Vaihteiston laite ja toimintaperiaate

Jotta auto voisi liikkua tiellä, ei riitä, että koneessa on tehokas ja tehokas moottori. Kampiakselin vääntömomentti on jotenkin siirrettävä ajoneuvon vetopyöriin.

Tätä tarkoitusta varten luotiin erityinen mekanismi - vaihdelaatikko. Mieti sen rakennetta ja tarkoitusta sekä kuinka erilaiset KP-modifikaatiot eroavat toisistaan.

Vaihteiston tarkoitus

Lyhyesti sanottuna, vaihdelaatikko on suunniteltu siirtämään vääntömomenttia voimayksiköstä vetopyöriin. Vaihteisto muuntaa myös kampiakselin nopeuden, jotta kuljettaja voi kiihdyttää autoa pyörittämättä moottoria maksiminopeudella.

Tämä mekanismi on sovitettu polttomoottorin parametreihin moottorin koko resurssin maksimoimiseksi vahingoittamatta sen osia. Voimansiirron ansiosta kone voi liikkua eteen- ja taaksepäin.

Kaikilla nykyaikaisilla autoilla on vaihteisto, jonka avulla voit väliaikaisesti poistaa kampiakselin jäykän kytkennän vetopyöristä. Tämä mahdollistaa auton joutokäynnin esimerkiksi lähestyessäsi sujuvasti liikennevaloa. Tämän mekanismin ansiosta et myöskään saa sammuttaa moottoria, kun auto pysähtyy. Tämä on tarpeen akun lataamiseksi ja lisälaitteiden, kuten ilmastointilaitteen, käyttämiseksi.

Jokaisen kaupallisen ehdotuksen on täytettävä seuraavat vaatimukset:

• Varmista auton pito ja taloudellinen polttoaineenkulutus moottorin tehosta ja tilavuudesta riippuen.
• Helppokäyttöisyys (kuljettajaa ei tule häiritä tieltä muutettaessa ajoneuvon nopeutta);
• Älä aiheuta melua käytön aikana;
• Korkea luotettavuus ja tehokkuus;
• Vähimmäismitat (niin paljon kuin mahdollista voimakkaiden ajoneuvojen tapauksessa).

Vaihteistolaite

Autoteollisuuden historian aikana tätä mekanismia on jatkuvasti modernisoitu, minkä vuoksi nykyään on olemassa laaja valikoima vaihteistoja, joilla on monia merkittäviä eroja.

Minkä tahansa vaihdelaatikon laite sisältää:

• Asumiseen. Se sisältää kaikki tarvittavat osat, jotka varmistavat moottorin kytkennän vetoakseliin, josta pyörintä syötetään pyörille.
• Öljysäiliö. Koska tässä mekanismissa osat joutuvat kosketuksiin keskenään raskaan kuormituksen kanssa, voitelu varmistaa niiden jäähtymisen ja luo öljykalvon, joka suojaa hammaspyörien ennenaikaiselta kulumiselta.
• Nopeudensiirtomekanismi. Laatikon tyypistä riippuen mekanismi voi sisältää akseleita, hammaspyöräsarjan, planeettavaihteen, vääntömomentin, kitkalaikat, hihnat ja hihnapyörät.

KP-luokitus

On olemassa useita parametreja, joilla kaikki ruudut luokitellaan. Tällaisia ​​merkkejä on kuusi. Jokaisessa niistä vääntömomentti syötetään vetopyörään oman periaatteensa mukaisesti, ja sillä on erilainen vaihdevalintatapa.

Voimansiirtomenetelmällä

Tähän luokkaan kuuluvat seuraavat KP: t:

• Mekaaninen vaihdelaatikko. Tässä muunnoksessa voimanotto suoritetaan vaihdelaitteella.
• Vaihdelaatikko koaksiaalisilla akseleilla. Kierto välittyy myös hammaspyörästön kautta, vain sen elementit on tehty kartiomaiseksi tai lieriömäiseksi.
• Planetary. Pyöriminen välitetään planeettavaihteiston avulla, jonka hammaspyörät sijaitsevat yhdessä tasossa.
• Hydromekaanisia. Tällaisessa voimansiirrossa käytetään mekaanista voimansiirtoa (lähinnä planetaarityyppiä) vääntömomentinmuuntimen tai nestekytkimen yhteydessä.
• CVT. Tämä on tyyppi vaihdelaatikko, joka ei käytä portaanvaihteistoa. Useimmiten tällainen mekanismi toimii yhdessä nestekytkimen ja hihnayhteyden kanssa.

Vaihteilla varustettujen pääakselien lukumäärän mukaan

Luokiteltaessa vaihdelaatikoita akseleiden lukumäärän perusteella, ne erotetaan toisistaan:

• Kaksi akselia ja akselin yksivaiheinen vaihde. Näissä lähetyksissä ei ole suoraa asemaa. Useimmiten tällaisia ​​muutoksia löytyy etuvetoisista autoista. Joillakin malleissa, joissa on takana kiinnitetyt moottorit, on myös vastaava laatikko.
• Kolmella akseleilla ja kaksivaiheisella akselinvaihteella. Tässä kategoriassa on versioita, joissa on koaksiaaliset ja ei-koaksiaaliset akselit. Ensimmäisessä tapauksessa on suora lähetys. Poikkileikkaukseltaan sen mitat ovat pienemmät ja pituuden hieman suurempi. Tällaisia ​​laatikoita käytetään takavetoautoissa. Toisella alaluokalla ei ole suoraa lähetystä. Periaatteessa tätä modifikaatiota käytetään nelisvetoisiin ajoneuvoihin ja traktoreihin.
• Useilla akseleilla. Tässä vaihdelaatikkoluokassa akseleilla voi olla järjestysnumero tai epäjärjestys. Näitä vaihdelaatikoita käytetään pääasiassa traktoreissa ja työstökoneissa. Tämä sallii enemmän vaihteita.
• Ilman akseleita. Tällaisia ​​tarkistuspisteitä ei käytetä tavanomaisessa kuljetuksessa. Tällaisten mallien joukossa on koaksiaalisia ja kohdistamattomia versioita. Niitä käytetään pääasiassa säiliöissä.

Planeettavaihteistojen luokittelu

Planeettavaihteistot jaetaan seuraavien parametrien mukaan:

• Kaksi, kolme, neljä tai enemmän vapausastetta, kun kaikki kitkaelementit on irrotettu;
• Mekanismissa käytetty tyyppi planeettavaihde on episyklinen (pääkruussa on sisäinen tai ulkoinen hampaiden järjestely).

Ohjausmenetelmällä

Tässä luokassa on sellaisia ​​laatikoita:

• Manuaalinen. Tällaisissa malleissa kuljettaja valitsee halutun vaiheen. Käsivaihteistoja on kahta tyyppiä: vaihtaminen tapahtuu kuljettajan ponnisteluilla tai servoaseman avulla. Molemmissa tapauksissa ohjauksen suorittaa henkilö, vain vaihdelaatikon toisessa kategoriassa on servolaite. Se vastaanottaa signaalin kuljettajalta ja asettaa sitten valitun vaihteen. Koneet käyttävät useimmiten hydraulista servoajoa.
• Automaattinen. Elektroninen ohjausyksikkö määrittelee useita tekijöitä (kaasupolkimen painoprosentti, pyöriltä tuleva kuorma, kampiakselin nopeus jne.) Ja määrittää tämän perusteella itsensä, milloin kytketään ylös- tai alaspäin vaihde.
• Robotti. Tämä on sähkömekaaninen laatikko. Siinä vaihteet kytketään päälle automaattisessa tilassa, vain sen laite on kuin tavallinen mekaniikka. Kun robottivaihteisto toimii, kuljettaja ei osallistu vaihtamiseen. Ohjausyksikkö itse päättää milloin vaihtaa. Tässä tapauksessa vaihtaminen tapahtuu melkein huomaamatta.

Vaihteiden lukumäärän mukaan

Tämä luokittelu on yksinkertaisin. Siinä kaikki laatikot jaetaan vaihdemäärällä, esimerkiksi neljä, viisi kuusi ja niin edelleen. Tähän luokkaan kuuluvat paitsi manuaaliset myös myös automaattiset mallit.

Vaihteistotyypit

Yleisin luokittelu tapahtuu laatikon tyypin mukaan:

• Mekaniikka. Näissä malleissa vaihde valitaan ja vaihdetaan kokonaan kuljettajan toimesta. Pohjimmiltaan se on vaihdelaatikko, jolla on useita akseleita ja joka toimii vaihdejunan läpi.
• Kone. Tämä voimansiirto toimii automaattitilassa. Sopivan vaihde valitaan parametrien perusteella, jotka vaihdelaatikon ohjausjärjestelmä mittaa.
• Robotti on eräänlainen mekaaninen vaihdelaatikko. Tämän muunnoksen muotoilu ei käytännössä eroa tavanomaisesta mekaniikasta: siinä on kytkin ja vaihteet kytketään vetoakselin vastaavan vaihdekytkennän kautta. Vain vaihdelaitetta ohjaa tietokone, ei kuljettaja. Tällaisen voimansiirron etuna on sujuvin vaihtaminen.

Suunnittelukohtaiset vaihdelaatikot

Tunnettujen vaihteistojen lisäksi ajoneuvoissa voidaan käyttää myös ainutlaatuisia muunnoksia. Tämäntyyppisillä laatikoilla on erityinen muotoilu ja siihen liittyvä oma toimintaperiaate.

Bezvalnaya KP

Vaihteita, joissa ei käytetä esiasennettuja akseleita, kutsutaan akseliksi. Suunnittelussaan niillä on useita hammaspyörärivejä, jotka sijaitsevat kahdessa yhdensuuntaisessa akselissa. Vaihteet kytketään lukitsemalla kytkimet.

Vaihteet sijaitsevat kahdella akselilla. Kaksi niistä on kiinnitetty tiukasti: johtajaan se asennetaan ensimmäiseen riviin ja seuraajaan - viimeiseen. Niissä olevat välivaihteet voivat olla johtavien tai käytettävien roolia luodun välityssuhteen mukaan.

Tämä muutos mahdollistaa siirtosuhteen nostamisen molemmissa suunnissa. Toinen tällaisen voimansiirron etu on laatikon suurempi tehoalue. Yksi vakavimmista haitoista on automaattisen apujärjestelmän pakollisuus, jonka avulla vaihde vaihdetaan.

Synkronoimaton vaihdelaatikko

Toinen erityislaatikoiden tyyppi on synkronoimaton tai sellainen, jonka suunnittelussa synkronoijien läsnäoloa ei ole järjestetty. Se voi olla pysyvä verkkotyyppi tai liukukisko.

Vaihteen vaihtamiseksi tällaisessa ruudussa kuljettajan on oltava tietty taito. Hänen on kyettävä synkronoimaan hammaspyörien ja kytkinten kierto itsenäisesti, määrittämällä siirtymäaika vaihde vaihdelle sekä tasaamaan kampiakselin pyörimisnopeus kaasupolkimen kanssa. Ammattilaiset viittaavat tähän menettelyyn kytkimen puristamiseen tai kaksinkertaiseen puristamiseen.

Sujuvan vaihtamisen suorittamiseksi kuljettajalla on oltava kokemusta tällaisten mekanismien käyttämisestä. Samanlainen voimansiirto asennetaan amerikkalaisiin traktoreihin, moottoripyöriin, joskus traktoreihin ja urheiluautoihin. Nykyaikaisissa synkronoimattomissa voimansiirroissa kytkin voidaan jättää pois.

Cam vaihdelaatikko

Cam-laatikot ovat eräänlainen synkronoimaton malli. Ero on silmähammasten muoto. Vaihteiston tehokkuuden parantamiseksi käytetään hampaiden suorakulmaista tai nokkaprofiilia.

Tällaiset laatikot ovat erittäin meluisia, joten niitä käytetään kevyissä ajoneuvoissa pääasiassa kilpa-autoissa. Kilpailun aikana tähän tekijään ei kiinnitetä huomiota, mutta tavallisessa autossa tällainen voimansiirto ei tarjoa mahdollisuutta nauttia ajosta.

Sekvenssinen KP

Peräkkäinen vaihdelaatikko on sellainen voimansiirto, jossa ala- tai ylävaihde tapahtuu yksinomaan yhdellä askeleella. Tätä varten käytetään kahvaa tai jalkakytkintä (moottoripyörissä), jonka avulla voit siirtää korissa olevaa vaihdeta vain yhdessä asennossa kerrallaan.

Tiptronicin kaltaisella automaattivaihteistolla on samanlainen toimintaperiaate, mutta se vain jäljittelee tämän voimansiirron toimintaa. Klassinen peräkkäinen vaihde on asennettu F-1-autoihin. Kiertonopeus niissä tapahtuu melonsiirtimillä.

Esivalinta CP

Klassisessa versiossa esivalintavaihteisto vaati ennakkovalintaa seuraavalle vaihdelle ennen vaihdelaatikon vaihtamista siihen. Se näytti usein tältä. Auton liikkuessa kuljettaja asetti seuraavan vaiheen valitsimelle. Mekanismi valmistautui vaihtamaan, mutta se antoi niin komennon, esimerkiksi kytkimen painamisen jälkeen.

Aikaisemmin sellaisia ​​vaihdelaatikoita käytettiin armeijan varusteissa synkronoimattomalla, akselittomalla tai planeettavaihteistolla. Tällaiset laatikkomuutokset helpottivat monimutkaisten mekanismien käyttöä, kunnes synkronoidut mekaaniset ja automaattiset laatikot kehitettiin.

Tällä hetkellä käytetään esivalintalaatikkoa, mutta siihen viitataan yleisemmin kaksoiskytkinvaihteena. Tässä tapauksessa tietokone itse valmistelee siirtymisen haluttuun nopeuteen yhdistämällä etukäteen sopiva akseli hammaspyörällä, joka on kytketty kiinnittämättömään levyyn. Toinen tämän tyyppinen nimi modernissa suunnittelussa on robotti.

Vaihteiston valinta. Mikä on parempi?

Monia luetelluista vaihdelaatikoista käytetään vain erikoislaitteissa tai työstökoneissa. Tärkeimmät vaihdelaatikot, joita käytetään laajasti kevyissä ajoneuvoissa, ovat:

• Käsivaihteisto. Tämä on yksinkertaisin voimansiirtotyyppi. Kytkentäkoria käytetään kääntöliikkeen siirtämiseksi voimayksiköstä vaihdelaatikon akselille. Painamalla poljinta kuljettaja irrottaa kotelon vetoakselin moottorista, mikä antaa hänelle mahdollisuuden valita tietyn nopeuden kannalta sopiva vaihde vahingoittamatta mekanismia.
• Automaattinen lähetys. Moottorin vääntömomentti syötetään hydraulisen voimansiirron (momentinmuuntimen tai nestekytkimen) kautta. Käyttöneste toimii kytkimenä mekanismissa. Se ajaa yleensä planeettavaihteistoa. Koko järjestelmää ohjataan elektronisella ohjausyksiköllä, joka analysoi monien anturien tietoja ja valitsee vaihdesuhteen vastaavasti. Automaattisissa laatikoissa on monia modifikaatioita, jotka käyttävät erilaisia ​​käyttötapoja (valmistajalta riippuen). On jopa automaattisia malleja, joissa on manuaalinen ohjaus.
• Robottisiirto. Näillä KP: llä on myös omat lajikkeet. On olemassa sähkö-, hydraulisia ja yhdistettyjä tyyppejä. Suunnittelussa robotti on periaatteessa samanlainen kuin manuaalivaihteisto, vain kaksoiskytkimellä. Ensimmäinen syöttää vääntömomenttia moottorista vetopyöriin ja toinen valmistelee mekanismin automaattisesti seuraavan vaiheen kytkemiseksi.
• CVT-siirto. Yhteisessä versiossa variaattori koostuu kahdesta hihnapyörästä, jotka on liitetty hihnaan (yksi tai useampi). Toimintaperiaate on seuraava. Hihnapyörä siirtyy toisistaan ​​tai leikkaa, jolloin hihna siirtyy halkaisijaltaan suurempaan tai pienempään elementtiin. Tästä lähtien vaihde muuttuu.

Tässä on vertailutaulukko kustakin laatikkotyypistä niiden eduilla ja haitoilla.

Laatikon tyyppi:	Toimintaperiaate	arvokkuus	Rajoitukset
Käsivaihteisto	Manuaalinen vaihtaminen, synkronoitu vaihde.	Yksinkertainen rakenne, halpa korjata ja ylläpitää, säästää polttoainetta.	Aloittelijan on tottuttava kytkimen ja kaasupolkimen synkronoituun toimintaan, etenkin kun aloitat mäkeä. Kaikki eivät voi kytkeä oikeaa vaihdetta heti. Edellyttää kytkimen sujuvaa käyttöä.
Automaattinen siirto	Hydraulipumppu luo käyttönesteen paineen, joka ajaa turbiinia ja välittää pyörimisen planeettavaihteelle.	Aja mukavasti. Ei vaadi kuljettajan väliintuloa vaihdevaiheessa. Vaihtaa vaihteet, hyödyntäen koko moottorin resursseja. Poistaa inhimillisen tekijän (kun kuljettaja kytkee vahingossa ensimmäisen nopeuden kolmannen sijasta). Vaihtaa vaihteet sujuvasti.	Korkeat ylläpitokustannukset. Massa on suurempi kuin käsivaihteiston massa. Edelliseen vaihdetyyppiin verrattuna tämä johtaa suurempaan polttoaineenkulutukseen. Tehokkuus ja dynamiikka ovat heikompia, varsinkin kun urheilullinen ajotyyli.
Робот	Kaksoiskytkin antaa sinun valmistaa seuraava vaihde kytkeytymiseen ajon aikana. Useimmiten jopa lähetykset on sidottu yhteen ryhmään ja parittomat toisiin. Sisäisesti samanlainen kuin mekaaninen laatikko.	Kytkentä on mahdollisimman sujuvaa. Ei vaadi kuljettajan puuttumista työprosessiin. Taloudellinen polttoaineenkulutus. Suuri hyötysuhde ja dynamiikka. Joillakin malleilla on mahdollisuus valita käyttötila.	Mekanismin monimutkaisuus johtaa sen heikkoon luotettavuuteen, toistuvaan ja kalliiseen kunnossapitoon. Sietää huonosti vaikeita tieolosuhteita.
Variaattori (CVT)	Vääntömomentti välitetään vääntömomentin avulla, kuten automaattisessa koneessa. Vaihteenvaihto tapahtuu siirtämällä vetoakselin hihnapyörää, joka työntää hihnan haluttuun asentoon, mikä lisää tai pienentää välityssuhdetta.	Kytkentä ilman nykäyksiä, dynaamisempi kuin tavanomaisessa koneessa. Mahdollistaa pienen polttoainesäästön.	Sitä ei käytetä voimakkaissa voimayksiköissä, koska voimansiirto on hihna. Korkeat ylläpitokustannukset. Edellyttää antureiden oikean toiminnan, joista signaali vastaanotetaan CVT: n toimintaan. Sietää huonosti vaikeita tieolosuhteita eikä pidä hinaamisesta.

Vaihteistotyypistä päätettäessä on tarpeen edetä paitsi taloudellisista mahdollisuuksista, myös keskittyä enemmän siihen, soveltuuko tämä laatikko autoon. Ei ole turhaa, että tehtaalta valmistajat parittavat jokaisen voimayksikön tietyllä laatikolla.

Manuaalivaihteisto sopii paremmin aktiiviselle kuljettajalle, joka ymmärtää nopean autonhallinnan monimutkaisuuksia. Kone sopii paremmin niille, jotka haluavat mukavuudesta. Robotti tuottaa kohtuullisen polttoaineenkulutuksen ja on sovitettu mitattuun ajoon. Koneiden sujuvimman toiminnan ystäville sopii variaattori.

Teknisten eritelmien kannalta on mahdotonta osoittaa täydellistä laatikkoa. Jokainen heistä on hyvä omissa olosuhteissa ja erityisillä ajotaitoilla. Yhdessä tapauksessa aloittelijan on helpompaa aloittaa käyttämällä erilaisia ​​automaattivaihteistoja, toisessa on edullista kehittää mekaniikan käyttötaitoja.

Kysymyksiä ja vastauksia:

Miten vaihteisto toimii? Manuaalivaihteisto koostuu joukosta vaihteita, jotka muodostavat eri välityssuhteet. Automaattivaihteisto on varustettu momentinmuuntimella ja vaihtelevan halkaisijan hihnapyörillä (variaattori). Robotti on mekaniikan analogi, vain kaksoiskytkimellä.

Mitä vaihteiston sisällä on? Minkä tahansa vaihteiston sisällä on vetoakseli ja vetoakseli. Laatikon tyypistä riippuen akseleille asennetaan joko hihnapyörät tai hammaspyörät.