1:1 sau chiar mai puțin) - sunt folosite pentru a se deplasa la o viteză mare constantă. În acest caz, motorul funcționează în principal la turații peste medie, până la maxim, ceea ce corespunde puterii sale maxime, care este exact ceea ce este necesar pentru a dezvolta viteza maximă.

În cea mai înaltă viteză IV cu un raport de 1: 1 (direct, în care arborele cotit al motorului este conectat direct prin arborele de intrare la arborele de ieșire al cutiei de viteze și arborele cardan atașat la acesta), raportul total de transmisie al transmisiei va fi determinat de raportul de transmisie al transmisiei finale - în acest caz 4,1:1. Astfel, în treapta IV, această mașină se poate deplasa într-un interval de viteză de aproximativ 22 km/h (la un minim de 850 rpm) până la 154 km/h (la viteză maximă), iar în realitate chiar și într-una și mai îngustă, deoarece la viteze apropiate de minim, puterea motorului poate să nu fie suficientă chiar și pentru o mișcare uniformă, iar motorul se va opri.

În treapta superioară, mașina nu poate porni și se poate mișca la viteză mică, dar se poate deplasa la viteze până la viteza maximă cu turații ale motorului care sunt în limite acceptabile. Viteza interurbană obișnuită de 90-110 km / h dezvoltă VAZ-2106 în treapta IV în intervalul 3500-4000 rpm, care corespunde cuplului maxim al motorului și, în primul rând, contribuie la economia de combustibil, deoarece acesta este acest mod de funcționare a motorului. este optim din punct de vedere al eficienței, iar în al doilea rând, asigură mașinii o rezervă de putere în cazul depășirii. Dacă este necesară o accelerație mai intensă, șoferul poate trece în treapta intermediară III, viteza maximă la care este de aproximativ 120 km/h.

Dimpotrivă, în cea mai joasă treaptă I cu un raport de transmisie de 3,24:1, raportul total al transmisiei este deja de 13,284:1, iar intervalul de viteză este de la 7 la 48 km/h. În această treaptă de viteză, mașina poate porni, poate manevra într-o parcare, poate circula în condiții dificile de drum, la viteză redusă folosind puterea și cuplul maxime ale motorului, dar viteza maximă a acestuia este limitată.

Gama de putere a transmisiei VAZ-2106 este, prin urmare, 3,24 (pentru versiunea târzie cu o cutie de viteze cu 5 trepte și perechea principală 3,9: 1 - 4,58).

Pentru a comuta între treptele de viteză, se folosește un ambreiaj  - un ambreiaj cu frecare controlat de o pedală (de regulă), care asigură decuplarea completă a cutiei de viteze de motor, care oprește transmiterea cuplului prin aceasta și permite șoferului să miște viteze sau ambreiaj de schimbare a vitezelor cu un efort acceptabil , schimbând astfel raportul de transmisie al transmisiei, precum și o conexiune lină, fără denivelări a cutiei de viteze la motor, care vă permite, de asemenea, să vă deplasați fără probleme - viteza arborelui de intrare al cutiei de viteze este mai mică decât cea a arborelui cotit al motorului din cauza alunecării ambreiajului până la cuplarea completă .

Viteza vehiculului atunci când se conduce într-o treaptă de viteză cu un raport de transmisie dat i este determinată de formula:

[4] , unde :

Elementele de bază ale dispozitivului

Cum funcționează

Principiul de funcționare al unei transmisii manuale se reduce la o conexiune cinematică în diferite etape ale arborilor de intrare și de ieșire cu diferite combinații de angrenaje cu rapoarte diferite de transmisie .

Arbori și roți dințate

Orice cutie de viteze este un set de arbori paraleli amplasați într-o singură carcasă (numită carter ) cu roți dințate amplasate pe ei.

Într -o cutie de viteze cu trei arbori, există arbori primari, secundari și intermediari .

  • Arborele primar (de antrenare) este conectat la volantul motorului prin ambreiaj.
  • Arborele secundar (acționat) este legat rigid de arborele cardanic.
  • Arborele intermediar servește la transferul de rotație de la arborele de intrare la secundar.

Arborii primar și secundar sunt aranjați în serie, în timp ce secundarul este susținut de un rulment instalat în tija primară. Nu au o legătură rigidă și se rotesc independent unul de celălalt. Arborele intermediar este situat sub arborii primar și secundar paralel cu acestea, adesea cu o deplasare laterală. Pe arbori sunt blocuri de roți dințate . Pentru a reduce zgomotul de funcționare, angrenajele sunt de obicei elicoidale .

Pe arborele de intrare este un pinion care antrenează arborele intermediar. Pe arborele de rulare este un bloc de angrenaje intermediare , ale căror angrenaje sunt de obicei conectate rigid la arborele de rulare și sunt adesea fabricate ca o singură unitate cu acesta. Roțile dințate conduse sunt situate pe arborele secundar , care fie poate fi situat pe canelurile longitudinale ale arborelui și se poate mișca liber de-a lungul lor în direcția longitudinală ( roți dințate de alunecare ), fie se pot roti liber pe acesta ( roți dințate cu ochiuri constante ), caz în care lor Mișcarea longitudinală este exclusă, iar angrenajul este pornit prin atașarea unui angrenaj la arbore cu un ambreiaj al schimbătorului de viteze care glisează pe canelurile sale , adesea echipat cu un mecanism care egalizează vitezele unghiulare ale arborelui și ale angrenajului - un sincronizator . În cutiile de viteze nesincronizate ale mașinilor sport sau echipamentelor speciale, ambreiajele pentru câini sunt adesea folosite în același scop .

Într -o cutie de viteze cu doi arbori , există doar arbori primari (de antrenare) și secundari (acționați), iar cuplul este transmis direct de la angrenajele arborelui de intrare la angrenajele secundare. Angrenajele glisante și/sau angrenajele cu angrenare constantă cu ambreiajele glisante (dintate sau cu came) pot fi amplasate atât pe arborele primar, cât și pe cel secundar.

Ocazional, în loc de perechi de roți dințate, lanțurile de angrenaje Morse sau Reynold fără zgomot pe mai multe rânduri puteau fi folosite pentru a transfera rotația de la arborele primar sau intermediar pe cel secundar, lucru care a fost practicat în special pe mașinile scumpe înainte de introducerea pe scară largă a elicoidale cu zgomot redus. angrenaje de angrenare constantă. În acest caz, unul dintre pinioanele transmisiei cu lanț a fost realizat ca o singură unitate cu arborele, iar cel de-al doilea conectat cu acesta printr-un lanț (de obicei situat pe arborele secundar) putea fi fixat pe arborele său folosind o roată dințată sau ambreiaj cu came, în timp ce lanțul a început să transmită cuplul.

Schimbarea vitezelor

Între angrenajele arborelui condus sunt ambreiaje de schimbare a vitezelor (sau ambreiaje canelate ). Spre deosebire de roți dințate, acestea sunt fixate pe arbore și se rotesc odată cu acesta , dar se pot mișca de-a lungul axei sale (înainte și înapoi).

În funcție de numărul de ambreiaje (sau viteze de alunecare, dacă sunt utilizate în proiectare în locul ambreiajelor), cutiile de viteze sunt împărțite în două sensuri, trei căi și așa mai departe. Deci, o cutie de viteze cu trei căi are trei ambreiaje, fiecare dintre ele poate bloca două trepte de viteză pe arborele corespunzătoare unei anumite trepte - adică o cutie de viteze cu trei căi poate avea de la 4 la 5 trepte înainte (plus marșarier). O cutie cu patru sensuri poate avea 6, 7 (plus marșarier) sau 8 trepte (fără marșarier) - ultima opțiune este de obicei folosită la mașinile agricole, unde marșarierul este asigurată de o treaptă de marșarier separată .

Pe părțile laterale ale angrenajelor arborelui de ieșire îndreptate spre ambreiajele angrenajului, există jante de viteze . Aceeași coroană are capătul din spate al arborelui de antrenare. Jantele cu angrenaje reciproce sunt situate pe ambreiajele de cuplare.

Când maneta de viteze se mișcă, cu ajutorul unei antrenări speciale prin glisoare, sunt puse în mișcare furcile de schimbare a vitezelor , care pot deplasa ambreiajele pe direcția longitudinală. Un mecanism special de blocare ( blocare ) nu permite includerea simultană a două viteze. Blocarea fixează două glisoare în poziția neutră atunci când al treilea glisor se mișcă (într-o cutie de viteze cu trei căi), ceea ce exclude cuplarea simultană a două trepte.

Când ambreiajul de cuplare se mișcă în direcția treptei de viteză dorite, roțile lor inelare se întâlnesc și ambreiajul de cuplare, care se rotește cu arborele, se cuplează cu transmisia, blocând-o. După aceea, se rotesc împreună, iar cutia de viteze începe să transfere rotația de la motor la transmisia finală prin arborele elicei.

Sincronizatoare

Pentru cuplarea fără șoc a treptelor de viteză în cutia de viteze, se folosesc sincronizatoare , care egalizează viteza periferică a treptei de viteză și a ambreiajului de cuplare și împiedică ambreiajul să blocheze treapta de viteză până când turațiile acestora sunt egale. Deoarece acest proces durează un timp de ordinul milisecundelor, este imposibil să se detecteze rezistența sincronizatorului la mișcarea ambreiajului la schimbarea vitezelor fără utilizarea instrumentelor speciale - șoferul pur și simplu nu are timp să o simtă (vezi de asemenea secțiunea „ Cutii de viteze manuale sincronizate și nesincronizate ”) .

Exemplu

Funcționarea unei cutii de viteze manuale cu trei arbori, trei căi și patru viteze a unui autoturism cu tracțiune spate, cu trepte de viteză constantă și sincronizatoare în treptele de viteză înainte și o treaptă de marșarier glisantă, este considerată schematic mai jos. 1, 2, 3, 4, R - roți dințate ale angrenajelor corespunzătoare, fixate fix pe arborele intermediar.

Culori:

  • Arborele de antrenare (primar) - portocaliu
  • Arborele antrenat (secundar) - galben
  • Arbore intermediar - gri
  • Arborele invers și glisorul corespunzător - verde
  • Glisor pentru treapta 3-4 - violet
  • Glisor pentru treapta 1-2 - albastru

N - treapta neutră: niciunul dintre ambreiaje nu este cuplat cu vreo treaptă de viteză, arborii primar și intermediar se rotesc, secundarul este în repaus.

Treapta I: ambreiajul prima secundă (albastru strălucitor în ilustrație) blochează prima treaptă de viteză pe arborele de ieșire; rotația este transmisă mai întâi printr-o singură viteză a arborelui de intrare la arborele intermediar și de la acesta - prin angrenajul primei trepte la arborele secundar și apoi la transmisie.

Treapta II: acelasi ambreiaj misca si blocheaza treapta a doua;

Treapta a 3-a: ambreiajul treptei 1-2 în poziție neutră; ambreiajul treilea-patru (violet în ilustrație) blochează a treia treaptă de viteză pe arborele condus, rotația este transmisă de la arborele de intrare la arborele intermediar și de la acesta prin a treia treaptă de viteză la secundar.

Treapta IV: ambreiaj prima secundă în poziție neutră; al treilea-al patrulea ambreiaj blochează coroana arborelui de intrare, astfel încât arborii primar și secundar se rotesc ca o singură unitate. Arborele intermediar nu este implicat (dar continuă să se rotească, deoarece este cuplat constant cu primarul).

O astfel de transmisie, în care rotația este transmisă direct de la arborele de intrare la secundar, ocolind angrenajele arborelui intermediar, are întotdeauna un raport de transmisie - 1: 1 și se numește transmisie directă , deoarece cuplul este transmis direct de la arborele de intrare la secundar. Acest mod de funcționare al cutiei de viteze este benefic, deoarece pierderile și uzura sunt reduse.

R - marșarier: ambreiajele în poziție neutră; treapta de marșarier culisantă care se rotește pe propriul arbore se cuplează cu angrenajul contraarborelui corespunzător și cu angrenajul arborelui condus (angrenajul contraarborelui nu se îmbină cu angrenajul arborelui condus), se formează un număr impar de perechi de angrenare (trei perechi), datorită faptului că pe care secundarul arborelui se rotește în sens opus rotației arborelui de intrare.

MCP-uri cu doi și trei arbori

Cele mai populare sunt două modele de MCP - cu două arbori și trei arbori, în funcție de numărul de arbori pe care îi conțin.

Într-o cutie de viteze cu doi arbori, cuplul este transmis direct de la angrenajele arborelui primar (de antrenare) conectate la volantul motorului la angrenajele arborelui secundar (acționat) situat paralel cu acesta. În același timp, cutia de viteze se dovedește a fi simplă și compactă, dar angrenajele sunt folosite în toate treptele pentru a transmite cuplul, ceea ce reduce eficiența transmisiei atunci când conduceți în treapta superioară - cu toate acestea, cu prețul unei anumite creșteri a treptelor intermediare. datorită mai puține părți implicate în transmiterea cuplului. Principalul avantaj al unor astfel de cutii de viteze este capacitatea de a combina motorul și întreaga transmisie a mașinii într-o singură unitate de putere compactă. Acestea sunt cutiile de viteze ale motocicletelor grele (domestice " Ural " și " Dnepr "), aproape toate mașinile cu un aspect al motorului din spate și tracțiune față.

Într-o cutie de viteze cu trei arbori, cuplul este transmis mai întâi de o pereche de angrenaje de la arborele de intrare la arborele intermediar situat paralel cu acesta și deja de la angrenajele sale la angrenajele arborelui de ieșire situat coaxial cu arborele de intrare. O astfel de cutie de viteze se dovedește a fi mai grea și în general, dar în ea poate fi implementată o transmisie directă, în care cuplul este transmis fără ajutorul angrenajelor, de la arborele de intrare imediat la ieșire, prin combinarea lor într-o singură unitate cu un ambreiaj cu roți glisante. Un alt avantaj al unei cutii de viteze cu trei arbori este capacitatea de a obține rapoarte de transmisie mult mai mari și o gamă de putere generală mai largă.

În prezent, majoritatea autoturismelor, în special cele cu tracțiune față, au cutii de viteze cu doi arbori, în timp ce transmisiile cu trei arbori sunt încă cele mai comune la camioane și SUV-uri.

La mașinile moderne, pentru a crește compactitatea, pot fi utilizate și cutii de viteze cu trei și patru arbori, conform principiului de funcționare corespunzător unuia cu doi arbori - fără arbore intermediar, cu transfer de rotație de la arborele de intrare la unul. a mai multor secundare deodată. De regulă, aceste cutii de viteze au cel puțin 6 trepte înainte, de exemplu - VW 0A5. În ele, cuplul este transmis de la arborele de intrare la transmisia finală prin primul, al doilea și al treilea arbore secundar, ale căror angrenaje de capăt sunt cuplate constant cu angrenajul final de antrenare. Astfel de cutii de viteze se caracterizează printr-o lungime scurtă, datorită căreia se potrivesc bine în compartimentul motor aranjat dens al vehiculelor cu tracțiune față și integrală cu unități de putere transversale.

MCP-uri sincronizate și nesincronizate

Primele cutii de viteze au fost reductoare cu roți dințate drepte foarte simple, în care raportul de transmisie a fost modificat datorită mișcării longitudinale a angrenajelor care glisează pe canelurile longitudinale ale arborilor. Când treapta de viteză a fost pornită, una dintre trepte a fost deplasată de-a lungul arborelui, în timp ce dinții săi s-au cuplat cu dinții angrenajului de răspuns corespunzător, angrenajele s-au conectat între ele și au început să transmită cuplul. Pentru ca jantele de viteză ale angrenajelor să se cupleze, este necesar ca vitezele lor circumferenţiale să fie cel puţin aproximativ aceleaşi. Cu toate acestea, vitezele circumferențiale ale unei perechi de trepte care asigură transmisia cuplului în momentul cuplării treptei de viteză de obicei nu se potrivesc, așa că o încercare de a muta pur și simplu jantele de viteză una spre alta până la contactul va duce la un șoc puternic în transmisie, însoțit de o șlefuire caracteristică și o uzură foarte rapidă a dinților. Prin urmare, șoferul, acționând pe pedala de accelerație și folosind metode speciale de lucru cu ambreiajul, a trebuit să egaleze aproximativ vitezele circumferențiale ale treptelor de viteză, cu execuția pricepută a cărora, la momentul potrivit, s-au cuplat în tăcere și fără șocuri cu fiecare. alte.

Pentru a egaliza aproximativ viteza circumferențială a vitezelor la schimbarea vitezelor, se folosește o metodă numită „strângere dublă” : pentru a comuta între treptele inferioare și superioare, apăsați mai întâi pedala de ambreiaj, opriți treapta (cutia este în „neutru”). , eliberați ambreiajul - în timp ce turația arborelui de intrare este egalată cu turația motorului - și apoi apăsați din nou pedala și porniți treapta de viteză dorită. La trecerea de la o treaptă superioară la una inferioară , se folosește o „strângere dublă cu regazare”  - secvența acțiunilor este aceeași, dar când cutia de viteze este în poziție neutră și cu ambreiajul cuplat, se efectuează „regazarea” - ei apăsați pedala de accelerație, mărind viteza arborelui cotit al motorului și asociat cu acesta arborele de intrare al cutiei de viteze la aproximativ aceeași viteză ca și transmisia și arborele de ieșire asociat. Puterea „regazării” depinde de treapta de viteză pornită (mai precis, turația motorului de pe aceasta). Pe o mașină de pasageri modernă, aceste abilități pot fi, de asemenea, utile - de exemplu, vă vor ajuta să schimbați treptele atunci când ambreiajul se defectează sau nevoia de frânare bruscă a motorului atunci când sistemul de frânare funcțional defectează.

Ulterior, roți dințate de alunecare cilindrice au fost înlocuite cu roți dințate elicoidale silențioase de angrenare constantă, care, datorită modelului dinților oblici, nu au putut fi decuplate temporar în timpul funcționării cutiei de viteze - când ambreiajul este cuplat, ele sunt întotdeauna în rotație, deși nu participă întotdeauna la transmiterea cuplului. În acest caz, angrenajele au fost pornite utilizând cuplaje glisante separate de roți dințate , care se rotesc cu arborele și capabile să se deplaseze de-a lungul acestuia, fixând pe acesta una sau alta din angrenajele învecinate în poziții extreme. La cuplarea angrenajului, cuplajul dinţat corespunzător acestuia trece din poziţia neutră în una dintre cele extreme şi fixează angrenajul corespunzător pe arbore, trecând la janta dinţată cu dinţi drepţi realizati dintr-o singură piesă cu acest angrenaj. Această roată dințată, ca și ambreiajul în sine, servește nu numai la cuplarea treptei de viteză, ci participă și la transmiterea cuplului. Acest lucru a facilitat oarecum munca șoferului datorită forței reduse asupra pârghiei (forța de forfecare a ambreiajelor este mult mai mică decât treptele de viteză în sine care transmit cuplul), dar nu l-a salvat de metodele de mai sus.

La unele mașini sport și motociclete cu cutii de viteze manuale nesincronizate, treptele sunt de obicei comutate fără a apăsa ambreiajul, ceea ce necesită multă experiență din partea șoferului (este necesar la nivel de automatism să „ghicim” cu precizie turația motorului necesară la momentul comutării).

La mașinile de pasageri, cutii de viteze manuale complet nesincronizate au fost utilizate în principal până la mijlocul anilor 1930 ... sfârșitul anilor 1940 (în practica industriei auto sovietice - GAZ-A , M-1 , seria Pobedy timpurie , Moskvich-400 ). ), după care Majoritatea modelelor noi au cel puțin cele mai înalte trepte înainte sincronizate.

Cu toate acestea, la camioanele și tractoarele grele, ale căror cutii de viteze au un număr mare de viteze - uneori până la două duzini - instalarea sincronizatoarelor este foarte dificilă din punct de vedere tehnic, deoarece crește semnificativ dimensiunile, costul și greutatea cutiei de viteze, iar în În plus, reduce drastic durabilitatea, deoarece sincronizatoarele sunt unul dintre cele mai uzătoare elemente ale MCP. Șoferii profesioniști care operează astfel de mașini sunt special instruiți pentru a schimba treptele pe o cutie de viteze nesincronizată.

În plus, cutiile de viteze manuale nesincronizate sunt uneori folosite pe mașinile și motocicletele sport moderne din două motive: în primul rând, un șofer experimentat schimbă vitezele nesincronizate mai repede (cu mai puțină întârziere) și, în al doilea rând (mai important), astfel de cutii de viteze sunt mai rezistente la supraviețuire. cu caracteristica pentru sporturi de sarcini mari. Adevărat, de obicei folosesc un mecanism de selecție a treptei cu came ( angrenajele sunt fixate pe arbore nu cu o treaptă de viteză, ci cu un ambreiaj cu came ) și control secvențial, care facilitează oarecum munca șoferului. Cutiile cu came secvențiale sunt, de asemenea, folosite pe majoritatea motocicletelor.

Într -o cutie de viteze manuală sincronizată , dispozitivele speciale - sincronizatoare - nu permit ambreiajului de comutare să se deplaseze dintr-o treaptă de viteză în alta până când viteza lor este egalizată și, de asemenea, asigură alinierea vitezelor lor circumferențiale.

Cel mai simplu sincronizator conic (tip Borg-Warner) este un inel de blocare din bronz situat pe arbore între roata dințată a angrenajului corespunzător și ambreiajul de alunecare. Inelul are o suprafață conică interioară îndreptată spre roată dințată și o roată dințată îndreptată spre ambreiaj. Pe suprafața conică se realizează un fir, conceput pentru a tăia filmul de ulei. Materialul inelului de blocare este rezistent la uzură și are un coeficient ridicat de frecare. Este conectat la manșonul de alunecare prin intermediul unor zăvoare astfel încât mișcarea sa de-a lungul arborelui face ca inelul de blocare corespunzător să se miște în aceeași direcție.

Când treapta de viteză este cuplată, furca schimbătorului de viteze începe să schimbe ambreiajul spre treapta corespunzătoare. Pentru a cupla treapta de viteză, ambreiajul trebuie să se deplaseze pe marginea angrenajului, fixându-l pe arbore, dar în acest moment nu este posibil, deoarece vitezele circumferențiale ale angrenajului și ambreiajul cu inelul de blocare nu sunt egale, în timp ce marginea inelului de blocare împiedică ambreiajul să intre în contact cu marginea angrenajului, prevenind uzura excesivă. Prin cracare, mișcarea ambreiajului este transmisă inelului de blocare, care începe și el să se deplaseze de-a lungul arborelui spre roată dințată, pe care se află o suprafață conică care răspunde la suprafața conică a inelului de blocare. Cu suprafața sa conică, inelul de blocare interacționează cu suprafața conică a angrenajului, în timp ce în momentul contactului lor, firul de pe suprafața conică a inelului de blocare taie filmul de ulei de pe conul angrenajului, provocând frecare metal cu metal. . Forța de frecare dintre inelul de blocare, care se rotește cu aceeași viteză cu ambreiajul, și conul de viteză egalizează vitezele unghiulare ale acestora, transformând inelul de blocare într-o astfel de poziție încât dinții inelului său, ambreiajul de alunecare și inelul transmisiei stau în picioare. într-un rând, după care ambreiajul poate merge cu ușurință la angrenajul dințat, fixându-l pe arbore și incluzând astfel angrenajul.

Sincronizatoarele pot fi amplasate pe oricare dintre arborii cutiei de viteze, sau chiar pe mai mulți arbori în același timp.

În trecut, doar treptele superioare erau sincronizate. De exemplu, în cutia de viteze a lui Volga GAZ-21 și în multe mașini din același timp, doar treptele a 2-a și a 3-a au fost sincronizate, în timp ce treapta 1 și marșarierul nu aveau sincronizatori. În acest caz, conducerea unei mașini era încă mult mai ușoară decât cu o cutie de viteze complet nesincronizată: de cele mai multe ori șoferul încerca să se deplaseze în trepte superioare sincronizate, trecând la trepte nesincronizate numai atunci când este absolut necesar (de exemplu, instrucțiunile). pentru GAZ-21 a recomandat trecerea în prima treaptă de viteză numai atunci când decelerați până la o viteză de 5 km / h), și pentru cuplarea silențioasă și fără denivelări a treptelor de viteză nesincronizate, se utilizează o tehnică specială - după apăsarea ambreiajului, mai întâi maneta de viteze este mutat în poziția corespunzătoare uneia dintre treptele sincronizate și apoi, fără a elibera pedala de ambreiaj, porniți transmisia nesincronizată dorită. În acest caz, vitezele arborilor cutiei de viteze sunt aliniate, ceea ce dă un efect aproape similar cu prezența sincronizatoarelor pe această treaptă de viteză. Utilizarea acestei tehnici permite nu numai evitarea unui zdrăngănit neplăcut atunci când este pornită un angrenaj nesincron, ci și creșterea semnificativă a resurselor angrenajelor sale. În traficul dens, însă, acest lucru a provocat adesea întârzieri neplăcute la retragere, astfel încât, pe la mijlocul anilor '60, noile modele treceau la cutii de viteze complet sincronizate, mai adaptate la condițiile schimbătoare ale traficului urban.

Marea majoritate a autoturismelor moderne au toate treptele sincronizate cel puțin înainte și pentru foarte multe trepte înapoi. Sincronizatoarele multi-con (duble, triple) sunt folosite pentru a crește eficiența sincronizării și a reduce forța necesară prin creșterea numărului de perechi de frecare.

Numărul de pași

Numărul de trepte este calculat în funcție de numărul de viteză înainte cu cel mai mic raport de transmisie .

  • Cu două viteze : Unele dintre mașinile de producție timpurii, cum ar fi Ford T , aveau o cutie de viteze cu două trepte înainte, plus una sau două trepte înapoi, din motive de reducere a costurilor;
  • Trei trepte: în anii 1910, s-au răspândit cutii de viteze cu trei trepte înainte, care au fost răspândite în Europa până la sfârșitul anilor 1960 și în America de Nord până în a doua jumătate a anilor 1970; după mijlocul anilor 1930, aveau de obicei cel puțin treapta de viteză a doua și a treia sincronizate; până la sfârșitul anilor 1950 - începutul anilor 1960, majoritatea mașinilor aveau cutii de viteze exact cu trei trepte, în URSS existau chiar și semne rutiere care impuneau șoferului să treacă de la al treilea (primul semn - trei liniuțe) primul la al doilea (al doilea - două linii). ), și apoi la prima treaptă de viteză (a treia - o linie);
  • Cu patru trepte: deja la multe mașini timpurii au fost folosite cutii de viteze cu patru trepte, dar fără sincronizatoare ; odată cu apariția sincronizatoarelor în anii 1930, majoritatea producătorilor de mașini produse în masă au limitat numărul de pași la trei, deoarece cu motoarele de atunci cu viteză mică (nu mai mare de 3 ... 3,5 mii rpm) cu o gamă îngustă de viteză de funcționare și viteze reduse, acest lucru suficient pentru a conduce încrezător, în timp ce s-au realizat economii semnificative, deoarece cutia de viteze era bidirecțională, adesea cu sincronizatoare doar în treapta a doua și a treia; abia la sfârșitul anilor 1950, pe modelele de masă au început să apară cutii de viteze cu patru trepte „cu rapoarte de transmisie apropiate”, care aveau două trepte intermediare (II și III), care asigurau o accelerație mai intensă și mai lină, făcându-l mai convenabil de control în trafic intens datorită diferenței mai mici a raporturilor de viteză ale treptelor I și II. În Statele Unite, acestea au fost considerate de mult timp ca o opțiune sportivă, iar în Europa de la începutul anilor 1960 au fost instalate pe majoritatea mașinilor;
  • Cu cinci trepte : au apărut în anii 1960, iar în anii 1980, cutiile de viteze manuale cu patru trepte principale înainte și o a cincea suplimentară, care era un overdrive încorporat în cutia în sine, s-au răspândit (vezi mai jos) ;
  • Începând cu șase trepte: transmisiile cu șase trepte au apărut în anii 1990 și cu șapte trepte în anii 2000 (cum ar fi Bugatti Veyron sau BMW M5 ). Ar putea fi un MCP cu cinci baze și o treaptă de amplificare într-o versiune cu șase trepte și două într-una cu șapte trepte;

Odată cu proliferarea sistemelor semi-automatizate de schimbare a vitezelor (ca și la același Bugatti Veyron ) cu capacitatea de a schimba treptele doar „în sus” sau „în jos” electronic, a devenit, în esență, posibil să aibă aproape orice număr de trepte, menținând în același timp capacitatea de șoferul să le schimbe în mod adecvat. Cu toate acestea, în stadiul actual, majoritatea mașinilor de pasageri produse în serie costă cinci sau șase.

Treceri de treaptă superioară și descendentă

Overdrive sau overdrive (din engleză  overdrive ) - angrenaj cu un raport de transmisie mai mic de unu . Se numește „creștere” în măsura în care, cu un astfel de raport de transmisie, arborele antrenat se rotește mai repede decât arborele de antrenare, adică la ieșirea unui astfel de angrenaj are loc o creștere a numărului de rotații. În același timp, cantitatea de cuplu furnizată roților motoare este oarecum redusă, dar, în același timp, numărul de rotații a motorului este redus la aceeași turație a vehiculului, ceea ce, celelalte lucruri fiind egale, la conducerea în treapta de viteză, reduce consum de combustibil, zgomot și uzură.

Există două opțiuni de proiectare pentru overdrive: sub forma unei unități de transmisie separată (în esență o cutie de viteze suplimentară cu două trepte cu direct și overdrive), instalată de obicei la ieșirea cutiei de viteze principale și jucând rolul unui divizor , permițând includerea acesteia. pentru a regla raportul de viteză al transmisiei în treapta de viteză curentă, cutia de viteze principală în jos (numai în treptele cele mai înalte sau mai multe trepte superioare, sau în oricare dintre treptele disponibile - în acest din urmă caz, numărul total de trepte ale transmisiei este de fapt dublat ); sau sub forma unei transmisii încorporate în cutia de viteze însăși cu un raport de transmisie mai mic de unu, care este pornit în același mod ca toate celelalte trepte.

Până în anii 1970, overdrive-ul la mașinile de pasageri era de obicei proiectat ca o unitate separată de cutia de viteze, de regulă, un angrenaj planetar care nu necesita eliberarea ambreiajului pentru a trece de la direct la overdrive. În funcție de designul specific, overdrive-ul poate fi pornit fie manual de către șofer (în ilustrația din stânga), fie automat de către servo, de regulă, la atingerea unei anumite viteze la conducerea în treaptă directă (în ilustrația de pe dreapta) . Uneori, overdrive-ul era încorporat în carcasa punții spate, formând o singură unitate cu treapta principală (de fapt, treapta principală cu o alegere a două rapoarte de transmisie).

De exemplu, la un Volvo 240 cu o cutie de viteze cu patru trepte, ar putea fi comandat un overdrive planetar alimentat electric, opțional, activat de un steag pe maneta de viteză și disponibil cu diferite rapoarte de transmisie. Includerea sa a făcut posibilă, la conducerea în treaptă directă, obținerea versiunii sale sporite cu un raport total de transmisie mai mic de unu. La mașinile Ford din anii 1950 și 1960, overdrive-ul era activat automat atunci când se conducea în treapta directă la viteze care depășeau 27 mile pe oră (aproximativ 45 km / h) și s-a oprit când a scăzut sub 21 mile pe oră (aproximativ 35 km / h). h) sau când apăsați puternic pedala de accelerație (așa-numitul mod kick-down, overdrive pentru depășiri viguroase) [5] . munca șoferului la schimbarea vitezelor la o mașină cu o cutie de viteze cu trei trepte și un comutator basculant de supramulțumire pe panoul de instrumente - este demonstrată trecerea de la neutru la primul, al doilea, al doilea cu overdrive, al treilea și al treilea cu overdrive treptele.

De la mijlocul anilor 1960 și începutul anilor 1970 la unele, în principal mașini sport, overdrive-ul a început să fie integrat în cutiile de viteze manuale cu patru trepte ca o a cincea supramulțumire, care a devenit o practică obișnuită în anii 1980. În același timp, designul transmisiei în ansamblu s-a dovedit a fi ceva mai simplu și mai ușor decât în ​​cazul unui overdrive sub forma unei unități separate și a simplificat, de asemenea, conducerea, dar posibilitatea de a obține un număr dublu. s-a pierdut treptele de viteză (care, cu toate acestea, chiar și cu posibilitatea tehnică, a fost rar folosit în practică, deoarece a făcut conducerea mult mai dificilă - în cele mai multe cazuri, o supramulțumire separată a fost folosită doar pentru a crește numărul de rotații ale transmisiei la conducerea în treapta directă, adică pentru a obține același efect pe care l-a dat treapta a cincea situată după treapta a patra directă cu un raport de transmisie mai mic de unu). În zilele noastre, într-o cutie de viteze poate exista mai mult de o supramulțumire.

La camioane, overdrive-ul încorporat în cutie de viteze (numit overdrive sau economic gear) s-a răspândit mult mai devreme, chiar înainte de al Doilea Război Mondial - de exemplu, Studebaker US6 avea o cutie de viteze cu cinci trepte cu o a cincea overdrive, la fel ca multe sovietice de după război. camioane grele ( ZIS-150 , MAZ-200 și altele).

Viteza maximă a mașinii în overdrive este de obicei mai mică decât în ​​linie dreaptă (cu un raport de transmisie de 1,0) sau aceasta din urmă având un raport de transmisie de aproximativ unu. Acest lucru se datorează faptului că atunci când raportul de transmisie este mult mai mic decât unitatea, sarcina motorului la aceeași turație este semnificativ mai mare decât în ​​alte trepte, drept urmare motorul este puternic supraîncărcat și nu își poate dezvolta puterea maximă. revoluții. De exemplu, viteza maximă a VAZ-21093 în treapta a patra (raportul de transmisie 0,941) este cu 10 ... 12 km / h mai mare decât în ​​a cincea (0,784). Calitățile dinamice ale mașinii (capacitatea sa de a accelera viguros atunci când apăsați pedala de accelerație) în treapta a cincea sunt, de asemenea, semnificativ mai slabe decât în ​​treapta a patra, ceea ce se explică prin faptul că factorul dinamic D în treapta a cincea pe toată gama de viteze este mai puțin important decât în ​​al patrulea. Mai mult, în acest caz, atât treapta a patra, cât și a cincea sunt în mod formal overdrive, astfel încât VAZ-21093 încă dezvoltă viteza maximă în overdrive (deși cu un raport de transmisie foarte apropiat de unu). O mașină VAZ-21053 cu o cutie de viteze cu cinci trepte, în care treapta a patra este directă (1,0), iar treapta a cincea este overdrive (0,82), își dezvoltă viteza maximă în treapta directă, iar în treapta de viteză a cincea viteza maximă. devine mai jos cu aceeași ~10 km/h. În același timp, în treapta a cincea, aceleași mașini în condiții similare consumă cu 5-6% mai puțin combustibil decât în ​​treapta a patra și au, de asemenea, un nivel semnificativ mai scăzut de zgomot în cabină, ceea ce determină fezabilitatea tehnică a utilizării overdrive-ului în treapta a patra. transmisii. [6] [7]

Reducere (divizor de viteze, demultiplicator ) - o unitate de transmisie care funcționează în tandem cu cutia de viteze și vă permite să creșteți și mai mult raportul de transmisie al transmisiei (și, în consecință, să reduceți numărul de rotații la ieșire) în treapta de viteză actuală a cutie de viteze principală, datorită căreia se obține o creștere a cuplului . Deci, un divizor de viteze a fost instalat pe un camion KamAZ, ceea ce permite oricărei trepte a cutiei principale să aibă două dintre opțiunile sale - direct și, respectiv, joasă, în loc de cinci trepte ale cutiei principale în transmisia vehiculului, au existat de fapt. zece trepte (cinci directe și cinci joase datorită includerii unui divizor de treaptă inferioară). Dacă condițiile de drum necesită o creștere a raportului de viteză al transmisiei, dar nu într-o asemenea măsură încât să justifice comutarea cutiei principale la o treaptă inferioară, șoferul KamAZ ar putea folosi un steag pe maneta de viteză pentru a schimba separatorul într-o treaptă inferioară. treapta de viteză, primind o versiune inferioară a treptei curente a cutiei principale, realizând în același timp o economisire vizibilă a eforturilor șoferului și reducerea oboselii acestuia, crescând adaptabilitatea mașinii la condițiile de drum datorită posibilității de selectare mai fină a raportului de transmisie. De asemenea, a fost inclusă o schimbare în treaptă în treaptă la viteze la conducerea cu o sarcină grea sau în condiții dificile de drum.

Cutie de viteze planetară cu antrenare mecanică

Nu există cutii de viteze manuale planetare în mai multe etape pentru mașini ca atare. Crearea unor astfel de MCP-uri este complicată de două puncte: necesitatea unui grup mecanic de antrenare a elementelor de control al frecării, care va fi cu atât mai dificilă cu cât este mai mare numărul de grade de libertate al cutiei de viteze planetare și necesitatea unui fel de schimbare a vitezelor. regulator de viteză (viteza de pornire a următorului element). În plus, orice cutie de viteze planetară se caracterizează prin problema defalcării raționale a intervalului de putere în funcție de rapoartele de transmisie date, care este cu cât este mai dificil de rezolvat, cu atât este mai mare numărul de grade de libertate. Datorită faptului că în cutiile de viteze moderne pe angrenaje planetare, acestea încearcă să organizeze funcționarea elementelor de control al frecării în așa fel încât la fiecare trecere de la orice treaptă de viteză la una mai mare sau una mai jos, funcționează doar două elemente de control al frecării (unul dintre ele). se oprește și se pornește). ), iar procesul de pornire a oricărui element de control al frecării poate fi teoretic organizat prin intermediul unei pedale de ambreiaj, este posibil în mod speculativ să se creeze o cutie de viteze manuală planetară secvenţială cu un număr mare de viteze, dar în practică, astfel de evoluții care au atins stadiul de eșantion operabil nu sunt cunoscute. Cele mai apropiate de acest concept pot fi considerate cutii de viteze Wilson planetare britanice cu control pneumatic, folosite in perioada pre- si postbelica pe diverse vehicule britanice, de la masini la tancuri.

Într-o implementare pur mecanică, cea mai cunoscută cutie de viteze planetară în două trepte (+2; -1) a mașinii Ford T. Această cutie de viteze manuală avea două grade de libertate. Trei elemente de control al frecării ale acestei cutii de viteze (două frâne și un ambreiaj), fiecare dintre ele responsabil pentru comutarea propriei trepte de viteză, au primit o acționare mecanică de la două pedale - o treaptă înainte cu trei poziții și o pedală de ambreiaj (două trepte și neutru). , și o pedală de marșarier cu două poziții (pornit și oprit). Astfel de cutii de viteze planetare cu viteză mică într-un stadiu incipient al industriei auto au fost produse nu numai de Ford și nu numai pentru mașini, ci și pentru tractoare în primul rând, dar toate cutiile de viteze planetare moderne au o acționare hidraulică și cutiile de viteze manuale nu pot fi. considerată. Butucii de biciclete planetare pot avea până la 14 viteze și o implementare pur mecanică a comutării, dar în transmisiile moderne în mai multe etape ale mașinilor, numai demultiplicatoarele cu două viteze de tip (+2) sau (+1; -1) pot avea un antrenare mecanică , situată atât împreună cu setul principal de angrenaje de pe arbori și roți dințate, cât și separat, care, din cauza funcțiilor limitate ale funcțiilor lor, nu se numesc cutii de viteze.

Mecanisme de control

Într-o cutie de viteze manuală clasică, maneta de viteze este folosită pentru a selecta treapta dorită . Cu acesta, puteți porni oricând oricare dintre treptele disponibile (cu excepția marșarierului, care, în unele modele de cutie de viteze, poate fi pornită numai după deblocarea unei siguranțe speciale).

Locația pârghiei și sistemul de acționare pot varia foarte mult în funcție de aspectul vehiculului și de moda actuală.

  • Maneta este amplasata pe capacul cutiei de viteze (de obicei in partea superioara sau laterala), sau pe o extensie speciala, si direct sau cu ajutorul tijelor amplasate in interiorul extensiei actioneaza asupra furcilor de selectie a vitezelor. În acest caz, toate mecanismele de schimbare a vitezelor sunt amplasate în interiorul carcasei cutiei de viteze, iar pârghia mișcă direct furcile de schimbător care acționează asupra ambreiajelor de schimbare sau a treptelor de viteză. Principalul avantaj al unei astfel de scheme este cea mai mare claritate a schimbării vitezelor și practic nu suferă nici măcar după o funcționare pe termen lung. În plus, se caracterizează prin fiabilitate și durabilitate ridicate. Dezavantaje - datorită caracteristicilor de amenajare, pârghia situată pe corpul cutiei poate fi deplasată puternic înainte în raport cu scaunul șoferului sau - cu aspectul vagonului - deplasată înapoi ( RAF-2203 , GAZ-66 ), ceea ce face ca schimbarea vitezelor să fie incomod ; de asemenea, datorită faptului că pârghia este amplasată direct pe unitatea de putere, i se transmit vibrații, ceea ce se observă mai ales atunci când se folosesc motoare dezechilibrate, cum ar fi patru în linie. Aplicabilitatea unei astfel de unități este puternic limitată de aspectul mașinii, în care cutia de viteze este situată relativ aproape de șofer.
Deci, pe mașina GAZ-69 , a fost folosită o cutie de viteze manuală în două trepte, care a fost acționată de o pârghie situată direct pe capacul lateral. Mașina Volga GAZ-24 și toate modelele GAZ ulterioare (cu excepția celor mai recente) au cutii de viteze manuale cu trei căi cu o pârghie situată pe o margine specială a capacului superior al cutiei de viteze, care a făcut posibilă schimbarea manetei înapoi, plasându-l deasupra. extensia carcasei cutiei de viteze, oferind o comutare mai convenabilă. Microbuzele RAF , bazate pe unitățile Volga GAZ-24, pe același Volga MCP au un capac cu un design ușor diferit, cu o pârghie deplasată înainte, care, cu aspectul vagonului, face maneta mai mult sau mai puțin accesibilă șoferului - totuși , pentru un astfel de aranjament, aceasta este mai degrabă o excepție de la reglementări. Modelele VAZ cu tracțiune spate au o pârghie situată în partea de sus a capacului din spate al cutiei de viteze. Dintre mașinile străine, un design similar a fost utilizat recent pe scară largă pe modelele cu tracțiune spate, cum ar fi Ford Sierra , Ford Scorpio , modelele vechi Volvo cu cutii de viteze M40, M41 și altele asemenea, și multe altele. În prezent, o astfel de transmisie a cutiei de viteze este folosită relativ rar, deoarece mașinile cu aspect clasic se găsesc în principal în segmentul premium al pieței, unde se pun cerințe sporite la nivelul ergonomiei, vibrațiilor și zgomotului, ceea ce obligă la utilizarea unor unități complexe de selecție a vitezelor, cum ar fi cablul. Cu toate acestea, este utilizat pe scară largă în pick-up-uri și SUV-uri, unde niveluri mai ridicate de fiabilitate și durabilitate sunt esențiale, precum și modelele sport. În special, în transmisiile Borg-Warner , precum legendarul Tremec T-5 ( Ford Mustang , Chevrolet Camaro , Pontiac Firebird , etc.), și în gama de modele Chrysler , în principal la mărcile Dodge și Jeep .
  • Pârghia este amplasată de la distanță (pe podea, pe coloana de direcție sau pe panoul de instrumente) și este conectată la cutia de viteze cu ajutorul tijelor situate în afara corpului cutiei (numite de obicei „backstage”), o rolă sau cabluri Bowden (în ultima perioadă ). decenii, această opțiune a fost utilizată în mod special pe scară largă). Avantajele acestei soluții sunt locația convenabilă a pârghiei, absența transmiterii vibrațiilor către acesta și libertatea aproape completă în aspectul mașinii. Totodată, antrenarea cu tije este mai puțin durabilă și, în timp, permite slăbirea, ceea ce necesită reglarea sau înlocuirea culisei. În plus, claritatea schimbării treptelor cu un astfel de mecanism de schimbare este de obicei mult mai proastă decât în ​​cazul locației directe a pârghiei pe carcasa cutiei de viteze. Toate mașinile Moskvich, GAZ-20 și GAZ-21, aspectul vagoanelor UAZ (microbuze, „mormoloci”), Zaporozhets (ca toate modelele cu motor din spate) și aproape toate mașinile cu motor transversal (adică majoritatea modelelor moderne).
  • Tot pe unele modele au fost (și sunt) folosite sisteme de antrenare pneumatice sau electromecanice . Acestea sunt distribuite în principal pe camioane grele, autobuze și tractoare, la care cutia de viteze este adesea amplasată departe de scaunul șoferului, iar antrenarea mecanică ar fi prea voluminoasă și nesigură, în plus, schimbarea manuală directă a treptelor ar fi prea dificilă din cauza dimensiunilor mari. forța necesară pentru deplasarea ambreiajelor, ceea ce necesită utilizarea servo -urilor .

În plus, există cutii de viteze mecanice cu așa-numita „secvențială”, adică  schimbarea treptelor secvențială (din latină secvență - secvență), care, folosind o pârghie de balansare, o pârghie de joystick cu două poziții - de obicei, „+” și „ —”, sau „petale” speciale pe coloana de direcție, treptele pot fi schimbate doar una după alta. De regulă, controlul ambreiajului în astfel de sisteme este automatizat. Ei găsesc utilizare pe motociclete (foarte larg) și pe unele mașini sport.

De exemplu, pentru majoritatea motocicletelor autohtone, un arbore de copiere cu o canelură figurată este utilizat pentru a schimba treptele, care controlează mișcarea furcilor de schimbare a vitezelor, care la rândul lor acționează asupra angrenajelor de alunecare de pe arbori. În acest caz, treptele sunt comutate de o pedală sub forma unui balansoar conectat la arborele de copiere, care îl poate întoarce într-o direcție sau alta la un anumit unghi. Apăsarea vârfului piciorului pe platforma sa din față face ca un comutator să coboare în jos, călcâiul spre spate (sau ridicarea degetului platformei din față) să se pregătească, iar „neutru” este situat între treptele I și II.

Schimbați aspectul

Cu pârghie de podea

La marea majoritate a mașinilor moderne, o transmisie manuală este controlată de o pârghie situată pe podea. Aceasta se referă la amplasarea manetei direct pe podeaua mașinii, pe consola centrală sau în partea de jos a panoului de bord.

Metoda de selectare a unei anumite trepte în diferite cutii de viteze manuale cu o pârghie de podea poate varia semnificativ. Singurul lucru comun este că selectarea treptei de viteză dorită se realizează prin înclinarea manetei de schimbare în planurile longitudinale și transversale, adică traiectoria mișcării manetei în timpul comutării seamănă cu litera H (H-Pattern) . De obicei, prin balansarea pârghiei în plan transversal, șoferul selectează furca schimbătorului de viteze care trebuie schimbată și împingând-o înainte și înapoi, folosind furca selectată, schimbă sincronizatorul sau ambreiajul schimbătorului de viteze în carcasa cutiei de viteze în carcasa corespunzătoare. (de obicei direcția opusă de mișcare a capului pârghiei) direcție, aceasta incluzând o transmisie sau alta. De regulă, în poziția neutră, pârghia este ținută de unul sau mai multe arcuri.

  • La majoritatea vehiculelor, schimbarea vitezelor se efectuează conform următorului principiu (N - treaptă neutră, R - marșarier):

Acesta este modul în care treptele sunt schimbate la majoritatea mașinilor autohtone cu tracțiune spate.

Pe Moskvich cu tracțiune spate ( 408IE , cea mai mare parte a versiunii M-412 și toate 412IE , toate M-2138/2140 ), a fost folosită o versiune ușor modificată: pentru a cupla treapta de marșarier, a fost necesar să înclinați maneta spre dreapta și mutați-l înainte , nu înapoi :

La unele vehicule, există o blocare a marșarierului: treapta de marșarier nu poate fi cuplată până când acest mecanism este activat. De obicei, pentru a face acest lucru, trebuie să împingeți maneta în jos (de exemplu, mașinile VAZ cu tracțiune spate), apăsați o pârghie specială (buton), ridicați mașina de spălat alunecând de-a lungul pârghiei etc. În alte cazuri, nu se blochează. cu condiția și marșarierul poate fi greșit, porniți-o din mers, ceea ce la viteză mare poate duce, teoretic, la deteriorarea gravă a cutiei de viteze (în practică, este puțin probabil ca șoferul să aibă suficientă forță pentru a cupla complet marșarierul la viteză mare, totuși, uzura crescută a angrenajelor cutiei de viteze în timpul unei astfel de încercări este destul de reală).

  • În cazul unei transmisii cu cinci trepte, la aspect se adaugă o treaptă a cincea, de obicei pentru a o porni, trebuie să înclinați maneta spre dreapta și apoi să o mutați înainte, astfel încât aspectul să arate ca o literă dublă H :

Acest aspect este utilizat pe VAZ din familia „clasică” cu o cutie de viteze manuală cu cinci trepte și „Moskvich-2141” , a doua generație a „ Lada Kalina ”, „ Priori ” de producție târzie, precum și, de exemplu, cele mai multe modele Ford moderne cu o cutie de viteze cu 5 trepte .

  • Multe mașini europene (inclusiv VAZ-uri cu tracțiune față , Volkswagen ) folosesc o variantă diferită a acestui aspect, în care treapta de marșarier este cuplată într-o mișcare stânga înainte:

Cu toate acestea, în acest caz, riscul de a cupla accidental treapta de marșarier în loc de prima este destul de mare, mai ales cu o unitate uzată. Prin urmare, pe multe mașini moderne, este prevăzută o blocare a includerii acesteia (prezentată în exemplul MCP-6):

Dezactivarea blocării se realizează prin scufundarea pârghiei „în interior” sau prin deplasarea elementului mobil de pe maneta de viteze, de exemplu, prin ridicarea inelului de pe acesta, sau prin apăsarea butonului.

  • Unele mașini sport (de exemplu, BMW-urile vechi din seria a treia cu cutii de viteze manuale Getrag), modelele vechi de mașini cu influență americană și americană, camioanele Ural și alte modele folosesc o opțiune de aranjare a schimburilor complet diferită (în țările vorbitoare de limbă engleză este numit "dogleg" - Dogleg ):

Avantajul în acest caz este că pozițiile corespunzătoare treptelor de viteză a doua și a treia sunt pe aceeași linie, ceea ce accelerează schimbarea. La mașinile sport cu motoare puternice, accelerația principală are loc tocmai în treapta a doua și a treia, prima fiind doar pentru pornire.

Atunci când utilizați acest aspect pe vehiculele de teren (GAZ-69), este mai ușor să balansați mașina dacă se blochează prin cuplarea secvenţială a treptelor de viteză primul marşarier-primul marşarier (treptele sunt pe aceeași linie, ceea ce le permite să să fie schimbat foarte repede). Același lucru este valabil și pentru un camion a cărui treaptă întâi este utilizată în principal în condiții dificile de drum.

În plus, multe dintre cutiile de viteze cu acest aspect de schimbare nu au sincronizatoare sau le au doar în trepte superioare, în acest caz, un punct pozitiv este că la trecerea de la prima treaptă la a doua, apare automat o oarecare întârziere, ceea ce simplifică comutarea între trepte nesincronizate. primul cu treapta a doua sincronizată.

Dintre mașinile domestice, un astfel de aspect a fost folosit, de exemplu, de GAZ-69 , a cărui cutie de viteze era cu trei trepte. Când este convertit la pârghia de podea a cutiei de viteze Volga GAZ-21 , acesta dobândește, de asemenea, un astfel de aspect.

La camioanele KamAZ , aspectul este similar, dar pozițiile primei trepte și marșarier sunt opuse celor prezentate în figură.

  • Pe un camion Studebaker US6 cu o cutie de viteze cu cinci trepte, prima treaptă de viteză era situată vizavi de treapta de marșarier pentru a face mai ușoară „deplasarea” mașinii în teren [8] :

Aproape același aspect a fost folosit pe camioanele sovietice cu tracțiune integrală ale mărcii ZIS / ZIL, de exemplu ZIL-131  - diferența era în aranjarea opusă a pozițiilor corespunzătoare treptelor IV și V.

  • Cutiile de viteze cu 16 trepte din seria ZF 16S 16S au o așa-numită schemă de schimbare a neutru suprapusă - împingerea pârghiei la stânga sau la dreapta pornește sau dezactivează demultiplicatorul .

Când demultiplicatorul este pornit, treptele 1 ... 4 oferă mișcare la viteze mici, puteți activa și marșarierul, când demultiplicatorul este oprit, raportul total de transmisie al cutiei scade de mai multe ori, iar vitezele 1 ... 4 devin trepte 5 ... 8. În plus, numărul de trepte este dublat de un divizor, comutator de comandă care se află în fața manetei de control al cutiei de viteze.

  • Multe mașini americane și unele europene au folosit anterior un aspect în care prima treaptă de viteză era cuplată prin simpla deplasare a pârghiei înainte (a doua treaptă de viteză a fost inversată etc.):

Dintre modelele comune în Rusia, un astfel de aspect avea, de exemplu, Ford Taunus , Volvo 240 și unele modele BMW, cum ar fi BMW E30 . În plus, a fost folosit pe aproape toate Fordurile din America de Nord din anii 1960 și 1970 cu o cutie de viteze manuală.

  • Unele mașini moderne, cum ar fi Bugatti Veyron , au control automat al transmisiei. Acest lucru vă permite să utilizați așa-numitul. Schimbător cu palete cu posibilitatea de a selecta treptele cu palete pe volan. Dacă într-un astfel de design o pârghie este încă folosită pentru a schimba treptele, aceasta se mișcă numai înainte și înapoi, iar selecția treptelor se efectuează prin enumerare secvențială. Același control al schimbătorului de viteze a fost implementat și pe scaunele cu rotile ( S3D , etc.) construite pe unități de motociclete, inclusiv o transmisie manuală secvențială.

Cu tulpină

În trecut, locația manetei schimbătorului de viteze pe coloana de direcție era cea mai comună la autoturismele cu cutie de viteze manuală. Această modă a apărut în SUA în a doua jumătate a anilor 1930 și s-a răspândit în Europa la sfârșitul anilor 1940. Uneori un astfel de mecanism apare astăzi.

Acționarea de la pârghia coloanei de direcție este efectuată de tije complexe ( culisele ), ale căror articulații sunt supuse uzurii, iar la mașinile mai vechi necesită reglaje și lubrifiere periodice. Există două scheme principale pentru funcționarea unei astfel de unități. În primul, folosit de obicei cu cutii de viteze cu două sensuri (de exemplu, pe Pobeda și GAZ-21), fiecare tracțiune este conectată în mod constant la furca sa de schimbare și prin aceasta își controlează ambreiajul (sau treapta de alunecare) și alegerea actualului împingerea implicată se efectuează un știft pe arborele schimbătorului de viteze, care intră în canelurile butucului uneia sau celeilalte pârghii conectate la tija corespunzătoare. În a doua, folosită cu cutii de viteze cu trei căi (de exemplu, „Moskvich” cu cutii de viteze cu patru trepte), una dintre tije selectează furca de schimbător cuplată în prezent, iar a doua o mișcă, pornind și oprind direct treptele de viteză, în timp ce ambele tije sunt conectate direct la arborele schimbătorului de viteze și monitorizează mișcarea acestuia în diferite planuri.

Există, de asemenea, mecanisme de schimbare cu o pârghie a coloanei de direcție având un arbore de schimbare a vitezei coaxial cu arborele de direcție (GAZ-21) sau concentric cu acesta, adică gol situat în jurul arborelui de direcție ("Moscoviți" cu cutii de viteze cu patru viteze). În al doilea caz, nivelul de zgomot și vibrație transmis prin arborele schimbătorului de viteze către habitaclu este semnificativ redus.

Claritatea și viteza selecției treptelor cu un astfel de mecanism suferă adesea, mai ales atunci când este uzată, dar, în general, potrivit multor proprietari de mașini cu un astfel de mecanism de schimbare, aranjarea coloanei de direcție a pârghiei este mai convenabilă, deoarece nu trebuie să ajungeți la el, este întotdeauna la îndemână. Cu toate acestea, din cauza inerției mari a unității, este dificil să schimbați rapid treptele cu o astfel de acționare, așa că este de puțin folos pentru mașinile dinamice.

Dar un bun calcul al mecanismului de schimbare a vitezelor vă permite să minimizați efortul asupra pârghiei: de exemplu, pe Volga GAZ-21 cu un mecanism de schimbare a vitezei reparat, lubrifiat și reglat, puteți comuta fără a lua mâna de pe volan. Cu toate acestea, un mecanism foarte slab permite astfel de defecțiuni precum cuplarea și decuplarea incompletă a vitezelor, decuplarea lor spontană („knocking out”) și chiar blocarea completă a tijelor, care poate fi eliminată numai atunci când capota este deschisă.

  • Cea mai obișnuită configurație pentru sistemele de tijă este cea care a apărut în SUA în anii 1930 și s-a răspândit în anii 1940 și 1950 (mișcarea pârghiei este prezentată într-un plan paralel cu arborele de direcție, pârghia este situată în partea dreaptă) :

sau

Acesta este modul în care (a doua opțiune) vitezele au fost pornite pe Pobeda GAZ-M-20 , Volga GAZ-21 .

  • A existat și o opțiune pentru o cutie manuală cu patru trepte:
  • Pe „Moskvichs” cu o cutie de viteze manuală cu patru trepte și o pârghie de schimbare cu palete, precum și o serie de mașini europene, a fost folosit un aspect diferit:

În industria auto autohtonă, refuzul manetei de schimbare a coloanei de direcție a avut loc la sfârșitul anilor 1960 - începutul anilor 1970, în Europa - a început puțin mai devreme, dar a durat cel puțin până la mijlocul anilor 1970. În SUA, acest lucru s-a întâmplat la sfârșitul anilor 1970, odată cu plecarea ultimelor modele „buget” cu cutii de viteze manuale (de exemplu, Chevrolet Nova ) din transportoare - după aceea, transmisiile mecanice au devenit aproape exclusiv un atribut al mașinilor sport și SUV-urilor. , respectiv, avea pârghii de podea.

Între timp, în unele țări din Europa și în special din Japonia, pârghiile cu vâsle au fost folosite până de curând. De exemplu, în Hong Kong , toate taxiurile modelelor Toyota Crown și Nissan Cedric aveau o cutie de viteze manuală cu patru trepte cu palete înainte de a trece la transmisia automată în 1999. Până la începutul anilor 1990, microbuzele Toyota Hiace și Mitsubishi L400 aveau și schimbătoare de viteze pe coloana de direcție, cu o cutie de viteze manuală cu cinci trepte.

Distribuție

Vehiculele echipate cu cutii de viteze manuale au dominat multă vreme Europa , sunt încă foarte comune în CSI și domină în țările cu venituri mici.

În Statele Unite și în alte țări ale Americii de Nord, transmisiile manuale au fost aproape complet înlocuite cu transmisii automate hidromecanice și CVT -uri , care sunt în prezent echipate acolo în până la 90% dintre mașinile de pasageri. În Japonia, transmisiile automate și CVT - urile sunt, de asemenea, destul de răspândite .

Cu toate acestea, mașinile sport (și mașinile cu o imagine sportivă) sunt adesea echipate cu o cutie de viteze manuală. SUV-urile „rigide” (de exemplu, UAZ), de asemenea, au, de regulă, cutii de viteze mecanice, care este determinată de simplitatea designului, supraviețuirea și fiabilitatea lor ridicată, deși recent chiar și în acest segment de piață a existat o utilizare destul de răspândită a " automat".

Camioanele au, de asemenea, în cele mai multe cazuri, cutii de viteze mecanice, în special pentru tractoarele de mare putere (deși transmisiile automate au fost create și produse în serie pentru acestea, complexitatea și costul ridicat nu le permit încă să înlocuiască cutiile de viteze manuale în acest domeniu de aplicare. ).

Vezi și

Note

  1. GOST 18667-73, 1973 , p. 3.
  2. Dispozitivul și funcționarea mașinilor MAZ-500A și GAZ-66: Manual - M., DOSAAF, 1981, Kalishev G.V., Komarov Yu.N., Romanov V.M., BBC 39.335.4
  3. Tracțiunea și calculul dinamic al mașinii VAZ-2105. Lucrări de curs la disciplinele „Teoria mișcării mașinii”, „Mașini” (partea 2) și „Mijloace tehnice și proprietățile lor operaționale”.
  4. Echipa de autori NIIAT. ed. Lapshina, V.I. Scurtă referință auto NIIAT. - Ed. a 10-a. - M . : Transport, 1983. - S. 10, 28-29. — 220 s.
  5. Instrucțiuni pentru mașinile Ford din anul model 1953 (traducere în rusă)
  6. Viktor Slesarev. Un călăreț ascultător sau... un trapâi supărător? - „La volan”, 1 august 1997.
  7. A.N. Miroshnichenko. Tuning auto: un tutorial. Tomsk, Editura TGASU, 2015
  8. Copie de arhivă foto datată 9 august 2016 pe plăcuțele cabinei Wayback Machine cu aspect pentru schimbarea vitezelor.

Literatură

  • Standard de stat. GOST 18667-73. Mașini. Unități și mecanisme de bază . - oficial. - Moscova: Editura IPK Standards, 1973. - 14 p.

Link -uri