Kézi váltó

Kézi sebességváltó (kapcsoló) fogaskerekek (a továbbiakban a szövegben - MCP) - olyan sebességváltó , amelyben a sebességváltást mechanikus hajtás szervezi. [1] A kézi sebességváltó működésének ellenőrzése mindig teljes egészében a járművezetőre van bízva, akinek minden kézi sebességváltóval felszerelt járműnél saját maga kell, hogy vezetési tapasztalata alapján meghatározza mind a sebességfokozat kiválasztását az aktuális vezetési körülményekhez, és közvetlenül hajtják végre a sebességváltás folyamatát, gyakran egyidejűleg a tengelykapcsoló használatával .

Időpont

A legtöbb járműben használt belső égésű motor csak meglehetősen szűk fordulatszám-tartományban tud működni, ami megegyezik például egy benzinmotorjávalperces500-2100autó Eközben a jármű által működés közben elért sebességtartomány általában körülbelül 50-2500 ford./perc keréksebességnek felel meg ( teljesen bekapcsolt tengelykapcsoló mellett, anélkül, hogy figyelembe vennénk annak rövid távú megcsúszását , ami lehetővé teszi, hogy az autó elinduljon, amikor a hajtókerekek sebessége "lemarad" a motor főtengelyének forgási sebessége által adott értéktől ). Például egy VAZ-2106 autónál a motor fordulatszám-tartománya körülbelül 850-6000 ford./perc, a kerék fordulatszám-tartománya pedig 60 ford./perc (7 km/h-s sebességnél, ami alapjáraton az első sebességfokozatban való vezetésnek felel meg) 1460 ford./perc (154 km/h maximális sebességnél; a számítás 28 cm-es kerékgördülési sugárra történik) - a tartomány 1460 / 60 = 24, (3). Ráadásul alacsony fordulatszámon a motor által kifejlesztett teljesítmény kicsi, és maximális értéke csak a maximumnál valamivel alacsonyabb fordulatszámon érhető el - az úgynevezett maximális teljesítmény-fordulatszámokon. A motor által kifejlesztett forgatónyomaték kisebb mértékben változik, de a maximális nyomatékfordulatoknál is eléri a maximumot, általában körülbelül az üzemi tartomány közepén. Így ez a két tartomány alapvetően nem kompatibilis egymással, vagyis nem lehet egyetlen olyan áttételt választani, amely biztosítja a szükséges kerékfordulatszám-tartományt, és ezzel egyidejűleg a motor üzemi fordulatszám-tartománya teljes mértékben megfelelő lesz. használt.

Egy autó elindításához és felgyorsításához fizikai értelemben sok munkát kell eltölteni , ezért jelentős erőt kell adni a kerekeihez, amelyet csak kellően magas motorfordulatszám mellett lehet elérni. Eközben az autó sebessége induláskor alacsony. Ugyanez igaz a terepen történő vezetésre is, amikor alacsony járműsebesség mellett nagy teljesítmény és nyomaték szükséges.

Ezért van szükség változó áttételű sebességváltóra, amely lehetővé teszi a motor főtengelyének és a hajtókerekek fordulatszáma közötti különböző áttételek alkalmazását. A változtatható áttételi arány biztosításának műszakilag legegyszerűbb módja a mechanikus sebességváltó használata  - egy sebességváltó, amelyben az áttételt úgy változtatják meg, hogy több, eltérő áttételi arányú nyomatékot továbbító fogaskerékpár közül választanak egyet. A sebességváltó egészének legnagyobb és legkisebb áttételi arányát d teljesítménytartománynak vagy szabályozási tartománynak nevezzük. Az általános célú személygépkocsikon az erőátviteli tartomány általában nem haladja meg az 5 ... 6-ot, SUV-k esetében elérheti a 8 ... 9-et vagy még többet is. A szélesebb teljesítménytartomány lehetővé teszi, hogy minden motor üzemmódban a leggazdaságosabb és leghatékonyabb átviteli módot válasszák.

Az alsó fokozatok (általában egy vagy kettő), amelyek kiválasztásában részt vevő fokozatpárok a legnagyobb áttételűek (általános célú autóknál általában 5:1-től 3,5:1-ig) az indításra és a dinamikusra szolgálnak. gyorsulás, valamint állandó mozgás alacsony sebességnél és terepen. Alacsonyabb sebességfokozatban még nagy motorfordulatszámon is viszonylag lassan halad az autó, ugyanakkor teljes mértékben kihasználja az erejét és a nyomatékát, ami túlzott vonóerőt hoz létre a kerekeken, ami felgyorsítja az autót (a teljes vonóerő különbsége és a hajtóellenállási erő).

A többlet vonóerő egy bizonyos kritikus értékének túllépése (értéke a hajtótengely tömegétől, valamint a gumiabroncs és az út tapadási együtthatójától függ) azonban a hajtott kerekek megcsúszásához vezet. Egyes járművek normál útviszonyok mellett még az első sebességfokozatban sem tudnak rendesen elindulni a megcsúszás miatt – általában olyan teherautók vagy terepjárók, amelyek nagyon magas sebességfokozatú alacsonyabb sebességfokozatúak, és amelyeket úgy terveztek, hogy terhelt állapotban vagy terepen (földön, magasan) induljanak el. ellenállás), valamint a sebességváltó egészének nagy áttételi arányai (Ural-375: az 1. sebességfokozat áttétele 6,17; a sebességváltó teljes áttételi aránya a sebességváltó 1. fokozatában a legalacsonyabb fokozattal az átviteli eset 118).

Ezért az alsó fokozatok áttételeit úgy választják meg, hogy egyrészt az induláskor biztosítsák a kerekek gördülési ellenállásának maximális értékét, ami az adott üzemben elfogadható üzemi körülmények között lehetséges. a tervezett jármű (személygépkocsihoz - fokozott ellenállású földút körülményei között, SUV-hoz - gyengén teherbíró talajon, magas gördülési ellenállási együtthatóval stb.), valamint stabil mozgás minimális sebességgel, és másrészt normál körülmények között, hogy megakadályozzák a hajtókerekek elcsúszását induláskor [3] .

Indítás és kezdeti gyorsítás után alacsonyabb sebességfokozatban célszerű magasabb fokozatba kapcsolni - az egyik köztes fokozatba, amelyek áttételi aránya általában 2,5: 1 ... 1,5: 1 (általános célú autók esetén). A közbenső fokozatokban kifejlesztett maximális fordulatszámok magasabbak, mint az alacsonyabb fokozatokban, ráadásul az alacsonyabb motorfordulatszám miatt csökken a zaj is, de rosszabb a gázreakció.

A közbenső fokozatok számát és a szomszédos fokozatok áttételi arányát számos sebességfokozat sűrűsége jellemzi  - minél nagyobb ez, annál kisebb a motor fordulatszámának csökkenése a szomszédos fokozatok közötti váltáskor, annál simábban gyorsul az autó, a szinkronizálók munkáját megkönnyítik. Ugyanakkor növekszik a vezető terhelése - a vezetési körülmények legkisebb változása sebességváltást igényel, a sebességfokozatok nagyon „rövidek”, és a vezetés fárasztó.

A legfelső fokozatok, amelyeknek megfelelően a sebességfokozat-párok a legkisebb áttételi arányúak (körülbelül 1:1 vagy még kevesebb), állandó nagy sebességgel történő mozgáshoz használatosak. Ebben az esetben a motor főként átlag feletti fordulatszámon, maximumig működik, ami megfelel a maximális teljesítményének, ami pontosan az, ami a maximális fordulatszám kialakításához szükséges.

A legmagasabb IV sebességfokozatban 1: 1 áttétellel (közvetlen, amelyben a motor főtengelye a bemenő tengelyen keresztül közvetlenül kapcsolódik a sebességváltó kimenő tengelyéhez és a hozzá kapcsolódó kardántengelyhez), a sebességváltó teljes áttételi aránya a véghajtás áttétele határozza meg - jelen esetben 4,1:1. Így ez az autó IV sebességfokozatban körülbelül 22 km/h (minimum 850 ford./perc) és 154 km/h (maximális sebesség mellett) sebességtartományban tud haladni, a valóságban pedig még ennél is szűkebb sebességgel, hiszen a minimumhoz közeli fordulatszámon előfordulhat, hogy a motor teljesítménye még az egyenletes mozgáshoz sem elegendő, a motor leáll.

Legfelső fokozatban az autó nem tud elindulni és alacsony sebességgel haladni, de az elfogadható határokon belüli motorfordulatszámmal maximális fordulatszámig képes haladni. A szokásos 90-110 km / h közötti helyközi sebesség a VAZ-2106-ot IV sebességfokozatban fejleszti a 3500-4000 ford./perc tartományban, ami megfelel a motor maximális nyomatékának, és először is hozzájárul az üzemanyag-fogyasztáshoz, mivel ez a motor működési módja. hatásfok szempontjából optimális, másodszor pedig erőtartalékot biztosít az autónak előzés esetén. Ha intenzívebb gyorsításra van szükség, a vezető III-as köztes fokozatba kapcsolhat, amelynél a maximális sebesség körülbelül 120 km/h.

Éppen ellenkezőleg, a legalacsonyabb I fokozatban, 3,24:1-es áttétellel, a sebességváltó teljes áttétele már 13,284:1, a sebességtartomány pedig 7-48 km / h. Ebben a fokozatban az autó tud elindulni, parkolóban manőverezni, nehéz útviszonyok között haladni, alacsony sebességgel a maximális motorteljesítmény és nyomaték felhasználásával, de a maximális sebessége korlátozott.

A VAZ-2106 sebességváltó teljesítménytartománya ezért 3,24 (az 5-fokozatú sebességváltóval és a fő párral 3,9: 1-4,58-as késői változatnál).

A sebességfokozatok közötti váltáshoz tengelykapcsolót használnak  - egy pedállal vezérelt súrlódó tengelykapcsolót (általában), amely biztosítja a sebességváltó teljes leválasztását a motorról, amely leállítja a nyomaték átvitelét rajta, és lehetővé teszi a vezető számára, hogy mozgassa a sebességváltót. sebességváltó vagy sebességváltó tengelykapcsoló elfogadható erőfeszítéssel, ezáltal megváltoztatva a sebességváltó áttételi arányát, valamint a sebességváltó sima, zökkenőmentes csatlakoztatását a motorhoz, amely lehetővé teszi a sima mozgást is - a sebességváltó bemenő tengelyének sebessége alacsonyabb mint a motor főtengelye a tengelykapcsoló megcsúszása miatt, amíg teljesen be nem kapcsol.

A jármű sebességét adott i áttételi arány mellett a következő képlet határozza meg:

[4] , ahol :

Az eszköz alapjai

Hogyan működik

A kézi sebességváltó működési elve egy kinematikus kapcsolatra redukálódik a bemeneti és kimenő tengelyek különböző szakaszaiban, különböző áttételi arányú fogaskerekek kombinációival .

Tengelyek és fogaskerekek

Bármely sebességváltó párhuzamos tengelyekből áll, amelyek egyetlen házban (az úgynevezett forgattyúházban ) helyezkednek el, és fogaskerekek vannak rajtuk.

A háromtengelyes sebességváltóban elsődleges, szekunder és közbenső tengelyek vannak .

  • Az elsődleges (hajtó) tengely a tengelykapcsolón keresztül csatlakozik a motor lendkerékéhez.
  • A másodlagos (hajtott) tengely mereven kapcsolódik a kardántengelyhez.
  • A közbenső tengely a forgás átvitelét szolgálja a bemeneti tengelyről a szekunder tengelyre.

Az elsődleges és a szekunder tengelyek sorba vannak rendezve, míg a szekunder tengelyt az elsődleges szárba szerelt csapágy tartja. Nincs merev kapcsolatuk és egymástól függetlenül forognak. A közbenső tengely az elsődleges és másodlagos tengelyek alatt, velük párhuzamosan helyezkedik el, gyakran oldalirányú eltolással. A tengelyeken fogaskerekek blokkok vannak . A működési zaj csökkentése érdekében a fogaskerekeket általában spirál alakúra készítik .

A bemenő tengelyen van egy fogaskerék , amely meghajtja a közbenső tengelyt. A rakodótengelyen egy köztes fogaskerekek blokkja található , amelyek fogaskerekei általában mereven kapcsolódnak a rakodótengelyhez, és gyakran egy egységként készülnek vele. A hajtott fogaskerekek a másodlagos tengelyen helyezkednek el , amelyek vagy a tengely hosszirányú bordáin helyezkedhetnek el és azok mentén hosszirányban szabadon mozoghatnak ( csúszó fogaskerekek ), vagy szabadon foroghatnak rajta ( állandó hálós fogaskerekek ), ebben az esetben a hosszirányú elmozdulás kizárt, és a sebességváltót úgy kapcsolják be, hogy a tengelyre egy fogaskereket rögzítenek a tengelyre csúszó tengelykapcsolóval , amely gyakran olyan mechanizmussal van felszerelve, amely kiegyenlíti a tengely és a fogaskerék szögsebességét - szinkronizáló . Sportautók vagy speciális felszerelések nem szinkronizált sebességváltóiban gyakran használják a kutyakuplungot ugyanerre a célra .

A kéttengelyes sebességváltóban csak primer (hajtó) és másodlagos (hajtott) tengelyek vannak, és a nyomatékot közvetlenül a bemenő tengely fogaskerekei adják át a másodlagos fogaskerekeihez. Az elsődleges és a másodlagos tengelyen egyaránt elhelyezhetők csúszó fogaskerekek és/vagy csúszókuplungos (fogazott vagy bütykös) állandó kapcsolódású fogaskerekek.

Alkalmanként pár fogaskerék helyett többsoros, zajtalan Morse vagy Reynold fogaskerékláncokat lehetett használni a forgás átvitelére az elsődleges vagy közbenső tengelyről a szekunder tengelyre, amit különösen széles körben alkalmaztak a drága autókon az alacsony zajszintű spirális kerék széleskörű bevezetése előtt. állandó kapcsolódású fogaskerekek. Ebben az esetben a lánchajtás egyik lánckerekét a tengellyel egy egységként készítették el, és a lánccal összekötött másodikat (általában a másodlagos tengelyen található) a tengelyére fogaskerék, ill. bütykös tengelykapcsolót, miközben a lánc elkezdte továbbítani a nyomatékot.

Sebességváltó

A hajtott tengely fogaskerekei között sebességváltó tengelykapcsolók (vagy hornyos tengelykapcsolók ) találhatók. A fogaskerekekkel ellentétben ezek a tengelyre vannak rögzítve és vele együtt forognak , de a tengelye mentén mozoghatnak (oda-vissza).

A tengelykapcsolók (vagy csúszó fogaskerekek, ha a tervezésben tengelykapcsoló helyett használják őket) száma szerint a sebességváltókat kétirányú, háromutas stb. Tehát egy háromutas sebességváltónak három tengelykapcsolója van, amelyek mindegyike blokkolhat egy bizonyos sebességfokozatnak megfelelő két fokozatot a tengelyen - vagyis egy háromutas sebességváltónak 4-5 előremeneti fokozata lehet (plusz hátramenet). Egy négyutas doboznak 6, 7 (plusz hátrameneti fokozat) vagy 8 (hátrameneti fokozat nélkül) fokozata lehet - ez utóbbi opciót általában a mezőgazdasági gépeknél használják, ahol a hátramenetet külön hátramenet biztosítja .

A kimenő tengely fogaskerekeinek a fogaskerekes tengelykapcsolók felőli oldalán fogaskeréktárcsák találhatók . Ugyanennek a koronának van a hajtótengely hátsó vége. A reciprok fogaskerekek a kapcsoló tengelykapcsolókon találhatók.

A váltókar elmozdulásakor a csúszkákon keresztüli speciális hajtás segítségével mozgásba lendülnek a sebességváltó villák , amelyek hosszirányban mozgathatják a tengelykapcsolókat. Egy speciális reteszelő mechanizmus ( zár ) nem teszi lehetővé két fokozat egyidejű bekapcsolását. A zár két csúszkát semleges helyzetbe rögzít, amikor a harmadik csúszka elmozdul (háromutas sebességváltóban), ami kizárja két fokozat egyidejű bekapcsolását.

Amikor a kapcsoló tengelykapcsoló a kívánt sebességfokozat irányába mozog, a gyűrűs fogaskerekei találkoznak, és a tengellyel együtt forgó kapcsoló tengelykapcsoló összekapcsolódik a sebességváltó fogaskerékkel, blokkolva azt. Ezt követően együtt forognak, és a sebességváltó elkezdi átadni a forgást a motorról a végső hajtásra a hajtótengelyen keresztül.

Szinkronizálók

A sebességváltóban a fogaskerekek rázkódásmentes kapcsolásához szinkronizálókat használnak , amelyek kiegyenlítik a hajtómű és a kapcsoló tengelykapcsoló kerületi sebességét, és megakadályozzák, hogy a tengelykapcsoló blokkolja a sebességfokozatot, amíg azok sebessége egyenlővé nem válik. Mivel ez a folyamat ezredmásodperc nagyságrendű időt vesz igénybe, lehetetlen észlelni a szinkronizáló ellenállását a tengelykapcsoló mozgásával szemben speciális műszerek használata nélkül sebességváltáskor - a vezetőnek egyszerűen nincs ideje érezni (lásd a " Szinkronizált és nem szinkronizált kézi sebességváltók " című részt is .

Példa

Az alábbiakban vázlatosan bemutatjuk a hátsókerék-hajtású személygépkocsi háromtengelyes, háromutas négyfokozatú kézi sebességváltójának működését, állandó hálófogaskerekekkel és szinkronizálókkal az előremenetben és a csúszó hátramenetben. 1, 2, 3, 4, R - a megfelelő fogaskerekek fogaskerekei, fixen a közbenső tengelyre rögzítve.

Színek:

  • Meghajtó (elsődleges) tengely - narancssárga
  • Hajtott (másodlagos) tengely - sárga
  • Köztes tengely - szürke
  • Hátsó tengely és a megfelelő csúszka - zöld
  • 3-4. fokozat csúszka - lila
  • 1.-2. fokozat csúszka - kék

N - üres fokozat: egyik tengelykapcsoló sem kapcsolódik semmilyen fogaskerékhez, az elsődleges és a közbenső tengely forog, a másodlagos nyugalomban van.

I sebességfokozat: az első-második tengelykapcsoló (az ábrán élénkkék) blokkolja az első fokozatot a kimenő tengelyen; a forgást először a bemeneti tengely egyetlen fogaskereke továbbítja a közbenső tengelyre, majd onnan - az első fogaskerék fogaskerekén keresztül a másodlagos tengelyre, majd a sebességváltóra.

II. fokozat: ugyanaz a tengelykapcsoló mozgatja és blokkolja a második fokozatot;

3. sebességfokozat: 1.-2. sebességi tengelykapcsoló üres állásban; a harmadik-negyedik tengelykapcsoló (az ábrán lila) a hajtott tengelyen blokkolja a harmadik fokozatot, a forgás a bemenő tengelyről a közbenső tengelyre, onnan pedig a harmadik fokozaton keresztül a szekunder tengelyre kerül.

IV fokozat: első-második tengelykapcsoló üres állásban; a harmadik-negyedik tengelykapcsoló blokkolja a bemenő tengely koronáját, így az elsődleges és a szekunder tengely egyetlen egységként forog. A közbenső tengely nem érintett (de továbbra is forog, mivel folyamatosan kapcsolódik az elsődlegeshez).

Az ilyen sebességváltónak, amelyben a forgást közvetlenül a bemeneti tengelyről a szekunderre továbbítják, megkerülve a közbenső tengely fogaskerekeit, mindig egy áttételi aránya van - 1: 1, és közvetlen átvitelnek nevezik , mivel a nyomatékot közvetlenül a tengelyről továbbítják. bemeneti tengely a szekunderhez. A sebességváltó ilyen üzemmódja előnyös, mivel csökkennek a veszteségek és a kopás.

R - hátramenet: tengelykapcsolók üres állásban; a saját tengelyén forgó csúszó hátramenet a megfelelő ellentengely fogaskerekébe és a hajtott tengely fogaskerekébe (az ellentengely fogaskereke nem fér össze a hajtott tengely fogaskerekével) páratlan számú hálópár (három pár) jön létre, amelyet a szekunder a tengely a bemeneti tengely forgásával ellentétes irányban forog.

Kéttengelyes és háromtengelyes MCP-k

A legnépszerűbb az MCP két kivitele - kéttengelyes és háromtengelyes, a bennük lévő tengelyek számától függően.

A kéttengelyes sebességváltóban a nyomaték közvetlenül a motor lendkerékéhez csatlakoztatott elsődleges (hajtó) tengely fogaskerekeitől a vele párhuzamosan elhelyezkedő másodlagos (hajtott) tengely fogaskerekeihez kerül. Ugyanakkor a sebességváltó egyszerűnek és kompaktnak bizonyul, de minden sebességfokozatban fogaskerekeket használnak a nyomaték átvitelére, ami csökkenti a sebességváltó hatékonyságát felső sebességfokozatban történő vezetéskor - azonban a közbenső fokozatok növekedése árán. a nyomaték átvitelében kevesebb alkatrész miatt. Az ilyen sebességváltók fő előnye, hogy a motort és az autó teljes sebességváltóját egyetlen kompakt hajtóművé egyesítik. Ilyenek a nehéz motorkerékpárok sebességváltói (hazai " Ural " és " Dnepr "), szinte minden hátsó motoros elrendezésű és elsőkerék-hajtású autó.

A háromtengelyes hajtóműben a nyomatékot először egy fogaskerékpár továbbítja a bemenő tengelyről a vele párhuzamosan elhelyezkedő közbenső tengelyre, és már annak fogaskerekeiből a bemenőtengellyel koaxiálisan elhelyezkedő kimenő tengely fogaskerekeibe. Egy ilyen sebességváltó nehezebbnek és összességében nehezebbnek bizonyul, de megvalósítható benne egy közvetlen átvitel, amelyben a nyomatékot fogaskerekek nélkül továbbítják a bemenő tengelyről azonnal a kimenetre, egy egységbe kombinálva csúszó tengelykapcsoló. A háromtengelyes sebességváltó másik előnye, hogy sokkal nagyobb áttételi arányokat és összességében szélesebb teljesítménytartományt lehet elérni.

Jelenleg a legtöbb személygépkocsi, különösen az elsőkerék-hajtású, kéttengelyes sebességváltóval rendelkezik, míg a teherautókon és SUV-kon továbbra is a háromtengelyes sebességváltó a legelterjedtebb.

A modern autókon a kompaktság növelése érdekében három- és négytengelyes sebességváltók is használhatók, a kéttengelyesnek megfelelő működési elv szerint - közbenső tengely nélkül, forgásátvitellel a bemenő tengelyről egyre. több másodlagosból egyszerre. Általában ezeknek a sebességváltóknak legalább 6 előremeneti fokozata van, például - VW 0A5. Ezekben a nyomaték a bemenő tengelyről a végső hajtásra az első, második és harmadik szekunder tengelyen keresztül jut el, amelyek végfogaskerekei folyamatosan kapcsolódnak a végső hajtóműhöz. Az ilyen sebességváltókat rövid hosszúság jellemzi, aminek köszönhetően jól illeszkednek a keresztirányú erőegységekkel rendelkező első és összkerékhajtású járművek sűrűn elrendezett motorterébe.

Szinkronizált és nem szinkronizált MCP-k

Az első hajtóművek nagyon egyszerű homlokkerekes reduktorok voltak, amelyekben a tengelyek hossztengelyein csúszó fogaskerekek hosszirányú mozgása miatt változtattak az áttételen. A sebességfokozat bekapcsolásakor az egyik sebességfokozat a tengely mentén elmozdult, miközben annak fogai a megfelelő válaszfogaskerék fogaihoz kapcsolódtak, a fogaskerekek egymáshoz kapcsolódtak, és elkezdték továbbítani a nyomatékot. Ahhoz, hogy a fogaskerekek fogaskerekei összekapcsolódjanak, az szükséges, hogy kerületi sebességük legalább megközelítőleg azonos legyen. A forgatónyomaték-átvitelt biztosító fogaskerékpár kerületi sebessége azonban a fokozatbekapcsolás pillanatában általában nem egyezik meg, így az a kísérlet, hogy a fogaskerekeket egyszerűen egymás felé mozgatják az érintkezésig, erős lökéshez vezet a sebességváltóban, amit jellegzetes köszörülés és a fogak nagyon gyors kopása. Ezért a sofőrnek a gázpedálra ható és speciális tengelykapcsolóval való munkavégzési módszerekkel nagyjából ki kellett egyenlítenie a fokozatok kerületi sebességét, amelynek ügyes végrehajtásával a megfelelő pillanatban hangtalanul és sokk nélkül kapcsoltak egymáshoz. Egyéb.

A fokozatváltáskor a fokozatok kerületi sebességének nagyjából kiegyenlítésére a "dupla szorítás" nevű módszert alkalmazzák: az alacsonyabb és magasabb fokozatok közötti váltáshoz először nyomja le a tengelykapcsoló pedált, kapcsolja ki a sebességfokozatot (a doboz "üres" állásban van) , engedje el a tengelykapcsolót - miközben a bemenő tengely fordulatszáma kiegyenlítődik a motor fordulatszámával -, majd ismét nyomja meg a pedált, és kapcsolja be a kívánt fokozatot. Magasabb sebességfokozatról alacsonyabbra váltáskor „dupla nyomást visszagázolással” használnak  - a műveletek sorrendje ugyanaz, de amikor a sebességváltó üresben van és a tengelykapcsoló be van kapcsolva, akkor a „visszagázolás” megtörténik - nyomja meg a gázpedált, növelve a motor főtengelyének fordulatszámát és hozzárendelve a sebességváltó bemenő tengelyét a sebességváltóval és a hozzá tartozó kimenő tengelyre. A "visszagázolás" erőssége a bekapcsolt fokozattól (pontosabban a motor fordulatszámától) függ. Egy modern személygépkocsin ezek a készségek is jól jöhetnek – például segítenek a sebességváltásban, ha a tengelykapcsoló meghibásodik, vagy a hirtelen motorfékezés szükségességét, ha a működő fékrendszer meghibásodik.

Ezt követően a homlokkerekes csúszó fogaskerekeket állandó hálózású, csendes csavarkerekekre cserélték, amelyeket a ferde fogazat miatt a hajtómű működése közben átmenetileg nem lehetett kikapcsolni - a tengelykapcsoló bekapcsolt állapotában mindig forognak, bár nem mindig vesznek részt a nyomaték átvitelében. Ebben az esetben a fogaskerekek bekapcsolása a fogaskerekektől elkülönülő , a tengellyel együtt forgó és azon haladni képes csúszó fogaskerekek segítségével történt, szélsőséges helyzetekben rögzítve rajta a szomszédos fogaskerekek egyikét vagy másikát. A fogaskerék bekapcsolásakor a hozzá tartozó fogaskerekes tengelykapcsoló üres állásból a szélső helyzetek egyikébe kapcsol és a megfelelő fogaskereket a tengelyre rögzíti, ezzel a fogaskerékkel egy darabban készült egyenes fogakkal átmenve a fogaskerékhez. Ez a gyűrűs fogaskerék, akárcsak maga a sebességváltó tengelykapcsolója, nemcsak a sebességváltó bekapcsolására szolgál, hanem részt vesz a nyomaték átvitelében is. Ez némileg megkönnyítette a vezető munkáját a karra ható erő csökkentése miatt (a tengelykapcsolók nyíróereje jóval kisebb, mint maguknak a nyomatékot továbbító fogaskerekeknek), de nem mentette meg a fenti módszerektől.

Egyes, nem szinkronizált kézi sebességváltóval felszerelt sportautókon és motorkerékpárokon általában a tengelykapcsoló lenyomása nélkül váltanak sebességet, ami nagy tapasztalatot igényel a vezetőtől (az automatizmus szintjén szükséges pontosan „kitalálni” a szükséges motorfordulatszámot a váltás pillanata).

A személygépkocsikon a teljesen szinkronizálatlan kézi sebességváltókat főként az 1930-as évek közepéig használták ... a negyvenes évek végéig (a szovjet autóipar gyakorlatában - GAZ-A , M-1 , korai Pobedy , Moskvich-400 sorozat ), ami után a legtöbb új modellben legalább a legmagasabb előremeneti fokozatok szinkronban vannak.

A nehéz tehergépjárműveken és traktorokon azonban, amelyek sebességváltóinak sebessége nagyszámú - esetenként akár két tucat is lehet -, a szinkronizálók felszerelése műszakilag nagyon nehéz, mivel jelentősen megnöveli a sebességváltó méreteit, költségét és tömegét, valamint Ezenkívül élesen csökkenti a tartósságot, mivel a szinkronizálók az MCP egyik leginkább kopó elemei. Az ilyen gépeket kezelő hivatásos sofőrök speciális képzésben részesülnek a nem szinkronizált sebességváltón történő sebességváltásra.

Ezenkívül a nem szinkronizált kézi sebességváltókat néha két okból is használják a modern sportautók és motorkerékpárok esetében: egyrészt a tapasztalt vezető gyorsabban (kisebb késéssel) kapcsolja a nem szinkronizált sebességváltókat, másrészt (ami még ennél is fontosabb), hogy az ilyen sebességváltók túlélhetőbbek. nagy terhelésű sportokhoz jellemzővel. Igaz, általában bütykös fokozatválasztó mechanizmust használnak (a fogaskerekeket nem fogaskerékkel, hanem bütykös tengelykapcsolóval rögzítik a tengelyre ) és szekvenciális vezérlést, ami némileg megkönnyíti a vezető munkáját. A szekvenciális bütykös dobozokat a legtöbb motorkerékpáron is használják.

Szinkronizált kézi sebességváltóban a speciális eszközök - szinkronizálók - nem engedik a kapcsoló tengelykapcsolót egyik fokozatról a másikra váltani, amíg a sebességük ki nem egyenlítődik, és biztosítja a kerületi sebességük összehangolását is.

A legegyszerűbb kúpos szinkronizáló (Borg-Warner típusú) egy bronz zárógyűrű, amely a tengelyen található a megfelelő fogaskerék fogaskereke és a csúszó tengelykapcsoló között. A gyűrűnek van egy belső kúpos felülete a fogaskerék felé és egy gyűrűs fogaskerék a tengelykapcsoló felé. A kúpos felületen egy menetet készítenek, amelyet az olajfilm átvágására terveztek. A zárógyűrű anyaga kopásálló és nagy súrlódási együtthatóval rendelkezik. A csúszóperselyhez sasok segítségével csatlakozik oly módon, hogy a tengely mentén történő mozgása a megfelelő zárógyűrűt ugyanabba az irányba mozdítja el.

Amikor a sebességváltó be van kapcsolva, a váltóvilla elkezdi a tengelykapcsolót a megfelelő sebességfokozat felé kapcsolni. A sebességváltó bekapcsolásához a tengelykapcsolónak a fogaskerék fogaskerekére kell mozdulnia, rögzítve a tengelyre, de jelenleg ez nem lehetséges, mivel a fogaskerék és a tengelykapcsoló kerületi sebessége a blokkológyűrűvel nem egyenlő, míg a blokkológyűrű pereme megakadályozza, hogy a tengelykapcsoló érintkezzen a fogaskerék peremével, megakadályozva a túlzott kopást. A tengelykapcsoló mozgását repedéseken keresztül a blokkológyűrűre továbbítják, amely szintén a tengely mentén elkezd mozogni a fogaskerék felé, amelyen van egy kúpos felület, amely reagál a blokkológyűrű kúpos felületére. A zárógyűrű kúpos felületével kölcsönhatásba lép a fogaskerék kúpos felületével, míg érintkezésük pillanatában a zárógyűrű kúpos felületén lévő menet átvágja a hajtókúpon lévő olajfilmet, ami fém-fém súrlódást okoz. . A tengelykapcsolóval azonos sebességgel forgó blokkológyűrű és a hajtókúp közötti súrlódási erő kiegyenlíti ezek szögsebességét, olyan helyzetbe forgatva a blokkológyűrűt, hogy a gyűrűjének fogai, a csúszó tengelykapcsoló és a sebességváltó fogaskerék gyűrűje megálljanak. egy sorban, ami után a tengelykapcsoló könnyen a fogaskerék fogaskerekére tud menni, rögzítve azt a tengelyen és ezáltal a fogaskereket is.

A szinkronizálók a hajtómű bármelyik tengelyén, de akár több tengelyen is elhelyezhetők egyszerre.

Régebben csak magasabb fokozatokat szinkronizáltak. Például a Volga GAZ-21 és sok egyidejű autó sebességváltójában csak a 2. és a 3. fokozat volt szinkronizálva, míg az 1. és a hátrameneti sebességfokozatban nem volt szinkronizáló. Ebben az esetben még mindig sokkal könnyebb volt autót vezetni, mint teljesen nem szinkronizált sebességváltóval: a sofőr legtöbbször szinkronizált magasabb sebességfokozatban próbált haladni, és csak akkor váltott nem szinkronizált sebességfokozatba, ha feltétlenül szükséges (például az utasítások szerint). a GAZ-21 esetében csak 5 km / h sebességre való lassítás esetén ajánlott az első sebességfokozatba kapcsolás, a nem szinkronizált fokozatok csendes és zökkenőmentes bekapcsolásához pedig speciális technikát alkalmaznak - a tengelykapcsoló lenyomása után először a sebességváltó kart. az egyik szinkronizált fokozatnak megfelelő pozícióba kerül, majd a tengelykapcsoló-pedál felengedése nélkül kapcsolja be a kívánt szinkronizálatlan sebességváltót. Ebben az esetben a sebességváltó tengelyeinek sebessége igazodik, ami szinte hasonló hatást ad, mint a szinkronizálók jelenléte ezen a fogaskeréken. Ennek a technikának a használata nemcsak a kellemetlen zörgés elkerülését teszi lehetővé nem szinkronizált sebességfokozat bekapcsolásakor, hanem jelentősen növeli a fogaskerekek erőforrásait. A sűrű forgalomban azonban ez gyakran okozott kellemetlen késéseket a kivonuláskor, így a hatvanas évek közepére az új modellek áttértek a teljesen szinkronizált, a változó városi közlekedési viszonyokhoz jobban igazodó sebességváltókra.

A modern személygépkocsik túlnyomó többségének minden fokozata szinkronban van legalább előre, és nagyon sok hátramenetben. A többkúpos szinkronizálók (kettős, hármas) a szinkronizálás hatékonyságának növelésére és a szükséges erő csökkentésére szolgálnak a súrlódási párok számának növelésével.

Lépések száma

A fokozatok számát a legkisebb áttételi arányú előremeneti fokozat alapján számítják ki .

  • Kétsebességes : A korai gyártású autók némelyike, mint például a Ford T , költségcsökkentési okokból két előremeneti, plusz egy vagy két hátrameneti fokozattal rendelkezett;
  • Háromsebességes : még az 1910-es években terjedtek el a három előremenetes sebességváltók, amelyek Európában a hatvanas évek végéig, Észak-Amerikában pedig a hetvenes évek második feléig terjedtek el; az 1930-as évek közepe után általában legalább a második és harmadik fokozatot szinkronizálták; az 1950-es évek végéig - az 1960-as évek elejéig a legtöbb autónak pontosan háromsebességes sebességváltója volt, a Szovjetunióban még olyan útjelző táblák is voltak, amelyek megkövetelték a vezetőtől, hogy a harmadikról (az első jelzés - három gondolatjel) váltson először a másodikra ​​(második - két sor). ), majd az első (harmadik - egy sor) fokozatba;
  • Négyfokozatú : már sok korai autóban négyfokozatú sebességváltót használtak, de szinkronizálók nélkül ; az 1930-as években a szinkronizálók megjelenésével a sorozatgyártott autók legtöbb gyártója háromra korlátozta a fokozatok számát, mivel az akkori alacsony fordulatszámú (legfeljebb 3 ... 3,5 ezer ford./perc) motoroknál szűk működési fordulatszám-tartományban. és alacsony sebesség, ez elég a magabiztos vezetéshez, miközben jelentős megtakarítást értek el, mivel a sebességváltó kétirányú volt, gyakran csak a második és harmadik fokozatban szinkronizálva; csak az 1950-es évek végén kezdtek megjelenni a tömegmodelleken a négyfokozatú „közeli áttételű” sebességváltók, amelyek két köztes fokozattal (II és III) rendelkeztek, amelyek intenzívebb és egyenletesebb gyorsulást biztosítottak, kényelmesebbé tették a vezérlést. nagy forgalomban az I-es és II-es fokozatok áttételeinek kisebb eltérése miatt. Az Egyesült Államokban már régóta sportolási lehetőségként tartják számon, Európában pedig a hatvanas évek eleje óta a legtöbb autóra szerelik;
  • Ötfokozatú : az 1960-as években jelentek meg, a 80-as években pedig elterjedtek a kézi sebességváltók négy fő előremeneti sebességfokozattal és egy további ötödivel, amely magába a dobozba épített túlhajtás volt (lásd alább) ;
  • Hatsebességestől felfelé : A hatfokozatú sebességváltók az 1990-es években jelentek meg, a hétfokozatú pedig a 2000-es években (például a Bugatti Veyron vagy a BMW M5 ). Lehetnek MCP-k öt alapfokozattal és egy boost fokozattal a hatfokozatú változatban, és kettővel a hétfokozatú változatban;

A félautomata sebességváltó rendszerek elterjedésével (mint ugyanazon a Bugatti Veyronon ), amelyek képesek csak "fel" vagy "le" váltani elektronikusan, gyakorlatilag lehetővé vált, hogy szinte tetszőleges számú sebességfokozattal rendelkezzen, miközben megőrzi a sebességváltó képességét. a vezetőt, hogy megfelelően váltsa őket. Mindazonáltal a jelenlegi szakaszban a legtöbb tömeggyártású személygépkocsi öt vagy hatba kerül.

Fel- és leváltások

Overdrive vagy overdrive (az angol  overdrive szóból ) - egynél kisebb áttételű fokozat . „Növekedésnek” nevezik, amennyiben ilyen áttétel mellett a hajtott tengely gyorsabban forog, mint a hajtótengely, vagyis egy ilyen fogaskerék kimeneténél a fordulatszám növekszik. Ugyanakkor némileg csökken a hajtókerekekre leadott nyomaték, ugyanakkor csökken a motor fordulatszáma azonos járműsebesség mellett, ami egyebek mellett túlhajtási fokozatban történő vezetésnél csökkenti. üzemanyag-fogyasztás, zaj és kopás.

Két tervezési lehetőség van a túlhajtáshoz: külön sebességváltó formájában (lényegében egy további kétsebességes sebességváltó közvetlen és túlhajtással), általában a fő sebességváltó kimenetére szerelik fel, és elosztó szerepet játszik , lehetővé téve annak beépítését. a sebességváltó áttételének beállításához az aktuális sebességfokozatban a fő sebességváltót lefelé (csak a legmagasabb vagy több magasabb fokozatban, vagy bármelyik elérhető sebességfokozatban - az utóbbi esetben a sebességváltó összes fokozatának száma ténylegesen megduplázódik ); vagy magába a váltóba épített, egynél kisebb áttételi arányú sebességváltó formájában, amely ugyanúgy be van kapcsolva, mint az összes többi fokozat.

Az 1970-es évekig a személyautók túlhajtását általában a sebességváltótól különálló egységként tervezték, rendszerint bolygókerekes hajtóműként, amely nem igényel tengelykapcsoló-kioldást a közvetlenről a túlhajtásra való átváltáshoz. Konkrét kialakítástól függően a túlhajtást a vezető manuálisan (a bal oldali ábrán) vagy a szervóval automatikusan bekapcsolhatja, általában egy bizonyos sebesség elérésekor közvetlen sebességfokozatban történő vezetésnél (az ábrán a jobb) . Néha a túlhajtást a hátsó tengely házába építették be, egyetlen egységet alkotva a fő sebességfokozattal (valójában a fő sebességfokozattal, kétféle áttétellel).

A négyfokozatú sebességváltóval szerelt Volvo 240 -hez például rendelhető volt egy elektromos meghajtású bolygókerekes túlhajtás, amelyet a váltókaron lévő zászló aktivál, és különféle áttételekkel is elérhető. Beépítése lehetővé tette, hogy közvetlen sebességfokozatban haladva megkapjuk a megnövelt változatát egynél kisebb összáttétellel. Az 1950-es és 1960-as évek Ford autóinál a túlhajtás automatikusan bekapcsolt, amikor közvetlen sebességfokozatban 27 mérföld/óra (körülbelül 45 km/h) feletti sebességgel haladtak, és kikapcsolt, ha 21 mérföld/óra (körülbelül 35 km/h) alá csökkent. ) . _ a sofőr munkája a háromfokozatú sebességváltóval és a műszerfalon található túlhajtásos kapcsolóval felszerelt autó sebességváltása során - az üres állásból az első, a második, a második túlhajtással, a harmadik és a harmadik fokozatba váltás túlhajtással látható.

Az 1960-as évek közepétől és az 1970-es évek elejétől egyes, főleg sportautókon ötödik túlhajtásként kezdték beépíteni a négyfokozatú kézi sebességváltókba a túlhajtást, ami az 1980-as években vált általánossá. Ugyanakkor a sebességváltó kialakítása összességében valamivel egyszerűbbnek és könnyebbnek bizonyult, mint egy külön egység formájában történő túlhajtás esetén, és egyszerűsítette a vezetést, de a dupla szám megszerzésének lehetősége. sebességfokozat elveszett (amit azonban a gyakorlatban még a műszaki lehetőség ellenére is ritkán használtak, mert jelentősen megnehezítette a vezetést - a legtöbb esetben külön túlhajtást csak a sebességváltó fordulatszámának növelésére használtak behajtásnál közvetlen sebességfokozat, azaz ugyanazt a hatást érjük el, mint az egynél kisebb áttételi arányú közvetlen negyedik sebességfokozat utáni ötödik sebességfokozat). Manapság több túlhajtás is lehet egy sebességváltóban.

A teherautókon a sebességváltóba épített túlhajtás (úgynevezett overdrive vagy economy gear) már jóval korábban, még a második világháború előtt elterjedt - például a Studebaker US6 ötfokozatú váltója volt ötödik túlhajtással, mint sok szovjet háború utáni. nehéz teherautók ( ZIS-150 , MAZ-200 és mások).

Az autó maximális sebessége túlhajtásban általában kisebb , mint egyenes vonalban (1,0 áttétellel), vagy az utóbbi körülbelül egy áttétellel. Ennek oka az a tény, hogy amikor az áttétel sokkal kisebb, mint az egység, a motor terhelése azonos fordulatszámon lényegesen nagyobb, mint más sebességfokozatoknál, aminek következtében a motor erősen túlterhelt, és nem tudja kifejteni maximális teljesítményét. forradalmak. Például a VAZ-21093 maximális sebessége a negyedik fokozatban (áttételi arány 0,941) 10 ... 12 km / h-val magasabb, mint az ötödikben (0,784). Az autó dinamikus tulajdonságai (az a képessége, hogy erőteljesen gyorsul a gázpedál lenyomásakor) az ötödik fokozatban szintén lényegesen rosszabbak, mint a negyedikben, ami azzal magyarázható, hogy a D dinamikus tényező ötödik fokozatban a teljes sebességtartományban kevésbé fontos, mint a negyedikben. Sőt, ebben az esetben a negyedik és az ötödik fokozat is formálisan túlhajtás, így a VAZ-21093 még mindig a maximális sebességet fejleszti túlhajtásban (igaz, az egyhez nagyon közeli áttétellel). VAZ-21053 autó ötfokozatú sebességváltóval, amelyben a negyedik fokozat közvetlen (1,0), az ötödik sebesség pedig túlhajtás (0,82), közvetlen sebességben fejleszti a maximális, az ötödik sebességfokozatban a maximális sebességét ugyanolyan ~10 km/h-val alacsonyabb lesz. Ugyanakkor az ötödik sebességfokozatban ugyanazok az autók hasonló körülmények között 5-6%-kal kevesebb üzemanyagot fogyasztanak, mint a negyedik fokozatban, és jelentősen alacsonyabb zajszinttel rendelkeznek az utastérben, ami meghatározza a túlhajtás alkalmazásának műszaki megvalósíthatóságát. adások. [6] [7]

Lefelé kapcsolás (sebességosztó, demultiplikátor ) - olyan sebességváltó egység, amely a sebességváltóval párhuzamosan működik, és lehetővé teszi a sebességváltó áttételi arányának további növelését (és ennek megfelelően a fordulatok számának csökkentését a kimeneten) a sebességváltó aktuális sebességfokozatában. fő sebességváltó, amelynek köszönhetően a nyomaték növekedése érhető el . Tehát egy KamAZ teherautóba sebességváltót szereltek fel, amely lehetővé teszi, hogy a fődoboz bármely sebességfokozatának két lehetősége legyen - közvetlen és alacsony, a jármű sebességváltójában lévő fő doboz öt fokozata helyett valójában volt. tíz sebességfokozat (öt közvetlen és öt alacsony a lefelé váltó osztó beépítése miatt). Ha az útviszonyok megkívánták a sebességváltó áttételi arányának növelését, de nem olyan mértékben, hogy indokolt legyen a fődoboz alacsonyabb fokozatba kapcsolása, a KamAZ sofőrje a sebességváltó karon lévő zászló segítségével alacsonyabb fokozatba kapcsolhatja az osztót. sebességfokozat, a fődoboz jelenlegi sebességfokozatának alacsonyabb változatát kapva, miközben észrevehetően megtakarítja a vezető erőfeszítéseit és csökkenti a fáradtságát, növelve az autó alkalmazkodóképességét az útviszonyokhoz az áttétel finomabb kiválasztásának köszönhetően. A visszakapcsolás is szerepelt, ha nagy rakomány mellett vagy nehéz útviszonyok között vezet.

Bolygókerekes hajtómű mechanikus hajtással

Az autókhoz nem létezik többfokozatú bolygóműves kézi sebességváltó. Az ilyen MCP-k létrehozását két pont bonyolítja: a súrlódásszabályozó elemek mechanikus csoporthajtásának szükségessége, amely annál nehezebb lesz, minél nagyobb a bolygókerekes sebességváltó szabadságfokainak száma, valamint valamilyen sebességváltó szükségessége. sebességszabályozó (a következő elem bekapcsolásának sebessége). Ezen túlmenően bármely bolygókerekes sebességváltóra jellemző a teljesítménytartomány racionális lebontásának problémája adott áttételi arányok szerint, ami minél nehezebben megoldható, annál nagyobb a szabadságfok száma. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a bolygókerekes hajtóművek modern sebességváltóiban a súrlódásszabályozó elemek működését úgy próbálják megszervezni, hogy minden sebességfokozatról egy magasabbra vagy egy alacsonyabbra történő váltással csak két súrlódásszabályozó elem működjön (az egyik kikapcsol és az egyik bekapcsol). ), és bármely súrlódásszabályozó elem bekapcsolásának folyamata elméletileg megszervezhető egy tengelykapcsoló pedállal, spekulatívan lehetséges egy szekvenciális bolygóműves kézi sebességváltó létrehozása nagy sebességfokozattal, de a gyakorlatban nem ismertek olyan fejlesztések, amelyek a működőképes minta stádiumába jutottak. Ehhez a koncepcióhoz a legközelebbi brit planetáris Wilson pneumatikus vezérlésű sebességváltók tekinthetők, amelyeket a háború előtti és utáni időszakban használtak különféle brit járműveken, az autóktól a tankokig.

Pusztán mechanikus kivitelben a Ford T autó leghíresebb kétfokozatú (+2; -1) bolygókerekes sebességváltója, melynek két szabadságfoka volt. A sebességváltó három súrlódásszabályozó eleme (két fék és egy tengelykapcsoló), amelyek mindegyike saját sebességfokozatának bekapcsolásáért felelt, mechanikus hajtást kapott két pedálról - egy háromállású előremeneti sebességfokozat és tengelykapcsoló pedál (két fokozat és üres) , és egy kétállású hátrameneti pedál (kikapcsolva). Az ilyen alacsony fordulatszámú bolygókerekes sebességváltókat az autóipar korai szakaszában nemcsak a Ford gyártotta, és nem csak autókhoz, hanem elsősorban traktorokhoz is, de minden modern bolygókerekes sebességváltóban van hidraulikus hajtás, és kézi sebességváltót nem lehet. figyelembe vett. A bolygókerékpár-agyak akár 14 sebességes és tisztán mechanikus kapcsolási megvalósításúak is lehetnek, de az autók modern többfokozatú váltóiban csak a (+2) vagy (+1; -1) típusú kétsebességes demultiplikátorok rendelkezhetnek. mechanikus hajtás , mind a fő fogaskerekek készletével együtt a tengelyeken és a fogaskerekeken, mind külön-külön, amelyeket funkcióik korlátozott funkciói miatt nem neveznek sebességváltóknak.

Vezérlési mechanizmusok

A klasszikus kézi sebességváltóban a sebességváltó kar segítségével választhatja ki a kívánt fokozatot . Ezzel bármikor bekapcsolhatja az elérhető fokozatok bármelyikét (kivéve a hátrameneti fokozatot, amely egyes sebességváltó-konstrukciókban csak speciális biztosíték kioldása után kapcsolható be).

A kar elhelyezkedése és a hajtásrendszer nagymértékben változhat a jármű elrendezésétől és az aktuális divattól függően.

  • A kar a sebességváltó fedelén (általában felül vagy oldalt), vagy egy speciális hosszabbítón található, és közvetlenül vagy a hosszabbító belsejében elhelyezett rudak segítségével hat a fokozatválasztó villákra. Ebben az esetben az összes váltómechanizmus a sebességváltó házában található, és a kar közvetlenül mozgatja a sebességváltó tengelykapcsolókra vagy csúszó fogaskerekekre ható váltóvillákat. Egy ilyen rendszer fő előnye a sebességváltás legmagasabb tisztasága, és gyakorlatilag nem szenved még hosszú távú működés után sem. Ezenkívül nagy megbízhatóság és tartósság jellemzi. Hátrányok - az elrendezési jellemzők miatt a doboztesten található kar erősen előretolható a vezetőüléshez képest, vagy - kocsi elrendezésnél - hátra tolható ( RAF-2203 , GAZ-66 ), ami kényelmetlenné teszi a sebességváltást ; továbbá annak a ténynek köszönhetően, hogy a kar közvetlenül az erőegységen található, a rezgések átadódnak rá, ami különösen észrevehető kiegyensúlyozatlan motorok, például soros négyes motorok használatakor. Az ilyen meghajtás alkalmazhatóságát élesen korlátozza az autó elrendezése, amelyben a sebességváltó viszonylag közel van a vezetőhöz.
Tehát a GAZ-69 autón háromfokozatú, kétirányú kézi sebességváltót használtak, amelyet egy közvetlenül az oldalsó burkolaton elhelyezett kar hajtott. A Volga GAZ-24 autó és az összes későbbi GAZ modell (kivéve a legújabbakat) háromutas kézi sebességváltóval rendelkezik, amelynek karja a sebességváltó felső burkolatának speciális párkányán található, amely lehetővé tette a kar visszaállítását, fölé helyezve. a sebességváltó ház bővítése, kényelmesebb kapcsolást biztosítva. A Volga GAZ-24 egységekre épülő RAF minibuszok ugyanazon a Volga MCP-n kissé eltérő kialakítású burkolattal rendelkeznek, előre mozgott karral, amely kocsi elrendezéssel többé-kevésbé hozzáférhetővé teszi a kart a vezető számára - azonban , egy ilyen elrendezés esetében ez inkább kivétel a szabályozás alól. A hátsókerék-hajtású VAZ modellek karja a sebességváltó hátsó burkolatának tetején található. A külföldi autók közül a közelmúltban széles körben alkalmazzák a hasonló kialakítást a hátsókerék-hajtású modelleken, mint például a Ford Sierra , a Ford Scorpio , a régi Volvo modelleken M40, M41 sebességváltóval és hasonlókkal, és még sok más. Jelenleg viszonylag ritkán használnak ilyen sebességváltót, mivel a klasszikus elrendezésű autók főként a piac prémium szegmensében találhatók, ahol fokozott követelményeket támasztanak az ergonómia, a vibráció és a zaj szintjére, ami arra kényszeríti a nagyon összetett fogaskerék-kiválasztó hajtások, például kábel. Azonban széles körben használják pickupokban és SUV-kban, ahol elengedhetetlen a magasabb szintű megbízhatóság és tartósság, valamint a sportmodellek. Különösen a Borg-Warner sebességváltókban , például a legendás Tremec T-5-ben ( Ford Mustang , Chevrolet Camaro , Pontiac Firebird stb. ), valamint a Chrysler modellkínálatban , főleg a Dodge és Jeep márkákban .
  • A kar távolról van elhelyezve (a padlón, a kormányoszlopon vagy a műszerfalon), és a szekrénytesten kívül elhelyezett rudak (általában „backstage”), görgő vagy Bowden-kábelek segítségével csatlakozik a sebességváltóhoz (a közelmúltban évtizedekben ezt a lehetőséget különösen széles körben alkalmazzák). Ennek a megoldásnak az előnyei a kar kényelmes elhelyezkedése, a rezgésátvitel hiánya és szinte teljes szabadság az autó elrendezésében. Ugyanakkor a rudakkal ellátott meghajtás kevésbé tartós, és idővel lehetővé teszi a lazítást, ami a backstage beállítását vagy cseréjét igényli. Ezenkívül a sebességváltás egyértelműsége egy ilyen váltómechanizmussal általában sokkal rosszabb, mint a karnak a sebességváltó házán való közvetlen elhelyezkedése esetén. Minden Moskvich, GAZ-20 és GAZ-21 autó, UAZ kocsi elrendezés (mikrobuszok, "tadpolák"), Zaporozhets (mint minden hátsó motoros modell) és szinte minden keresztirányú motorral rendelkező autó (vagyis a legtöbb modern modell).
  • Egyes modelleken pneumatikus vagy elektromechanikus hajtásrendszereket is alkalmaztak (és használnak). Főleg nehéz teherautókon, buszokon és traktorokon forgalmazzák, amelyeken a sebességváltó gyakran távol van a vezetőüléstől, és a mechanikus hajtás túlságosan terjedelmes és megbízhatatlan lenne, emellett a közvetlen kézi sebességváltás túl nehézkes lenne a nagy sebesség miatt. a tengelykapcsoló mozgatásához szükséges erő. , amely szervók használatát igényli .

Ezenkívül léteznek úgynevezett „szekvenciális”, azaz szekvenciális (a latin szekvencia  - szekvencia) sebességváltóval rendelkező mechanikus sebességváltók, amelyek egy lengőkar, egy joystick kar segítségével két állású - általában "+" és „ —”, vagy speciális „szirmok” a kormányoszlopon, a fokozatok csak egymás után kapcsolhatók. Az ilyen rendszerekben a tengelykapcsoló-vezérlés általában automatizált. Motorkerékpárokon (nagyon széles körben) és egyes sportautókon használhatók.

Például a legtöbb háztartási motorkerékpárnál egy alakos hornyú másolótengelyt használnak a sebességváltásra, amely szabályozza a sebességváltó villák mozgását, amelyek viszont a tengelyeken lévő csúszó fogaskerekekre hatnak. Ebben az esetben a sebességfokozatokat a másolótengelyhez csatlakoztatott hintaszék formájú pedál váltja, amely bizonyos szögben el tudja forgatni egyik vagy másik irányba. Ha megnyomja a láb orrát az elülső platformon, a kapcsoló lefelé kapcsol, a hátsó sarok (vagy az első platform orrának felemelése) feljebb, és a „semleges” az I. és a II. fokozat között helyezkedik el.

Elrendezések váltása

Padlókarral

A modern autók túlnyomó többségén a kézi sebességváltót a padlón elhelyezett kar vezérli. Ez arra vonatkozik, hogy a kar közvetlenül az autó padlóján, a középkonzolon vagy a műszerfal alján található.

Különböző, padlókaros kézi sebességváltókban egy adott sebességfokozat kiválasztásának módja jelentősen eltérhet. Az egyetlen közös dolog az, hogy a kívánt sebességfokozat kiválasztása a váltókar hosszirányú és keresztirányú síkban történő megdöntésével történik, vagyis a kar mozgásának pályája váltás közben a H betűhöz hasonlít (H-minta) . Általában a kar keresztsíkban való elfordításával a vezető kiválasztja a váltani kívánt váltóvillát, és előre-hátra tolva a kiválasztott villával a szinkronizálót vagy a sebességváltó tengelykapcsolót a váltóházban a megfelelő helyre kapcsolja. (általában a kar fejének mozgási irányával ellentétes) irány, beleértve az egyik vagy másik sebességváltót is. Általános szabály, hogy semleges helyzetben a kart egy vagy több rugó tartja.

  • A legtöbb járműben a sebességváltás a következő elv szerint történik (N - üres fokozat, R - hátramenet):

Így történik a sebességváltás a legtöbb hazai hátsókerék-hajtású autón.

A hátsókerék-hajtású Moskvich ( 408IE , az M-412 kiadás nagy része és az összes 412IE , mind az M-2138/2140 ) egy kissé módosított változatot alkalmaztak: a hátramenet kapcsolásához meg kellett dönteni a kart a jobbra, és mozgassa előre , ne hátra :

Egyes járműveken van hátrameneti zár: a hátramenet nem kapcsolható be, amíg ezt a mechanizmust nem aktiválják. Általában ehhez le kell nyomni a kart (például hátsókerék-hajtású VAZ autóknál), meg kell nyomni egy speciális kart (gombot), fel kell emelni a kar mentén csúszó alátétet stb. Más esetekben nincs blokkolás feltéve, és a hátramenet tévesen kapcsolja be menet közben, ami nagy sebességnél elméletileg a sebességváltó súlyos károsodásához vezethet (a gyakorlatban a vezetőnek valószínűleg nem lesz elég ereje ahhoz, hogy nagy sebességnél teljesen bekapcsolja a hátramenetet, de a sebességváltó fogaskerekeinek fokozott kopása egy ilyen kísérlet során teljesen valós).

  • Ötfokozatú sebességváltó esetén egy ötödik fokozat is hozzáadódik az elrendezéshez, általában a bekapcsoláshoz a kart jobbra kell billenteni, majd előre kell mozgatni, hogy az elrendezés úgy nézzen ki, mint egy dupla H betű :

Ezt az elrendezést a „klasszikus” család VAZ -jain használják ötfokozatú kézi sebességváltóval és „Moskvich-2141” , a „ Lada Kalina ” 2. generációja, a késői gyártású „ Priors ”, valamint például a legtöbb modern Ford modellek 5 sebességes sebességváltóval.

  • Sok európai autó (beleértve az elsőkerék-hajtású VAZ -okat , Volkswageneket ) ennek az elrendezésnek egy másik változatát használja, amelyben a hátrameneti fokozat balra előre mozdul:

Ebben az esetben azonban meglehetősen nagy a kockázata annak, hogy az első helyett véletlenül hátramenetbe kapcsol, különösen kopott hajtás esetén. Ezért sok modern autón blokkolják annak beépítését (az MCP-6 példáján látható):

A zár kikapcsolása a kar „belül” süllyesztésével, vagy a váltókaron lévő mozgatható elem mozgatásával, például a rajta lévő gyűrű felemelésével, vagy a gomb megnyomásával történik.

  • Egyes sportautók (például a harmadik széria régi BMW-i Getrag kézi sebességváltóval), az amerikai és amerikai hatású autók régi modelljei, az Ural teherautók és néhány más modell teljesen más váltási elrendezést használ (angol nyelvű országokban ez "kutyaláb" - kutyaláb ):

Előnye ebben az esetben, hogy a második és harmadik fokozatnak megfelelő állások egy vonalban vannak, ami felgyorsítja a váltást. Az erős motorral rendelkező sportautókban a fő gyorsulás pontosan a második és harmadik sebességfokozatban történik, az első csak az induláshoz.

Ha ezt az elrendezést terepjáró járműveken (GAZ-69) használja, az első-hátra-első-hátrameneti fokozatok egymás utáni kapcsolásával könnyebb megingatni az autót, ha elakad (a fokozatok ugyanazon a vonalon vannak, így nagyon gyorsan váltható). Ugyanez vonatkozik azokra a teherautókra is, amelyek első fokozatát főleg nehéz útviszonyok között használják.

Ráadásul sok ilyen váltási elrendezésű váltóban nincs szinkronizáló, vagy csak magasabb fokozatban van, ebben az esetben pozitívum, hogy az első fokozatról a másodikra ​​váltáskor automatikusan bekövetkezik némi késleltetés, ami leegyszerűsíti a nem szinkronizált váltást. először szinkronizált második fokozattal.

A hazai autók közül ezt az elrendezést például a GAZ-69 használta , amelynek sebességváltója háromsebességes volt. A Volga GAZ-21 sebességváltó padlókarjára alakítva szintén ilyen elrendezést kap.

A KamAZ teherautókon az elrendezés hasonló, de az első és a hátrameneti sebességfokozat helyzete ellentétes az ábrán láthatóval.

  • Egy ötfokozatú váltós Studebaker US6 teherautón az első fokozat a hátrameneti fokozattal szemben volt, hogy megkönnyítse az autó terepen való „lengését” [8] :

Szinte ugyanazt az elrendezést használták a ZIS / ZIL márkájú szovjet összkerék-meghajtású teherautókon, például a ZIL-131- en  - a különbség a IV és V sebességfokozatnak megfelelő pozíciók ellenkező elrendezésében volt.

  • A ZF 16S 16S sorozatú 16-fokozatú sebességváltók úgynevezett szuperponált üresjárati sémával rendelkeznek - a kar balra vagy jobbra tolásával a demultiplikátor be- vagy kikapcsolható .

Ha a demultiplikátor be van kapcsolva, az 1 ... 4 sebességfokozat biztosítja a mozgást alacsony sebességnél, bekapcsolhatja a hátrameneti fokozatot is, amikor a demultiplikátor ki van kapcsolva, a doboz teljes áttételi aránya többször csökken, és 1 ... 4 fokozatba kapcsol. 5 ... 8 fokozatokká válnak. Ezenkívül a fokozatok számát megduplázza egy elválasztó, vezérlőkapcsoló, amely a sebességváltó vezérlőkarja előtt áll.

  • Sok amerikai és néhány európai autó korábban olyan elrendezést használt, amelyben az első sebességfokozatot a kar egyszerűen előre mozgatásával kapcsolták be (a második sebességet fordították stb.):

Az Oroszországban elterjedt modellek közül ilyen elrendezésű volt például a Ford Taunus , a Volvo 240 és néhány BMW modell, mint például a BMW E30 . Ezenkívül az 1960-as és 1970-es években szinte minden, manuális sebességváltóval szerelt észak-amerikai Fordon használták.

  • Néhány modern autó, mint például a Bugatti Veyron , rendelkezik automata sebességváltóval. Ez lehetővé teszi az ún. Lapátváltó váltófokozatok kiválasztására a kormányon lévő lapátokkal. Ha egy ilyen kialakításban még mindig használnak kart a sebességváltásra, az csak előre-hátra mozog, és a fokozatválasztás szekvenciális felsorolással történik. Ugyanezt a sebességváltó-vezérlést a motorkerékpár-egységekre épített kerekes székeken ( S3D stb.) valósították meg, beleértve a szekvenciális kézi sebességváltót is.

Szárral

Korábban a kézi váltós személygépkocsiknál ​​volt a legelterjedtebb a sebességváltó kar kormányoszlopon való elhelyezése. Ez a divat az 1930-as évek második felében jelent meg az USA-ban, Európában pedig a negyvenes évek végén terjedt el. Néha előfordul egy ilyen mechanizmus manapság.

A kormányoszlop karjáról történő hajtást összetett rudak ( backstage ) végzik, amelyek ízületei kopnak, és a régebbi autókon időszakos beállítást és kenést igényelnek. Egy ilyen meghajtó működéséhez két fő séma létezik. Az elsőben, amelyet általában kétutas sebességváltókkal használnak (például a Pobedán és a GAZ-21-en), minden tolóerő folyamatosan a váltóvillához van csatlakoztatva, és ezen keresztül vezérli a tengelykapcsolóját (vagy csúszó fokozatát), valamint az aktuális sebesség kiválasztását. érintett tolóerőt hajtanak végre egy csap a sebességváltó tengelyén, amely belép a hornyok az agy egyik vagy másik kar csatlakozik a megfelelő rúd. A másodikban, amelyet háromutas sebességváltókkal használnak (például „Moskvich” négyfokozatú sebességváltókkal), az egyik rúd kiválasztja az éppen bekapcsolt váltóvillát, a második pedig mozgatja, közvetlenül kapcsolja be és ki a sebességváltókat, miközben mindkét rúd közvetlenül kapcsolódik a sebességváltó tengelyhez, és figyeli annak mozgását különböző síkban.

Vannak olyan kormányoszlop karral ellátott váltómechanizmusok is, amelyek sebességváltó tengelye koaxiális a kormánytengellyel (GAZ-21) vagy koncentrikus vele, azaz a kormánytengely körül üreges ("moszkoviták" négysebességes sebességváltókkal). A második esetben a sebességváltó tengelyén keresztül az utastérbe továbbított zaj és rezgés szintje jelentősen csökken.

Az ilyen mechanizmussal történő fokozatválasztás egyértelműsége és sebessége gyakran szenved, különösen akkor, ha az elhasználódott, de általában sok ilyen váltószerkezettel rendelkező autótulajdonos szerint a kar kormányoszlop elrendezése kényelmesebb, mivel nem kell érte nyúlni, mindig kéznél van. A hajtás nagy tehetetlensége miatt azonban ilyen hajtással nehéz gyorsan váltani, így a dinamikus autóknál kevés haszna van.

A váltómechanizmus jó kiszámítása azonban lehetővé teszi a kar erőfeszítéseinek minimalizálását: például a Volga GAZ-21- en egy szervizelhető, kenhető és beállított sebességváltó mechanizmussal anélkül válthat, hogy levenné a kezét a kormánykerékről. A nagyon laza mechanizmus azonban lehetővé teszi az olyan meghibásodásokat, mint a fogaskerekek tökéletlen be- és kikapcsolása, spontán kioldása („kiütése”), sőt a rudak teljes elakadása is, ami csak nyitott motorháztető mellett küszöbölhető ki.

  • A szárrendszerek legjellemzőbb elrendezése az USA-ból az 1930-as években keletkezett és az 1940-es, 1950-es években elterjedt elrendezése (a kar mozgása a kormánytengellyel párhuzamos síkban látható, a kar a jobb oldalon található) :

vagy

Így kapcsolták (a második lehetőség) a fokozatokat a Pobeda GAZ-M-20 , a Volga GAZ-21 .

  • Lehetőség volt négyfokozatú kézi sebességváltóra is:
  • A négyfokozatú kézi sebességváltóval és váltókarral ellátott "Moskvichs", valamint számos európai autónál eltérő elrendezést használtak:

A hazai autóiparban a kormányoszlop váltókarjának megtagadása az 1960-as évek végén - Európában a hetvenes évek elején - történt, ez valamivel korábban kezdődött, de legalább a hetvenes évek közepéig tartott. Az USA-ban ez az 1970-es évek végén történt, amikor az utolsó kézi sebességváltós „költségvetésű” modellek (például a Chevrolet Nova ) elhagyták a szállítószalagokat - ezt követően a mechanikus sebességváltók szinte kizárólag a sportautók és SUV-k attribútumaivá váltak. , illetve padlókarok voltak.

Eközben Európa egyes országaiban és különösen Japánban egészen a közelmúltig használták az evezőkart. Például Hongkongban a Toyota Crown és a Nissan Cedric modellek összes taxijában négyfokozatú kézi sebességváltó volt, váltófülvel, mielőtt 1999-ben automata sebességváltóra váltottak volna. Az 1990-es évek elejéig a Toyota Hiace és Mitsubishi L400 minibuszok kormányoszlopos sebességváltóval is rendelkeztek, ötfokozatú kézi sebességváltóval.

Elosztás

A kézi sebességváltóval felszerelt járművek hosszú ideig uralták Európát , még mindig nagyon elterjedtek a FÁK -ban, és dominálnak az alacsony jövedelmű országokban.

Az Egyesült Államokban és Észak-Amerika más országaiban a kézi sebességváltókat szinte teljesen felváltották a hidromechanikus automata sebességváltók és a CVT -k, amelyek jelenleg ott vannak a személygépkocsik 90%-ában. Japánban az automata sebességváltók és a CVT - k is meglehetősen elterjedtek .

A sportautókat (és a sportos arculatú autókat) azonban gyakran kézi sebességváltóval szerelik fel. A "merev" SUV-k (például UAZ) általában mechanikus sebességváltókkal is rendelkeznek, amelyet a tervezés egyszerűsége, a túlélési képességük és a nagy megbízhatóságuk határoz meg, bár a közelmúltban még ebben a piaci szegmensben is meglehetősen széles körben alkalmazzák a " automatikus".

A teherautók a legtöbb esetben mechanikus sebességváltóval is rendelkeznek, különösen a nagy teherbírású fővonali traktorokhoz (noha automata sebességváltókat készítettek és sorozatban gyártottak hozzájuk, a bonyolultság és a magas költségek még mindig nem teszik lehetővé, hogy kiszorítsák a kézi sebességváltókat ezen az alkalmazási területen ).

Lásd még

Jegyzetek

  1. GOST 18667-73, 1973 , p. 3.
  2. A MAZ-500A és GAZ-66 gépkocsik készüléke és működése: Tankönyv - M., DOSAAF, 1981, Kalishev G.V., Komarov Yu.N., Romanov V.M., BBC 39.335.4
  3. A VAZ-2105 autó vontatási és dinamikus számítása. Tanfolyami munka az "Az autó mozgásának elmélete", "Autók" (2. rész) és "Műszaki eszközök és működési tulajdonságaik" tudományágakban.
  4. NIIAT szerzői csapat. szerk. Lapshina, V.I. Rövid autóipari referencia NIIAT. - 10. kiadás - M . : Közlekedés, 1983. - S. 10, 28-29. — 220 s.
  5. Utasítások Ford autókhoz 1953-as modellév (orosz fordítás)
  6. Viktor Slesarev. Engedelmes lovagló, vagy... sivár ügető? - "A volán mögött", 1997. augusztus 1.
  7. A.N. Mirosnyicsenko. Autótuning: oktatóanyag. Tomszk, TGASU Kiadó, 2015
  8. Fotó Archív másolat 2016. augusztus 9-én a Wayback Machine vezetőfülke lemezeiről, sebességváltó elrendezéssel.

Irodalom

  • Állami szabvány. GOST 18667-73. Autók. Alapvető egységek és mechanizmusok . - hivatalos. - Moszkva: IPK Standards Publishing House, 1973. - 14 p.

Linkek