המכשיר ועיקרון הפעולה של תיבת ההילוכים
תוכן
כדי שמכונית תנוע בכביש, לא מספיק שיהיה מנוע חזק ויעיל מתחת למכסה המנוע. יש להעביר את מומנט גל הארכובה איכשהו לגלגלי ההנעה של הרכב.
לצורך כך נוצר מנגנון מיוחד - תיבת הילוכים. שקול את המבנה והמטרה שלו, כמו גם את האופן שבו שינויים שונים ב- KP נבדלים.
מטרת תיבת ההילוכים
בקיצור, תיבת ההילוכים נועדה להעביר מומנט מיחידת הכוח לגלגלי ההנעה. תיבת ההילוכים ממירה גם את מהירות גל הארכובה כך שהנהג יוכל להאיץ את המכונית מבלי לאנף את המנוע לסל"ד מרבי.
מנגנון זה מותאם לפרמטרים של מנוע הבעירה הפנימית על מנת למקסם את כל משאב המנוע ללא נזק לחלקיו. הודות לתיבת ההילוכים, המכונה יכולה לנוע קדימה ואחורה.
לכל המכוניות המודרניות יש תיבת הילוכים שמאפשרת לבטל זמנית את צימוד נוקשה של גל הארכובה לגלגלי ההנעה. זה מאפשר לרכב לסרק, למשל, להתקרב בעדינות לרמזור. מנגנון זה גם מאפשר לכם לא לכבות את המנוע כאשר המכונית נעצרת. זה הכרחי כדי להטעין את הסוללה ולהפעלת ציוד נוסף, כגון מזגן.
כל הצעה מסחרית חייבת לעמוד בדרישות הבאות:
- ספק כוח גרירה וצריכת דלק חסכונית, תלוי בהספק ובנפח המנוע;
- קלות שימוש (אין להסיט את הנהג מהכביש בעת שינוי מהירות הרכב);
- אל תעשה רעש במהלך הפעולה;
- אמינות ויעילות גבוהה;
- מידות מינימליות (ככל האפשר במקרה של רכבים חזקים).
מכשיר תיבת הילוכים
לאורך ההיסטוריה של תעשיית הרכב, מנגנון זה עבר מודרניזציה מתמדת, שבגללו כיום קיים מגוון רחב של שידורים שיש בהם הבדלים משמעותיים רבים.
המכשיר של כל תיבת הילוכים כולל:
- דיור. הוא מכיל את כל החלקים הדרושים המבטיחים את צימוד המנוע לפיר הכונן, שממנו מסופק הסיבוב לגלגלים.
- מאגר נפט. מכיוון שבמנגנון זה החלקים באים במגע אחד עם השני בעומס כבד, השימון מבטיח את התקררותם ויוצר סרט שמן המגן מפני בלאי מוקדם על ההילוכים.
- מנגנון העברת מהירות. תלוי בסוג התיבה, המנגנון עשוי לכלול פירים, סט הילוכים, גיר פלנטרי, ממיר מומנט, דיסקי חיכוך, רצועות וגלגלות.
סיווג KP
ישנם מספר פרמטרים לפיהם כל התיבות מסווגות. ישנם שישה סימנים כאלה. בכל אחד מהם מומנט המסופק לגלגל ההינע על פי העיקרון שלו ויש לו שיטה אחרת לבחירת הילוכים.
בדרך של העברת זרם הכוח
קטגוריה זו כוללת את KPs הבאים:
- תיבת הילוכים מכנית. בשינוי זה, המראת הכוח מתבצעת על ידי תיבת הילוכים.
- תיבת הילוכים עם פירים קואקסיאליים. סיבוב מועבר גם באמצעות רכבת הילוכים, רק האלמנטים שלה עשויים בצורה חרוטית או גלילית.
- כּוֹכָבִי. סיבוב מועבר באמצעות מערכת הילוכים פלנטרית, שגלגלי השיניים ממוקמים במישור אחד.
- הידרומכאני. בתמסורת כזו משתמשים בתמסורת מכנית (בעיקר סוג פלנטרי) בשילוב עם ממיר מומנט או צימוד נוזלים.
- CVT. זהו סוג של תיבת הילוכים שאינה משתמשת בתיבת הילוכים מדרגה. לרוב, מנגנון כזה עובד יחד עם צימוד נוזלים וחיבור חגורה.
לפי מספר הפירים העיקריים עם ההילוכים
כאשר מסווגים תיבות הילוכים לפי מספר הפירים, הם מובחנים:
- עם שני פירים והילוך חד-שלבי של הציר. בשידורים אלה אין כונן ישיר. לרוב, ניתן למצוא שינויים כאלה במכוניות עם הנעה קדמית. לדגמים מסוימים עם מנועים אחוריים יש גם תיבה דומה.
- עם שלושה פירים והילוך דו-שלבי של הציר. בקטגוריה זו קיימות גרסאות עם פירים קואקסיאליים ולא קואקסיאליים. במקרה הראשון, יש שידור ישיר. בחתך רוחב, יש לו ממדים קטנים יותר ואורכו מעט גדול יותר. משתמשים בתיבות כאלה במכוניות עם הנעה אחורית. לקטגוריית המשנה השנייה אין שידור ישיר. בעיקרון, נעשה שימוש בשינוי זה ברכבים ובטרקטורים.
- עם פירים מרובים. בקטגוריית תיבת הילוכים זו, הפירים יכולים להיות בעלי מספר מעורבות רציף או לא רציף. תיבות הילוכים אלו משמשות בעיקר בטרקטורים ובכלי מכונה. זה מאפשר יותר הילוכים.
- בלי פירים. מחסומים כאלה אינם משמשים בתחבורה רגילה. בין דגמים כאלה יש גרסאות קואקסיאליות ולא מיושרות. הם משמשים בעיקר בטנקים.
סיווג תיבות הילוכים פלנטריות
תיבות הילוכים פלנטריות מחולקות על פי הפרמטרים הבאים:
- שתיים, שלוש, ארבע או יותר דרגות חופש כאשר כל אלמנטים החיכוך מנותקים;
- סוג הציוד הפלנטרי המשמש את המנגנון הוא אפיציקלי (לכתר הראשי יש סידור פנימי או חיצוני של שיניים).
בשיטת בקרה
בקטגוריה זו ישנן תיבות כאלה:
- מדריך ל. בדגמים כאלה הנהג בוחר את ההילוך הרצוי. ישנם שני סוגים של הילוכים ידניים: הסטה נעשית על ידי מאמצי הנהג או באמצעות סרוו. בשני המקרים השליטה מתבצעת על ידי אדם, רק בקטגוריה השנייה של תיבת ההילוכים יש מכשיר סרוו. הוא מקבל אות מהנהג ואז מכוון את ההילוך שנבחר. המכונות משתמשות לרוב בהנעת סרוו הידראולית.
- אוֹטוֹמָטִי. יחידת הבקרה האלקטרונית קובעת מספר גורמים (מידת הלחיצה על המאיץ, העומס המגיע מהגלגלים, מהירות גל הארכובה וכו ') ועל בסיס זה היא קובעת את עצמה מתי להפעיל הילוך למעלה או למטה.
- רוֹבּוֹט. זוהי תיבה אלקטרומכנית. בה ההילוכים מופעלים במצב אוטומטי, רק המכשיר שלו הוא כמו של מכניקה רגילה. כאשר תיבת ההילוכים הרובוטית פועלת, הנהג אינו משתתף בהעברת הילוכים. יחידת הבקרה עצמה קובעת מתי איזה הילוך להפעיל. במקרה זה, החלפה מתרחשת כמעט באופן בלתי מורגש.
לפי מספר ההילוכים
סיווג זה הוא הפשוט ביותר. בתוכה כל התיבות מחולקות לפי מספר ההילוכים, למשל, ארבע, חמש שש וכן הלאה. קטגוריה זו כוללת לא רק דגמים ידניים אלא גם אוטומטיים.
סוגי הילוכים
הסיווג הנפוץ ביותר הוא לפי סוג התיבה עצמה:
- מֵכָנִיקָה. בדגמים אלה, בחירת הילוכים והעברת הילוכים נעשית כולה על ידי הנהג. בעיקרון מדובר בתיבת הילוכים עם כמה פירים, העובדת באמצעות רכבת הילוכים.
- מְכוֹנָה. תיבת הילוכים זו פועלת במצב אוטומטי. הבחירה של גיר מתאים מתבססת על הפרמטרים שמערכת בקרת תיבת ההילוכים מודדת.
- הרובוט הוא סוג של תיבת הילוכים מכנית. העיצוב של שינוי זה אינו שונה כמעט מכניקה רגילה: יש לו מצמד, וההילוכים מעורבים באמצעות חיבור ההילוך המתאים על הפיר המונע. רק בקרת בחירת ההילוכים נשלטת על ידי המחשב, ולא הנהג. היתרון של תיבת הילוכים כזו הוא הסטה הכי חלקה שאפשר.
תיבות הילוכים ספציפיות לעיצוב
בנוסף לתיבות הילוכים ידועות, ניתן להשתמש בשינויים ייחודיים גם ברכבים. לסוגי תיבות אלו עיצוב ספציפי, ואיתו עקרון הפעולה שלהם.
בזפאלאניה KP
תיבות הילוכים שאינן משתמשות בפירים עם סט הילוכים שלם נקראות חסרות פיר. בתכנון שלהם יש להם כמה שורות הילוכים הממוקמים בשני צירים מקבילים. ההילוכים מחוברים באמצעות נעילת המצמדים.
ההילוכים ממוקמים על שני פירים. שניים מהם קבועים בחוזקה: על המנהיג הוא מותקן בשורה הראשונה, ועל העבד - באחרון. הילוכי הביניים הממוקמים עליהם יכולים למלא את התפקיד של מוביל או מונע, בהתאם ליחס ההילוכים שנוצר.
שינוי זה מאפשר להגדיל את השידור בשני הכיוונים. יתרון נוסף של שידור כזה הוא טווח ההספק המוגדל של התיבה. אחד החסרונות החמורים ביותר הוא נוכחות חובה של מערכת עזר אוטומטית, בעזרתה מתבצעות החלפות הילוכים.
תיבת הילוכים לא מסונכרנת
סוג אחר של תיבות ספציפיות הוא סוג לא מסונכרן או שאין לו סנכרונים בתכנון. זה יכול להיות סוג רשת קבוע או סוג הילוך להחליק.
כדי להחליף הילוך בתיבה כזו, על הנהג להיות בעל מיומנות מסוימת. עליו להיות מסוגל לסנכרן באופן עצמאי את סיבוב ההילוכים והזיווגים, לקבוע את זמן המעבר מהילוך להילוך, כמו גם להשוות את מהירות סיבוב גל הארכובה למאיץ. המקצוענים מתייחסים להליך זה כאל החלפה או לחיצה כפולה של המצמד.
כדי לבצע העברה חלקה, על הנהג להיות מנוסה בהפעלת מנגנונים כאלה. סוג תיבת הילוכים דומה מותקן בטרקטורים אמריקאיים, אופנועים, לעיתים בטרקטורים ובמכוניות ספורט. בהעברות מודרניות לא מסונכרנות, ניתן להשמיט את המצמד.
תיבת הילוכים לפקה
תיבות פקה הן סוג של מודל לא מסונכרן. ההבדל הוא צורת השיניים המשתלבות. כדי לשפר את היעילות של תיבת ההילוכים משתמשים בצורה מלבנית או בפרופיל המצלמה של השיניים.
תיבות כאלה רועשות מאוד, לכן הן משמשות ברכבים קלים בעיקר על מכוניות מירוץ. במהלך התחרות לא מקדישים תשומת לב לגורם זה, אך במכונית רגילה תיבת הילוכים כזו לא תספק הזדמנות ליהנות מהנסיעה.
KP רציף
תיבת הילוכים רציפה היא סוג של תיבת הילוכים בה ההורדה או ההחלפה מתבצעת אך ורק בצעד אחד. לשם כך נעשה שימוש בידית או במתג כף הרגל (על אופנועים) המאפשרים להזיז את הציוד בסל רק במצב אחד בכל פעם.
לתיבת הילוכים אוטומטית כמו טיפטרוניק יש עיקרון פעולה דומה, אך היא רק מחקה את פעולתה של תיבת הילוכים זו. תיבת ההילוכים הרציפה הקלאסית מותקנת במכוניות F-1. מהירות ההחלפה בהם מתבצעת באמצעות מחלפי ההנעה.
CP מראש סלקטיבי
בגרסה הקלאסית, תיבת ההילוכים הנבחרת דרשה בחירה ראשונית של ההילוך הבא לפני שתיבת ההילוכים עברה אליה. לעתים קרובות זה נראה ככה. בזמן שהמכונית נעה, הנהג שם את ההילוך הבא על בורר. המנגנון התכונן להעברה, אך הוא עשה זאת בפקודה, למשל, לאחר לחיצה על המצמד.
בעבר, תיבות הילוכים כאלה שימשו בציוד צבאי עם תיבת הילוכים לא מסונכרנת, חסרת פיר או פלנטרית. שינויים כאלה בתיבות הקלו על הפעלת מנגנונים מורכבים עד לפיתוח תיבות מכניות ואוטומטיות מסונכרנות.
נכון לעכשיו, משתמשים בתיבת בחירה מוקדמת, אך היא מכונה בדרך כלל תיבת הילוכים כפולת מצמדים. במקרה זה, המחשב עצמו מכין את המעבר למהירות הרצויה על ידי חיבור פיר מתאים עם הציוד המחובר לדיסק הנעול מראש. שם נוסף לסוג זה בעיצוב מודרני הוא רובוט.
בחירת תיבת הילוכים. מה עדיף?
רבות מתיבות ההילוכים הרשומות משמשות רק בציוד מיוחד או בכלי מכונה. תיבות ההילוכים העיקריות שנמצאות בשימוש נרחב בהובלה קלה הן:
- גיר ידני. זהו סוג השידור הפשוט ביותר. על מנת שתנועה הסיבובית תועבר מיחידת הכוח לפיר תיבת ההילוכים, משתמשים בסל מצמד. על ידי לחיצה על הדוושה, הנהג מנתק את פיר ההינע של התיבה מהמנוע, מה שמאפשר לו לבחור הילוך המתאים למהירות נתונה ללא פגיעה במנגנון.
- תיבת הילוכים אוטומטיות. המומנט מהמנוע מסופק באמצעות תיבת הילוכים הידראולית (ממיר מומנט או מצמד הידראולי). נוזל העבודה משמש כמצמד במנגנון. הוא מניע, ככלל, תיבת הילוכים פלנטרית. המערכת נשלטת על ידי יחידת בקרה אלקטרונית המנתחת נתונים מחיישנים רבים ובוחרת את יחס ההילוכים בהתאם. בין התיבות האוטומטיות, ישנם שינויים רבים המשתמשים בתוכניות הפעלה שונות (תלוי ביצרן). ישנם אפילו דגמים אוטומטיים עם שליטה ידנית.
- שידור רובוטי. KPs אלה יש גם זנים משלהם. ישנם סוגים חשמליים, הידראוליים ומשולבים. בתכנון, הרובוט בעצם דומה לתיבת הילוכים ידנית, רק עם מצמד כפול. הראשון מספק מומנט מהמנוע לגלגלי ההנעה, והשני מכין אוטומטית את המנגנון להפעלת ההילוך הבא.
- שידור CVT. בגרסה נפוצה, הווריאטור מורכב משתי גלגלות, המחוברות זו בזו על ידי חגורה (אחת או יותר). עקרון הפעולה הוא כדלקמן. הגלגלת מתרחבת או מחליקה, וגורמת לחגורה לנוע לאלמנט בקוטר גדול או קטן יותר. מכאן משתנה יחס ההילוכים.
לפניכם תרשים השוואה של כל סוג תיבה עם היתרונות והחסרונות שלהם.
| סוג תיבה: | עיקרון הפעולה | כבוד | מגבלות |
| MKPP | העברה ידנית, הילוכים מסונכרנים. | מבנה פשוט, זול לתיקון ותחזוקה, חוסך בדלק. | מתחיל צריך להתרגל לתפעול מסונכרן של המצמד ודוושת הגז, במיוחד כאשר הוא מתחיל במעלה גבעה. לא כולם יכולים להפעיל את הציוד הנכון מיד. דורש שימוש חלק במצמד. |
| שידור אוטומטי | המשאבה ההידראולית יוצרת את לחץ הנוזל העובד, המניע את הטורבינה, ומעביר את הסיבוב להילוך הפלנטרי. | סעו בנוחות. אינו מצריך התערבות נהג בתהליך העברת ההילוכים. מחליף הילוכים ומפיק את המיטב מכל משאב המנוע. מבטל את הגורם האנושי (כאשר הנהג מפעיל בטעות את המהירות הראשונה במקום את השלישי). מעביר הילוכים בצורה חלקה. | עלות תחזוקה גבוהה. המסה גדולה מזו של התיבה הידנית. בהשוואה לסוג ההולכה הקודם, זו תביא לצריכת דלק גבוהה יותר. היעילות והדינמיקה נמוכים יותר, במיוחד עם סגנון נהיגה ספורטיבי. |
| Робот | המצמד הכפול מאפשר לך להכין את ההילוך הבא להתקשרות בזמן נהיגה. לרוב, אפילו שידורים קשורים לקבוצה אחת ומשונים לקבוצה אחרת. דומה באופן פנימי לתיבה מכנית. | חלקות מקסימאלית של מעבר. אינו מצריך התערבות נהג בתהליך העבודה. צריכת דלק חסכונית. יעילות ודינמיקה גבוהה. לדגמים מסוימים יש אפשרות לבחור את מצב ההפעלה. | מורכבות המנגנון מובילה לאמינות נמוכה שלו, לתחזוקה תכופה ויקרה. סובל גרוע מתנאי דרך קשים. |
| משתנה (CVT) | המומנט מועבר באמצעות ממיר מומנט, כמו במכונה אוטומטית. העברת הילוכים מתבצעת על ידי הזזת גלגלת גל ההינע, אשר דוחף את החגורה למצב הרצוי, מה שמגדיל או מקטין את יחס ההילוכים. | מיתוג ללא מטומטמים, דינמי יותר בהשוואה לאוטומטית רגילה. מאפשר מעט חיסכון בדלק. | לא נעשה שימוש ביחידות כוח חזקות, מכיוון שהשידור הוא חגורה. עלות תחזוקה גבוהה. דורש פעולה נכונה של החיישנים, מהם מתקבל האות כדי שה- CVT יעבוד. סובל גרוע מתנאי דרך קשים ולא אוהב גרירה. |
כאשר מחליטים על סוג התמסורת, יש צורך לא רק לצאת מיכולות פיננסיות, אלא להתמקד יותר בשאלה האם תיבה זו מתאימה לרכב. לא בכדי יצרנים מהמפעל מצמידים כל יחידת כוח לתיבה ספציפית.
תיבת הילוכים ידנית מתאימה יותר לנהג פעיל שמבין את המורכבויות של בקרת מכוניות מהירות. המכונה מתאימה יותר למי שאוהב נוחות. הרובוט יספק צריכת דלק סבירה ומותאם לנהיגה מדודה. לאוהבי הפעולה החלקה ביותר של המכונה, משתנה מתאים.
מבחינת המפרט הטכני, אי אפשר להצביע על התיבה המושלמת. כל אחד מהם טוב בתנאים שלו ועם כישורי נהיגה ספציפיים. במקרה אחד, קל יותר למתחילים להתחיל בהפעלת מגוון תיבות הילוכים אוטומטיות; במקרה אחר, עדיף לפתח את המיומנות של שימוש במכניקה.
שאלות ותשובות:
איך פועלת תיבת ההילוכים? תיבת ההילוכים הידנית מורכבת מסט הילוכים היוצרים יחסי העברה שונים. תיבת ההילוכים האוטומטית מצוידת בממיר מומנט וגלגלות בקוטר משתנה (וריאטור). הרובוט הוא אנלוגי למכניקה, רק עם מצמד כפול.
מה יש בתוך תיבת ההילוכים? בתוך כל תיבת הילוכים יש גל הנעה וגל מונע. בהתאם לסוג התיבה, מותקנים על הצירים גלגלות או גלגלי שיניים.
