Manuell växellåda

Manuell växellåda ( växling) (hädanefter genomgående i texten - MCP) - en växellåda där växlingen är organiserad med hjälp av en mekanisk drivning. [1] Styrningen av den manuella växellådans funktion är alltid helt anförtrodd åt föraren, som på alla fordon med manuell växellåda själv genom tillämpad körerfarenhet måste bestämma både valet av växel för de aktuella körförhållandena, och direkt utföra processen med växling, ofta samtidigt med koppling .

Utnämning

Förbränningsmotorn som används i de flesta fordon kan endast fungera i ett ganska snävt hastighetsområde , lika med till exempel ibensinmotor min500–2100 Samtidigt motsvarar hastighetsintervallet som utvecklas av fordonet under drift vanligtvis en hjulhastighet på cirka 50 till 2500 rpm (med kopplingen helt inkopplad , utan att ta hänsyn till dess kortvariga slirning , vilket gör att bilen kan köra iväg när hastigheten på drivhjulen "släpar efter" på värdet som ges av rotationshastigheten för motorns vevaxel ). Till exempel, för en VAZ-2106 bil , är motorns varvtalsintervall cirka 850 - 6000 rpm, och hjulhastighetsintervallet är från 60 rpm (vid en hastighet av 7 km/h, vilket motsvarar att köra i första växeln på tomgång) till 1460 rpm (vid en maxhastighet på 154 km/h; beräkningen är gjord för en hjulrullningsradie på 28 cm) - räckvidden är 1460 / 60 = 24, (3). Dessutom, vid låga hastigheter, är kraften som utvecklas av motorn liten, och dess maximala värde uppnås endast vid hastigheter som är något lägre än maximum - de så kallade maximala effekthastigheterna. Mängden vridmoment som utvecklas av motorn varierar i mindre utsträckning, men har också ett maximum som uppnås vid maximala vridmomentvarv, vanligtvis ungefär i mitten av arbetsområdet. Således är dessa två intervall i grunden inkompatibla med varandra, det vill säga det är omöjligt att välja ett utväxlingsförhållande som ger det erforderliga intervallet av hjulhastigheter, och samtidigt kommer motorns driftshastighetsområde att vara helt Begagnade.

För att starta och accelerera en bil är det nödvändigt att spendera mycket arbete i fysisk mening , därför måste betydande kraft tillföras dess hjul, vilket endast kan erhållas vid tillräckligt höga motorvarvtal. Samtidigt är bilens hastighet låg vid start. Detsamma gäller vid terrängkörning, när höga värden på effekt och vridmoment efterfrågas vid låga fordonshastigheter.

Därav behovet av en transmission med ett variabelt utväxlingsförhållande, vilket möjliggör användning av olika utväxlingar mellan hastigheterna på motorns vevaxel och drivhjulen. Det mest tekniskt enkla sättet att tillhandahålla ett variabelt utväxlingsförhållande är användningen av en mekanisk hastighetsväxellåda - en växelreducerare där utväxlingen ändras genom att välja ett av flera par växlar som överför vridmoment med ett annat utväxlingsförhållande. Förhållandet mellan de största och minsta utväxlingarna för transmissionen som helhet kallas dess effektområde d eller kontrollområde. På allmännyttiga personbilar överstiger kraftöverföringsområdet vanligtvis inte 5 ... 6, för stadsjeepar kan det nå 8 ... 9 eller mer. Ett bredare effektområde gör det möjligt för varje motordriftsläge att välja det mest ekonomiska och effektiva transmissionsläget.

De lägre växlarna (de är vanligtvis en eller två), de växlar som är involverade i valet av vilka har de största utväxlingarna (vanligtvis från 5:1 till 3,5:1 på allmänna bilar), används för start och dynamisk acceleration, och även konstant rörelse i låg hastighet och terräng. Även vid höga motorvarvtal i lägre växlar kommer bilen att köra relativt långsamt, men samtidigt utnyttjas dess kraft och vridmoment fullt ut, vilket skapar en överdriven dragkraft på hjulen som accelererar bilen (skillnaden mellan den totala dragkraften) och den drivande motståndskraften).

Men att överskrida ett visst kritiskt värde för den överskjutande dragkraften (dess värde beror på massan på drivaxeln och vidhäftningskoefficienten mellan däcket och vägen) leder till att drivhjulen slirar. Vissa fordon under normala vägförhållanden kan inte ens starta normalt på första växeln på grund av halka - vanligtvis lastbilar eller stadsjeepar med mycket höga utväxlingar i lägre växlar utformade för att starta i lastat tillstånd eller i terrängförhållanden (på marken med hög motstånd), såväl som stora övergripande utväxlingsförhållanden för transmissionen som helhet (Ural-375: utväxlingen för den första växeln är 6,17; den totala utväxlingen för transmissionen i den första växeln i växellådan med den lägsta växeln i överföringsfallet är 118).

Därför väljs utväxlingsförhållandena för de lägre växlarna på ett sådant sätt att de å ena sidan säkerställer att man vid start övervinner det maximala värdet på hjulens rullmotstånd, vilket är möjligt under de driftsförhållanden som är acceptabla för det konstruerade fordonet (för en personbil - under förhållanden med en grusväg med ökat motstånd, för en SUV - på svagt bärande jordar med en hög rullmotståndskoefficient, etc.), samt stabil rörelse vid en lägsta hastighet, och å andra sidan, under normala förhållanden, för att förhindra att drivhjulen slirar vid start [3] .

Efter start och initial acceleration i lägre växlar, är det lämpligt att byta till en högre växel - en av mellanväxlarna, som vanligtvis har utväxlingar inom 2,5: 1 ... 1,5: 1 (för allmänna bilar). De maximala varvtal som utvecklas i mellanväxlar är högre än i lägre växlar, dessutom minskar bullret på grund av lägre motorvarvtal vid samma varvtal, men gasresponsen är sämre.

Antalet mellanväxlar och förhållandet mellan utväxlingsförhållandena för intilliggande växlar kännetecknas av tätheten hos ett antal växlar - ju högre det är, desto mindre fall i motorvarvtal när man växlar mellan intilliggande växlar, desto mjukare accelererar bilen, synkroniseringsarbetet underlättas. Men samtidigt ökar belastningen på föraren - den minsta förändringen i körförhållandena börjar kräva en växling, växlarna blir väldigt "korta" och körningen är tröttsam.

Toppväxlar, motsvarande vilka växlar som har de minsta utväxlingarna (ca 1:1 eller ännu mindre) - används för att röra sig med en konstant hög hastighet. I det här fallet arbetar motorn huvudsakligen med hastigheter över genomsnittet, upp till maximalt, vilket motsvarar dess maximala effekt, vilket är precis vad som behövs för att utveckla maximal hastighet.

I den högsta IV-växeln med ett förhållande på 1: 1 (direkt, där motorns vevaxel är direkt ansluten genom den ingående axeln till växellådans utgående axel och kardanaxeln fäst vid den), växellådans totala utväxlingsförhållande kommer att bestämmas av utväxlingen för slutdrevet - i detta fall 4,1:1. Således, i IV-växel, kan denna bil röra sig i ett hastighetsområde på cirka 22 km/h (vid minst 850 rpm) till 154 km/h (vid maximal hastighet), och i verkligheten även i en ännu smalare, eftersom vid hastigheter nära miniminivån kanske motoreffekten inte räcker ens för jämn rörelse, och motorn stannar.

På högsta växeln kan bilen inte starta och röra sig i låg hastighet, men den kan röra sig i hastigheter upp till maxvarv med motorvarvtal som ligger inom acceptabla gränser. Den vanliga intercityhastigheten på 90-110 km / h utvecklar VAZ-2106 i IV-växel i intervallet 3500-4000 rpm, vilket motsvarar motorns maximala vridmoment och för det första bidrar till bränsleekonomin, eftersom det är detta läge motordrift är optimal ur effektivitetssynpunkt, och för det andra ger det bilen en kraftreserv vid omkörning. Om mer intensiv acceleration krävs kan föraren växla till mellanväxel III, vars maximala hastighet är cirka 120 km/h.

Tvärtom, i den lägsta I-växeln med ett utväxlingsförhållande på 3,24:1 är transmissionens totala utväxlingsförhållande redan 13,284:1, och hastighetsområdet är från 7 till 48 km / h. I denna växel kan bilen starta, manövrera på en parkeringsplats, köra i svåra vägförhållanden, i låg hastighet med maximal motoreffekt och vridmoment, men dess maximala hastighet är begränsad.

Effektområdet för VAZ-2106-växellådan är därför 3,24 (för den sena versionen med en 5-växlad växellåda och huvudparet 3,9: 1 - 4,58).

För att växla mellan växelsteg används en koppling - en friktionskoppling som styrs av en pedal (som regel), som säkerställer fullständig urkoppling av växellådan från motorn, vilket stoppar överföringen av vridmoment genom den och låter föraren flytta växlar eller växlingskoppling med acceptabel ansträngning , och därigenom ändra växellådans utväxling, samt en smidig, ojämn anslutning av växellådan till motorn, vilket också gör att du kan röra dig smidigt - hastigheten på växellådans ingående axel är lägre än motorns vevaxel på grund av att kopplingen slirar tills den är helt inkopplad.

Fordonets hastighet vid körning i växel med ett givet utväxlingsförhållande i bestäms av formeln:

$V_{a}=3.6~\pi Nr_{k}/(30i_{0}i)=0.377Nr_{k}/(i_{0}i)$ [4] , där :

$V_{a}$ — Fordonets hastighet [km/h];
$N$ - Antal motorvarv [rpm];
$r_{k}=S/(2~\pi n_{k})$ — hjulets rullningsradie [m];
$S$ - den sträcka som bilen tillryggalagt [m];
$n_{k}$ - antalet varv av hjulet på ett visst segment av banan [st];
$jag_{0}$ - utväxling av huvudväxeln;

Enhetens grunder

Hur det fungerar

Funktionsprincipen för en manuell växellåda reduceras till en kinematisk anslutning vid olika stadier av de ingående och utgående axlarna med olika kombinationer av växlar med olika utväxlingsförhållanden .

Axlar och kugghjul

Varje växellåda är en uppsättning parallella axlar placerade i ett enda hus (kallat vevhus ) med växlar placerade på dem.

I en treaxlad växellåda finns primära, sekundära och mellanliggande axlar.

Den primära (driv)axeln är ansluten till motorns svänghjul genom kopplingen.
Den sekundära (drivna) axeln är fast ansluten till kardanaxeln.
Den mellanliggande axeln tjänar till att överföra rotation från den ingående axeln till den sekundära.

De primära och sekundära axlarna är anordnade i serie, medan den sekundära stöds av ett lager installerat i primärskaftet. De har ingen styv anslutning och roterar oberoende av varandra. Mellanaxeln är placerad under de primära och sekundära axlarna parallellt med dem, ofta med en sidoförskjutning. På axlarna finns kugghjulsblock . För att minska driftljudet görs kugghjulen vanligtvis spiralformade .

På den ingående axeln finns ett drev som driver mellanaxeln. På mellanaxeln finns ett block av mellanväxlar , vars kugghjul vanligtvis är stelt förbundna med mellanaxeln och ofta tillverkas som en enhet med den. Drivna kugghjul är placerade på den sekundära axeln , som antingen kan vara placerade på axelns längsgående splines och röra sig fritt längs dem i längdriktningen ( glidhjul ), eller fritt rotera på den ( konstant ingrepp ), i vilket fall deras Längsgående rörelse är utesluten, och växeln slås på genom att fästa en växel på axeln med en växelkoppling som glider på dess splines , ofta utrustad med en mekanism som utjämnar axelns och växelns vinkelhastigheter - en synkronisator . I osynkroniserade växellådor till sportbilar eller specialutrustning används hundkopplingar ofta för samma ändamål .

I en tvåaxlad växellåda finns det bara primära (drivna) och sekundära (drivna) axlar, och vridmomentet överförs direkt från växlarna på den ingående axeln till växlarna på sekundären. Glidande kugghjul och/eller kugghjul med konstant ingrepp med glidkopplingar (tandade eller kam) kan placeras på både primär- och sekundäraxeln.

Ibland, istället för växlar, kunde flerradiga ljudlösa Morse- eller Reynold-kedjor användas för att överföra rotation från primär- eller mellanaxeln till sekundäraxeln, vilket var särskilt allmänt praktiserat på dyra bilar innan det omfattande introduktionen av lågbrusspiralformade växlar med konstant ingrepp. I det här fallet gjordes ett av kedjedreven på kedjedrivningen som en enda enhet med axeln, och den andra som var förbunden med den med en kedja (vanligtvis placerad på den sekundära axeln) kunde fixeras på sin axel med hjälp av ett kugghjul eller kamkoppling, medan kedjan började överföra vridmoment.

Växling

Mellan växlarna på den drivna axeln finns växlingskopplingar (eller splineskopplingar ). Till skillnad från växlar är de fixerade på axeln och roterar med den , men de kan röra sig längs dess axel (fram och tillbaka).

Beroende på antalet kopplingar (eller glidväxlar, om de används i designen istället för kopplingar), är växellådor uppdelade i tvåvägs, trevägs, och så vidare. Så en trevägsväxellåda har tre kopplingar, som var och en kan blockera två växlar på axeln som motsvarar en viss växel - det vill säga en trevägslåda kan ha från 4 till 5 växlar framåt (plus back). En fyrvägslåda kan ha 6, 7 (plus backväxel) eller 8 växlar (utan backväxel) - det senare alternativet används vanligtvis i jordbruksmaskiner, där backväxeln tillhandahålls av en separat backväxel .

På sidorna av utgående axels kugghjul som är vända mot växelkopplingarna finns det kugghjul . Samma krona har den bakre änden av drivaxeln. Ömsesidiga kugghjulsfälgar är placerade på inkopplingskopplingarna.

När växelspaken rör sig, med hjälp av en speciell drivning genom skjutreglagen, sätts växelgafflarna i rörelse , vilket kan flytta kopplingarna i längdriktningen. En speciell låsmekanism ( lås ) tillåter inte samtidig inkludering av två växlar. Låset fixerar två skjutreglage i neutralläge när det tredje skjutreglaget rör sig (i en trevägsväxellåda), vilket utesluter att två växlar kopplas in samtidigt.

När inkopplingskopplingen rör sig i den önskade växelns riktning möts deras ringväxlar och inkopplingskopplingen, som roterar med axeln, kopplar in i transmissionskugghjulet och blockerar det. Därefter roterar de tillsammans, och växellådan börjar överföra rotation från motorn till den slutliga drivningen genom drivaxeln.

Synkroniserare

För stötfri inkoppling av växlar i växellådan används synkronisatorer , som utjämnar växelns och inkopplingskopplingens periferihastighet och förhindrar att kopplingen blockerar växeln tills deras hastigheter är lika. Eftersom denna process tar en tid i storleksordningen millisekunder är det omöjligt att upptäcka synkronisatorns motstånd mot kopplingens rörelse vid växling utan användning av speciella instrument - föraren har helt enkelt inte tid att känna det (se även avsnittet " Synkroniserade och icke-synkroniserade manuella växellådor ") .

Exempel

Funktionen av en treaxlad, trevägs fyrväxlad manuell växellåda i en bakhjulsdriven personbil, med konstanta ingreppsväxlar och synkronisatorer i framåtväxlar och en glidande backväxel, betraktas schematiskt nedan. 1, 2, 3, 4, R - kugghjul för motsvarande kugghjul, fast fixerade på mellanaxeln.

Färger:

Drivaxel (primär) - orange
Driv (sekundär) axel - gul
Mellanaxel - Grå
Omvänd axel och motsvarande skjutreglage - grön
3:e-4:e växelreglaget - lila
1:a-2:a växelreglaget - blått

N - neutral växel: ingen av kopplingarna är inkopplade med någon växel, de primära och mellanliggande axlarna roterar, den sekundära är i vila.

I-växel: den första andra kopplingen (ljustblå i bilden) blockerar den första växeln på den utgående axeln; rotation överförs först av ett enda kugghjul på den ingående axeln till den mellanliggande axeln, och från den - genom det första växelns kugghjul till den sekundära axeln och sedan till transmissionen.

II växel: samma koppling flyttar och blockerar den andra växeln;

3:e växeln: 1: a-2:a växelkopplingen i neutralläge; den tredje-fjärde kopplingen (lila i bilden) blockerar den tredje växeln på den drivna axeln, rotation överförs från den ingående axeln till den mellanliggande axeln och från den genom den tredje växeln till den sekundära.

IV-växel: första andra kopplingen i neutralläge; den tredje-fjärde kopplingen blockerar kronan på den ingående axeln, så att de primära och sekundära axlarna roterar som en enhet. Den mellanliggande axeln är inte inblandad (men fortsätter att rotera, eftersom den ständigt är i ingrepp med den primära).

En sådan transmission, där rotation överförs direkt från den ingående axeln till den sekundära, förbigående av mellanaxelns kugghjul, har alltid ett utväxlingsförhållande - 1: 1, och kallas direkt transmission , eftersom vridmomentet överförs direkt från ingående axel till sekundären. Detta funktionssätt för växellådan är fördelaktigt, eftersom förluster och slitage minskar.

R - back: kopplingar i neutralläge; det glidande backväxeln som roterar på sin egen axel griper in i motsvarande mellanaxeldrev och med det drivna axeldrevet (mellanaxelns kugghjul går inte i ingrepp med det drivna axeldrevet) bildas ett udda antal ingripande par (tre par) p.g.a. som sekundärt roterar axeln i motsatt riktning mot den ingående axelns rotation.

Tvåaxlade och treaxlade MCP:er

De mest populära är två mönster av MCP - tvåskaft och treskaft, beroende på antalet skaft de innehåller.

I en tvåaxlad växellåda överförs vridmomentet direkt från kugghjulen på den primära (drivna) axeln som är ansluten till motorns svänghjul till växlarna på den sekundära (drivna) axeln placerade parallellt med den. Samtidigt visar sig växellådan vara enkel och kompakt, men växlar används i alla växlar för att överföra vridmoment, vilket minskar effektiviteten i växellådan vid körning på högsta växeln - dock till priset av en viss ökning av mellanväxlarna på grund av färre delar involverade i överföringen av vridmoment. Den största fördelen med sådana växellådor är möjligheten att kombinera motorn och hela bilens växellåda till en enda kompakt kraftenhet. Sådana är växellådorna för tunga motorcyklar (inhemska " Ural " och " Dnepr "), nästan alla bilar med bakmotorlayout och framhjulsdrift.

I en treaxlad växellåda överförs vridmomentet först av ett par kugghjul från den ingående axeln till den mellanliggande axeln placerad parallellt med den, och redan från dess kugghjul till växlarna på den utgående axeln som är belägna koaxiellt med den ingående axeln. En sådan växellåda visar sig vara tyngre och övergripande, men en direkt växellåda kan implementeras i den, där vridmomentet överförs utan hjälp av växlar, från den ingående axeln omedelbart till utgången, genom att kombinera dem till en enhet med en glidande växelkoppling. En annan fördel med en treaxlad växellåda är möjligheten att uppnå mycket större utväxlingar och ett totalt sett bredare effektområde.

För närvarande har de flesta personbilar, särskilt framhjulsdrivna, tvåaxlade växellådor, medan treaxlade transmissioner fortfarande är vanligast på lastbilar och stadsjeepar.

På moderna bilar, för att öka kompaktheten, kan tre- och fyraxlade växellådor också användas, enligt funktionsprincipen motsvarande en tvåaxlig - utan mellanaxel, med rotationsöverföring från den ingående axeln till en av flera sekundära samtidigt. Dessa växellådor har som regel minst 6 växlar framåt, till exempel - VW 0A5. I dem överförs vridmomentet från den ingående axeln till den slutliga drivningen genom de första, andra och tredje sekundära axlarna, vars ändväxlar ständigt är i ingrepp med det slutliga drivhjulet. Sådana växellådor kännetecknas av en kort längd, på grund av vilken de passar bra in i det tätt anordnade motorrummet på fram- och fyrhjulsdrivna fordon med tvärgående kraftenheter.

Synkroniserade och icke-synkroniserade MCP:er

De första växellådorna var mycket enkla cylindriska kugghjulsreducerare, där utväxlingen ändrades på grund av den längsgående rörelsen hos kugghjulen som glider på axlarnas längsgående splines. När växeln slogs på växlades en av växlarna längs axeln, medan dess tänder passade in i tänderna på motsvarande svarsväxel, kugghjulen gick i ingrepp med varandra och började överföra vridmoment. För att växlarnas kuggkransar ska gå i ingrepp är det nödvändigt att deras omkretshastigheter är åtminstone ungefär desamma. Omkretshastigheterna för ett par växlar som ger vridmomentöverföring vid växelläge stämmer dock vanligtvis inte överens, så ett försök att helt enkelt flytta deras kugghjul mot varandra tills kontakt kommer att leda till en kraftig stöt i växellådan, åtföljd av en karakteristisk slipning och mycket snabbt slitage av tänderna. Därför var föraren, som agerade på gaspedalen och använde speciella metoder för att arbeta med kopplingen, tvungen att ungefär utjämna växlarnas omkretshastigheter, med det skickliga utförandet av vilket de i rätt ögonblick tyst och stötfritt kopplade in med varje Övrig.

För att grovt utjämna växlarnas omkretshastighet vid växling används en metod som kallas "double squeeze" : för att växla mellan lägre och högre växlar, tryck först ner kopplingspedalen, stäng av växeln (lådan är i "neutral") , släpp kopplingen - medan hastigheten på den ingående axeln utjämnas med motorvarvtalet - och tryck sedan på pedalen igen och slå på önskad växel. När du växlar från en högre växel till en lägre används en "dubbel squeeze med omgasning" - sekvensen av åtgärder är densamma, men när växellådan är i neutral och med kopplingen inkopplad, utförs "omgasning" - de tryck på gaspedalen, öka hastigheten på motorns vevaxel och associerad med den växellådans ingående axel till ungefär samma hastighet som transmissionen och den tillhörande utgående axeln. Styrkan på "omgasningen" beror på växeln som slås på (närmare bestämt motorvarvtalet på den). På en modern personbil kan dessa färdigheter också komma väl till pass - till exempel hjälper de dig att växla när kopplingen går sönder eller behovet av plötslig motorbroms när det fungerande bromssystemet fallerar.

Därefter ersattes de cylindriska glidhjulen av tysta spiralformade kugghjul med konstant ingrepp, som på grund av det sneda kuggmönstret inte kunde kopplas ur tillfälligt under driften av växellådan - när kopplingen är inkopplad är de alltid i rotation, även om de deltar inte alltid i överföringen av vridmoment. I det här fallet slogs växlarna på med hjälp av glidande kuggkopplingar som är separata från kugghjulen , roterande med axeln och kan röra sig längs den, fixera en eller annan av de närliggande kugghjulen på den i extrema lägen. När växeln är ilagd växlar växelkopplingen som motsvarar den från neutralläget till en av de extrema och fixerar motsvarande växel på axeln, passerar till kuggkransen med raka tänder gjorda i ett stycke med denna växel. Denna ringväxel, liksom själva växelkopplingen, tjänar inte bara till att koppla in växeln, utan deltar också i överföringen av vridmoment. Detta underlättade något för förarens arbete på grund av den minskade kraften på spaken (kopplingarnas skjuvkraft är mycket mindre än själva växlarna som överför vridmoment), men räddade honom inte från ovanstående metoder.

På vissa sportbilar och motorcyklar med osynkroniserade manuella växellådor växlas vanligtvis växlar utan att trycka ner kopplingen, vilket kräver mycket erfarenhet av föraren (det är nödvändigt på nivån av automatism att exakt "gissa" motorvarvtalet som krävs kl. ögonblicket för byte).

På personbilar användes helt osynkroniserade manuella växellådor huvudsakligen fram till mitten av 1930-talet ... slutet av 1940-talet (i praktiken av den sovjetiska bilindustrin - GAZ-A , M-1 , den tidiga Pobedy , Moskvich-400- serien ), varefter de flesta nya modeller har åtminstone de högsta framåtväxlarna synkroniserade.

Men på tunga lastbilar och traktorer, vars växellådor har ett stort antal växlar - ibland upp till två dussin - är installationen av synkronisatorer tekniskt mycket svår, eftersom den avsevärt ökar växellådans dimensioner, kostnad och vikt, och i Dessutom minskar det kraftigt hållbarheten, eftersom synkronisatorer är ett av de mest slitstarka delarna av MCP. Yrkesförare som kör sådana maskiner är speciellt utbildade att växla på en osynkroniserad växellåda.

Dessutom används ibland osynkroniserade manuella växellådor på moderna sportbilar och motorcyklar av två skäl: för det första växlar en erfaren förare osynkroniserade växlar snabbare (med mindre fördröjning), och för det andra (viktigare), sådana växellådor är mer överlevbara med karaktäristisk för sporter med hög belastning. Det är sant att de vanligtvis använder en kamväxelmekanism (växlar är fixerade på axeln inte med en växel, utan med en kamkoppling ) och sekventiell kontroll, vilket något underlättar förarens arbete. Sekventiella kamboxar används också på de flesta motorcyklar.

I en synkroniserad manuell växellåda tillåter inte speciella enheter - synkronisatorer - kopplingskopplingen att flytta från en växel till en annan förrän deras hastighet är utjämnad, och säkerställer också inriktningen av deras omkretshastigheter.

Den enklaste konsynkronisatorn (typ Borg-Warner) är en spärrring av brons placerad på axeln mellan kugghjulet på motsvarande växel och glidkopplingen. Ringen har en inre konisk yta mot kugghjulet och en ringkrans mot kopplingen. På den koniska ytan är en tråd gjord, utformad för att skära igenom oljefilmen. Blockeringsringens material är slitstarkt och har en hög friktionskoefficient. Den är ansluten till glidhylsan med hjälp av saxar på ett sådant sätt att dess rörelse längs axeln gör att motsvarande spärrring rör sig i samma riktning.

När växeln är ilagd börjar växelgaffeln växla kopplingen mot motsvarande växel. För att koppla in växeln måste kopplingen flyttas till växelkransen på växeln och fixera den på axeln, men för närvarande är detta inte möjligt, eftersom omkretshastigheterna för växeln och kopplingen med blockeringsringen inte är lika, medan fälgen på blockeringsringen håller kopplingen från kontakt med kuggkransen på växeln, vilket förhindrar överdrivet slitage. Genom smällare överförs kopplingens rörelse till spärrringen, som också börjar röra sig längs axeln mot kugghjulet, på vilken det finns en konisk yta som reagerar på spärrringens koniska yta. Med sin koniska yta samverkar spärrringen med kugghjulets koniska yta, medan gängan på spärrringens koniska yta skär genom oljefilmen på kugghjulskonen i kontaktögonblicket, vilket orsakar friktion mellan metall och metall. . Friktionskraften mellan spärrringen, som roterar med samma hastighet som kopplingen, och växelkonan utjämnar deras vinkelhastigheter och vrider spärrringen till ett sådant läge att tänderna på dess ring, glidkopplingen och transmissionens kuggkrans står fast. i en rad, varefter kopplingen lätt kan gå till kuggkransen, fixera den på axeln och därigenom inkludera växeln.

Synkroniserare kan placeras på vilken som helst av växellådans axlar, eller till och med på flera axlar samtidigt.

Tidigare var det bara högre växlar som synkroniserades. Till exempel, i växellådan på Volga GAZ-21 och många bilar på samma tid, synkroniserades endast 2:a och 3:e växeln, medan 1:a växeln och backväxeln inte hade synkronisatorer. I det här fallet var det fortfarande mycket lättare att köra en bil än med en helt osynkroniserad växellåda: oftast försökte föraren flytta i synkroniserade högre växlar, och bytte till osynkroniserade växlar endast när det var absolut nödvändigt (till exempel instruktionerna för GAZ-21 rekommenderas att byta till första växeln endast vid inbromsning till en hastighet av 5 km/h), och för tyst och ojämn inkoppling av osynkroniserade växlar, används en speciell teknik - efter att ha tryckt ner kopplingen, först växelspaken flyttas till det läge som motsvarar en av de synkroniserade växlarna och slå sedan på den önskade osynkroniserade växellådan utan att släppa kopplingspedalen. I det här fallet är hastigheterna på växellådans axlar anpassade, vilket ger en effekt som nästan liknar närvaron av synkronisatorer på denna växel. Användningen av denna teknik gör det inte bara möjligt att undvika ett obehagligt skrammel när en osynkroniserad växel slås på, utan också att avsevärt öka resursen för dess redskap. I tät trafik orsakade detta dock ofta obehagliga förseningar vid avkörning, så i mitten av sextiotalet gick nya modeller över till helt synkroniserade växellådor, mer anpassade till stadstrafikens förändrade förhållanden.

De allra flesta moderna personbilar har alla växlar synkroniserade åtminstone framåt, och för väldigt många backväxlar. Flerkonssynkronisatorer (dubbel, trippel) används för att öka synkroniseringseffektiviteten och minska den erforderliga kraften genom att öka antalet friktionspar.

Antal steg

Antalet steg beräknas enligt framåtväxeln med minsta utväxlingsförhållande .

Tvåväxlad : Några av de tidiga produktionsbilarna, såsom Ford T , hade en växellåda med två växlar framåt plus en eller två backväxlar, av kostnadsreduktionsskäl;
Tre -växlad: redan på 1910-talet spreds växellådor med tre framåtväxlar, som var utbredda i Europa fram till slutet av 1960-talet och i Nordamerika fram till andra hälften av 1970-talet; efter mitten av 1930-talet hade de vanligtvis åtminstone andra och tredje växlar synkroniserade; fram till slutet av 1950-talet - början av 1960-talet hade de flesta bilar exakt treväxlade växellådor, i Sovjetunionen fanns det till och med vägskyltar som krävde föraren att byta från det tredje (det första tecknet - tre streck) först till det andra (andra - två linjer ), och sedan till den första (tredje - en linje) växeln;
Fyrväxlad : redan på många tidiga bilar användes fyrväxlade växellådor, men utan synkronisatorer ; med tillkomsten av synkronisatorer på 1930-talet begränsade de flesta tillverkare av masstillverkade bilar antalet steg till tre, eftersom motorerna med då låghastighetsmotorer (inte högre än 3 ... 3,5 tusen rpm) med ett smalt varvtalsområde och låga hastigheter, detta tillräckligt för säker körning, samtidigt som betydande besparingar uppnåddes, eftersom växellådan var tvåvägs, ofta med synkronisatorer endast i andra och tredje växel; först i slutet av 1950-talet började fyrväxlade växellådor "med nära utväxlingar" dyka upp på massmodeller, som hade två mellanväxlar (II och III), vilket säkerställde mer intensiv och mjuk acceleration, gjorde det bekvämare att kontrollera i tung trafik på grund av mindre skillnad i utväxlingsförhållandena för I- och II-växlarna. I USA har de länge betraktats som ett sportalternativ och i Europa sedan början av 1960-talet har de installerats på de flesta bilar;
Femväxlad : dök upp på 1960-talet och på 1980-talet blev manuella växellådor med fyra huvudväxlar framåt och ytterligare en femte, som var en överväxel inbyggd i själva lådan, utbredd (se nedan) ;
Sexväxlade och framåt : Sexväxlade växellådor dök upp på 1990-talet och sjuväxlade på 2000-talet (som Bugatti Veyron eller BMW M5 ). De kan vara en MCP med fem bas- och ett booststeg i en sexväxlad version och två i en sjuväxlad;

Med spridningen av halvautomatiska växlingssystem (som på samma Bugatti Veyron ) med möjligheten att bara växla "upp" eller "ner" elektroniskt, har det i princip blivit möjligt att ha nästan hur många växlar som helst samtidigt som man behåller förmågan för föraren att flytta dem på lämpligt sätt. Ändå kostar de flesta masstillverkade personbilar i dagsläget fem eller sex.

Upp- och nedväxlingar

Overdrive eller overdrive (från engelska overdrive ) - växel med en utväxling mindre än en . Det kallas "ökande" i den mån som, med ett sådant utväxlingsförhållande, den drivna axeln roterar snabbare än drivaxeln, det vill säga vid utgången av en sådan växel sker en ökning av antalet varv. Samtidigt minskar mängden vridmoment som tillförs drivhjulen något, men samtidigt minskar antalet motorvarv vid samma fordonshastighet, vilket, allt annat lika, vid körning i överväxel minskar bränsleförbrukning, buller och slitage.

Det finns två designalternativ för överväxel: i form av en separat växellåda (i huvudsak en extra tvåväxlad växellåda med direkt och överväxel), vanligtvis installerad vid utgången av huvudväxellådan och spelar rollen som en avdelare , vilket möjliggör dess inkludering för att justera växellådans utväxling i den aktuella växeln ned huvudväxellådan (endast i de högsta eller flera högre växlarna, eller i någon av de tillgängliga växlarna - i det senare fallet fördubblas faktiskt det totala antalet växlar i växellådan ); eller i form av en växellåda inbyggd i själva växellådan med ett utväxlingsförhållande på mindre än ett, som slås på på samma sätt som alla andra växlar.

Fram till 1970-talet konstruerades överväxel på personbilar vanligtvis som en enhet skild från växellådan, som regel en planetväxel som inte krävde kopplingsutlösning för att växla från direkt till överväxel. Beroende på den specifika designen kan överväxeln slås på antingen manuellt av föraren (i illustrationen till vänster) eller automatiskt av servo, som regel, när en viss hastighet uppnås vid körning i direktväxel (i illustrationen på höger) . Ibland byggdes överväxeln in i bakaxelhuset och bildade en enda enhet med huvudväxeln (i själva verket huvudväxeln med två utväxlingsförhållanden att välja på).

Till exempel, på en Volvo 240 med fyrväxlad växellåda, kan en valfri elektriskt driven planetöverväxel, aktiverad av en flagga på växelspaken och tillgänglig med olika utväxlingar, beställas. Dess inkludering gjorde det möjligt att vid körning i direktväxel erhålla dess utökade version med en total utväxling på mindre än ett. På Ford-bilar på 1950- och 1960-talen kopplades överväxeln in automatiskt när man körde i direktväxel i hastigheter över 27 miles per timme (cirka 45 km/h), och stängdes av när den sjönk under 21 miles per timme (ca 35 km/h) h) eller när du trycker på gaspedalen (det så kallade kick-down, overdrive-läget för kraftiga omkörningar) [5] . förarens arbete vid växling på en bil med en treväxlad växellåda och en överväxelvippströmbrytare på instrumentpanelen - växling från neutral till första, tvåa, tvåa med överväxel, tredje och tredje med överväxel växlar demonstreras.

Från mitten av 1960-talet och början av 1970-talet på vissa, mestadels sportbilar, började överväxel byggas in i fyrväxlade manuella växellådor som en femte överväxel, vilket blev vanligt på 1980-talet. Samtidigt visade sig utformningen av transmissionen som helhet vara något enklare och lättare än i fallet med en överväxel i form av en separat enhet, och det förenklade även körningen, men möjligheten att få ett dubbelnummer av växlar gick förlorade (vilket dock, även med den tekniska möjligheten, sällan användes i praktiken, eftersom det gjorde körningen mycket svårare - i de flesta fall användes en separat överväxel endast för att öka antalet varv på växellådan vid körning i direktväxel, det vill säga för att få samma effekt som den femte växeln placerad efter den direkta fjärde växeln med en utväxling på mindre än ett gav). Nuförtiden kan det finnas mer än en överväxel i en växellåda.

På lastbilar blev överväxeln inbyggd i växellådan (kallad överväxel eller ekonomisk växel) utbredd mycket tidigare, även före andra världskriget - till exempel hade Studebaker US6 en femväxlad växellåda med en femte överväxel, som många sovjetiska efterkrigstider tunga lastbilar ( ZIS-150 , MAZ-200 och andra).

Den maximala hastigheten för bilen i överväxel är vanligtvis lägre än i en rak linje (med en utväxling på 1,0) eller den senare med en utväxling på cirka ett. Detta beror på det faktum att när utväxlingsförhållandet är mycket lägre än enhet, är belastningen på motorn vid samma hastighet betydligt högre än i andra växlar, vilket resulterar i att motorn är kraftigt överbelastad och inte kan utveckla sin maximala effekt revolutioner. Till exempel är den maximala hastigheten för VAZ-21093 i fjärde växeln (växelförhållande 0,941) 10 ... 12 km / h högre än i femte (0,784). De dynamiska egenskaperna hos bilen (dess förmåga att accelerera kraftigt när du trycker på gaspedalen) på femmans växel är också betydligt sämre än på fyran, vilket förklaras av att den dynamiska faktorn D på femmans växel över hela hastighetsområdet är mindre viktigt än i fjärde. Dessutom, i det här fallet, är både den fjärde och femte växeln formellt överväxel, så att VAZ-21093 fortfarande utvecklar den maximala hastigheten i överväxel (om än med ett utväxlingsförhållande mycket nära ett). En VAZ-21053-bil med en femväxlad växellåda, där den fjärde växeln är direkt (1,0) och den femte växeln är överväxel (0,82), den utvecklar sin maximala hastighet i direktväxel och i överväxeln femte sin maxhastighet blir lägre med samma ~10 km/h. Samtidigt, i femmans växel, förbrukar samma bilar under liknande förhållanden 5–6 % mindre bränsle än på fjärdeväxeln, och har också en betydligt lägre ljudnivå i kupén, vilket avgör den tekniska möjligheten att använda överväxel i sina sändningar. [6] [7]

Nedväxling (växeldelare, demultiplikator ) - en transmissionsenhet som fungerar tillsammans med växellådan och låter dig ytterligare öka växellådans utväxling (och följaktligen minska antalet varv vid utgången) i den aktuella växeln på huvudväxellåda, på grund av vilken en ökning av vridmomentet uppnås . Så en växeldelare installerades på en KamAZ-lastbil, vilket gör att alla växlar i huvudlådan kan ha två av sina alternativ - direkt respektive låg, istället för fem växlar i huvudlådan i fordonets transmission, fanns det faktiskt tio växlar (fem direkta och fem låga på grund av införandet av en nedväxlingsdivisor). Om vägförhållandena krävde en ökning av växellådans utväxlingsförhållande, men inte i en sådan utsträckning att det motiverade att byta huvudlådan till en lägre växel, kunde KamAZ-föraren använda en flagga på växelspaken för att flytta avdelaren till en lägre växel, tar emot en lägre version av den nuvarande växeln i huvudlådan, samtidigt som man uppnår en märkbar besparing av förarens ansträngningar och minskar hans trötthet, vilket ökar bilens anpassningsförmåga till vägförhållanden på grund av möjligheten till finare val av utväxlingsförhållande. Dessutom ingick en nedväxling vid körning med tung last eller under svåra vägförhållanden.

Planetväxellåda med mekanisk drivning

Det finns inga flerstegs planetväxellådor för bilar som sådana. Skapandet av sådana MCP:er kompliceras av två punkter: behovet av en mekanisk gruppdrift av friktionskontrollelement, vilket kommer att bli svårare ju högre antalet frihetsgrader för planetväxellådan är, och behovet av någon form av växling hastighetsregulator (hastigheten för att slå på nästa element). Dessutom kännetecknas vilken planetväxel som helst av problemet med rationell uppdelning av effektområdet enligt givna utväxlingsförhållanden, vilket är desto svårare att lösa desto högre antal frihetsgrader. På grund av det faktum att de i moderna växellådor på planetväxlar försöker organisera driften av friktionskontrollelementen på ett sådant sätt att med varje växling från valfri växel till en högre eller en lägre, fungerar endast två friktionskontrollelement (ett av dem stängs av och en slås på). ), och processen att slå på valfritt friktionskontrollelement kan teoretiskt organiseras med hjälp av en kopplingspedal, det är spekulativt möjligt att skapa en sekventiell planetväxellåda med ett stort antal växlar, men i praktiken är sådana utvecklingar som har nått fasen av ett fungerande prov inte kända. Närmast detta koncept kan anses brittiska planetariska Wilson-växellådor med pneumatisk styrning, som användes under för- och efterkrigstiden på olika brittiska fordon, från bilar till tankar.

I en rent mekanisk implementering, den mest kända tvåstegs (+2; -1) planetväxellådan i Ford T-bilen. Denna manuella växellåda hade två frihetsgrader. Tre friktionskontrollelement i denna växellåda (två bromsar och en koppling), som var och en var ansvarig för att koppla på sin egen växel, fick en mekanisk drivning från två pedaler - en treläges framåtväxel och en kopplingspedal (två växlar och neutral) , och en tvåläges backväxelpedal (på av). Sådana låghastighets planetväxellådor i ett tidigt skede av bilindustrin producerades inte bara av Ford, och inte bara för bilar, utan också för traktorer i första hand, men alla moderna planetväxellådor har en hydraulisk drivning och manuella växellådor kan inte användas anses vara. Planetariska cykelnav kan ha upp till 14 hastigheter och en rent mekanisk implementering av omkoppling, men i moderna flerstegstransmissioner av bilar kan endast tvåväxlade demultiplikatorer av typen (+2) eller (+1; -1) ha en mekanisk drivning , placerad både tillsammans med huvuduppsättningen av växlar på axlarna och växlarna, och separat, som på grund av de begränsade funktionerna i deras funktioner inte kallas växellådor.

Kontrollmekanismer

I en klassisk manuell växellåda används växelspaken för att välja önskad växel . Med den kan du slå på vilken som helst av de tillgängliga växlarna när som helst (förutom backväxeln, som i vissa växellådsdesigner endast kan slås på efter att en speciell säkring har låsts upp).

Spakplacering och drivsystem kan variera mycket beroende på fordonslayout och aktuellt mode.

Spaken är placerad på kåpan till växellådan (vanligtvis på toppen eller sidan), eller på en speciell förlängning, och direkt eller med hjälp av stavar placerade inuti förlängningen, verkar på växelvalsgafflarna. I det här fallet är alla växlingsmekanismer placerade inuti växellådans hölje och spaken flyttar direkt växelgafflarna som verkar på växlingskopplingarna eller glidväxlarna. Den största fördelen med ett sådant system är den högsta klarheten av växling, och praktiskt taget inte lider ens efter långvarig drift. Dessutom kännetecknas den av hög tillförlitlighet och hållbarhet. Nackdelar - på grund av layoutfunktionerna kan spaken på lådkroppen flyttas kraftigt framåt i förhållande till förarsätet, eller - med en vagnlayout - växlas bakåt ( RAF-2203 , GAZ-66 ), vilket gör växling obekvämt ; också, på grund av att spaken är placerad direkt på kraftenheten, överförs vibrationer till den, vilket är särskilt märkbart när man använder obalanserade motorer, såsom in-line fyror. Tillämpligheten av en sådan drivning är kraftigt begränsad av bilens layout, där växellådan är placerad relativt nära föraren.

Så på GAZ-69- bilen användes en trestegs tvåvägs manuell växellåda, som drevs av en spak direkt på sidokåpan. Volga GAZ-24- bilen och alla efterföljande GAZ-modeller (förutom de senaste) har trevägs manuella växellådor med en spak placerad på en speciell avsats på växellådans övre kåpa, vilket gjorde det möjligt att flytta spaken tillbaka, placera den ovanför växellådans förlängning, vilket ger mer bekväm växling. RAF - minibussar , baserade på Volga GAZ-24-enheterna, på samma Volga MCP har ett hölje av en något annorlunda design med en spak flyttad framåt, vilket med en vagnslayout gör spaken mer eller mindre tillgänglig för föraren - dock , för ett sådant arrangemang är detta snarare ett undantag från föreskrifter. Bakhjulsdrivna VAZ - modeller har en spak placerad på toppen av växellådans bakre kåpa. Av utländska bilar har en liknande design nyligen använts flitigt på bakhjulsdrivna modeller, såsom Ford Sierra , Ford Scorpio , gamla Volvomodeller med M40, M41 växellådor och liknande och många andra. För närvarande används en sådan växellåda relativt sällan, eftersom bilar med en klassisk layout främst finns i premiumsegmentet på marknaden, där ökade krav ställs på nivån på ergonomi, vibrationer och buller, vilket tvingar användningen av mycket komplexa växelvalsdrivningar, såsom kabel. Den används dock i stor utsträckning i pickuper och stadsjeepar, där högre nivåer av tillförlitlighet och hållbarhet är avgörande, såväl som sportmodeller. I synnerhet i Borg-Warner- transmissioner , som den legendariska Tremec T-5 ( Ford Mustang , Chevrolet Camaro , Pontiac Firebird , etc.), och i Chryslers modellutbud , främst i Dodge- och Jeep-märken .

Spaken är placerad på avstånd (på golvet, på rattstången eller på instrumentpanelen) och är ansluten till växellådan med hjälp av stänger utanför boxkroppen (vanligtvis kallad "backstage"), en rulle eller Bowden-kablar (på senare tid ) årtionden har detta alternativ använts särskilt flitigt). Fördelarna med denna lösning är spakens bekväma placering, frånvaron av vibrationsöverföring till den och nästan fullständig frihet i bilens layout. Samtidigt är drivningen med stavar mindre hållbar och med tiden tillåter lossning, vilket kräver justering eller byte av backstage. Dessutom är tydligheten i växlingen med en sådan växlingsmekanism vanligtvis mycket sämre än med den direkta placeringen av spaken på växellådans hölje. Alla Moskvich-, GAZ-20- och GAZ-21-bilar, UAZ - vagnslayout (minibussar, "grodyngel"), Zaporozhets (som alla modeller med bakmotor) och nästan alla bilar med tvärgående motor (det vill säga de flesta moderna modeller).
Även på vissa modeller användes (och används) pneumatiska eller elektromekaniska drivsystem. De distribueras främst på tunga lastbilar, bussar och traktorer, där växellådan ofta är placerad långt från förarsätet, och den mekaniska drivningen skulle vara för skrymmande och opålitlig, dessutom skulle direkt manuell växling vara för svår på grund av den stora kraft som krävs för att flytta kopplingarna. , vilket kräver användning av servon .

Dessutom finns det mekaniska växellådor med den så kallade "sekventiella", det vill säga sekventiell (från latin sekvens - sekvens) växling, som, med hjälp av en gungande spak, en joystickspak med två lägen - vanligtvis "+" och " —", eller speciella "kronblad" på rattstången, växlarna kan bara växlas efter varandra. Som regel är kopplingskontroll i sådana system automatiserad. De kan användas på motorcyklar (mycket allmänt) och vissa sportbilar.

Till exempel, för de flesta inhemska motorcyklar, används en kopia axel med ett figurerat spår för att växla växlar, vilket styr rörelsen av växlingsgafflarna, som i sin tur verkar på de glidande kugghjulen på axlarna. I det här fallet växlas växlarna med en pedal i form av en gungstol ansluten till kopieringsaxeln, som kan vrida den i en eller annan riktning i en viss vinkel. Att trycka på fotens tå på dess främre plattform gör att en omkopplare växlar ner, hälen bakåt (eller höjer tån på den främre plattformen) att växla upp, och "neutral" är placerad mellan I- och II-växlarna.

Byt layouter

Med golvspak

På de allra flesta moderna bilar styrs en manuell växellåda av en spak placerad på golvet. Detta syftar på spakens placering direkt på bilens golv, på mittkonsolen eller längst ner på instrumentpanelen.

Metoden att välja en specifik växel i olika manuella växellådor med golvspak kan variera avsevärt. Det enda vanliga är att valet av önskad växel utförs genom att luta växelspaken i de längsgående och tvärgående planen, det vill säga att banan för spakens rörelse under växlingen liknar bokstaven H (H-mönster) . Vanligtvis, genom att svänga spaken i tvärplanet, väljer föraren växelgaffeln som behöver växlas, och skjuter den framåt och bakåt, med hjälp av den valda gaffeln, växlar synkronisatorn eller växlingskopplingen i växellådans hölje i motsvarande (vanligtvis motsatt rörelseriktning för spakhuvudet) riktning, detta inkluderar en eller annan transmission. Som regel, i neutralläge, hålls spaken av en eller flera fjädrar.

På de flesta fordon sker växling enligt följande princip (N - neutral växel, R - backväxel):

Så växlar man på de flesta inhemska bakhjulsdrivna bilar.

På den bakhjulsdrivna Moskvich ( 408IE , större delen av M-412- releasen och alla 412IE , alla M-2138/2140 ), användes en något modifierad version: för att lägga i backväxeln var det nödvändigt att luta spaken till höger och flytta den framåt , inte bakåt :

På vissa fordon finns en backväxellås: backväxeln kan inte läggas i förrän denna mekanism aktiveras. Vanligtvis, för att göra detta, måste du trycka ner spaken (till exempel bakhjulsdrivna VAZ-bilar), trycka på en speciell spak (knapp), höja brickan som glider längs spaken, etc. I andra fall är ingen blockering förutsatt och backväxeln kan misstagas slå på den när du är på språng, vilket vid hög hastighet teoretiskt kan leda till allvarliga skador på växellådan (i praktiken är det osannolikt att föraren har tillräckligt med styrka för att lägga i backväxeln helt i hög hastighet, dock, ökat slitage på växellådans växlar under ett sådant försök är ganska verkligt).

I fallet med en femväxlad växellåda läggs en femte växel till layouten, vanligtvis för att slå på den måste du luta spaken åt höger och sedan flytta den framåt, så att layouten ser ut som en dubbelbokstav H :

Denna layout används på VAZ:er i den "klassiska" familjen med en femväxlad manuell växellåda och "Moskvich-2141" , den andra generationen av " Lada Kalina ", " Priors " av sen produktion, såväl som till exempel de flesta moderna Ford-modeller med en 5-växlad växellåda.

Många europeiska bilar (inklusive framhjulsdrivna VAZ , Volkswagen ) använder en annan variant av denna layout, där backväxeln är inkopplad i en vänster-framåt-rörelse:

Men i det här fallet är risken för att oavsiktligt lägga i backväxeln istället för först ganska stor, speciellt med en sliten drivning. På många moderna bilar tillhandahålls därför en blockering av dess inkludering (visas på exemplet med MCP-6):

Inaktivering av låset görs genom att sänka spaken "inuti", eller genom att flytta det rörliga elementet på växelspaken, till exempel genom att lyfta ringen på den, eller genom att trycka på knappen.

Vissa sportbilar (till exempel gamla BMW från den tredje serien med Getrag manuella växellådor), gamla modeller av amerikanska och amerikanskt influerade bilar, Ural -lastbilar och vissa andra modeller använder ett helt annat alternativ för växlingslayout (i engelsktalande länder är det kallad "dogleg" - Dogleg ):

Fördelen i det här fallet är att positionerna som motsvarar den andra och tredje växeln ligger på samma linje, vilket påskyndar växlingen. I sportbilar med kraftfulla motorer sker huvudaccelerationen exakt i andra och tredje växeln, den första är endast för att starta.

När du använder den här layouten på terrängfordon (GAZ-69) är det lättare att gunga bilen om den fastnar genom att sekventiellt lägga i första-back-första-back-växlarna (växlarna är på samma linje, vilket gör att de kan bytas mycket snabbt). Detsamma gäller en lastbil vars första växel används främst under svåra vägförhållanden.

Dessutom har många av växellådorna med denna växlingslayout inte synkronisatorer eller har dem bara i högre växlar, i det här fallet är en positiv punkt att när man växlar från första växeln till tvåan uppstår en viss fördröjning automatiskt, vilket förenklar bytet mellan osynkroniserat första med synkroniserad andraväxel.

Av inhemska bilar användes en sådan layout till exempel av GAZ-69 , vars växellåda var treväxlad. När den konverteras till golvspaken på Volga GAZ-21- växellådan får den också en sådan layout.

På KamAZ- lastbilar är layouten liknande, men positionerna för första växeln och backväxeln är motsatta de som visas i figuren.

På en Studebaker US6- lastbil med femväxlad växellåda var första växeln placerad mittemot backväxeln för att göra det lättare att "svänga" bilen terräng [8] :

Nästan samma layout användes på sovjetiska fyrhjulsdrivna lastbilar av märket ZIS / ZIL, till exempel ZIL-131 - skillnaden var i det motsatta arrangemanget av positionerna motsvarande IV- och V-växlar.

ZF 16S 16S-seriens 16-växlade växellådor har ett så kallat överlagrat neutralväxlingsschema - genom att trycka spaken åt vänster eller höger respektive slås på eller av demultiplikatorn .

När demultiplikatorn är på ger växlarna 1 ... 4 rörelse vid låga hastigheter, du kan även lägga på backväxeln, när demultiplikatorn är avstängd sjunker lådans totala utväxling flera gånger och växlar 1 ... 4 blir växlar 5 ... 8. Dessutom fördubblas antalet växlar med en avdelare, kontrollomkopplare som står framför växellådans manöverspak.

Många amerikanska och vissa europeiska bilar använde tidigare en layout där första växeln lades i genom att helt enkelt flytta spaken framåt (andra växeln backades, etc.):

Av de modeller som är vanliga i Ryssland hade en sådan layout till exempel Ford Taunus , Volvo 240 och vissa BMW-modeller, som BMW E30 . Dessutom användes den på nästan alla nordamerikanska Fords på 1960- och 1970-talen med manuell växellåda.

Vissa moderna bilar, som Bugatti Veyron , har automatisk växellåda. Detta gör att du kan använda den sk. Paddelväxel med möjlighet att välja växlar med paddlar på ratten. Om en spak i en sådan design fortfarande används för att växla växlar den bara framåt och bakåt, och växelvalet utförs genom sekventiell uppräkning. Samma växlingskontroll implementerades på rullstolar ( S3D , etc.) byggda på motorcykelenheter, inklusive en sekventiell manuell växellåda.

Med stjälk

Tidigare var placeringen av växelspaken på rattstången den vanligaste på personbilar med manuell växellåda. Detta mode dök upp i USA under andra hälften av 1930-talet och blev utbrett i Europa i slutet av 1940-talet. Ibland uppstår en sådan mekanism idag.

Drivningen från rattstångsspaken utförs av komplexa stavar ( backstage ), vars leder är utsatta för slitage, och på äldre bilar kräver de periodisk justering och smörjning. Det finns två huvudscheman för driften av en sådan enhet. I den första, som vanligtvis används med tvåvägsväxellådor (till exempel på Pobeda och GAZ-21), är varje dragkraft ständigt ansluten till sin växelgaffel och styr genom den sin koppling (eller glidväxel) och valet av den nuvarande involverad dragkraft utförs ett stift på växelaxeln, som går in i spåren i navet på en eller den andra spaken som är ansluten till motsvarande stång. I den andra, som används med trevägsväxellådor (till exempel "Moskvich" med fyrväxlade växellådor), väljer en av stängerna den för närvarande inkopplade växelgaffeln, och den andra flyttar den och slår direkt på och av växlarna, medan båda stängerna är direkt anslutna till växelaxeln och övervakar dess rörelse i olika plan.

Det finns också växlingsmekanismer med en rattstångsspak som har en växelaxel koaxiell till styraxeln (GAZ-21) eller koncentrisk till den, det vill säga ihålig placerad runt rattaxeln ("Muscovites" med fyrväxlade växellådor). I det andra fallet reduceras nivån av buller och vibrationer som överförs genom växelaxeln till passagerarutrymmet avsevärt.

Tydligheten och hastigheten på växelvalet med en sådan mekanism lider ofta, särskilt när den är utsliten, men i allmänhet, enligt många bilägare med en sådan växlingsmekanism, är spakens rattstångsarrangemang bekvämare, eftersom du gör det. inte behöva sträcka sig efter det, det finns alltid till hands. Men på grund av drivningens stora tröghet är det svårt att snabbt växla med en sådan drivning, så det är till liten nytta för dynamiska bilar.

Men en bra beräkning av växlingsmekanismen gör att du kan minimera ansträngningen på spaken: till exempel på Volga GAZ-21 med en funktionsduglig, smord och justerad växlingsmekanism kan du växla utan att ta handen från ratten. En mycket lös mekanism tillåter dock sådana felfunktioner som ofullständig inkoppling och urkoppling av växlar, deras spontana urkoppling ("utslagning") och till och med fullständig fastklämning av stängerna, vilket endast kan elimineras när huven är öppen.

Den mest typiska layouten för skaftsystem är layouten som har sitt ursprung i USA på 1930-talet och spred sig under 1940- och 1950-talen (spakens rörelse visas i ett plan parallellt med styraxeln, spaken är placerad till höger) :

eller

Så här (det andra alternativet) slogs växlarna på Pobeda GAZ-M-20 , Volga GAZ-21 .

Det fanns också ett alternativ för en fyrväxlad manuell växellåda:

På "Moskvichs" med en fyrväxlad manuell växellåda och en paddelväxelspak, samt ett antal europeiska bilar, användes en annan layout:

I den inhemska bilindustrin inträffade vägran av växelspaken i rattstången i slutet av 1960-talet - början av 1970-talet, i Europa - det började lite tidigare, men varade åtminstone till mitten av 1970-talet. I USA hände detta i slutet av 1970-talet, med avgången av de sista "budget" -modellerna med manuella växellådor (till exempel Chevrolet Nova ) från transportörerna - efter det blev mekaniska växellådor nästan uteslutande ett attribut för sportbilar och stadsjeepar. , respektive hade golvspakar.

I vissa länder i Europa och särskilt Japan användes paddlingsspakar tills helt nyligen. Till exempel i Hong Kong hade alla taxibilar av modellerna Toyota Crown och Nissan Cedric en fyrväxlad manuell växellåda med paddelväxling innan de bytte till automatisk växellåda 1999. Fram till början av 1990-talet hade minibussarna Toyota Hiace och Mitsubishi L400 också rattstångsväxlar med en femväxlad manuell växellåda.

Distribution

Fordon utrustade med manuella växellådor dominerade Europa under lång tid , är fortfarande mycket vanliga i OSS och dominerar i låginkomstländer.

I USA och andra länder i Nordamerika har manuella växellådor nästan helt ersatts av hydromekaniska automatiska växellådor och CVT , som för närvarande är utrustade där i upp till 90 % av personbilarna. I Japan är automatiska växellådor och CVT också ganska utbredda .

Sportbilar (och bilar med sportig image) är dock ofta utrustade med manuell växellåda. "Styva" stadsjeepar (till exempel UAZ) har också som regel mekaniska växellådor, vilket bestäms av deras enkelhet i design, överlevnadsförmåga och höga tillförlitlighet, även om det nyligen även i detta marknadssegment har varit en ganska utbredd användning av " automatisk".

Lastbilar har också, i de flesta fall, mekaniska växellådor, särskilt för tunga huvudtraktorer (även om automatiska växellådor har skapats och massproducerats för dem, tillåter komplexitet och höga kostnader dem fortfarande inte att ersätta manuella växellådor i detta användningsområde ).

Se även

Anteckningar

↑ GOST 18667-73, 1973 , sid. 3.
↑ Enhet och drift av MAZ-500A och GAZ-66 bilar: Lärobok - M., DOSAAF, 1981, Kalishev G.V., Komarov Yu.N., Romanov V.M., BBC 39.335.4
↑ Dragkraft och dynamisk beräkning av VAZ-2105-bilen. Kursarbete inom disciplinerna "Teori om bilens rörelse", "Bilar" (del 2) och "Tekniska medel och deras operativa egenskaper."
↑ NIIAT-team av författare. ed. Lapshina, V.I. Brief Automotive Reference NIIAT. - 10:e upplagan. - M . : Transport, 1983. - S. 10, 28-29. — 220 s.
↑ Instruktioner för Ford-bilar 1953 årsmodell (rysk översättning)
↑ Viktor Slesarev. En lydig häst eller... en skrämd travare? - "Bakom ratten", 1 augusti 1997.
↑ A.N. Miroshnichenko. Biltuning: en handledning. Tomsk, TGASU Publishing House, 2015
↑ Arkivfoto daterat 9 augusti 2016 på Wayback Machine -hyttplattor med växlingslayout.

Litteratur

Statlig standard. GOST 18667-73. Bilar. Grundläggande enheter och mekanismer . - officiell. - Moskva: IPK Standards Publishing House, 1973. - 14 sid.

Länkar

Mekanisk transmission . — Anatomi av en bil. Tillträdesdatum: 12 maj 2010. Arkiverad från originalet 22 februari 2012. (ryska)