Многоступенчатые коробки передач>

Многоступенчатые коробки передач явля­ются общепринятым средством силовой пе­редачи в автомобиле. К основным причинам их успешного применения относятся высокий КПД, зависящий от количества передач и ха­рактеристик крутящего момента двигателя, хорошая приспосабливаемость к получению различных тяговых усилий на ведущих ко­лесах при эффективной работе двигателя и простота конструкции.

Переключение передач в многоступенча­той коробке осуществляется путем соедине­ния или разъединения силовой трансмиссии при помощи скользящих или фрикционных муфт. Первые относятся к неавтоматическим и полуавтоматическим коробкам передач, вторые — к автоматической трансмиссии.

Коробки с механическим переключением передач, применяемые в легковых автомоби­лях и в большинстве грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности, чаще всего, бывают двухвальными — с основным и про­межуточным валами. Трансмиссии грузовых автомобилей большой грузоподъемности иногда включают два или даже три промежу­точных вала. В этом случае требуются специ­альные конструктивные решения для обеспе­чения плавного подвода мощности ко всем промежуточным валам.

Автоматические коробки передач для лег­ковых и грузовых автомобилей, как правило, являются планетарными шестеренчатыми пе­редачами и только в редких случаях исполь­зуются конструкции с промежуточными ва­лами. В планетарных передачах часто используются планетарные механизмы Равино и Симпсона.

Механизмы планетарных передач

Базовый планетарный механизм состоит из солнечного зубчатого колеса, коронного зуб­чатого колеса и водила с сателлитами. Каж­дый из этих элементов может быть соединен с ведущим или ведомым валами либо нахо­диться в неподвижном состоянии. Соосная компоновочная схема трех элементов делает этот тип агрегата идеальным для использо­вания вместе с фрикционными сцеплениями и ленточными тормозами, применяемыми для выборочного включения и торможения отдельных элементов. Схема соединения может изменяться без прерывания потока действующего крутящего момента; такая способность учитывается при создании авто­матических коробок передач. рис. Планетарный механизм с различными передаточными числами

Поскольку действующие силы распреде­лены среди нескольких сателлитов, находящихся в одновременном параллельном зацеплении, размеры коробки остаются ком­пактными. Такой механизм не имеет ради­альных сил на опорах, поэтому он наиболее подходит для передачи больших крутящих моментов. К.п.д. такой передачи является от­носительно высоким.

Механические коробки передач

Основные элементы механической коробки передач:

• Одно- или многодисковое сухое сцепление для отключения или включения трансмис­сии; привод сцепления может быть снаб­жен усилителем;
• Агрегат коробки передач, характеризую­щийся зубчатыми передачами постоянного зацепления;
• Механизм переключения с рычагом пере­ключения передач.

Усилие, затрачиваемое при выборе передачи, передается посредством тяги переключения передачи или троса на зубчатые муфты или муфты с синхронизатором, которые соеди­няют шестерни с валами.(рис. «Конструкция механической коробки передач» ) Перед включением передачи необходимо синхронизировать ча­стоту вращения соединяемых элементов ко­робки передач.

В том случае, когда в коробке передач применена зубчатая муфта (такой тип переключения иногда еще встречается в коробках передач грузовых автомобилей большой грузоподъемности), водитель пере­ключает передачи путем двойного выключе­ния сцепления как для повышения, так и для понижения передачи: в последнем случае это сопровождается использованием педали по­дачи топлива.

Практически во всех коробках передач лег­ковых автомобилей и в большей части коро­бок грузовых автомобилей используются синхронизаторы. (рис. «Механизм переключения передач с синхронизатором» ) Они состоят из фрикционной муфты, предназначенной для уравнива­ния угловых скоростей муфты и зубчатого венца включаемой шестерни, и механизма блокировки для предотвращения соединения шестерни с валом до завершения процесса синхронизации. В основном, использует од­ноконусные синхронизаторы. В случае, когда возникает необходимость уменьшения уси­лий переключения передачи, применяются сдвоенные или даже строенные конусные синхронизаторы.

Коробки передач для легковых автомобилей

Коробки передач в легковых автомобилях имеют 5 или (в некоторых случаях) 6 ступеней (рис. «6-ступенчатая механическая коробка передач легкового автомобиля со стандартной (соосной) схемой (ZF S6-37)» ). Диапазон передаточных чисел находится приблизительно в пределах от 4,0 до 5,5 в за­висимости от количества передаточных чисел и зубчатых пар. Конструкции коробок пере­дач видоизменяются в соответствии с компо­новочной схемой автомобиля.

Ведущий и ведомый валы могут быть со­осны (в трехвальных коробках) или парал­лельны (в двухвальных коробках); в единый блок также могут входить главная передача и дифференциал.

Коробки передач грузовых автомобилей могут иметь от 4 до 16 передач в зависимости от типа автомобиля и особенностей эксплуа­тации. Коробки с числом передач от 4 до 6, как правило, имеют одноагрегатную конст­рукцию; диапазон передаточных чисел такой коробки находится в пределах от 4 до 9. До­полнительная коробка с пневматическим уп­равлением применяется с целью получения до 9 ступеней переключений передач. Диапа­зон коробки при этом увеличивается до 13.

Для получения большого числа передач применяют, помимо основной коробки передач, демультипликатор и делитель. Диапазон передаточных чисел достигает 16.

Отбор мощности (вспомогательные приводы)

Применяется в грузовых автомобилях для работы вспомогательного оборудования. В основном коробки отбора мощности приводятся от ведомого диска сцепления и от двигателя. Выбор зависит от конкретных условий применения. (Рис. «16-ступенчатая коробка передач с демультипликатором тяжелого грузового автомобиля (ZFEcosplit 16 S221)» )

Замедлители

Гидродинамические или электродинамиче­ские замедлители являются неизнашиваемыми вспомогательными тормозами, умень­шающими тепловую нагрузку на колесные тормоза во время длительных замедлений. Они могут устанавливаться со стороны веду­щего вала привода (первичные встроенные замедлители) или со стороны ведомого вала (вторичные встроенные замедлители), ли­бо размещаться отдельным блоком между вторичным валом коробки передач и веду­щим мостом. Преимущества объединенных конструкций — компактные размеры, неболь­шой вес и использование единой рабочей и смазывающей жидкости. Преимущества пер­вичных замедлителей проявляются при тор­можениях на небольших скоростях, поэтому они широко применяются на городских авто­бусах. Вторичные замедлители имеют пре­имущества при использовании на тяжелых грузовых автомобилях для согласованного торможения на более высоких скоростях и при движении на спусках.