Если вы водите машину с ручным переключением передач, у вас может возникнуть несколько вопросов в голове.
Как выглядит забавный узор H то, что я двигаю этой ручкой переключения передач, имеет какое-либо отношение к шестерням внутри коробки передач? Что движется внутри трансмиссии, когда я перемещаю рычаг переключения передач?
Когда я ошибаюсь и слышу этот ужасный скрежет звук, что на самом деле мелет? Что произойдет, если я случайно включу задний ход? пока я еду по шоссе? Вся передача взорвется?
В этой статье мы ответим на все эти и другие вопросы, исследуя внутреннюю часть механической коробки передач.
Автомобили нуждаются в трансмиссии из-за физики бензинового двигателя. Во-первых, любой движок имеет красную черту. - максимальное значение оборотов, выше которого двигатель не может не взорваться. Во-вторых, если вы читали «Как работает мощность», то знаете, что двигатели имеют узкий диапазон оборотов, при котором мощность и крутящий момент достигают своего максимума. Например, двигатель может развивать максимальную мощность при 5500 об/мин. Трансмиссия позволяет изменять передаточное число между двигателем и ведущими колесами по мере того, как автомобиль ускоряется и замедляется. Вы переключаете передачи, чтобы двигатель мог оставаться ниже красной линии и находиться рядом с диапазоном оборотов, на котором он работает лучше всего.
В идеале трансмиссия должна быть настолько гибкой в своих передаточных числах, чтобы двигатель всегда мог работать на своем единственном, наиболее эффективном значении оборотов в минуту. В этом и заключается идея бесступенчатой трансмиссии (CVT). Мы поговорим об этом позже.
Содержание
Бесступенчатая трансмиссия (CVT) имеет почти бесконечный диапазон передаточных чисел. В прошлом вариаторы не могли конкурировать с четырехступенчатыми и пятиступенчатыми коробками передач по стоимости, размерам и надежности, поэтому в серийных автомобилях их не видели. В наши дни благодаря улучшениям конструкции вариаторы стали более распространенными.
Трансмиссия связана с двигателем через сцепление. Таким образом, входной вал трансмиссии вращается с той же частотой вращения, что и двигатель, что улучшает как выходную мощность, так и экономию топлива. Бесступенчатые трансмиссии стали обычным явлением в гибридных автомобилях, потому что они значительно более эффективны, чем механические и традиционные автоматические трансмиссии, и их популярность резко возросла, поскольку автопроизводители боролись за максимально возможные рейтинги экономии топлива. По состоянию на конец 2016 года каждый четвертый автомобиль, проданный в США, был оснащен вариатором.
У вариатора есть свои недостатки; в первую очередь, он может быть вялым в управлении, поскольку он разработан для эффективности, а не для удовольствия. Однако, поскольку многие водители предпочитают отказываться от механической коробки передач, что приводит к тому, что предлагается меньшее количество механических коробок передач, вариатор продолжает увеличивать свое присутствие. Бесступенчатая трансмиссия также лучше всего работает в небольших автомобилях с небольшими двигателями, поэтому большинство грузовиков и больших внедорожников по-прежнему используют традиционную автоматику.
Вы можете прочитать «Как работают вариаторы», чтобы получить еще больше информации о том, как работают бесступенчатые трансмиссии. Теперь давайте рассмотрим простую передачу.
Чтобы понять основную идею стандартной коробки передач, на схеме слева показана очень простая двухступенчатая коробка передач на нейтральной передаче. Давайте посмотрим на каждую из частей этой схемы, чтобы понять, как они сочетаются друг с другом:
Теперь давайте посмотрим, что произойдет, когда вы переключитесь на первую передачу.
На картинке слева показано, как при переключении на первую передачу фиолетовый ошейник входит в зацепление с синей шестерней справа. Как видно из рисунка, зеленый вал от двигателя вращает промежуточный вал, который поворачивает синюю шестерню вправо. Эта шестерня передает свою энергию через кольцо на приводной вал желтого цвета. Между тем, синяя шестерня слева вращается, но свободно вращается на подшипнике, поэтому не влияет на желтый вал.
Когда кольцо находится между двумя шестернями (как показано на рисунке на предыдущей странице), коробка передач находится в нейтральном положении. Обе синие шестерни свободно вращаются на желтом валу с разной скоростью, которая зависит от их передаточного отношения к промежуточному валу.
Из этого обсуждения вы можете ответить на несколько вопросов:
В следующем разделе мы рассмотрим реальную передачу.
Четырехступенчатые механические коробки передач в значительной степени устарели, их место занимают пяти- и шестиступенчатые коробки передач в качестве более распространенных вариантов. Некоторые высокопроизводительные автомобили могут предлагать даже больше передач. Однако все они работают более или менее одинаково, независимо от количества передач. Внутренне это выглядит примерно так:
Есть три вилки, управляемые тремя тягами, зацепляемыми рычагом переключения передач. Глядя на тяги переключения передач сверху они выглядят так при движении задним ходом, первой и второй передачей:
Имейте в виду, что рычаг переключения передач имеет точку поворота. в центре. Когда вы нажимаете ручку вперед, чтобы включить первую передачу, вы фактически тянете шток и вилку для первой передачи назад.
Вы можете видеть это, перемещая переключатель влево и вправо. вы используете разные вилки (и, следовательно, разные ошейники). Перемещение регулятора вперед и назад перемещает ошейник, чтобы включить одну из шестерен.
Задняя передача управляется небольшой промежуточной шестерней (фиолетовый). Синяя задняя шестерня на этой диаграмме всегда вращается в направлении, противоположном всем другим синим шестерням. Следовательно, было бы невозможно включить передачу заднего хода, когда автомобиль движется вперед; собачьи зубы никогда не зацепятся. Однако они будут создавать много шума.
В механических коробках передач современных легковых автомобилей используются синхронизаторы или синхронизаторы. чтобы исключить необходимость двойного сцепления. Синхронизатор предназначен для обеспечения фрикционного контакта муфты и шестерни до того, как соприкоснутся собачьи зубья. Это позволяет муфте и шестерне синхронизировать свои скорости до того, как зубья должны войти в зацепление, например:
Конус на синей шестерне входит в конусообразную область хомута, а трение между конусом и хомутом синхронизирует хомут и шестерню. Затем внешняя часть втулки скользит так, что собачьи зубья могут войти в зацепление с шестерней.
Каждый производитель реализует трансмиссии и синхронизаторы по-разному, но это общая идея.
Автоматизированная механическая коробка передач, возможно, более известна и точнее описывается как автоматическая коробка передач с двойным сцеплением, и это становится все более популярным вариантом. Хотя автоматическая коробка передач с двойным сцеплением стала популярной на автомобилях высокого класса, таких как Porsche и Audi, она становится все более доступной и для более популярных моделей.
Автоматическая коробка передач с двойным сцеплением работает через два сцепления, которые контролируются компьютерной сетью автомобиля и не требуют участия водителя. Как мы уже говорили, когда сцепление в механической коробке передач включено, оно отключает двигатель от трансмиссии, чтобы включить переключение передач. Автомат с двойным сцеплением управляет двумя разными передачами одновременно, что завершает переключение, минуя ступень отключения питания. Это позволяет трансмиссии с двойным сцеплением выполнять переключения намного быстрее, поскольку нет «паузы», пока двигатель и трансмиссия пытаются синхронизироваться.
Автомобиль быстрее, так как нет перерывов в мощности, езда более плавная, поскольку практически невозможно точно определить момент переключения передач, а экономия топлива лучше, потому что нет потери мощности из-за неэффективных переключений. Более подробно о коробках передач с двойным сцеплением можно прочитать здесь.
Стоит отметить, что некоторые автомобили с автоматической коробкой передач с двойным сцеплением предлагают ручной режим переключения передач, обычно с помощью подрулевых лепестков, но это не то же самое. Некоторые энтузиасты производительности могут оплакивать потерю опыта «греби сам», поскольку ручное переключение передач — это приятный навык, который нужно практиковать и совершенствовать, но если скорость является конечной целью, трудно спорить с результатами автоматической механической коробки передач. .
По данным U.S. News &World Report, на конец 2016 года только 5% новых автомобилей продавались с механической коробкой передач. Это меньше, чем пиковый показатель 1987 года, составлявший около 25 %.
Даже если вы относитесь к тем покупателям редких автомобилей, которые предпочитают водить машину с механической коробкой передач, вам будет трудно найти ее в следующий раз, когда вы пойдете в автосалон. Некоторые производители хранят руководство в качестве предлога, чтобы брать больше за автомат или вариатор, но оборотной стороной этого является то, что трудно получить хорошо оборудованный автомобиль с механической коробкой передач. Если вам нужны такие опции, как модернизация двигателя или полный привод, эти функции часто доступны только в моделях или комплектациях, которые не предлагают механическую коробку передач. Спортивные автомобили, которые раньше были верным способом получить механическую коробку передач, также переходят на более быструю и эффективную автоматическую коробку передач.
Автопроизводители говорят, что автоматические трансмиссии просто лучше во всех отношениях, особенно варианты с вариатором и двойным сцеплением, которые мы рассмотрели на предыдущих страницах. Фактический интерес к владению автомобилем с механической коробкой передач также снижается, особенно с учетом того, что американские водители проводят больше времени, сидя в плотном потоке машин, где постоянное выжимание педали сцепления может стать утомительным. Как сообщает U.S. News, «по мере того, как водители сталкиваются с большим количеством этой превосходной современной автоматической коробки передач, все меньше желающих научиться водить с механической коробкой передач».
Первоначально опубликовано:1 апреля 2000 г.
Как работает бесступенчатая трансмиссия?
Как заменить жидкость в механической коробке передач
Как работают охладители коробки передач
Механическая и автоматическая коробки передач
Что такое HEMI? Как это работает?