Manuální převodovka

Níže je schematicky uvažována činnost tříhřídelové, třícestné čtyřstupňové manuální převodovky osobního automobilu s pohonem zadních kol s konstantními ozubenými koly a synchronizátory v rychlostních stupních pro jízdu vpřed a posuvným zpětným chodem. 1, 2, 3, 4, R - ozubená kola odpovídajících ozubených kol, pevně upevněná na vložené hřídeli.

Barvy:

• Hnací (primární) hřídel - oranžová
• Hnaná (sekundární) hřídel - žlutá
• Mezihřídel - šedá
• Reverzní hřídel a odpovídající jezdec - Zelený
• Posuvník 3.-4. převodového stupně - fialový
• Posuvník 1.-2. převodového stupně - modrý

N - neutrál: žádná ze spojek není v záběru se žádným převodem, primární a mezihřídel se točí, sekundární je v klidu.

Převodový stupeň I: spojka prvního a druhého stupně (na obrázku jasně modrá) blokuje první převodový stupeň na výstupním hřídeli; rotace se přenáší nejprve jediným ozubeným kolem vstupního hřídele na mezilehlý hřídel a z něj - přes ozubené kolo prvního ozubeného kola na sekundární hřídel a poté na převod.

II rychlostní stupeň: stejná spojka se pohybuje a blokuje druhý rychlostní stupeň;

3. rychlostní stupeň: spojka 1.-2. rychlostního stupně v neutrální poloze; spojka třetího čtvrtého stupně (na obrázku fialová) blokuje třetí převodový stupeň na hnaném hřídeli, rotace se přenáší ze vstupního hřídele na mezihřídel a z něj přes třetí převodový stupeň na sekundární.

IV rychlostní stupeň: spojka první-druhá v neutrální poloze; třetí a čtvrtá spojka blokuje korunu vstupního hřídele, takže primární a sekundární hřídel se otáčejí jako jeden celek. Mezilehlý hřídel není zapojen (ale pokračuje v otáčení, protože je neustále v záběru s primárním).

Takový převod, ve kterém se rotace přenáší přímo ze vstupního hřídele na sekundární, obchází ozubená kola mezilehlého hřídele, má vždy jeden převodový poměr - 1: 1 a nazývá se přímý převod , protože točivý moment je přenášen přímo z vstupní hřídel k sekundáru. Tento způsob provozu převodovky je výhodný, protože se snižují ztráty a opotřebení.

R - zpátečka: spojky v neutrální poloze; posuvné kolo zpětného chodu otáčející se na vlastním hřídeli zabírá s odpovídajícím převodem předlohového hřídele a s převodem hnaného hřídele (převodové kolo předlohového hřídele nezabírá s převodem hnaného hřídele) vzniká lichý počet zabírajících párů (tři páry), v důsledku kterým se sekundární hřídel otáčí v opačném směru, než je otáčení vstupního hřídele.

Dvouhřídelové a tříhřídelové MCP

Nejoblíbenější jsou dvě provedení MCP - dvouhřídelový a tříhřídelový, podle počtu hřídelí, které obsahují.

U dvouhřídelové převodovky se točivý moment přenáší přímo z ozubených kol primárního (hnacího) hřídele spojeného se setrvačníkem motoru na ozubená kola sekundárního (hnaného) hřídele umístěného rovnoběžně s ním. Přitom se převodovka ukazuje jako jednoduchá a kompaktní, ale pro přenos točivého momentu se u všech převodových stupňů používají ozubená kola, což snižuje účinnost převodovky při jízdě na nejvyšší rychlostní stupeň - ovšem za cenu určitého zvýšení mezipřevodů kvůli menšímu počtu dílů zapojených do přenosu točivého momentu. Hlavní výhodou takových převodovek je schopnost spojit motor a celou převodovku vozu do jediné kompaktní pohonné jednotky. Takové jsou převodovky těžkých motocyklů (domácí „ Ural “ a „ Dnepr “), téměř všech automobilů s uspořádáním motoru vzadu a pohonem předních kol.

U tříhřídelové převodovky je točivý moment nejprve přenášen dvojicí ozubených kol ze vstupního hřídele na mezilehlý hřídel umístěný rovnoběžně s ním a již z jeho ozubených kol na kola výstupního hřídele umístěná souose se vstupní hřídelí. Taková převodovka se ukazuje jako těžší a celkově, ale lze v ní realizovat přímý převod, u kterého se točivý moment přenáší bez pomoci ozubených kol ze vstupního hřídele ihned na výstupní, a to jejich spojením do jednoho celku s převodovkou. posuvná ozubená spojka. Další výhodou tříhřídelové převodovky je možnost dosáhnout mnohem větších převodových poměrů a celkově širšího výkonového rozsahu.

V současné době má většina osobních automobilů, zejména těch s pohonem předních kol, dvouhřídelové převodovky, zatímco u nákladních automobilů a SUV jsou stále nejrozšířenější tříhřídelové převodovky.

U moderních automobilů lze pro zvýšení kompaktnosti použít i tří- a čtyřhřídelové převodovky, podle principu činnosti odpovídající dvouhřídelové - bez mezihřídele, s přenosem otáčení ze vstupního hřídele na jeden několika sekundárních najednou. Tyto převodovky mají zpravidla alespoň 6 rychlostních stupňů vpřed, například - VW 0A5. Kroutící moment je v nich přenášen ze vstupního hřídele na koncový převod přes první, druhý a třetí sekundární hřídel, jehož koncová kola jsou neustále v záběru s koncovým převodem. Takové převodovky se vyznačují krátkou délkou, díky čemuž dobře zapadají do hustě uspořádaného motorového prostoru vozidel s pohonem předních a všech kol s příčnými pohonnými jednotkami.

Synchronizované a nesynchronizované MCP

První převodovky byly velmi jednoduché reduktory s čelním ozubením, u kterých se převodový poměr měnil v důsledku podélného pohybu ozubených kol klouzající po podélných drážkách hřídelů. Při zapnutí ozubeného kola došlo k přeřazení jednoho z ozubených kol podél hřídele, přičemž jeho zuby zabíraly se zuby příslušného reakčního ozubeného kola, ozubená kola do sebe zapadla a začala přenášet krouticí moment. Aby ozubené věnce ozubených kol zabíraly, je nutné, aby jejich obvodové rychlosti byly alespoň přibližně stejné. Obvodové rychlosti páru ozubených kol zajišťujících přenos točivého momentu v okamžiku záběru se však obvykle neshodují, takže pokus o pouhé posunutí jejich ozubených věnců k sobě, dokud nedojde ke kontaktu, povede k silnému rázu v převodovce, doprovázenému charakteristické obrušování a velmi rychlé opotřebení zubů. Řidič proto, působící na plynový pedál a za použití speciálních metod práce se spojkou, musel zhruba vyrovnat obvodové rychlosti převodových stupňů, s jejichž obratným provedením ve správnou chvíli tiše a bez otřesů zařadil s každým jiný.

Pro přibližné vyrovnání obvodové rychlosti převodových stupňů při řazení převodových stupňů se používá metoda zvaná „double squeeze“ : pro přepínání mezi nižším a vyšším převodovým stupněm nejprve sešlápněte spojkový pedál, vypněte převod (skříňka je v „neutrálu“) , uvolněte spojku - dokud se otáčky vstupního hřídele vyrovnají s otáčkami motoru - a poté znovu sešlápněte jeho pedál a zařaďte požadovaný převodový stupeň. Při přepínání z vyššího převodového stupně na nižší se používá „dvojité zmáčknutí s přeplyněním“  - sled akcí je stejný, ale když je převodovka v neutrálu a se zapnutou spojkou, provede se „přeplynění“ - sešlápněte plynový pedál, čímž zvýšíte otáčky klikového hřídele motoru a s tím spojeného vstupního hřídele převodovky přibližně na stejné otáčky jako převodovka a příslušný výstupní hřídel. Síla „přeplynění“ závisí na zařazeném rychlostním stupni (přesněji otáčkách motoru na něm). Na moderním osobním autě se tyto dovednosti mohou také hodit – například vám pomohou řadit při výpadku spojky nebo nutnosti prudkého brzdění motorem při výpadku fungující brzdové soustavy.

Následně byla čelní kluzná ozubená kola nahrazena tichými šikmými ozubenými koly konstantního záběru, která kvůli šikmému ozubení nemohla být dočasně vyřazena za chodu převodovky - při sepnutí spojky jsou vždy v rotaci, i když ne vždy se podílejí na přenosu točivého momentu . V tomto případě byla ozubená kola spínána pomocí posuvných ozubených spojek oddělených od ozubených kol , otáčejících se s hřídelí a schopných pohybu podél ní, přičemž na ní bylo v krajních polohách upevněno jedno nebo druhé ze sousedních ozubených kol. Při zařazení ozubeného kola se jemu odpovídající ozubená spojka přeřadí z neutrální polohy do jedné z krajních poloh a upevní odpovídající ozubené kolo na hřídeli, přechází na ozubený věnec s přímými zuby vyrobenými jako jeden kus s tímto ozubeným kolem. Toto ozubené kolo, stejně jako samotná ozubená spojka, slouží nejen k zařazení ozubeného kola, ale podílí se i na přenosu točivého momentu. To řidiči poněkud usnadnilo práci díky snížené síle na páku (smyková síla spojek je mnohem menší než samotných ozubených kol přenášejících točivý moment), ale nezachránilo ho to od výše uvedených způsobů.

U některých sportovních vozů a motocyklů s nesynchronizovanými manuálními převodovkami se rychlostní stupně obvykle řadí bez sešlápnutí spojky, což vyžaduje od řidiče velkou zkušenost (na úrovni automatismu je nutné přesně „uhodnout“ požadované otáčky motoru při okamžik přepnutí).

Na osobních vozech se zcela nesynchronizované manuální převodovky používaly především do poloviny 30. let ... konce 40. let (v praxi sovětského automobilového průmyslu - GAZ-A , M-1 , rané Pobedy , řady Moskvič-400 ), načež má většina nových modelů synchronizované alespoň nejvyšší převodové stupně vpřed.

U těžkých nákladních automobilů a traktorů, jejichž převodovky mají velký počet převodových stupňů - někdy až dva tucty - je však instalace synchronizátorů technicky velmi obtížná, protože výrazně zvyšuje rozměry, náklady a hmotnost převodovky a v navíc prudce snižuje životnost, protože synchronizátory jsou jedním z nejvíce opotřebitelných prvků MCP. Profesionální řidiči obsluhující takové stroje jsou speciálně vyškoleni k řazení na nesynchronizované převodovce.

Kromě toho se u moderních sportovních vozů a motocyklů někdy používají nesynchronizované manuální převodovky ze dvou důvodů: za prvé, zkušený řidič řadí nesynchronizované převodové stupně rychleji (s menším zpožděním) a za druhé (co je důležitější), takové převodovky jsou odolnější. s charakteristikou pro sporty s vysokou zátěží. Je pravda, že obvykle používají mechanismus pro výběr vačkového převodu (převody jsou upevněny na hřídeli nikoli pomocí převodu, ale pomocí vačkové spojky ) a sekvenčního ovládání, které poněkud usnadňuje práci řidiče. Sekvenční vačkové boxy se také používají na většině motocyklů.

U synchronizované manuální převodovky neumožňují speciální zařízení - synchronizátory - pohyb spínací spojky z jednoho převodového stupně na druhý, dokud se jejich otáčky nevyrovnají, a také zajišťují vyrovnání jejich obvodových rychlostí.

Nejjednodušší kuželový synchronizátor (typ Borg-Warner) je bronzový blokovací kroužek umístěný na hřídeli mezi ozubeným věncem odpovídajícího ozubeného kola a kluznou spojkou. Věnec má vnitřní kuželovou plochu obrácenou k ozubenému kolu a věnec obrácený ke spojce. Na kuželové ploše je vytvořen závit určený k proříznutí olejového filmu. Materiál blokovacího kroužku je odolný proti opotřebení a má vysoký koeficient tření. S posuvným pouzdrem je spojen pomocí závlaček tak, že jeho pohyb po hřídeli způsobí, že se příslušný blokovací kroužek pohybuje ve stejném směru.

Když je zařazen rychlostní stupeň, řadicí vidlice začne posouvat spojku na odpovídající rychlostní stupeň. Pro zařazení rychlostního stupně se musí spojka přesunout na ozubený věnec ozubeného kola a připevnit jej na hřídel, ale v tuto chvíli to není možné, protože obvodové rychlosti ozubeného kola a spojky s blokovacím kroužkem nejsou stejné, zatímco věnec blokovacího kroužku udržuje spojku v kontaktu s ozubeným věncem ozubeného kola, čímž zabraňuje nadměrnému opotřebení. Přes crackery je pohyb spojky přenášen na blokovací kroužek, který se také začíná pohybovat po hřídeli směrem k ozubenému kolu, na kterém je kuželová plocha, která reaguje na kuželovou plochu blokovacího kroužku. Blokovací kroužek svou kuželovou plochou interaguje s kuželovou plochou ozubeného kola, přičemž v okamžiku jejich kontaktu závit na kuželové ploše blokovacího kroužku prořízne olejový film na kuželu ozubeného kola a způsobí tření kov na kov. . Třecí síla mezi blokovacím kroužkem, otáčejícím se stejnou rychlostí jako spojka, a ozubeným kuželem vyrovnává jejich úhlové rychlosti a otočí blokovací kroužek do takové polohy, že zuby jeho kroužku, kluzná spojka a ozubený věnec převodovky stojí v jedné řadě, po které může spojka snadno přejít na ozubený věnec, připevnit jej na hřídel a tím zahrnout ozubené kolo.

Synchronizátory mohou být umístěny na libovolném hřídeli převodovky nebo dokonce na několika hřídelích současně.

V minulosti se synchronizovaly pouze vyšší převodové stupně. Například v převodovce Volhy GAZ-21 a mnoha automobilech stejné doby byly synchronizovány pouze 2. a 3. rychlostní stupně, zatímco 1. rychlostní stupeň a zpátečka neměly synchronizátory. V tomto případě byla jízda s autem stále mnohem snazší než se zcela nesynchronizovanou převodovkou: většinou se řidič snažil řadit na synchronizované vyšší převodové stupně, na nesynchronizované převody řadil pouze v nezbytně nutných případech (např. u GAZ-21 se doporučuje přeřazení na první rychlostní stupeň pouze při zpomalení na rychlost 5 km/h) a pro tiché a beznárazové řazení nesynchronizovaných rychlostních stupňů se používá speciální technika - po sešlápnutí spojky nejprve řadicí páka se přesune do polohy odpovídající jednomu ze synchronizovaných rychlostních stupňů a poté, aniž byste uvolnili pedál spojky, zapněte požadovanou nesynchronizovanou převodovku. V tomto případě jsou otáčky hřídelů převodovky vyrovnány, což dává efekt téměř podobný přítomnosti synchronizátorů na tomto ozubeném kole. Použití této techniky umožňuje nejen vyhnout se nepříjemnému chrastění při zapnutí nesynchronizovaného ozubeného kola, ale také výrazně zvýšit zdroje jeho ozubených kol. V hustém provozu to ale často způsobovalo nepříjemné zdržení při rozjíždění, a tak do poloviny šedesátých let přecházely nové modely na plně synchronizované převodovky, více přizpůsobené měnícím se podmínkám městského provozu.

Naprostá většina moderních osobních automobilů má všechny převodové stupně synchronizované minimálně vpřed a pro velmi mnoho zpátečky. Vícekuželové synchronizátory (dvojité, trojité) se používají ke zvýšení účinnosti synchronizace a snížení potřebné síly zvýšením počtu třecích párů.

Počet kroků

Počet stupňů se vypočítá podle čísla rychlostního stupně vpřed s nejmenším převodovým poměrem .

• Dvourychlostní : Některá z raných sériových vozů, jako například Ford T , měla z důvodů snížení nákladů převodovku se dvěma rychlostními stupni vpřed a jedním nebo dvěma zpětnými rychlostmi;
• Třístupňové : již v 10. letech se rozšířily převodovky se třemi rychlostními stupni vpřed, které byly rozšířeny v Evropě do konce 60. let a v Severní Americe do 2. poloviny 70. let; po polovině 30. let měly většinou synchronizované alespoň druhý a třetí rychlostní stupeň; až do konce 50. let - počátkem 60. let měla většina aut přesně třístupňové převodovky, v SSSR dokonce existovaly dopravní značky, které vyžadovaly, aby řidič přeřadil ze třetí (první značka - tři pomlčky) první na druhou (druhá - dva řádky ), a poté na první (třetí - jeden řádek) rychlostní stupeň;
• Čtyřrychlostní : již na mnoha raných autech se používaly čtyřstupňové převodovky, ale bez synchronizátorů ; s příchodem synchronizátorů ve 30. letech 20. století většina výrobců sériově vyráběných automobilů omezila počet kroků na tři, protože s tehdejšími nízkootáčkovými (ne vyššími než 3 ... 3,5 tisíc ot./min) motory s úzkým rozsahem provozních otáček a nízké rychlosti, to stačí pro jistou jízdu, přičemž bylo dosaženo značných úspor, protože převodovka byla obousměrná, často se synchronizátory pouze na druhém a třetím rychlostním stupni; teprve koncem 50. let se u masových modelů začaly objevovat čtyřstupňové převodovky „s úzkými převodovými poměry“, které měly dva mezistupně (II a III), které zajišťovaly intenzivnější a plynulejší zrychlení, usnadňovaly ovládání v hustém provozu díky menšímu rozdílu převodových poměrů I a II převodů. Ve Spojených státech se s nimi dlouho počítalo jako se sportovní možností a v Evropě se od počátku 60. let montovaly na většinu automobilů;
• Pětistupňová : objevila se v 60. letech a v 80. letech se rozšířily manuální převodovky se čtyřmi hlavními dopřednými rychlostmi a dalším pátým, což byl rychloběh zabudovaný do samotné skříně (viz níže) ;
• Šest-rychlostní kupředu směřující : Šest-převodovky rychlosti se objevily v 90-tých letech, a sedm-rychlost v 2000s (takový jako Bugatti Veyron nebo BMW M5 ). Mohly by to být MCP s pěti základními a jedním posilovacím stupněm v šestistupňové verzi a dvěma v sedmistupňové verzi;

S rozšiřováním poloautomatických systémů řazení (jako u stejného Bugatti Veyron ) se schopností řadit převodové stupně pouze „nahoru“ nebo „dolů“ elektronicky se v podstatě stalo možné mít téměř libovolný počet převodových stupňů při zachování schopnosti aby je řidič přiměřeně přeřadil. V současné fázi však většina sériově vyráběných osobních automobilů stojí pět nebo šest.

Řazení nahoru a dolů

Overdrive nebo overdrive (z anglického  overdrive ) - rychlostní stupeň s převodovým poměrem menším než jedna . Říká se tomu „zvyšování“, pokud se s takovým převodovým poměrem hnaný hřídel otáčí rychleji než hnací hřídel, to znamená, že na výstupu takového převodu dochází ke zvýšení počtu otáček. Současně se poněkud sníží množství točivého momentu dodávaného na hnací kola, ale zároveň se sníží počet otáček motoru při stejné rychlosti vozidla, což za jinak stejných okolností při jízdě na rychloběh snižuje spotřeba paliva, hlučnost a opotřebení.

Existují dvě konstrukční možnosti rychloběhu: ve formě samostatné převodové jednotky (v podstatě přídavná dvoustupňová převodovka s přímým a rychloběhem), obvykle instalovaná na výstupu hlavní převodovky a plnící roli rozdělovače , umožňující její zařazení pro nastavení převodového poměru převodovky na aktuálním převodovém stupni hlavní převodovka dolů (pouze na nejvyšší nebo několik vyšších převodových stupňů, nebo na kterýkoli z dostupných převodových stupňů - v druhém případě se celkový počet převodových stupňů převodovky ve skutečnosti zdvojnásobí ); nebo v podobě převodovky zabudované v samotné převodovce s převodovým poměrem menším než jedna, která se zapíná stejně jako všechny ostatní převody.

Do 70. let 20. století byl rychloběh u osobních automobilů obvykle konstruován jako jednotka oddělená od převodovky, zpravidla planetové soukolí, které pro přepnutí z přímého na rychloběh nevyžadovalo uvolnění spojky. V závislosti na konkrétním provedení může být rychloběh zapínán buď ručně řidičem (na obrázku vlevo) , nebo automaticky servopohonem, zpravidla při dosažení určité rychlosti při jízdě na přímý převod (na obrázku na vpravo) . Někdy byl rychloběh zabudován do skříně zadní nápravy a tvořil jeden celek s hlavním převodem (ve skutečnosti hlavním převodem s možností výběru ze dvou převodových poměrů).

Například u Volva 240 se čtyřstupňovou převodovkou bylo možné objednat volitelný elektricky poháněný planetový rychloběh, aktivovaný praporkem na řadicí páce a dostupný s různými převodovými poměry. Jeho zařazení umožnilo při jízdě na přímý převod získat jeho zvýšenou verzi s celkovým převodovým poměrem menším než jedna. Na vozech Ford z 50. a 60. let se rychloběh automaticky zapínal při jízdě na přímý převod při rychlostech přesahujících 27 mil za hodinu (asi 45 km/h) a vypnul se, když poklesl pod 21 mil za hodinu (asi 35 km/h). h) nebo při prudkém sešlápnutí plynového pedálu (tzv. kick-down, režim overdrive pro razantní předjíždění) [5] . je předvedena práce řidiče při řazení u vozu s třístupňovou převodovkou a páčkovým přepínačem rychloběhu na přístrojové desce - přepínání z neutrálu na první, druhý, druhý s rychloběhem, třetí a třetí s rychloběhem.

Od poloviny 60. a počátku 70. let se u některých, převážně sportovních vozů, začaly do čtyřstupňových manuálních převodovek zabudovávat rychloběh jako pátý rychloběh, což se v 80. letech stalo běžnou praxí. Konstrukce převodovky jako celku se přitom ukázala poněkud jednodušší a lehčí než u rychloběhu v podobě samostatné jednotky a zjednodušila i jízdu, ale možnost získat dvojčíslí došlo ke ztrátě převodových stupňů (což se však i s technickou možností v praxi využívalo jen zřídka, neboť značně ztěžovalo jízdu - ve většině případů byl samostatný rychloběh použit pouze pro zvýšení počtu otáček převodovky při zajíždění přímý převod, to znamená pro dosažení stejného efektu, jaký měl pátý převod umístěný za přímým čtvrtým převodovým stupněm s převodovým poměrem menším než jedna). V dnešní době může být v převodovce více než jeden rychloběh.

U nákladních automobilů se rychloběh zabudovaný v převodovce (tzv. rychloběh nebo ekonomický převod) rozšířil mnohem dříve, ještě před druhou světovou válkou – například Studebaker US6 měl pětistupňovou převodovku s pátým rychloběhem, jako mnoho sovětských poválečných těžká nákladní vozidla ( ZIS-150 , MAZ-200 a další).

Maximální rychlost vozu v rychloběhu je obvykle nižší než na přímce (s převodovým poměrem 1,0) nebo má převodový poměr kolem jedné. Je to dáno tím, že při mnohem nižším převodovém poměru než jednotce je zatížení motoru při stejných otáčkách výrazně vyšší než u ostatních převodových stupňů, v důsledku čehož je motor silně přetěžován a nemůže vyvinout svůj maximální výkon. revoluce. Například maximální rychlost VAZ-21093 na čtvrtém rychlostním stupni (převodový poměr 0,941) je o 10 ... 12 km / h vyšší než na pátém (0,784). Dynamické vlastnosti vozu (jeho schopnost prudce zrychlit při sešlápnutí plynového pedálu) na pátém rychlostním stupni jsou také výrazně horší než na čtvrtém, což se vysvětluje tím, že dynamický faktor D na pátém rychlostním stupni je v celém rozsahu otáček méně důležité než ve čtvrtém. Navíc v tomto případě je čtvrtý i pátý rychlostní stupeň formálně rychlorychlostní, takže VAZ-21093 stále vyvíjí maximální rychlost v rychloběhu (i když s převodovým poměrem velmi blízkým jedné). Vůz VAZ-21053 s pětistupňovou převodovkou, ve které je čtvrtý rychlostní stupeň přímý (1,0) a pátý rychlostní stupeň je rychloběh (0,82), vyvine svou maximální rychlost v přímém převodu a v pátém rychlostním stupni maximální rychlost sníží se o stejných ~10 km/h. Přitom na pátý rychlostní stupeň stejná auta za podobných podmínek spotřebují o 5–6 % méně paliva než na čtvrtý rychlostní stupeň a mají také výrazně nižší hladinu hluku v kabině, což určuje technickou proveditelnost použití rychloběhu v jejich přenosy. [6] [7]

Řazení dolů (dělič převodů, demultiplikátor ) - převodová jednotka, která pracuje v tandemu s převodovkou a umožňuje dále zvyšovat převodový poměr převodovky (a podle toho snížit počet otáček na výstupu) na aktuálním převodovém stupni převodovky. hlavní převodovka, díky které je dosaženo zvýšení točivého momentu. Na nákladní automobil KamAZ byl tedy instalován dělič převodů, který umožňuje, aby jakýkoli převodový stupeň hlavní skříně měl dvě možnosti - přímý a nízký, namísto pěti převodových stupňů hlavní skříně v převodovce vozidla byly ve skutečnosti deset rychlostních stupňů (pět přímých a pět nízkých kvůli zařazení rozdělovače řazení dolů). Pokud stav vozovky vyžadoval zvýšení převodového poměru převodovky, ale ne do takové míry, aby to ospravedlňovalo přepnutí hlavní skříně na nižší rychlostní stupeň, mohl řidič KamAZ pomocí praporku na řadicí páce přeřadit rozdělovač na nižší stupeň. převodu, přijetí nižší verze současného převodového stupně hlavní skříně, při dosažení znatelné úspory úsilí řidiče a snížení jeho únavy, zvýšení adaptability vozu na podmínky vozovky díky možnosti jemnější volby převodového poměru. Také bylo zahrnuto podřazení při jízdě s těžkým nákladem nebo v obtížných silničních podmínkách.

Planetová převodovka s mechanickým pohonem

Vícestupňové planetové manuální převodovky pro automobily jako takové neexistují. Vytvoření takových MCP je komplikováno dvěma body: nutností mechanického skupinového pohonu třecích regulačních prvků, který bude tím obtížnější, čím vyšší je počet stupňů volnosti planetové převodovky, a nutností určitého druhu řazení. regulátor rychlosti (rychlost zapnutí dalšího prvku). Každá planetová převodovka se navíc vyznačuje problémem racionálního členění výkonového rozsahu podle daných převodových poměrů, který je tím obtížnější řešitelný, čím vyšší je počet stupňů volnosti. Vzhledem k tomu, že se v moderních převodovkách na planetových soukolích snaží organizovat chod ovládacích prvků tření tak, že při každém přeřazení z libovolného převodového stupně na vyšší nebo nižší pracují pouze dva ovládací prvky tření (jeden z nich vypne a jeden se zapne). ), a proces zapínání libovolného prvku regulace tření lze teoreticky organizovat pomocí spojkového pedálu, spekulativně lze vytvořit sekvenční planetovou manuální převodovku s velkým počtem převodových stupňů, ale v praxi takový vývoj, který dospěl do stadia funkčního vzorku, není znám. Za nejblíže této koncepci lze považovat britské planetové převodovky Wilson s pneumatickým ovládáním, používané v předválečném a poválečném období na různých britských vozidlech, od automobilů po tanky.

V čistě mechanickém provedení nejznámější dvoustupňová (+2; -1) planetová převodovka vozu Ford T. Tato manuální převodovka měla dva stupně volnosti. Tři ovládací prvky tření této převodovky (dvě brzdy a jedna spojka), z nichž každý byl zodpovědný za zapínání vlastního rychlostního stupně, dostaly mechanický pohon ze dvou pedálů - třípolohový pedál pro jízdu vpřed a pedál spojky (dva rychlostní stupně a neutrál) a dvoupolohový pedál zpátečky (zapnuto vypnuto). Takové nízkorychlostní planetové převodovky v rané fázi automobilového průmyslu vyráběl nejen Ford, a to nejen pro automobily, ale především pro traktory, ale všechny moderní planetové převodovky mají hydraulický pohon a manuální převodovky nelze považováno. Náboje pro planetové kolo mohou mít až 14 rychlostí a čistě mechanickou realizaci přepínání, ale v moderních vícestupňových převodovkách automobilů mohou mít pouze dvourychlostní demultiplikátory typu (+2) nebo (+1; -1) . mechanický pohon , umístěný jak společně s hlavní sadou ozubených kol na hřídelích a ozubených kolech, tak samostatně, které se z důvodu omezených funkcí jejich funkcí nenazývají převodovky.

Kontrolní mechanismy

U klasické manuální převodovky slouží řadicí páka k volbě požadovaného rychlostního stupně . S ním můžete kdykoli zapnout kterýkoli z dostupných rychlostních stupňů (kromě zpátečky, kterou lze u některých provedení převodovek zapnout pouze po odjištění speciální pojistky).

Umístění páky a systém pohonu se mohou značně lišit v závislosti na uspořádání vozidla a aktuální módě.

• Páka je umístěna na krytu převodovky (většinou nahoře nebo na boku), případně na speciálním nástavci a přímo nebo pomocí táhel umístěných uvnitř nástavce působí na vidlice volby převodu. V tomto případě jsou všechny řadicí mechanismy umístěny uvnitř skříně převodovky a páka přímo pohybuje řadicími vidlicemi působícími na řadicí spojky nebo kluzná kola. Hlavní výhodou takového schématu je nejvyšší jasnost řazení a prakticky netrpí ani po dlouhodobém provozu. Kromě toho se vyznačuje vysokou spolehlivostí a odolností. Nevýhody - vzhledem k uspořádání může být páka umístěná na skříňové nástavbě silně posunuta dopředu vzhledem k sedadlu řidiče, nebo - u uspořádání vozu - posunuta dozadu ( RAF-2203 , GAZ-66 ), což činí řazení nepohodlným ; také díky tomu, že je páka umístěna přímo na pohonné jednotce, přenášejí se na ni vibrace, což je znát zejména při použití nevyvážených motorů, jako jsou řadové čtyřky. Použitelnost takového pohonu je ostře omezena uspořádáním vozu, ve kterém je převodovka umístěna poměrně blízko řidiče.

• Páka je umístěna na dálku (na podlaze, na sloupku řízení nebo na přístrojové desce) a je spojena s převodovkou pomocí táhel umístěných vně tělesa skříně (obvykle nazývané „zákulisí“), válečku nebo bowdenů (v poslední době desetiletí byla tato možnost zvláště široce využívána). Výhodou tohoto řešení je pohodlné umístění páky, absence přenosu vibrací na ni a téměř naprostá volnost v uspořádání vozu. Pohon s tyčemi je zároveň méně odolný a po čase umožňuje uvolnění, což vyžaduje úpravu nebo výměnu kulisy. Navíc přehlednost řazení u takového řadícího mechanismu bývá mnohem horší než u přímého umístění páky na skříni převodovky. Všechny vozy Moskvich, GAZ-20 a GAZ-21, uspořádání vagónů UAZ (minibusy, „pulci“), Záporožce (jako všechny modely s motorem vzadu) a téměř všechna auta s příčným motorem (tj. většina moderních modelů).
• Také na některých modelech byly (a jsou) používány pneumatické nebo elektromechanické systémy pohonu. Jsou distribuovány především na těžkých nákladních automobilech, autobusech a traktorech, na kterých je převodovka často umístěna daleko od sedadla řidiče a mechanický pohon by byl příliš objemný a nespolehlivý, navíc přímé manuální řazení by bylo příliš obtížné kvůli velkému síla potřebná k pohybu spojek, což vyžaduje použití serv .

Kromě toho existují mechanické převodovky s takzvaným „sekvenčním“, to znamená sekvenčním (z latinského pořadí  - sekvence) řazením, které pomocí kyvné páky, páky joysticku se dvěma polohami - obvykle „+“ a „ —“, nebo speciální „okvětní lístky“ na sloupku řízení, převodové stupně lze řadit pouze jeden po druhém. Ovládání spojky v takových systémech je zpravidla automatizované. Využití nacházejí na motocyklech (velmi široce) a některých sportovních autech.

Například u většiny domácích motocyklů se k řazení převodů používá kopírovací hřídel s tvarovanou drážkou, která řídí pohyb řadicích vidlic, které zase působí na posuvná ozubená kola na hřídelích. Převody se v tomto případě přepínají pedálem v podobě houpacího křesla spojeného s kopírovacím hřídelem, který jej může otáčet jedním nebo druhým směrem pod určitým úhlem. Stisknutí špičky nohy na její přední platformě způsobí, že přepínač podřadí, pata dozadu (neboli zvednutí špičky přední plošiny) se zařadí nahoru a „neutrál“ se nachází mezi rychlostními stupni I a II.

Přepnout rozložení

S podlahovou pákou

U naprosté většiny moderních vozů se manuální převodovka ovládá pákou umístěnou na podlaze. To se týká umístění páky přímo na podlaze vozu, na středové konzole nebo ve spodní části přístrojové desky.

Způsob volby konkrétního rychlostního stupně se u různých manuálních převodovek s podlahovou pákou může výrazně lišit. Jediná společná věc je, že výběr požadovaného rychlostního stupně se provádí nakláněním řadicí páky v podélné a příčné rovině, to znamená, že trajektorie pohybu páky při přepínání připomíná písmeno H (H-Pattern) . Řidič obvykle pohybem páky v příčné rovině zvolí řadicí vidlici, kterou je třeba řadit, a jejím zatlačením dopředu a dozadu pomocí zvolené vidlice přeřadí synchronizátor nebo řadicí spojku ve skříni převodovky v odpovídajícím (obvykle opačný směr pohybu hlavy páky) směr, včetně jednoho nebo druhého převodu. V neutrální poloze je páka zpravidla držena jednou nebo více pružinami.

• U většiny vozidel se řazení provádí podle následujícího principu (N - neutrál, R - zpátečka):

Takto se řadí rychlostní stupně u většiny tuzemských vozů s pohonem zadních kol.

Na zadním náhonu Moskvič ( 408IE , většina verze M-412 a všechny 412IE , všechny M-2138/2140 ) byla použita mírně upravená verze: pro zařazení zpátečky bylo nutné naklonit páku do doprava a posuňte ji dopředu , ne dozadu :

U některých vozidel je zámek zpátečky: zpátečku nelze zařadit, dokud není tento mechanismus aktivován. Obvykle je k tomu potřeba zatlačit páku dolů (například vozy VAZ s pohonem zadních kol), stisknout speciální páku (tlačítko), zvednout podložku klouzající po páce atd. V ostatních případech nedochází k blokování za předpokladu a zpátečku lze zaměnit zapnout ji za jízdy, což ve vysoké rychlosti může teoreticky vést k vážnému poškození převodovky (v praxi je však nepravděpodobné, že by měl řidič dostatek síly na to, aby při vysoké rychlosti plně zařadil zpátečku, zvýšené opotřebení ozubených kol převodovky při takovém pokusu je zcela reálné).

• U pětistupňové převodovky se do rozložení přidává pátý rychlostní stupeň, většinou je pro zapnutí potřeba naklonit páku doprava a následně posunout dopředu, aby rozložení vypadalo jako dvojité písmeno H :

Toto uspořádání se používá na VAZ "klasické" rodiny s pětistupňovou manuální převodovkou a "Moskvich-2141" , 2. generace " Lada Kalina ", " Priors " pozdní výroby, stejně jako například většina moderní modely Ford s 5stupňovou převodovkou.

• Mnoho evropských automobilů (včetně VAZ s pohonem předních kol , Volkswagen ) používá jinou variantu tohoto uspořádání, ve kterém je zpátečka zařazena doleva-dopředu:

V tomto případě je však riziko náhodného zařazení zpětného chodu místo prvního poměrně vysoké, zejména u opotřebovaného pohonu. Proto je u mnoha moderních automobilů zajištěno blokování jeho zahrnutí (zobrazeno na příkladu MCP-6):

Deaktivace zámku se provádí zapuštěním páky „dovnitř“, nebo posunutím pohyblivého prvku na řadicí páce, například zvednutím kroužku na něm, nebo stisknutím tlačítka.

• Některé sportovní vozy (například stará BMW třetí řady s manuálními převodovkami Getrag), staré modely amerických a Američany ovlivněných vozů, nákladní vozy Ural a některé další modely využívají zcela jinou možnost řazení (v anglicky mluvících zemích je nazývaný "dogleg" - Dogleg ):

Výhodou v tomto případě je, že polohy odpovídající druhému a třetímu rychlostnímu stupni jsou na stejné čáře, což zrychluje řazení. U sportovních vozů se silnými motory dochází k hlavnímu zrychlení přesně na druhý a třetí rychlostní stupeň, první je pouze pro rozjezd.

Při použití tohoto uspořádání na terénních vozidlech (GAZ-69) je snazší rozhoupat vůz, pokud se zasekne postupným řazením první zpátečky-první zpátečky (převody jsou na stejné linii, což jim umožňuje přepínat velmi rychle). Totéž platí pro nákladní vozidlo, jehož první rychlostní stupeň se používá především v obtížných silničních podmínkách.

Navíc mnoho převodovek s tímto uspořádáním řazení nemá synchronizátory nebo je má pouze na vyšších rychlostních stupních, v tomto případě je pozitivním bodem, že při přepínání z prvního na druhý automaticky dochází k určitému zpoždění, což zjednodušuje přepínání mezi nesynchronizovanými převodovými stupni. první se synchronizovaným druhým rychlostním stupněm.

Z domácích automobilů takové uspořádání používal například GAZ-69 , jehož převodovka byla třístupňová. Při přestavbě na podlahovou páku převodovky Volga GAZ-21 získává také takové uspořádání.

U nákladních vozidel KamAZ je uspořádání podobné, ale polohy prvního rychlostního stupně a zpátečky jsou opačné než na obrázku.

• Na nákladním vozidle Studebaker US6 s pětistupňovou převodovkou byl první rychlostní stupeň umístěn naproti zpátečce, aby bylo snazší „rozhoupat“ vůz v terénu [8] :

Téměř stejné uspořádání bylo použito na sovětských nákladních vozidlech s pohonem všech kol značky ZIS / ZIL, například ZIL-131  - rozdíl byl v opačném uspořádání poloh odpovídajících IV a V rychlostním stupňům.

• Šestnáctistupňové převodovky řady ZF 16S 16S mají tzv. superponované schéma řazení neutrálu - zatlačením páky doleva nebo doprava se zapne nebo vypne demultiplikátor .

Když je demultiplikátor zapnutý, převody 1 ... 4 zajišťují pohyb při nízkých rychlostech, můžete také zapnout zpátečku, když je demultiplikátor vypnutý, celkový převodový poměr skříně několikrát klesne a převody 1 ... 4 stanou se převody 5 ... 8. Počet převodových stupňů je navíc zdvojnásoben děličem, ovládacím spínačem, který je umístěn před ovládací pákou převodovky.

• Mnoho amerických a některých evropských automobilů dříve používalo uspořádání, ve kterém se první rychlostní stupeň zařazoval pouhým posunutím páky dopředu (druhý rychlostní stupeň byl zařazen zpět atd.):

Z modelů běžných v Rusku měly takové uspořádání například Ford Taunus , Volvo 240 a některé modely BMW, jako BMW E30 . Navíc se používal na téměř všech severoamerických Fordech 60. a 70. let s manuální převodovkou.

• Některá moderní auta, takový jako Bugatti Veyron , mít automatické ovládání převodovky. To umožňuje používat tzv. Pádlo řazení s možností volby převodů pádly na volantu. Pokud se v takovém provedení stále používá k řazení páka, pohybuje se pouze dopředu a dozadu a volba převodového stupně se provádí sekvenčním výčtem. Stejné ovládání řazení bylo implementováno na invalidních vozících ( S3D atd.) postavených na motocyklových jednotkách, včetně sekvenční manuální převodovky.

Se stopkou

V minulosti bylo umístění řadicí páky na sloupku řízení nejčastější u osobních vozů s manuální převodovkou. Tato móda se objevila v USA v druhé polovině 30. let, v Evropě se rozšířila koncem 40. let. Někdy se takový mechanismus vyskytuje i dnes.

Pohon od páky sloupku řízení je prováděn složitými tyčemi ( backstage ), jejichž klouby podléhají opotřebení a u starších vozů vyžadují pravidelné seřizování a mazání. Pro provoz takového pohonu existují dvě hlavní schémata. V první, obvykle používané s dvoucestnými převodovkami (například u Pobedy a GAZ-21), je každý tah neustále spojen s její řadící vidlicí a jejím prostřednictvím ovládá svou spojku (neboli posuvný převod) a volbu aktuálně zapojený tah se provádí čepem na hřídeli řazení, který vstupuje do drážek náboje jedné nebo druhé páky připojené k odpovídající tyči. Ve druhém, který se používá u třícestných převodovek (například „Moskvič“ se čtyřstupňovými převodovkami), jedna z tyčí volí aktuálně zařazenou řadicí vidlici a druhá ji pohybuje, přímo zapíná a vypíná převody, zatímco obě tyče jsou přímo spojeny s řadicí hřídelí a sledují její pohyb v různých rovinách.

Existují také řadicí mechanismy s pákou sloupku řízení, která má řadicí hřídel koaxiální s hřídelí řízení (GAZ-21) nebo s ní soustřednou, to znamená dutou umístěnou kolem hřídele řízení ("Moskvaci" se čtyřstupňovými převodovkami). Ve druhém případě se výrazně sníží hladina hluku a vibrací přenášených přes řadicí hřídel do prostoru pro cestující.

Jasnost a rychlost volby převodového stupně s takovým mechanismem často trpí, zejména když je opotřebovaný, ale obecně podle mnoha majitelů automobilů s takovým mechanismem řazení je uspořádání páky na sloupku řízení pohodlnější, protože ano. nemusíte na něj sahat, je vždy po ruce. Kvůli velké setrvačnosti pohonu je ale s takovým pohonem obtížné rychle řadit, takže pro dynamická auta je to málo použitelné.

Dobrý výpočet mechanismu řazení vám však umožňuje minimalizovat námahu na páce: například na Volze GAZ-21 s provozuschopným, mazaným a seřízeným mechanismem řazení můžete přepínat, aniž byste sundali ruku z volantu. Velmi uvolněný mechanismus však umožňuje takové poruchy, jako je neúplné zařazení a vyřazení převodů, jejich samovolné vyřazení („vyražení“) a dokonce úplné zaseknutí táhla, které lze odstranit pouze při otevřené kapotě.

• Nejtypičtějším uspořádáním pro pákové systémy je uspořádání, které vzniklo v USA ve 30. letech 20. století a rozšířilo se do 40. a 50. let 20. století (pohyb páky je znázorněn v rovině rovnoběžné s hřídelí řízení, páka je umístěna vpravo) :

nebo

Takto (druhá možnost) se přepínaly převody na Pobeda GAZ-M-20 , Volha GAZ-21 .

• K dispozici byla také možnost pro čtyřstupňovou manuální převodovku:

• Na "Moskvichech" se čtyřstupňovou manuální převodovkou a pádlovou řadicí pákou, stejně jako na řadě evropských automobilů, bylo použito jiné uspořádání:

V domácím automobilovém průmyslu došlo k odmítnutí řadicí páky na sloupku řízení koncem šedesátých let - začátkem sedmdesátých let v Evropě - začalo o něco dříve, ale trvalo nejméně do poloviny sedmdesátých let. V USA se tak stalo koncem 70. let, kdy z dopravníků odešly poslední „rozpočtové“ modely s manuálními převodovkami (například Chevrolet Nova ) - poté se mechanické převodovky staly téměř výhradně atributem sportovních vozů a SUV. , respektive měl podlahové páky.

Mezitím se v některých zemích Evropy a zejména v Japonsku donedávna používaly pádlové páky. Například v Hong Kongu měly všechny taxíky modelů Toyota Crown a Nissan Cedric před přechodem na automatickou převodovku v roce 1999 čtyřstupňovou manuální převodovku s řazením pádly . Až do počátku 90. let měly minibusy Toyota Hiace a Mitsubishi L400 také řazení na sloupku řízení s pětistupňovou manuální převodovkou.

Distribuce

Vozidla vybavená manuálními převodovkami dominovala Evropě po dlouhou dobu , jsou stále velmi rozšířená v SNS a dominují v zemích s nízkými příjmy.

Ve Spojených státech a dalších zemích Severní Ameriky byly manuální převodovky téměř zcela nahrazeny hydromechanickými automatickými převodovkami a převodovkami CVT , kterými je tam v současnosti vybaveno až 90 % osobních automobilů. V Japonsku jsou také poměrně rozšířené automatické převodovky a převodovky CVT .

Sportovní vozy (a vozy se sportovní image) jsou však často vybaveny manuální převodovkou. „Tuhé“ SUV (například UAZ) mají také zpravidla mechanické převodovky, které jsou určeny jejich jednoduchostí designu, přežitím a vysokou spolehlivostí, i když v poslední době i v tomto segmentu trhu došlo k poměrně širokému použití „ automatický".

Nákladní automobily také ve většině případů mají mechanické převodovky, zejména pro těžké tahače hlavní řady (ačkoli pro ně byly vytvořeny a sériově vyráběny automatické převodovky, složitost a vysoká cena jim stále neumožňují nahradit manuální převodovky v této oblasti použití ).

Viz také

• Přenos
• Poloautomatická převodovka
• Automatická převodovka
• Robotická převodovka
• Předselektivní převodovka
• Pohon s proměnnou rychlostí
• CVT
• elektrický přenos

Poznámky

1. ↑ GOST 18667-73, 1973 , str. 3.
2. ↑ Zařízení a provoz vozů MAZ-500A a GAZ-66: Učebnice - M., DOSAAF, 1981, Kalishev G.V., Komarov Yu.N., Romanov V.M., BBC 39.335.4
3. ↑ Trakční a dynamický výpočet vozu VAZ-2105. Kurzová práce v oborech "Teorie pohybu automobilu", "Automobily" (2. část) a "Technické prostředky a jejich provozní vlastnosti."
4. ↑ Kolektiv autorů NIIAT. vyd. Lapshina, V.I. Stručná automobilová reference NIIAT. - 10. vyd. - M . : Doprava, 1983. - S. 10, 28-29. — 220 s.
5. ↑ Návod pro vozy Ford modelový rok 1953 (ruský překlad)
6. ↑ Viktor Šlesarev. Poslušný oř nebo... plachý klusák? - "Za volantem", 1. srpna 1997.
7. ↑ A.N. Mirošničenko. Tuning auta: návod. Tomsk, Nakladatelství TGASU, 2015
8. ↑ Foto archivní kopie z 9. srpna 2016 na štítcích kabiny Wayback Machine s rozložením řazení.

Literatura

• Státní norma. GOST 18667-73. Auta. Základní jednotky a mechanismy . - oficiální. - Moskva: IPK Standards Publishing House, 1973. - 14 s.

Odkazy

• Mechanická převodovka . — Anatomie vozu. Datum přístupu: 12. května 2010. Archivováno z originálu 22. února 2012. (Ruština)