Механизм переключения передач
Селектор представляет собой вилку, установленную на штоке, которая входит в кольцевую проточку на шестерне. Назначение этой вилки — сдвигать шестерни по ведомому валу, чтобы можно было производить зацепление и расцепление шестерни с сопрягаемой шестерней на промежуточном валу.
Этот механизм называется еще скользящим механизмом, таким же образом шток иногда называется рейкой.
В 4-ступенчатой коробке передач используются три селекторные вилки (или вилки переключения передач), они скользят по или движутся вместе с тремя отдельными штоками. Обычно одна вилка управляет первой и второй передачами, а вторая вилка — третьей и четвертой передачами. Для передачи заднего хода имеется отдельная вилка, длиннее, чем первые две, потому что она проходит вокруг расположенной внизу шестерни заднего хода.
Рычаг переключения передач передает усилие и перемещение, создаваемое водителем, к определенной вилке переключения передач.
Положения шестерен
при различных передачах.
Нейтральная передача
Все зубчатые колеса ведомого вала располагаются таким образом, что они не касаются шестерен промежуточного вала. Передача осуществляется к промежуточному валу, но ведомый вал не вращается в положении «нейтрали».
Первая передача
Зубчатое колесо А первой передачи на ведомом валу скользит назад, входя в зацепление с шестерней В на промежуточном валу; все другие шестерни находятся в нейтральном положении. На этой передаче редукция скорости происходит, когда передача проходит через шестерни постоянного зацепления Е и F, а затем понижается дальше шестернями первой передачи А я В.
Передаточное число (называемое также передаточным соотношением) задается формулой:
Передаточное число = = (число зубьев ведомой шестерни)/(число зубьев ведущей шестерни) = ведомая/ведущая.
Поскольку в коробке передач используются два набора шестерен, то
Передаточное число — = (ведомая/ведущая) х (ведомая/ведущая).
Примечание: передаточные числа должны перемножаться
Передаточное число первой передачи = = F/E х А/В = 40/20 х 40/20 = 4:1.
Число 4 указывает на то, что коленчатый вал двигателя будет вращаться в четыре раза быстрее, чем карданный вал. В этом случае крутящий момент от коробки передач будет в четыре раза больше, чем крутящий момент на входе, если предположить, что нет потерь энергии на трение и нагнетание масла.
Вторая передача
Шестерня второй передачи С скользит вперед, зацепляясь с шестерней D промежуточного вала; все другие шестерни находятся в нейтральном положении.
Передаточное число = = (ведомая/ведущая) х (ведомая/ведущая).
Передаточное число второй передачи = = F/EхС/D = 40/20х35/25 = 2 х 1,4 = 2,8 :1.
Если во всех шестернях коробки передач используются зубья одинакового размера, общее число зубьев в различных наборах шестерен должно быть одинаковым. В этом случае общее число зубьев равно 60.
Третья передача
На этой передаче зубчатое колесо G скользит, зацепляясь с шестерней Н. Поскольку размер Шестерни Н промежуточного вала больше, чем размер использовавшейся для второй передачи шестерни D, получается несколько большее передаточное число, чем при второй передаче.
Иногда при диагностике неисправности следует проследить путь передачи, проходящей через коробку передач.
Этот путь называется путем передачи мощности (или крутящего момента). В случае работы на третьей передаче путь передачи мощности следующий:
ведущий вал; шестерни Е, F, Н и G и ведомый вал
Четвертая передача
В этом устройстве четвертая передача является прямой передачей, что означает, что передаточное число шестерен 1:1. Четвертая передача включается при скольжении шестерни G, зубья-кулачки которой входят в зацепление с соответствующими зубьями на конце шестерни постоянного зацепления Е. Зацепление собачек блокирует ведущий вал с ведомым валом, что обеспечивает «прямую» передачу. На этой передаче поток мощности не проходит через зубья шестерен, поэтому потери энергии невелики, то есть обеспечивается высокий КПД. Потери были бы еще меньше, если бы можно было уменьшить проталкивание масла промежуточным валом, но перемещение масла необходимо для обеспечения смазки коробки передач.
Передача заднего хода
Для изменения направления вращения ведомого вала применяется следующий способ: шестерня заднего хода скользит между двумя шестернями на промежуточном валу и ведущем валу и входит с ними в зацепление.
В простых конструкциях используется одна шестерня заднего хода, располагающаяся на коротком валу. Этот вал располагается таким образом, что задняя шестерня может скользить и входить в зацепление с двумя шестернями первой передачи.
При этом получается следующее передаточное число:
Передаточное число = (ведомая/ведущая) х х (ведомая/ведущая) х (ведомая/ведущая).
Передаточное число задней передачи = F/E xJ/BxA/J.
В этом случае J сокращается, и формула принимает вид:
Передаточное число задней передачи = F/E = А/В
Это то же самое передаточное число, что и для первой передачи, и, независимо от размера шестерни задней передачи J, передаточное число остается одним и тем же. По этой причине она называется промежуточной шестерней — она изменяет направление вращения, но не изменяет передаточное соотношение.
Тем не менее, многие водители с целью получения более низкого передаточного числа передачи заднего хода дают возможность сцеплению проскальзывать. Результатом такой практики бывает ускоренный износ сцепления, который можно уменьшить, если выбрать передаточное число передачи заднего хода меньше передаточного числа первой передачи. Это достигается при использовании конструкции передачи заднего хода. Вместо одной промежуточной шестерни здесь используются две соединенные вместе шестерни заднего хода. Ось шестерни заднего хода расположен так, что шестерни заднего хода могут зацепляться -одновременно с соответствующими шестернями промежуточного и ведомого валов.
Переключение передач
Когда одна шестерня перемещается, чтобы войти в зацепление с другой шестерней, возникнет шум, если скорости краев шестерен не будут равными. Чтобы избежать этого, водитель автомобиля, оснащенного коробкой передач со скользящим зацеплением, должен производить операцию, называемую двойным расцеплением (двойным выключением сцепления).
При переключении на повышенную передачу, например, с первой на вторую, ведомый диск сцепления, наборы шестерен ведущего вала и промежуточного вала должны замедляться путем выключения-включения сцепления, когда рычаг переключения устанавливается в положение нейтральной передачи. Двигатель замедляется гораздо быстрее, чем промежуточный вал, благодаря чему обеспечивается тормозящее действие промежуточного вала.
Противоположный эффект должен иметь место при переключении на пониженную передачу; промежуточный вал должен при этом ускоряться. Чтобы добиться этого, двигатель отсоединяется от коробки передач, когда рычаг находится в нейтральном положении и педаль подачи топлива нажата. Когда промежуточный вал ускоряется до требуемой степени, педаль подачи топлива отпускается, нажимается педаль сцепления и рычаг переключения передач перемещается в положение более низкой передачи. В заключение, когда педаль сцепления отпускается, двигатель должен значительно разогнаться для того, чтобы обороты коленчатого вала двигателя соответствовали скорости автомобиля на дороге.
Фаска на зубьях каждой шестерни служит для облегчения входа шестерен в скользящее зацепление. Тем не менее, когда водитель переключает передачи небрежно, помимо того что увеличивается шум от трения зубьев друг о друга, происходит обгорание шестерен и в наиболее неблагоприятных случаях — раскрашивание и поломка шестерен.
Механизм селектора (выбора передач)
Для сдвига шестерни по ведомому валу в целях выбора передачи используется вилка. Для коробки передач с тремя передними и одной передачей заднего хода требуются две вилки переключения, а для четырехступенчатой коробки передач — три вилки. Шток переключения может быть рычагом прямого действия или он может устанавливаться снаружи от коробки передач.
