.jpg/1280px-Gearbox_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg)
Промежуточный вал — это промежуточный вал в коробке передач , который несет шестерни , но не передает первичную передачу коробки передач ни в коробку передач, ни из нее. [1] [2] Промежуточные валы наиболее известны благодаря их использованию в коробках передач автомобилей, где они были повсеместной частью конструкции заднего привода. С переходом на передний привод промежуточные валы стали использоваться реже.
Ведущий вал передает входную мощность в коробку передач. Ведомый вал является выходным валом коробки передач. В коробках передач автомобилей с промежуточными валами эти два вала выходят из противоположных концов коробки передач, что удобно для заднеприводных автомобилей, но может быть недостатком для других компоновок. [3]
Для коробок передач в целом блоки шестерен [i] , установленные на промежуточном валу, могут либо свободно вращаться на неподвижном валу, либо быть частью вала, который затем вращается в подшипниках. На общем валу может быть несколько отдельных групп, и им разрешено свободно вращаться относительно друг друга. [ii]
Термин «промежуточный вал» происходит от обозначения водяных мельниц. Промежуточный вал — это вал, несущий шестерню, который соединяет валульщик (небольшую прямозубую шестерню, приводящуюся в движение водяным колесом с повышенной скоростью ) с любыми вертикальными валами , на которых установлены жернова . Термин «промежуточный вал» также использовался монтажниками как на ветряных , так и на водяных мельницах для обозначения вала, который приводил в движение вспомогательное оборудование, такое как подъемники для мешков, а не основное фрезерное оборудование.
Термин «промежуточный вал» также применялся к токарных станкам с задним зацеплением . Это были токарные станки с тихоходным механизмом помимо обычного ременного привода. При этом использовались две шестерни на промежуточном валу за передней бабкой , что давало двойной понижающий механизм.
В типичной механической коробке передач для заднеприводного автомобиля ведущий вал ( входной ) находится на одной линии с ведомым валом ( выходной ), но не соединен с ним постоянно. Редуктор на ведущем валу приводит в движение промежуточный вал . В автомобильных трансмиссиях также используется термин промежуточный вал . [4] После этого несколько шестерен промежуточного вала можно по одной соединить с ведомым валом. Выбор каждой из этих передач по очереди дает различные передаточные числа коробки передач. [5] Все эти передаточные числа являются понижающими, причем частота вращения двигателя выше, чем скорость на входе главной передачи заднего моста .
Ранние коробки передач использовали скользящие шестерни для включения и выключения привода. Они были сложны в эксплуатации, а также изнашивали основные рабочие поверхности шестерен. Первым усовершенствованием было использование вместо этого отдельных кулачковых муфт для включения передач, в результате чего сами шестерни оставались в « постоянном зацеплении ». Более поздним и более постепенным развитием стало введение синхронизаторов . Это цельнометаллический фрикцион в дополнение к принудительной кулачковой муфте, который постепенно включает передачи и согласовывает их скорость до включения кулачковой муфты. [6]
Высшая передача коробки передач достигается без этих шестерен, а путем соединения ведомого вала непосредственно с ведущим валом через другую кулачковую муфту. Это обеспечивает высшую передачу с «прямой передачей», которая имеет преимущества как с точки зрения эффективности, так и с точки зрения бесшумности на крейсерской скорости. Типичная коробка передач имела потери 2% в каждом наборе передач, то есть 4% для промежуточных диапазонов на двух передачах, но приближалась к 0% для высшей передачи с прямым приводом. [3] Поскольку прямая высшая передача не передает крутящий момент через шестерни, она работает тише.
Теоретически также можно обеспечить повышающую высшую передачу и еще одну непрямую передачу, но с повышающим передаточным числом , а не с понижающим передаточным числом, как на других передачах. Передаточное число прямой передачи тогда становится второй-высшей или третьей передачей. Такое расположение использовалось на некоторых ранних автомобилях, но было редкостью. [3] Если для автомобиля с задним приводом предусмотрена повышающая передача, это почти всегда делается путем добавления отдельной повышающей передачи к выходному ведомому валу коробки передач, обычно за пределами картера коробки передач. [7]
Из-за конструкции коробки передач промежуточный вал обычно устанавливается в корпусе коробки передач ниже остальных валов. Рычаг переключения передач проходит через верхнюю часть корпуса, поэтому скользящие компоненты кулачковых муфт удобнее устанавливать на ведомом валу, а не на промежуточном валу. Таким образом, блок шестерен промежуточного вала часто представляет собой простой цельный компонент, обычно это чугунные шестерни, вращающиеся в подшипниках на неподвижном стальном валу. Подшипники могут представлять собой простые втулки из фосфористой бронзы или игольчатые ролики для работы с высокими нагрузками . [4]
Если необходимо обеспечить большое количество передаточных чисел, шесть или более, для этого потребуется третья или более групп шестерен на промежуточном валу. [iii] Чтобы сохранить пропорции всей коробки передач как более компактной, а не длинной и тонкой, в этих коробках передач могут использоваться сдвоенные промежуточные валы. Для этого требуется дополнительная ведомая шестерня для каждого промежуточного вала, но в остальном механизм очень похож. Использование нескольких промежуточных валов также привело к появлению коробки передач с несколькими сцеплениями , используемой в некоторых автобусах, где каждое передаточное число имеет свой собственный промежуточный вал, а для выбора между ними используются отдельные пластинчатые или гидравлические сцепления, а не собачьи сцепления. [8]
Там, где требуется коробка отбора мощности , обычно для промышленных транспортных средств для привода лебедок , гидравлических насосов и т. д., она часто приводится в действие с одного конца промежуточного вала, поскольку это более доступный вал, чем главные валы, которые уже используются трансмиссией . .
В некоторых коробках передач не используется промежуточный вал, а используются непрямые передачи. [3]
Полностью непрямая передача использовалась на некоторых очень ранних автомобилях, прежде чем были признаны преимущества высшей передачи с прямым приводом. В них нет собачьих кладок; в то время переключение передач все еще осуществлялось путем вставления и выключения шестерен из зацепления. Как только кулачковое сцепление стало использоваться, сразу же было осознано дальнейшее преимущество высшей передачи с прямым приводом.
С ростом популярности переднего привода в 1960-х годах непрямая коробка передач стала обычным явлением. Они использовались как для поперечной компоновки двигателя , где смещение двух валов более удобно, чем рядное расположение коробки передач с промежуточным валом, [9] , так и для продольных конструкций трансмиссии , таких как VW Beetle или многие Renault , [iv ] где требовалось наличие ведомого и ведущего валов на одном конце коробки передач.
Хотя потеря верхнего передаточного числа прямой передачи теряет способность к 0% потерям при крейсерском режиме, это компенсируется снижением потерь в других передаточных числах с 4% до 2%. [v] [3] Шум также снижается благодаря современной металлургии и зубонарезке , которые обеспечивают более тихие и эффективные профили зубчатых колес .
Поскольку эффективность коробки передач остается постоянной для всех передаточных чисел полностью непрямой коробки передач, теперь удобно обеспечивать повышающую передачу на высших передачах, даже если они больше не являются прямой передачей или передаточными числами 1:1. Одними из первых автомобилей массового рынка, предложивших такую функцию, были VW Polo и Formel E с маркировкой «-E», обозначающей «экономичный» коэффициент повышающей передачи.