.jpg/1280px-Gearbox_(Autocar_Handbook,_13th_ed,_1935).jpg)
Промежуточный вал — это промежуточный вал в коробке передач , который несет шестерни , но не передает первичный привод коробки передач ни в коробку передач, ни из нее. [1] [2] Промежуточные валы наиболее известны по их использованию в автомобильных коробках передач, где они были повсеместной частью схемы заднего привода. С переходом на передний привод использование промежуточных валов стало более редким.
Ведущий вал переносит входную мощность в коробку передач. Ведомый вал — это выходной вал из коробки передач. В автомобильных коробках передач с промежуточными валами эти два вала выходят из противоположных концов коробки передач, что удобно для автомобилей с задним приводом, но может быть недостатком для других компоновок. [3]
Для коробок передач в целом, зубчатые кластеры [i], установленные на промежуточном валу, могут либо свободно вращаться на фиксированном валу, либо могут быть частью вала, который затем вращается в подшипниках. На общем валу может быть несколько отдельных кластеров, и они могут свободно вращаться относительно друг друга. [ii]
Термин «промежуточный вал» происходит от машин для водяных мельниц . Промежуточный вал — это вал, несущий шестерню, который соединяет валовёрт (маленькую прямозубую шестерню, приводимую в движение с повышенной скоростью водяным колесом ) с любыми вертикальными валами , несущими жернова . Термин «промежуточный вал» также использовался мастерами по изготовлению мельничных жерновов как ветряных , так и водяных мельниц для обозначения вала, который приводил в движение вспомогательные механизмы, такие как подъёмники мешков, а не основные механизмы для помола.
Термин «промежуточный вал» также применялся к токарным станкам с задним редуктором . Это были токарные станки с механизмом медленной скорости в дополнение к их обычному ременному приводу. Он использовал две шестерни на промежуточном валу позади передней бабки , что давало двойную понижающую передачу.
В типичной механической коробке передач для автомобиля с задним приводом ведущий вал ( входной ) находится на одной линии с ведомым валом ( выходным ), но не постоянно соединен с ним. Редуктор на ведущем валу приводит в движение промежуточный вал. В автомобильных трансмиссиях также используется термин промежуточный вал . [4] Затем несколько шестерен на промежуточном валу могут быть соединены по одной за раз с ведомым валом. Выбор каждой из этих шестерен по очереди дает различные передаточные числа коробки передач. [5] Все эти передаточные числа являются понижающими передачами, причем частота вращения двигателя выше, чем входная скорость на главной передаче задней оси .
Ранние коробки передач использовали скользящие шестерни для включения и выключения привода. Они были сложны в эксплуатации и также изнашивались на основных рабочих поверхностях шестерен. Ранним усовершенствованием было использование отдельных кулачковых муфт вместо включения шестерен, оставляя сами шестерни в « постоянном зацеплении ». Более поздним и более постепенным развитием стало введение синхронизаторов . Это полностью металлическая фрикционная муфта в дополнение к положительной кулачковой муфте, которая постепенно включает шестерни и согласовывает их скорость до включения кулачковой муфты. [6]
Высшая передача коробки передач достигается без этих шестерен, а путем соединения ведомого вала напрямую с ведущим валом через другую кулачковую муфту. Это дает высшую передачу «прямого привода», которая имеет преимущества как для эффективности, так и для бесшумности на крейсерской скорости. Типичная коробка передач имела 2% потерь в каждом наборе шестерен, то есть 4% для промежуточных диапазонов через их две передачи, но приближаясь к 0% для высшей передачи прямого привода. [3] Поскольку прямая высшая передача не передает крутящий момент через шестерни, она также тише.
Теоретически, также возможно обеспечить повышающую передачу, еще одну косвенную передачу, но с передаточным отношением ускорения, а не передаточным отношением других передач. Передаточное отношение прямой передачи тогда становится второй к верхней или третьей передаче. Такое расположение использовалось на некоторых ранних автомобилях, но было нечастым. [3] В тех случаях, когда повышающая передача предусмотрена для автомобиля с задним приводом, это почти всегда делается путем добавления отдельной повышающей передачи к выходному ведомому валу коробки передач, обычно снаружи корпуса коробки передач. [7]
Из-за компоновки коробки передач промежуточный вал обычно устанавливается в нижней части корпуса коробки передач под другими валами. Рычаг переключения передач входит через верхнюю часть корпуса, поэтому удобнее устанавливать скользящие компоненты кулачковых муфт на ведомом валу, а не на промежуточном валу. Блок шестерен промежуточного вала, таким образом, часто представляет собой простой цельный компонент, обычно чугунные шестерни, работающие в подшипниках на неподвижном стальном валу. Подшипники могут быть простыми втулками из фосфористой бронзы или для приложений с высокой нагрузкой игольчатыми роликами . [4]
Если необходимо обеспечить большое количество передаточных чисел, шесть или более, то на промежуточном валу потребуется треть или более зубчатых блоков. [iii] Чтобы сохранить пропорции всей коробки передач более компактными, а не длинными и тонкими, в этих коробках передач могут использоваться двойные промежуточные валы. Для этого требуется дополнительная ведомая шестерня для каждого промежуточного вала, но в остальном механизм очень похож. Использование нескольких промежуточных валов также развилось в коробку передач с несколькими сцеплениями , используемую для некоторых автобусов, где каждое отношение имеет свой собственный промежуточный вал, а для выбора между ними используются отдельные пластинчатые или гидравлические сцепления, а не кулачковые муфты. [8]
В случаях, когда требуется отбор мощности , как правило, для промышленных транспортных средств для привода лебедок , гидравлических насосов и т. д., он часто приводится в действие с одного конца промежуточного вала, поскольку этот вал более доступен, чем главные валы, уже используемые трансмиссией .
В некоторых коробках передач промежуточный вал не используется, а используются косвенные передачи. [3]
Все косвенные использовались для некоторых очень ранних автомобилей, до того, как были признаны преимущества прямой передачи высшей передачи. Они не содержат кулачковых муфт; в то время переключение передач все еще осуществлялось путем вставки и выведения шестерен из зацепления. Как только вошла в употребление кулачковая муфта, было немедленно признано еще одно преимущество прямой передачи высшей передачи.
С ростом популярности переднего привода с 1960-х годов, полностью 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 иметь как ведомый, так и ведущий валы на одном конце коробки передач.
Хотя потеря максимального передаточного числа прямой передачи приводит к потере возможности достижения нулевых потерь при движении на крейсерской скорости, это компенсируется снижением потерь в других передаточных числах с 4% до 2%. [v] [3] Уровень шума также снижается за счет современной металлургии и зуборезной обработки , которые обеспечивают более тихие и эффективные профили шестерен .
Поскольку эффективность коробки передач остается постоянной для всех передаточных чисел полностью непрямой коробки передач, теперь удобно снабжать высшие передачи повышающей передачей, даже если они больше не являются прямыми передачами или передаточными числами 1:1. Одними из первых автомобилей массового рынка, предлагающих такую функцию, были VW Polo и Formel E с намеренно обозначенным «-E» повышающим передаточным числом «эконом».