Механическая коробка передач ( МКПП ), также известная как механическая коробка передач , стандартная коробка передач (в Канаде , Великобритании и США ) или ручка переключения передач (в США), представляет собой многоскоростную систему трансмиссии транспортного средства , в которой переключение передач требует от водителя ручного выбора передач с помощью рычага переключения передач и сцепления (которое обычно представляет собой ножную педаль для автомобилей или ручной рычаг для мотоциклов).
Ранние автомобили использовали скользящие механические коробки передач с тремя передаточными числами. С 1950-х годов механические коробки передач с постоянным зацеплением стали все более распространенными, и число 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 коробок передач являются гидравлическая автоматическая коробка передач (AT) и бесступенчатая трансмиссия (CVT). Автоматизированная механическая коробка передач (AMT) и трансмиссия с двойным сцеплением (DCT) внутренне похожи на обычную механическую коробку передач, но переключаются автоматически.
В качестве альтернативы существуют полуавтоматические трансмиссии . Эти системы основаны на конструкции обычной механической трансмиссии и технически аналогичны ей. Они имеют переключатель передач, который требует вмешательства водителя для ручного переключения передач, но водителю не требуется нажимать на педаль сцепления перед переключением передач. Вместо этого механическая связь для педали сцепления заменяется 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 от водителя использования рычага переключения передач и сцепления для переключения передач (в отличие от автоматической коробки передач или полуавтоматической коробки передач , где одна (обычно сцепление) или обе эти функции автоматизированы ). Большинство механических коробок передач для автомобилей позволяют водителю выбирать любое передаточное отношение в любое время, например, переключаться 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 , поэтому вращается со скоростью двигателя. Диск сцепления находится между маховиком и нажимным диском трансмиссии, который прикреплен к входному валу трансмиссии, контролируя, подключена ли трансмиссия к двигателю или нет. Педаль сцепления управляет нажимным диском ( сцепление включено — педаль сцепления не нажата) или не подключена к двигателю ( 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 коробок передач для автомобилей заключается в том, что передаточные числа выбираются путем блокировки выбранных пар шестерен на выходном валу внутри трансмиссии. Это принципиальное отличие по сравнению с типичной гидравлической автоматической трансмиссией , которая использует эпициклическую (планетарную) конструкцию и гидравлический гидротрансформатор . Автоматическая трансмиссия, которая позволяет водителю управлять выбором передач (например, переключателями или положениями «+/-» на селекторе передач), называется механической трансмиссией и не считается механической трансмиссией. Некоторые автоматические трансмиссии основаны на механической конструкции и внутренней конструкции механической трансмиссии, но имеют дополнительные компоненты (например, управляемые компьютером исполнительные механизмы и датчики ), которые автоматически контролируют время и скорость переключения передач и сцепления; такая конструкция обычно называется автоматизированной механической трансмиссией (или иногда механической трансмиссией без сцепления ).
Современные механические трансмиссии для автомобилей обычно используют пять или шесть передаточных чисел передних передач и одну заднюю передачу, однако, трансмиссии с двумя и семью передачами были созданы время от времени. Трансмиссии для грузовиков и другой тяжелой техники часто имеют от восьми до двадцати пяти передач, [ необходима ссылка ] для того, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя в пределах оптимального диапазона мощности для всех типичных скоростей движения по дороге. Работа таких трансмиссий часто использует ту же схему движения переключателя с одним или несколькими переключателями для включения следующей последовательности передач.
Многие из первых автомобилей имели задний двигатель с простым ременным приводом, функционирующим как односкоростная трансмиссия. Panhard et Levassor 1891 года считается значительным достижением в области автомобильных трансмиссий, поскольку в нем использовалась трехскоростная механическая коробка передач. [2] [3] Эта трансмиссия, как и многие аналогичные конструкции, которые она вдохновила, была асинхронной (также называемой скользящей ) конструкцией, в которой переключение передач включало скольжение шестерен вдоль их валов так, чтобы нужные зубья зацеплялись. Поэтому водителю требовалось использовать осторожное время и манипуляции дроссельной заслонкой при переключении, чтобы шестерни вращались примерно с одинаковой скоростью при включении; в противном случае зубья отказывались зацепляться. Этого было трудно достичь, поэтому переключение передач часто сопровождалось скрежетом или хрустом, в результате чего коробки передач получили прозвище «аварийные коробки». [4] Даже после того, как легковые автомобили перешли на синхронные трансмиссии (т. е. с синхронизаторами), многие трансмиссии для тяжелых грузовиков, мотоциклов и гоночных автомобилей оставались асинхронными, чтобы выдерживать требуемые усилия или обеспечивать более быстрое время переключения .
Первым автомобилем, использовавшим механическую коробку передач с синхронизаторами, был Cadillac 1929 года . [5] Большинство североамериканских марок перешли на синхронизированные механические коробки передач, как правило, для второй и высшей передач, к середине 1930-х годов. В 1947 году Porsche запатентовал систему синхронизаторов с разрезным кольцом . [6] Porsche 356 1952 года стал первым автомобилем, использовавшим трансмиссию с синхронизаторами на всех передних передачах. [7] [8] В начале 1950-х годов большинство автомобилей имели синхронизаторы только для переключения с третьей передачи на вторую (в руководствах для водителей транспортных средств говорилось, что если водителю нужно переключиться со второй на первую, лучше всего полностью остановиться перед этим).
Вплоть до конца 1970-х годов большинство трансмиссий имели три или четыре передаточных числа передаточных чисел, хотя пятиступенчатые механические трансмиссии иногда использовались в спортивных автомобилях, таких как Ferrari 166 Inter 1948 года и Alfa Romeo 1900 Super Sprint 1953 года . Пятиступенчатые трансмиссии 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 Alfa Romeo 33 Stradale 1967 года . 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 другими. [10]
Механическая коробка передач имеет несколько валов с различными шестернями и другими компонентами, прикрепленными к ним. Большинство современных легковых автомобилей используют 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 всякий раз, когда сцепление включено. [12] Промежуточный вал имеет шестерни различных размеров, которые постоянно зацеплены с соответствующей шестерней на входном валу. [13] Шестерни на выходном валу также постоянно зацеплены с соответствующей шестерней на промежуточном валу; однако шестерни выходного вала могут вращаться независимо от самого выходного вала (благодаря использованию подшипников, расположенных между шестернями и валом). [14] Благодаря использованию хомутов (управляемых с помощью тяг переключения передач ) скорость выходного вала временно блокируется на скорости выбранной передачи. [15] Некоторые конструкции трансмиссии, такие как в Volvo 850 и S70, имеют два промежуточных вала, оба из которых приводят в движение выходную шестерню, зацепленную с зубчатым венцом трансмиссии переднего привода. Это позволяет использовать более узкую трансмиссию, поскольку длина каждого промежуточного вала уменьшается вдвое по сравнению с трансмиссией, содержащей четыре передачи и два переключателя.
Фиксированные и свободные шестерни могут быть установлены либо на входном, либо на выходном валу, либо на обоих. Например, пятиступенчатая коробка передач может иметь селекторы с первой на вторую передачу на промежуточном валу, но селектор с третьей на четвертую и пятый селектор на главном валу. Это означает, что когда автомобиль остановлен и работает на холостом ходу на нейтральной передаче с включенным сцеплением и вращающимся входным валом, пары третьей, четвертой и пятой передач не вращаются.
При выборе нейтрального положения ни одна из шестерен на выходном валу не блокируется на валу, что позволяет входному и выходному валу вращаться независимо. Для передачи заднего хода используется промежуточная шестерня для изменения направления вращения выходного вала. Во многих трансмиссиях входной и выходной валы могут быть напрямую заблокированы вместе (минуя промежуточный вал), чтобы создать передаточное отношение 1:1, которое называется прямым приводом .
В трансмиссии для автомобилей с продольным расположением двигателя (например, большинство автомобилей с задним приводом) входной и выходной валы обычно располагаются на одной оси, поскольку это снижает крутящие усилия , которые должен выдерживать корпус трансмиссии. Узел, состоящий из входного и 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 подшипник расположен между двумя валами.
В трансмиссии для транспортных средств с поперечным расположением двигателя (например, переднеприводных автомобилей) обычно имеется только два вала: входной и промежуточный (иногда называемые входным и выходным). Входной вал проходит по всей длине коробки передач, и отдельной входной шестерни нет. Эти трансмиссии также имеют интегральный дифференциальный блок, который соединен через шестерню на конце промежуточного/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 для трансмиссии. Когда кулачковые муфты для всех передач отключены (т. е. когда трансмиссия находится в нейтральном положении), все передачи могут свободно вращаться вокруг выходного вала. Когда водитель выбирает передачу, кулачковая муфта для этой передачи включается (через стержни селектора передач), блокируя выходной вал трансмиссии на определенном наборе передач. Это означает, что выходной вал вращается с той же скоростью, что и выбранная передача, тем самым определяя передаточное число трансмиссии. [16]
Кулачковая муфта — это скользящий механизм выбора, который располагается вокруг выходного вала. У нее есть зубцы, которые входят в шлицы на валу, заставляя этот вал вращаться с той же скоростью, что и ступица шестерни. Однако муфта может двигаться вперед и назад на валу, чтобы либо зацеплять, либо расцеплять шлицы. Это движение контролируется вилкой выбора, которая связана с рычагом переключения передач. Вилка не вращается, поэтому она прикреплена к подшипнику воротника на селекторе. Селектор, как правило, симметричен: он скользит между двумя шестернями и имеет синхронизатор и зубцы с каждой стороны, чтобы зафиксировать любую шестерню на валу. В отличие от некоторых других типов сцеплений (например, ножного сцепления автомобиля с механической коробкой передач), кулачковая муфта обеспечивает нескользящее сцепление и не подходит для преднамеренного проскальзывания.
Для обеспечения плавного переключения передач без необходимости вручную подгонять обороты двигателя для каждого переключения передач большинство современных трансмиссий легковых автомобилей используют «синхронизаторы» (также называемые «синхронизирующими кольцами») на передних передачах. Эти устройства автоматически подгоняют скорость входного вала под скорость выбранной передачи, тем самым устраняя необходимость для водителя использовать такие методы, как двойное сцепление . Синхронизирующая трансмиссия была изобретена в 1919 году Эрлом Эвери Томпсоном и впервые использована на серийных автомобилях компанией Cadillac в 1928 году. [17]
Необходимость синхронизатора в трансмиссии с постоянным зацеплением заключается в том, что собачьи муфты требуют, чтобы скорость входного вала соответствовала скорости выбранной передачи; в противном случае собачьи зубья не войдут в зацепление, и будет слышен громкий скрежет, когда они будут стучать друг о друга. Поэтому для ускорения или замедления входного вала по мере необходимости к каждой передаче прикреплены конические латунные синхронизирующие кольца. Когда водитель перемещает рычаг переключения передач в сторону следующей передачи, эти синхронизирующие кольца нажимают на коническую втулку на собачьем воротнике, так что силы трения могут уменьшить разницу в скоростях вращения. [18] Как только эти скорости уравниваются, собачья муфта может включиться, и, таким образом, теперь используется новая передача. В современной коробке передач действие всех этих компонентов настолько плавное и быстрое, что его едва заметно. Многие трансмиссии не включают синхронизатор на задней передаче (см. раздел «Задняя передача» ниже). [ необходима цитата ]
Система синхронизаторов также должна предотвращать замыкание стопорных колец воротником, пока скорости все еще синхронизированы. Это достигается с помощью «блокирующих колец» (также называемых «блокировочными кольцами»). Синхронизирующее кольцо слегка вращается из-за фрикционного момента от конусной муфты. В этом положении кулачковая муфта не может включиться. После синхронизации скоростей трение на блокировочном кольце ослабевает, и блокировочное кольцо слегка поворачивается, выравнивая определенные канавки или выемки, которые позволяют кулачковой муфте войти в зацепление. [ требуется цитата ]
Обычными металлами для колец синхронизатора являются латунь и сталь , и производятся либо ковкой , либо формовкой листового металла. Последнее включает штамповку детали из полосы листового металла и последующую механическую обработку для получения точной требуемой формы. Кольца иногда покрываются противоизносными накладками (также называемыми «фрикционными накладками»), изготовленными из молибдена , железа , бронзы или углерода (последний обычно зарезервирован для высокопроизводительных трансмиссий из-за их высокой стоимости). [19]
Механический износ колец и втулок синхронизатора может привести к тому, что система синхронизатора со временем станет неэффективной. Эти кольца и втулки должны преодолевать импульс всего входного вала и диска сцепления во время каждого переключения передач (а также импульс и мощность двигателя, если водитель пытается переключить передачу, не выключая сцепление полностью). Большие различия в скорости между входным валом и шестерней требуют более высоких сил трения от компонентов синхронизатора, что потенциально увеличивает скорость их износа. [ необходима цитата ]
Даже в современных трансмиссиях, где все передние передачи находятся в конфигурации постоянного зацепления, задняя передача часто использует старую конфигурацию скользящего зацепления («crash box»). Это означает, что перемещение рычага переключения передач в положение заднего хода приводит к тому, что шестерни перемещаются для зацепления друг с другом. Еще одним уникальным аспектом задней передачи является то, что она состоит из двух шестерен — промежуточной шестерни на промежуточном валу и еще одной шестерни на выходном валу — и обе они напрямую закреплены на валу (т. е. они всегда вращаются с той же скоростью, что и вал). Эти шестерни обычно представляют собой прямозубые шестерни с прямозубыми зубьями, которые — в отличие от винтовых зубьев, используемых для передней передачи — приводят к воющему звуку при движении транспортного средства задним ходом.
При выборе передачи заднего хода промежуточная шестерня физически перемещается для зацепления с соответствующими шестернями на входном и выходном валах. Чтобы избежать скрежета, когда шестерни начинают зацепляться, они должны быть неподвижны. Поскольку входной вал часто все еще вращается из-за инерции (даже после остановки автомобиля), необходим механизм для остановки входного вала, например, с помощью колец синхронизатора для пятой передачи. Однако некоторые автомобили используют систему синхронизаторов для передачи заднего хода, тем самым предотвращая возможный хруст, если выбрана передача заднего хода, когда входной вал все еще вращается. [20]
Большинство трансмиссий включают в себя механизм блокировки, чтобы предотвратить случайное включение задней передачи во время движения автомобиля вперед. Это может быть хомут под ручкой переключения передач, который нужно поднять или требуется дополнительное усилие, чтобы переместить рычаг переключения передач в плоскость задней передачи.
Другая конструкция трансмиссии, которая используется в старых автомобилях , грузовиках и тракторах , — это асинхронная трансмиссия (также известная как аварийная коробка передач). Асинхронные трансмиссии используют конструкцию со скользящим зацеплением (или постоянным зацеплением, в более поздние годы) и имеют прозвище «аварийная», поскольку трудности с переключением передач могут приводить к переключениям передач, сопровождающимся грохотом/хрустом.
.jpg/1280px-Tuning_World_Bodensee_2018,_Friedrichshafen_(OW1A1318).jpg)
Автомобили с механической коробкой передач используют сцепление для управления связью между двигателем и трансмиссией и отсоединения трансмиссии от двигателя во время переключения передач и когда автомобиль неподвижен. Без сцепления двигатель глох бы каждый раз, когда автомобиль останавливается, и переключение передач было бы затруднено (для выключения передачи во время работы трансмиссии водителю необходимо отрегулировать дроссельную заслонку, чтобы трансмиссия не находилась под нагрузкой, а для выбора передачи требуется, чтобы обороты двигателя были точно такими же, как скорость движения для выбранной передачи).
В большинстве транспортных средств для управления сцеплением используется педаль , за исключением мотоциклов, у которых рычаг сцепления обычно расположен на левой рукоятке руля .
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 шифтером ). 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 жесткие тяги или тросы) на вилки переключения передач внутри трансмиссии.
Мотоциклы обычно используют последовательные механические коробки передач , хотя схема переключения передач немного изменена в целях безопасности. Выбор передач обычно осуществляется с помощью рычага переключения передач под левую ногу (или, на старых мотоциклах, под правую ногу) с расположением 1–N–2–3–4–5–6.
В период, когда американские автомобили обычно имели только три скорости переднего хода, наиболее распространенным расположением переключателя передач было на рулевой колонке, компоновка, которую иногда называли «три на дереве». Напротив, высокопроизводительные автомобили и европейские автомобили в целом в основном использовали четырехступенчатую трансмиссию с напольными переключателями. Такая компоновка называлась «четыре на полу».
Большинство автомобилей FR (с передним расположением двигателя и задним приводом) имеют трансмиссию, которая находится между сиденьем водителя и передним пассажирским сиденьем. Напольные переключатели передач часто подключаются напрямую к трансмиссии. 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 задними коробками передач часто требуют механического соединения для подключения переключателя к трансмиссии.
Некоторые автомобили имеют рычаг переключения передач, установленный на рулевой колонке. 3-ступенчатый переключатель передач на колонке, который стал широко известен как «три на дереве», начал появляться в Америке в конце 1930-х годов и стал распространенным в 1940-х и 1950-х годах. Если американский автомобиль был оснащен повышающей передачей , то, скорее всего, это был тип Borg-Warner , управляемый кратковременным отпусканием педали акселератора при скорости выше 28 миль в час (45 км/ч) для включения и кратковременным нажатием на ту же педаль для возврата к нормальной передаче. Управление просто отключает повышающую передачу для таких ситуаций, как парковка на холме или предотвращение нежелательного переключения на повышенную передачу. [ необходима цитата ]
Позднее европейские и японские модели стали оснащаться 4-скоростными рулевыми переключателями со следующей схемой переключения:
Большинство автомобилей североамериканской спецификации, продаваемых в США и Канаде, имели 3-ступенчатую колонку переключения передач — первое поколение фургонов Chevrolet/GMC 1964–70 годов имело крайне редкую 4-ступенчатую колонку переключения передач. Механическая колонка переключения передач исчезла в Северной Америке к середине 1980-х годов, последний раз появившись в пикапе Chevrolet 1987 года . До 1980 года компактные автомобили на платформе GM X (Chevrolet Nova и его переименованные корпоративные клоны) были последними легковыми автомобилями, которые имели ручную колонку переключения передач. За пределами Северной Америки механическая колонка переключения передач оставалась в производстве. Все такси Toyota Crown и Nissan Cedric в Гонконге имели 4-ступенчатую колонку переключения 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 . Многие европейские автомобили имели ручные рулевые колонки, а Renault 16TX имел 5-ступенчатую.
Переключатели на колонке механически похожи на напольные, хотя переключение происходит в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной. Поскольку переключатель находится дальше от трансмиссии, а движения на переключателе и на трансмиссии происходят в разных плоскостях, переключатели на колонке требуют более сложной связи, чем напольные. Преимущества переключателя на колонке — возможность переключаться между двумя наиболее часто используемыми передачами — второй и третьей — не отпуская рулевое колесо, а также отсутствие помех для пассажирского сиденья в транспортных средствах, оборудованных сиденьем- скамьей .
Некоторые автомобили меньшего размера в 1950-х и 1960-х годах, такие как Citroën 2CV , Renault 4 и ранний Renault 5, имели переключатель на панели приборов. Это было дешевле в производстве, чем переключатель на колонке, и более практично, так как коробка передач была установлена перед двигателем. Тяга для переключения тогда могла быть расположена сверху двигателя. Недостатком является то, что переключение менее удобно и обычно медленнее в работе.
Новые малолитражные 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 ручной или автоматический переключатель передач, расположенный на панели приборов автомобиля, подобно Chrysler и Powerglide Corvair середины 1950-х годов . Консольные переключатели передач похожи на напольные переключатели передач тем, что большинство из них, используемых в современных автомобилях, работают в горизонтальной плоскости и могут быть установлены на трансмиссию автомобиля во многом так же, как напольный переключатель. Однако из-за расположения переключателя передач по сравнению с расположением переключателя на рулевой колонке и напольного переключателя, а также расположения переключателя по отношению к остальным органам управления на панели часто возникает необходимость в установке переключателя передач в пространстве, где нет большого количества органов управления, необходимых для работы транспортного средства, или часто используемых органов управления, таких как органы управления стереосистемой или системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха , чтобы предотвратить случайное включение или замешательство водителя.
Все больше и больше небольших автомобилей и фургонов от таких производителей, как Suzuki , Honda и Volkswagen, оснащены консольными переключателями, поскольку они освобождают место на полу для других функций, таких как отсеки для хранения, не требуя установки переключателя передач на рулевой колонке. Кроме того, базовое расположение переключателя передач по сравнению с переключателем на колонке делает консольные переключатели более удобными в использовании, чем переключатели на колонке.
В 1950-х, 1960-х и 1970-х годах экономичное движение по шоссе с низкой частотой вращения двигателя в некоторых случаях было возможно на автомобилях, оснащенных 3- или 4-ступенчатой трансмиссией с помощью отдельного блока повышающей передачи в заднем корпусе трансмиссии или за ним. Он приводился в действие либо вручную на высокой передаче, путем нажатия переключателя или кнопки на ручке переключения передач или на рулевой колонке, либо автоматически, путем кратковременного снятия ноги с акселератора, когда автомобиль двигался выше определенной скорости. Автоматические повышающие передачи отключались путем нажатия на педаль газа, и было предусмотрено управление блокировкой, позволяющее водителю отключить повышающую передачу и управлять трансмиссией как обычной (не повышающей передачей). [21]
Термин «повышающая передача» также используется для описания передачи с передаточным отношением меньше единицы (например, если высшая передача трансмиссии имеет передаточное отношение 0,8:1).
Автомобили с механической коробкой передач часто можно завести с толкача , когда стартер неисправен, например, если у автомобиля разряжен аккумулятор или сам стартер неисправен и не может обеспечить достаточную вращательную энергию для запуска двигателя.
При запуске с толкания энергия, вырабатываемая колесами, движущимися по дороге, передается на приводной вал, затем на трансмиссию и, в конечном итоге, на коленчатый вал. Когда коленчатый вал вращается в результате энергии, вырабатываемой при движении транспортного средства, двигатель проворачивается. Это имитирует то, для чего предназначен стартер, и работает аналогично рукояткам на очень старых автомобилях начала 20-го века, при этом движение проворачивания заменяется толканием автомобиля.
В последнее время многие автоматические трансмиссии стали включать больше передаточных чисел, чем их механические аналоги. [22] [23]
В некоторых странах водительские права, выданные для управления транспортными средствами с автоматической коробкой передач, недействительны для управления транспортными средствами с механической коробкой передач, однако права для управления механической коробкой передач распространяются на обе. [24]
Трогание с места на автомобиле с механической коробкой передач требует дополнительного крутящего момента для ускорения автомобиля на подъеме, при этом существует вероятность того, что автомобиль покатится назад за время, необходимое водителю для перемещения ноги с педали тормоза на педаль акселератора (чтобы увеличить обороты двигателя перед включением сцепления). Традиционным методом трогания с места на подъеме на автомобиле с механической коробкой передач является использование стояночного тормоза (также называемого «ручным тормозом», « аварийным тормозом » или «электронным тормозом») для удержания автомобиля в неподвижном состоянии. Это означает, что правая нога водителя не нужна для управления педалью тормоза, освобождая ее для использования на педали акселератора. Как только будут достигнуты требуемые обороты двигателя, водитель может включить сцепление, также отпустив стояночный тормоз, когда сцепление включится.
Устройство, называемое « удерживатель холма», было представлено на Studebaker 1936 года. Многие современные автомобили используют стояночный тормоз с электронным управлением, который часто включает функцию «удерживатель холма», при которой стояночный тормоз автоматически отключается, когда ведущие колеса начинают получать мощность от двигателя. [25]
На многих легковых автомобилях опытные водители могут слегка выжать сцепление, чтобы удержать автомобиль от сильного отката назад на второй передаче, пока правая нога перемещается с педали тормоза на педаль газа; этот метод эффективно решает проблему удержания автомобиля на подъеме без использования стояночного тормоза и с незначительным сокращением срока службы сцепления, хотя и требует определенного навыка.
Синхронизированная система переключения передач на пониженную передачу представляет собой технологию с компьютерным управлением, которая имитирует ручную технологию переключения передач.
Трансмиссии некоторых грузовиков выглядят и ведут себя как обычные [ требуется пояснение ] трансмиссии легковых автомобилей. Такие трансмиссии используются на более легких грузовиках, обычно имеют до 6 передач и, как правило, синхронизированы.
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. Схема «H» сохраняется, затем дополнительный элемент управления выбирает среди альтернатив. В старых грузовиках управление часто представляет собой отдельный рычаг, установленный на полу, или в последнее время пневматический переключатель, установленный на рычаге «H»; в более новых грузовиках управление часто представляет собой электрический переключатель, установленный на рычаге «H». Трансмиссии с несколькими элементами управления имеют гораздо более высокие номинальные мощности, но редко используют синхронизаторы.
Существует несколько распространенных альтернатив для схемы переключения передач. Стандартные типы:
Хотя существует множество положений передач, переключение передач обычно происходит по обычному шаблону. Например, серия повышенных переключений может использовать «перейти на прямую передачу делителя; перейти на повышенную передачу делителя; перевести рычаг переключения передач на № 2 и перевести делитель на пониженную передачу; перевести делитель на прямую передачу; перевести делитель на повышенную передачу; перевести рычаг переключения передач на № 3 и перевести делитель на пониженную передачу» и т. д. В старых грузовиках с напольными рычагами большая проблема заключается в том, что обычное переключение передач требует от водителей перемещать руки между рычагами переключения передач за одно переключение, а без синхронизаторов переключения должны быть тщательно рассчитаны, иначе трансмиссия не включится. По этой причине некоторые трансмиссии с делителем имеют дополнительный диапазон «ниже», поэтому, когда делитель уже находится в положении «ниже», его можно быстро переключить на пониженную передачу снова, без задержки двойного переключения.
Современные трансмиссии грузовиков чаще всего являются «разделителями диапазона». Наиболее распространенная 13-ступенчатая имеет стандартную схему H, а схема от левого верхнего угла выглядит следующим образом: R, вниз к L, выше и выше к 1, вниз к 2, вверх и выше к 3, вниз к 4. Рычаг диапазона «бабочка» в центре передней части ручки переключается вверх на высокий диапазон на 4-й передаче, затем переключается обратно на 1. Положения ручки с 1 по 4 повторяются. Кроме того, каждую из них можно разделить с помощью рычага пониженной повышающей передачи, приводимого в действие большим пальцем, на левой стороне ручки на высоком диапазоне. Рычаг «большого пальца» недоступен в нижнем диапазоне, за исключением 18 скоростей; передачи с 1 по 4 в нижнем диапазоне можно разделить с помощью рычага большого пальца, а L можно разделить с помощью рычага «бабочки». L нельзя разделить с помощью рычага большого пальца ни в 13-, ни в 18-скоростной коробке передач. 9-ступенчатая коробка передач похожа на 13-ступенчатую, но без рычага повышающей передачи.
Трансмиссии грузовиков используют множество физических схем. Например, выход трансмиссии N-скорости может приводить в действие вторичную трансмиссию M-скорости, что дает в общей сложности N*M комбинаций передач. Трансмиссии могут быть в отдельных корпусах с валом между ними; в отдельных корпусах скреплены болтами; или все в одном корпусе, используя одно и то же смазочное масло. Вторую трансмиссию часто называют «Брауни» или «коробкой Брауни» по названию популярного бренда. С третьей трансмиссией передачи снова умножаются, что дает больший диапазон или более близкое расстояние. Таким образом, некоторые грузовики имеют десятки положений передач, хотя большинство из них являются дубликатами. Иногда вторичная трансмиссия интегрирована с дифференциалом в 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 в действие одним или другим промежуточным валом; это позволяет строить конструкцию с короткими и прочными промежуточными валами, при этом допуская множество комбинаций передач внутри одного корпуса коробки передач.
Тяжелые трансмиссии в основном несинхронизированные . Иногда синхронизированные добавляют вес, который может быть полезной нагрузкой, и это еще одна вещь, которая может выйти из строя, и водители проводят тысячи часов за рулем, поэтому могут потратить время, чтобы научиться эффективно водить с несинхронизированной трансмиссией. Плавающее переключение (также называемое «плавающими передачами») — это переключение передач без выключения сцепления, обычно на несинхронизированной трансмиссии, используемой в больших грузовиках. Поскольку сцепление не используется, легко рассогласовать скорости передач, и водитель может быстро нанести серьезный (и дорогостоящий) ущерб шестерням и трансмиссии.
Тяжелые грузовики обычно оснащаются дизельными двигателями . Дизельные двигатели грузовиков 1970-х годов и ранее, как правило, имеют узкий диапазон мощности, поэтому им требуется много близко расположенных передач. Начиная с Maxidyne 1968 года , дизельные двигатели грузовиков все чаще используют турбонагнетатели и электронное управление, которые расширяют диапазон мощности, позволяя все меньше и меньше передаточных чисел. С 2021 года 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 для новых водителей и могут повысить безопасность, позволяя водителю сосредоточиться на дорожных условиях. [ необходима цитата ]
Механические коробки передач смазываются трансмиссионным маслом (или моторным маслом в некоторых автомобилях), которое в некоторых автомобилях необходимо периодически менять, хотя и не так часто, как жидкость в автоматической коробке передач. Трансмиссионное масло имеет характерный запах, поскольку содержит добавленные серосодержащие противоизносные соединения. Эти соединения используются для снижения высокого трения скольжения за счет косозубого нарезания зубьев (этот разрез устраняет характерный свист прямозубых цилиндрических шестерен ). На мотоциклах с «мокрыми» сцеплениями (сцепление залито моторным маслом) обычно нет ничего, что разделяло бы нижнюю часть двигателя от трансмиссии , поэтому одно и то же масло смазывает и двигатель , и трансмиссию.
