Механическая коробка передач ( MT ), также известная как механическая коробка передач , стандартная коробка передач (в Канаде, Великобритании и США) или ручное переключение передач (в США), представляет собой многоскоростную систему трансмиссии автомобиля , в которой Для переключения передач водитель должен вручную выбирать передачи, используя рычаг переключения передач и сцепление (обычно это ножная педаль для автомобилей или ручной рычаг для мотоциклов).
Ранние автомобили использовали механические коробки передач со скользящей сеткой и тремя передаточными числами переднего хода. С 1950-х годов механические коробки передач с постоянным зацеплением становятся все более распространенными, и количество передаточных чисел для современных автомобилей увеличилось до 5- и 6-ступенчатых механических коробок передач.
Альтернативой механической коробке передач является автоматическая коробка передач ; Распространенными типами автоматических трансмиссий являются гидравлическая автоматическая трансмиссия (AT) и бесступенчатая трансмиссия (CVT), тогда как автоматизированная механическая трансмиссия (AMT) и трансмиссия с двойным сцеплением (DCT) внутренне аналогичны обычной механической трансмиссии, но переключается автоматически.
С другой стороны, существуют трансмиссии , которые облегчают автоматическую работу сцепления, но для ручного переключения передач по-прежнему требуется участие водителя; именно полуавтоматические коробки передач . Эти системы основаны на конструкции обычной механической коробки передач с переключателем передач и механически аналогичны обычной механической коробке передач, при этом управление и действия водителя по-прежнему необходимы для ручного переключения передач (как в стандартной механической коробке передач), но Система сцепления полностью автоматизирована , а механическое соединение педали сцепления полностью заменено приводом , сервоприводом или соленоидом и датчиками , которые автоматически управляют системой сцепления, когда водитель касается или перемещает рычаг переключения передач . Это устраняет необходимость в физической педали сцепления.
Механическая коробка передач требует, чтобы водитель использовал рычаг переключения передач и сцепление для переключения передач (в отличие от автоматической или полуавтоматической коробки передач , где одна (обычно сцепление) или обе эти функции автоматизированы ) . Большинство механических коробок передач автомобилей позволяют водителю в любой момент выбрать любое передаточное число, например, переключиться со второй на четвертую передачу или с пятой на третью передачу. Однако последовательные механические коробки передач , которые обычно используются в мотоциклах и гоночных автомобилях , позволяют водителю выбирать только следующую более высокую или следующую более низкую передачу.
В автомобиле с механической коробкой передач маховик прикреплен к коленчатому валу двигателя и поэтому вращается со скоростью двигателя. Диск сцепления расположен между маховиком и нажимным диском трансмиссии, который прикреплен к входному валу трансмиссии и контролирует, подключена ли трансмиссия к двигателю или нет. Педаль сцепления управляет нажимным диском ( сцепление включено – педаль сцепления не нажата) или не связана с двигателем ( сцепление выключено – педаль сцепления нажата). Когда двигатель работает и сцепление включено (т. е. педаль сцепления поднята), маховик вращает нажимной диск сцепления и, следовательно, трансмиссию.
Конструкция большинства механических трансмиссий автомобилей заключается в том, что передаточные числа выбираются путем фиксации выбранных пар шестерен на выходном валу внутри трансмиссии. Это принципиальное отличие по сравнению с типичной гидравлической автоматической коробкой передач , в которой используется эпициклическая (планетарная) конструкция и гидротрансформатор . Автоматическая коробка передач, которая позволяет водителю контролировать выбор передачи (например, с помощью подрулевых переключателей или положений «+/-» на селекторе передач), называется механической коробкой передач и не считается механической коробкой передач. Некоторые автоматические трансмиссии основаны на механической конструкции и внутренней конструкции механической коробки передач, но имеют дополнительные компоненты (такие как приводы и датчики с компьютерным управлением ), которые автоматически контролируют время и скорость переключения передач и сцепления; эту конструкцию обычно называют автоматизированной механической коробкой передач (или иногда механической коробкой передач без сцепления ).
В современных механических трансмиссиях автомобилей обычно используются пять или шесть передаточных чисел переднего хода и одна передача заднего хода, однако иногда производятся трансмиссии с двумя-семи передачами. Трансмиссии грузовиков и другой тяжелой техники часто имеют от восьми до двадцати пяти передач, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя в оптимальном диапазоне мощности для всех типичных дорожных скоростей. При эксплуатации таких трансмиссий часто используется одна и та же схема движения переключателя с одним или несколькими переключателями для включения следующей последовательности передач.
Многие из первых автомобилей имели задний двигатель и простую ременную передачу, действовавшую как односкоростную коробку передач. Модель Panhard et Levassor 1891 года считается значительным достижением в области автомобильных трансмиссий, поскольку в ней использовалась трехступенчатая механическая коробка передач. [2] [3] Эта трансмиссия, наряду со многими подобными конструкциями, вдохновленными ею, представляла собой асинхронную конструкцию (также называемую скользящей сеткой ), в которой переключение передач включало скольжение шестерен вдоль их валов так, что нужные зубцы попадали в зацепление. Поэтому водителю приходилось тщательно выбирать момент и манипулировать дроссельной заслонкой при переключении передач, чтобы передачи вращались примерно с одинаковой скоростью при включении; в противном случае зубы отказались бы сцепляться. Добиться этого было сложно, поэтому переключение передач часто сопровождалось скрежетанием или хрустом, в результате чего коробки передач прозвали «аварийными коробками». [4] Даже после того, как легковые автомобили перешли на синхронные трансмиссии (т.е. с синхронизаторами), многие трансмиссии тяжелых грузовиков, мотоциклов и гоночных автомобилей остались несинхронными, чтобы выдерживать необходимые усилия или обеспечивать более быстрое время переключения .
Первым автомобилем, в котором использовалась механическая коробка передач с синхронизатором, был Cadillac 1929 года , [5] однако большинство автомобилей продолжали использовать несинхронные трансмиссии, по крайней мере, до 1950-х годов. В 1947 году компания Porsche запатентовала систему синхронизации с разрезным кольцом , которая впоследствии стала наиболее распространенной конструкцией для легковых автомобилей. [6] Porsche 356 1952 года был первым автомобилем, в котором использовалась трансмиссия с синхронизатором на всех передних передачах. [7] [8] В начале 1950-х годов большинство автомобилей имели синхронизатор только для переключения с третьей передачи на вторую (руководства для водителей автомобилей предполагали, что если водителю нужно переключиться со второй на первую, лучше всего прибегнуть к помощи полная остановка заранее).
Вплоть до конца 1970-х годов большинство трансмиссий имели три или четыре передних передаточных числа, хотя пятиступенчатые механические коробки передач иногда использовались в спортивных автомобилях, таких как Ferrari 166 Inter 1948 года и Alfa Romeo 1900 Super Sprint 1953 года . Пятиступенчатые коробки передач получили широкое распространение в 1980-х годах, как и использование синхронизаторов на всех передних передачах.
Шестиступенчатые механические коробки передач начали появляться в высокопроизводительных автомобилях в начале 1990-х годов, таких как BMW 850i 1990 года и Ferrari 456 1992 года . Первая 6-ступенчатая механическая коробка передач была представлена в 1967 году на Alfa Romeo 33 Stradale . Первая 7-ступенчатая механическая коробка передач была представлена в Porsche 911 (991) 2012 года . [9]
В 2008 году 75,2% автомобилей, произведенных в Западной Европе, были оснащены механической коробкой передач, против 16,1% - с автоматической и 8,7% - с другой. [10]
Механическая коробка передач имеет несколько валов с прикрепленными к ним различными шестернями и другими компонентами. В большинстве современных легковых автомобилей используются трансмиссии с «постоянным зацеплением», состоящие из трех валов: входного вала , промежуточного вала (также называемого промежуточным валом ) и выходного вала . [11]
Входной вал соединен с двигателем и вращается со скоростью двигателя при включении сцепления. [12] Промежуточный вал имеет шестерни разных размеров, которые постоянно находятся в зацеплении с соответствующей шестерней на входном валу. [13] Шестерни выходного вала также находятся в постоянном зацеплении с соответствующей шестерней на промежуточном валу, однако шестерни выходного вала способны вращаться независимо от самого выходного вала (за счет использования подшипников, расположенных между шестернями и валом). ). [14] Благодаря использованию муфт (управляемых с помощью тяг переключения ) скорость выходного вала временно фиксируется на скорости выбранной передачи. [15] Некоторые конструкции трансмиссии, например, Volvo 850 и S70, имеют два промежуточных вала, каждый из которых приводит в движение выходную шестерню, находящуюся в зацеплении с коронной шестерней переднеприводной коробки передач. Это позволяет сделать трансмиссию более узкой, поскольку длина каждого промежуточного вала уменьшена вдвое по сравнению с трансмиссией, содержащей четыре шестерни и два переключателя передач.
Неподвижные и свободные шестерни могут быть установлены либо на входном, либо на выходном валу, либо на обоих. Например, пятиступенчатая коробка передач может иметь переключатели с первой по вторую на промежуточном валу, а селектор с третьей по четвертую и пятый селектор на главном валу. Это означает, что когда автомобиль остановлен и работает на холостом ходу в нейтральном положении с включенным сцеплением и вращающимся входным валом, пары третьей, четвертой и пятой передач не вращаются.
Когда выбрана нейтральная передача, ни одна из шестерен выходного вала не блокируется, что позволяет входному и выходному валам вращаться независимо. Для передачи заднего хода используется промежуточная шестерня, изменяющая направление вращения выходного вала. Во многих трансмиссиях входной и выходной валы могут быть напрямую заблокированы вместе (минуя промежуточный вал), чтобы создать передаточное число 1:1, которое называется прямым приводом .
В трансмиссиях транспортных средств с продольным расположением двигателя (например, большинства заднеприводных автомобилей) входной и выходной валы обычно располагаются на одной оси, поскольку это снижает крутящие силы , которым должен противостоять картер трансмиссии. Узел, состоящий как из входного, так и из выходного валов, называется главным валом (хотя иногда этот термин относится только к входному или выходному валу). Независимое вращение входного и выходного валов становится возможным благодаря тому, что один вал расположен внутри полого отверстия другого вала, а между двумя валами расположен подшипник.
В трансмиссии транспортных средств с поперечным расположением двигателя (например, переднеприводных) обычно имеется только два вала: входной и промежуточный (иногда называемый входным и выходным). Входной вал проходит по всей длине коробки передач, отдельная входная шестерня отсутствует. Эти трансмиссии также имеют встроенный блок дифференциала , который соединен через ведущую шестерню на конце встречного/выходного вала.
В современной механической коробке передач с постоянным зацеплением зубья шестерен постоянно контактируют друг с другом, а кулачковые муфты (иногда называемые собачьими зубьями ) используются для выбора передаточного числа трансмиссии. Когда кулачковые муфты всех передач отключены (т. е. когда трансмиссия находится в нейтральном положении), все шестерни могут свободно вращаться вокруг выходного вала. Когда водитель выбирает передачу, кулачковая муфта для этой передачи включается (через тяги переключателя передач), фиксируя выходной вал трансмиссии на определенном наборе передач. Это означает, что выходной вал вращается с той же скоростью, что и выбранная передача, определяя тем самым передаточное число трансмиссии. [16]
Собачья муфта представляет собой скользящий механизм переключения передач, расположенный вокруг выходного вала. Он имеет зубья, которые входят в шлицы на валу, заставляя этот вал вращаться с той же скоростью, что и ступица шестерни. Однако муфта может перемещаться вперед и назад по валу, как для включения, так и для отключения шлицев. Это движение контролируется вилкой переключения передач, связанной с рычагом переключения передач. Вилка не вращается, поэтому прикреплена к втулке подшипника селектора. Селектор обычно симметричен: он скользит между двумя передачами и имеет синхронизатор и зубцы с каждой стороны для фиксации любой передачи на валу. В отличие от некоторых других типов сцепления (например, ножного сцепления автомобиля с механической коробкой передач), кулачковое сцепление обеспечивает нескользящее сцепление и не подходит для преднамеренного пробуксовки.
Чтобы обеспечить плавное переключение передач, не требуя от водителя вручную регулировать обороты двигателя для каждого переключения передач, в трансмиссиях большинства современных легковых автомобилей используются «синхронизаторы» (также называемые «кольцами синхронизатора») на передних передачах. Эти устройства автоматически согласовывают скорость входного вала со скоростью выбранной передачи, тем самым избавляя водителя от необходимости использовать такие методы, как двойное сцепление . Синхронизированная трансмиссия была изобретена в 1919 году Эрлом Эйвери Томпсоном и впервые использована на серийных автомобилях Cadillac в 1928 году .
Необходимость в синхронизаторе в трансмиссии с постоянным зацеплением заключается в том, что кулачковым сцеплениям требуется, чтобы скорость входного вала соответствовала скорости выбираемой передачи; в противном случае собачьи зубы не войдут в зацепление, и при их стуке будет слышен громкий скрежет. Поэтому для ускорения или замедления первичного вала по мере необходимости к каждой шестерне прикреплены конусообразные латунные кольца синхронизатора. Когда водитель перемещает рычаг переключения передач в сторону следующей передачи, эти кольца синхронизатора давят на конусообразную втулку на собачке, так что силы трения могут уменьшить разницу в скоростях вращения. [18] Как только эти скорости выравниваются, кулачковая муфта может включиться, и, таким образом, теперь используется новая передача. В современной коробке передач действие всех этих компонентов настолько плавное и быстрое, что практически незаметно. Многие трансмиссии не имеют синхронизатора на передаче заднего хода (см. раздел «Передача заднего хода» ниже). [ нужна цитата ]
Система синхронизации также должна предотвращать перемычку стопорных колец во время синхронизации скоростей. Это достигается за счет «блокирующих колец» (также называемых «запорными кольцами»). Кольцо синхронизатора слегка вращается из-за момента трения конусной муфты. В этом положении кулачковая муфта не может включиться. Как только скорости синхронизируются, трение на стопорном кольце уменьшается, и стопорное кольцо слегка проворачивается, выравнивая определенные канавки или выемки, которые позволяют собачьей муфте попасть в зацепление. [ нужна цитата ]
Обычными металлами для колец синхронизатора являются латунь и сталь , которые производятся ковкой или формованием листового металла. Последний включает штамповку детали из полосы листового металла и последующую механическую обработку для получения точной требуемой формы. Кольца иногда покрывают противоизносными накладками (также называемыми «фрикционными накладками») из молибдена , железа , бронзы или углерода (последний обычно используется для высокопроизводительных трансмиссий из-за их высокой стоимости). [19]
Механический износ колец и втулок синхронизатора со временем может привести к тому, что система синхронизаторов выйдет из строя. Эти кольца и втулки должны преодолевать импульс всего первичного вала и диска сцепления при каждом переключении передачи (а также импульс и мощность двигателя, если водитель пытается переключить передачу, не полностью выключив сцепление). Большая разница в скорости между входным валом и шестерней требует более высоких сил трения со стороны компонентов синхронизатора, что потенциально увеличивает скорость их износа. [ нужна цитата ]
Даже в современных трансмиссиях, где все передние передачи имеют конфигурацию с постоянным зацеплением, часто в передаче заднего хода используется более старая конфигурация со скользящим зацеплением («аварийный короб»). Это означает, что перемещение рычага переключения передач в положение заднего хода приводит к сцеплению шестерен друг с другом. Еще одним уникальным аспектом передачи заднего хода является то, что она состоит из двух шестерен — промежуточной шестерни на промежуточном валу и еще одной шестерни на выходном валу — и обе они непосредственно прикреплены к валу (т. е. они всегда вращаются с той же скоростью, что и вал). Эти шестерни обычно представляют собой прямозубые шестерни с прямыми зубьями, что, в отличие от винтовых зубьев, используемых для передач переднего хода, приводит к воющему звуку при движении автомобиля задним ходом.
При выборе передачи заднего хода промежуточная шестерня физически перемещается в зацепление с соответствующими шестернями на входном и выходном валах. Чтобы избежать скрежетания при вхождении шестерен в зацепление, они должны быть неподвижными. Поскольку входной вал часто все еще вращается из-за инерции (даже после того, как автомобиль остановился), необходим механизм для остановки входного вала, например, использование колец синхронизатора пятой передачи. Тем не менее, в некоторых автомобилях используется система синхронизации для передачи заднего хода, что предотвращает возможный хруст, если передача заднего хода включена, когда входной вал все еще вращается. [20]
Большинство трансмиссий оснащены механизмом блокировки, предотвращающим случайное включение передачи заднего хода во время движения автомобиля вперед. Это может быть хомут под ручкой переключения передач, который необходимо поднять или потребовать дополнительной силы, чтобы подтолкнуть рычаг переключения передач в плоскость передачи заднего хода.
Другая конструкция трансмиссии, которая используется в старых автомобилях , грузовиках и тракторах , — это асинхронная трансмиссия (также известная как аварийная коробка передач). В несинхронных трансмиссиях используется конструкция со скользящим зацеплением (или в более поздние годы с постоянным зацеплением) и они получили прозвище «авария», поскольку трудности с переключением передач могут привести к переключению передач, сопровождаемому грохотом/хрустом.
.jpg/1280px-Tuning_World_Bodensee_2018,_Friedrichshafen_(OW1A1318).jpg)
В автомобилях с механической коробкой передач используется сцепление для управления связью между двигателем и трансмиссией и отсоединения трансмиссии от двигателя во время переключения передач и когда автомобиль стоит. Без сцепления двигатель будет глохнуть каждый раз, когда автомобиль останавливается, и переключение передач будет затруднено (отключение передачи в то время, когда трансмиссия требует от водителя регулировки дроссельной заслонки, чтобы трансмиссия не находилась под нагрузкой, а для выбора передачи требуется двигатель Скорость вращения должна соответствовать скорости дороги для выбранной передачи).
В большинстве автомобилей для управления сцеплением используется педаль ; за исключением мотоциклов, у которых рычаг сцепления обычно находится на левом руле .
В большинстве автомобилей с механической коробкой передач водитель выбирает передачи, манипулируя рычагом, называемым рычагом переключения передач (также называемым рычагом переключения передач , рычагом переключения передач или переключателем ). В большинстве автомобилей рычаг переключения передач расположен на полу между водителем и передним пассажиром, но в некоторых автомобилях рычаг переключения передач установлен на рулевой колонке или центральной консоли.
Движение рычага переключения передач передается (через прочные тяги или тросы) на вилки переключения передач внутри коробки передач.
На мотоциклах обычно используется секвентальная механическая коробка передач , хотя схема переключения немного изменена по соображениям безопасности. Выбор передачи обычно осуществляется с помощью левого (или, на старых мотоциклах, правого) рычага переключения передач с расположением 1–N–2–3–4–5–6.
В тот период, когда автомобили в США обычно имели только три скорости движения вперед, наиболее распространенным расположением переключателя передач было расположение на рулевой колонке, расположение, которое иногда называли «три на дереве». Напротив, высокопроизводительные автомобили и европейские автомобили в целом в основном использовали четырехступенчатую коробку передач с напольными переключателями передач. Эту планировку называли «четыре на этаже».
Большинство автомобилей FR (с передним расположением двигателя и задним приводом) имеют трансмиссию, которая расположена между сиденьем водителя и передним пассажиром. Напольные переключатели часто подключаются непосредственно к коробке передач. Автомобили FF (с передним расположением двигателя и передним приводом) , автомобили RR (с задним расположением двигателя и задним приводом) и автомобили с передним расположением двигателя и задним расположением коробки передач часто требуют механического соединения для соединения рычага переключения передач с трансмиссией.
Некоторые автомобили имеют рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке. Трехскоростной рычаг переключения передач, получивший широкое распространение как «три на дереве», начал появляться в Америке в конце 1930-х годов и стал обычным явлением в 1940-х и 1950-х годах. Если автомобиль в США был оснащен повышающей передачей , то, скорее всего, это был тип Borg-Warner , управляемый путем кратковременного отпускания педали акселератора при скорости выше 28 миль в час (45 км/ч) для включения и кратковременного нажатия той же педали для возврата. на нормальную технику. Система управления просто отключает повышенную передачу в таких ситуациях, как парковка на холме или предотвращает нежелательное переключение на повышенную передачу. [ нужна цитата ]
Позже европейские и японские модели стали иметь 4-скоростные рулевые колонки с такой схемой переключения:
Большинство автомобилей американской комплектации, продаваемых в США и Канаде, имели трехскоростной переключатель на рулевой колонке - фургоны Chevrolet / GMC первого поколения 1964–70 годов выпуска имели ультраредкий четырехскоростной переключатель на рулевой колонке. Ручной переключатель передач, установленный на колонке, исчез в Северной Америке к середине 1980-х годов, последний раз появившись в пикапе Chevrolet 1987 года . До 1980 года компакты на платформе GM X (Chevrolet Nova и ее корпоративные клоны с новым брендом) были последними легковыми автомобилями, имевшими установленный на рулевой колонке ручной переключатель передач. За пределами Северной Америки рычаг переключения передач, установленный на колонке, продолжал производиться. Все такси Toyota Crown и Nissan Cedric в Гонконге имели 4-ступенчатую коробку передач до 1999 года, когда впервые были предложены автоматические коробки передач. С конца 1980-х или начала 1990-х годов [ неопределенно ] 5-ступенчатая рулевая колонка предлагалась в некоторых фургонах, продаваемых в Азии и Европе, таких как Toyota Hiace , Mitsubishi L400 и Fiat Ducato первого поколения .
Колонные переключатели механически аналогичны напольным переключателям, однако переключение происходит в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной. Поскольку рычаг переключения передач находится дальше от коробки передач, а движения переключателя и коробки передач происходят в разных плоскостях, для рулевых переключателей требуется более сложная связь , чем для напольных переключателей. Преимуществами подрулевого переключателя являются возможность переключения между двумя наиболее часто используемыми передачами — второй и третьей — не отпуская руль, а также отсутствие помех пассажирскому месту в автомобилях, оборудованных многоместным сиденьем .
Некоторые автомобили меньшего размера 1950-х и 1960-х годов, такие как Citroën 2CV , Renault 4 и ранний Renault 5, имели переключатель передач на приборной панели. Это было дешевле в производстве, чем рычаг переключения передач на рулевой колонке, и более практично, поскольку коробка передач устанавливалась перед двигателем. Тогда рычаг переключения передач можно было бы расположить на верхней части двигателя. Недостаток заключается в том, что переключение передач менее комфортно и обычно происходит медленнее.
Новые небольшие автомобили и минивэны , такие как Suzuki MR Wagon , Fiat Multipla , Toyota Matrix , Pontiac Vibe , автомобили на платформе Chrysler RT , Honda Element , Honda Civic , Daihatsu Sigra и Honda Avancier , могут иметь Рычаг переключения передач с механической или автоматической коробкой передач расположен на приборной панели автомобиля, как у Chrysler и Powerglide Corvair середины 1950-х годов . Установленные на консоли переключатели передач аналогичны напольным переключателям передач в том, что большинство из них, используемых в современных автомобилях, работают в горизонтальной плоскости и могут быть установлены на трансмиссии автомобиля почти так же, как напольные переключатели передач. Однако из-за расположения переключателя передач по сравнению с расположением переключателя на стойке и напольного переключателя, а также из-за расположения переключателя относительно остальных органов управления на панели часто требуется, чтобы переключатель передач был установлен в пространство, в котором нет большого количества органов управления, необходимых для работы автомобиля, или часто используемых органов управления, например, для стереосистемы или системы HVAC , чтобы помочь предотвратить случайное включение или замешательство водителя, особенно в автомобилях с правосторонним управлением .
Все больше и больше небольших автомобилей и фургонов таких производителей, как Suzuki , Honda и Volkswagen , оснащены консольными переключателями передач, которые освобождают место на полу для других функций, таких как отсеки для хранения вещей, не требуя установки переключателя передач на рулевой колонке. Кроме того, базовое расположение переключателя передач по сравнению с переключателем на рулевой колонке делает управление консольными переключателями проще, чем переключателями на рулевой колонке.
В 1950-х, 1960-х и 1970-х годах экономичное движение по шоссе с низкими оборотами двигателя в некоторых случаях было возможно на транспортных средствах, оснащенных 3- или 4-ступенчатой коробкой передач, с помощью отдельного блока повышающей передачи в заднем картере трансмиссии или за ним. . Это активировалось либо вручную на высокой передаче путем нажатия переключателя или кнопки на ручке переключения передач или на рулевой колонке, либо автоматически путем мгновенного снятия ноги с педали акселератора, когда автомобиль двигался со скоростью, превышающей определенную скорость. Автоматические повышающие передачи отключались путем нажатия на педаль акселератора, а также была предусмотрена система блокировки, позволяющая водителю отключить повышающую передачу и использовать трансмиссию как обычную (без повышающей передачи). [21]
Термин «повышающая передача» также используется для описания передачи с передаточным числом меньше единицы (например, если высшая передача трансмиссии имеет передаточное число 0,8:1).
Транспортные средства с механической коробкой передач часто можно запустить принудительно , когда стартер не работает, например, когда в автомобиле разряжен аккумулятор или когда сам стартер неисправен и не может обеспечить достаточную энергию вращения для проворачивания двигателя.
При запуске двигателя энергия, генерируемая колесами, движущимися по дороге, передается на карданный вал, затем на трансмиссию и, в конечном итоге, на коленчатый вал. Когда коленчатый вал вращается под действием энергии, вырабатываемой при качении автомобиля, двигатель проворачивается. Это имитирует то, для чего предназначен стартер, и работает аналогично рукояткам на очень старых автомобилях начала 20 века, при этом движение проворачивания заменяется толканием автомобиля.
В последнее время во многих автоматических трансмиссиях появилось больше передаточных чисел, чем в их механических аналогах. [22] [23]
В некоторых странах водительские права, выданные для транспортных средств с автоматической коробкой передач, недействительны для управления транспортными средствами с механической коробкой передач, но лицензия на управление механической коробкой передач распространяется на обе. [24]
Для трогания с места автомобиля с механической коробкой передач требуется дополнительный крутящий момент для ускорения автомобиля на подъеме, при этом автомобиль может откатиться назад за время, необходимое для перемещения ноги водителя с педали тормоза на педаль акселератора (чтобы переместить ногу водителя с педали тормоза на педаль акселератора). увеличьте обороты двигателя, прежде чем отпускать сцепление). Традиционный метод трогания с места на автомобиле с механической коробкой передач заключается в использовании стояночного тормоза (также называемого «ручным тормозом», « аварийным тормозом » или «электронным тормозом») для удержания автомобиля в неподвижном состоянии. Это означает, что правая нога водителя не требуется для управления педалью тормоза, а вместо этого ее можно использовать на педали акселератора. Как только необходимые обороты двигателя достигнуты, водитель может отпустить сцепление, а также отпустить стояночный тормоз при включении сцепления.
Устройство под названием Hill-holder было установлено на «Студебеккере» 1936 года. Многие современные автомобили используют стояночный тормоз с электронным управлением, который часто включает в себя функцию удержания на склоне, при которой стояночный тормоз автоматически отпускается, когда ведущие колеса начинают получать мощность от двигателя. [25]
Во многих автомобилях малой грузоподъемности опытные водители могут едва выключить сцепление, чтобы удержать автомобиль от сильного отката в течение секунды, когда правая нога перемещается с педали тормоза на педаль акселератора; этот метод эффективно решает проблему удержания на склоне без использования стояночного тормоза и с незначительным сокращением срока службы сцепления, хотя и требует некоторых навыков.
Синхронизированная система согласования оборотов при пониженной передаче представляет собой технологию с компьютерным управлением, которая имитирует технику ручного согласования оборотов.
Некоторые грузовики имеют трансмиссии, которые выглядят и ведут себя как обычные [ необходимы разъяснения ] трансмиссии потребительских автомобилей — эти трансмиссии используются на более легких грузовиках, обычно имеют до 6 передач и обычно имеют синхронизатор.
Для грузовиков, которым требуется больше передач, стандартная схема «H» может быть сложной для некоторых водителей грузовиков, поэтому для выбора дополнительных передач используются дополнительные элементы управления. Шаблон «H» сохраняется, затем дополнительный элемент управления выбирает одну из альтернатив. В старых грузовиках управление часто представляет собой отдельный рычаг, установленный на полу, или, в последнее время, пневматический переключатель, установленный на рычаге «H»; в новых грузовиках управление часто представляет собой электрический переключатель, установленный на рычаге «H». Многоступенчатые трансмиссии имеют гораздо более высокую мощность, но редко используют синхронизатор.
Существует несколько распространенных альтернатив схемы переключения передач. Стандартные типы:
Несмотря на то, что существует множество положений передач, переключение передач обычно происходит по регулярной схеме. Например, в серии повышенных передач можно использовать «перевести делитель на прямую передачу; перейти на повышенную передачу делителя; переместить рычаг переключения передач в положение № 2 и переместить делитель на пониженную передачу; переместить делитель на прямую передачу; переместить делитель на повышенную передачу; переместить рычаг переключения передач в положение «Нет». .3 и переведите делитель на пониженную передачу"; и так далее. В старых грузовиках, использующих рычаги, установленные на полу, более серьезная проблема заключается в том, что обычное переключение передач требует от водителей перемещать руки между рычагами переключения за одно переключение, а без синхронизатора переключения должны быть тщательно рассчитаны по времени, иначе трансмиссия не включится. По этой причине некоторые трансмиссии с делителем имеют дополнительный диапазон «ниже-ниже», поэтому, когда делитель уже находится в положении «ниже», его можно быстро снова переключить на пониженную передачу без задержки на двойное переключение.
Трансмиссии современных грузовиков чаще всего являются «распределителями диапазона». Самая распространенная 13-скоростная коробка имеет стандартную схему H, а схема из левого верхнего угла следующая: R, вниз к L, вверх и вниз до 1, вниз до 2, вверх и вверх до 3, вниз до 4. Рычаг диапазона «бабочка» в центре передней части ручки переводится в верхний диапазон в положении 4, а затем возвращается обратно в положение 1. Положения ручки с 1 по 4 повторяются. Кроме того, каждый из них можно разделить с помощью рычага пониженной передачи, приводимого в действие большим пальцем, на левой стороне ручки, находясь в верхнем диапазоне. Рычаг «большой палец» недоступен в нижнем диапазоне, за исключением 18 скоростей; От 1 до 4 в низком диапазоне можно разделить с помощью рычага большого пальца, а L можно разделить с помощью рычага «Бабочка». L нельзя разделить с помощью рычага большого пальца ни на 13-, ни на 18-ступенчатой передаче. 9-ступенчатая коробка передач аналогична 13-ступенчатой без рычага пониженной передачи.
Трансмиссии грузовиков используют множество физических схем. Например, выходной сигнал N-скоростной трансмиссии может приводить в действие вторичную трансмиссию M-скорости, что дает в общей сложности N*M комбинаций передач. Передачи могут быть в отдельных корпусах с валом между ними; в отдельных случаях скрепленных болтами; или все в одном случае, используя одно и то же смазочное масло. Вторую передачу часто называют «Домовой» или «Коробка Домового» в честь популярного бренда. При использовании третьей передачи передачи снова умножаются, обеспечивая больший диапазон или более близкое расстояние. Таким образом, некоторые грузовики имеют десятки положений передач, хотя большинство из них дублируются. Иногда вторичная трансмиссия интегрирована с дифференциалом задней оси, что называется «двухскоростной задней частью». Двухскоростные дифференциалы всегда являются делителями. В более новых трансмиссиях может быть два промежуточных вала, поэтому каждая шестерня главного вала может приводиться от одного или другого промежуточного вала; это позволяет создавать конструкции с короткими и прочными промежуточными валами, сохраняя при этом возможность использования множества комбинаций шестерен в одном корпусе шестерен.
Трансмиссии для тяжелых условий эксплуатации в основном несинхронизированные . Иногда синхронизатор увеличивает вес, который может быть полезной нагрузкой, и это еще одна вещь, которая может выйти из строя, и водители проводят за рулем тысячи часов, поэтому могут потратить время на то, чтобы научиться эффективно управлять несинхронизированной коробкой передач. Плавающее переключение передач (также называемое «плавающими передачами») — это переключение передач без выключения сцепления, обычно в несинхронизированной трансмиссии, используемой в больших грузовиках. Поскольку сцепление не используется, скорости передач легко не совпадают, и водитель может быстро нанести серьезный (и дорогостоящий) ущерб шестерням и трансмиссии.
Тяжелые грузовики обычно оснащаются дизельными двигателями . Дизельные двигатели грузовых автомобилей 1970-х годов и ранее, как правило, имеют узкий диапазон мощности, поэтому им требуется много близко расположенных передач. Начиная с Maxidyne 1968 года , в дизельных двигателях грузовиков все чаще используются турбокомпрессоры и электронное управление, которые расширяют диапазон мощности, позволяя использовать все меньше и меньше передаточных чисел. По состоянию на 2021 год операторы автопарков часто используют 9, 10, 13 или 18-ступенчатые коробки передач, но автоматизированные механические коробки передач становятся все более распространенными на тяжелых транспортных средствах, поскольку они могут повысить эффективность и управляемость, снизить барьер для входа на рынок для новых водителей и может повысить безопасность, позволяя водителю сосредоточиться на дорожных условиях. [ нужна цитата ]
Механические коробки передач смазываются трансмиссионным маслом (или моторным маслом в некоторых автомобилях), которое в некоторых автомобилях необходимо менять периодически, хотя и не так часто, как жидкость в автоматической коробке передач. Трансмиссионное масло имеет характерный аромат, поскольку в него добавлены серосодержащие противоизносные соединения. Эти составы используются для снижения высокого трения скольжения за счет косозубого нареза зубьев (этот нарез устраняет характерный визг прямозубых прямозубых шестерен ). На мотоциклах с «мокрым» сцеплением (сцепление залито моторным маслом) нижнюю часть двигателя от трансмиссии обычно ничего не отделяет , поэтому и двигатель , и трансмиссия смазываются одним и тем же маслом .
