MaroCar: Jak działają manualne skrzynie biegów
9 kwietnia 2021Jak działają manualne skrzynie biegów
Silniki spalinowe pracują z dużymi prędkościami, dlatego redukcja przełożeń jest niezbędna do przeniesienia mocy na koła napędowe, które obracają się znacznie wolniej.
Skrzynia biegów zapewnia wybór biegów do różnych warunków jazdy: start z miejsca, wspinaczka pod górę lub jazda po płaskich powierzchniach. Im niższy bieg, tym wolniej obracają się koła jezdne w stosunku do prędkości obrotowej silnika.
Przekładnia o stałym zazębieniu
Skrzynia biegów to drugi stopień w układzie przeniesienia napędu, po sprzęgle. Zwykle jest przykręcony do tylnej części silnika, a sprzęgło między nimi.
Nowoczesne samochody z manualną skrzynią biegów mają cztery lub pięć biegów do przodu i jeden wsteczny, a także pozycję neutralną.
Dźwignia zmiany biegów obsługiwana przez kierowcę jest połączona z szeregiem drążków zmiany biegów w górnej lub bocznej części skrzyni biegów. Drążki wybieraka są ułożone równolegle do wałków przenoszących koła zębate.
Najpopularniejszą konstrukcją jest przekładnia o stałym zazębieniu. Posiada trzy wały: wejściowy, pośredni i główny, które pracują w łożyskach w obudowie skrzyni biegów.
Istnieje również wałek, na którym obraca się zębnik koła pasowego luźnego biegu wstecznego.
Silnik napędza wałek wejściowy, który napędza wałek pośredni. Wałek pośredni obraca koła zębate na wale głównym, ale obracają się one swobodnie, aż zostaną zablokowane za pomocą urządzenia synchronizującego, które jest połączone z wałem.
Jest to urządzenie synchronizujące, które jest faktycznie obsługiwane przez kierowcę za pomocą drążka selektora z widelcem, który porusza synchronizatorem w celu włączenia biegu.
Brudny pierścień, urządzenie opóźniające w synchronizacji, to ostatnie udoskonalenie nowoczesnej skrzyni biegów. Zapobiega włączeniu koła zębatego, dopóki prędkości wału nie zostaną zsynchronizowane.
W niektórych samochodach montowany jest dodatkowy bieg, zwany nadbiegiem. Jest wyższy niż najwyższy bieg, dzięki czemu zapewnia ekonomiczną jazdę przy prędkościach przelotowych.
Jak działają przełożenia
- Neutralny: Wszystkie biegi oprócz tych potrzebnych do biegu wstecznego są stale zazębione. Koła zębate na wale wyjściowym obracają się swobodnie wokół niego, podczas gdy te na wale pośrednim są nieruchome. Żaden dysk nie jest przesyłany.
- Pierwszy bieg: Na pierwszym biegu najmniejsze koło zębate na wale pośrednim (z najmniejszą liczbą zębów) jest do niego zablokowane, przepuszczając napęd przez największe koło zębate na wale głównym, dając wysoki moment obrotowy i niską prędkość do rozruchu na postoju.
- Drugi bieg: Na drugim biegu różnica średnic kół zębatych na dwóch wałach jest zmniejszona, co skutkuje zwiększeniem prędkości jazdy i mniejszym wzrostem momentu obrotowego. Przełożenie jest idealne do pokonywania bardzo stromych wzniesień.
- Czwarty bieg: Na czwartym biegu wał wejściowy i wał główny są zablokowane razem, zapewniając „napęd bezpośredni”: jeden obrót wału napędowego na każdy obrót wału korbowego. Nie ma wzrostu momentu obrotowego.
- Wsteczny: W celu cofania koło zębate luźne jest wstawione między koła zębate na dwóch wałach, powodując zmianę kierunku wału głównego. Bieg wsteczny zwykle nie jest zsynchronizowany.
Synchronizacja kół zębatych
Urządzenie synchronizujące to pierścień z zębami wewnątrz, który jest zamontowany na zębatej piaście, która jest połączona wielowypustowo z wałem.
Kiedy kierowca wybiera bieg, dopasowując stożkowe powierzchnie cierne na piaście i przekładni zębatej, od przekładni obrotowej przez piastę do wału, synchronizując prędkości obu wałów.
Przy dalszym ruchu dźwigni zmiany biegów pierścień przesuwa się wzdłuż piasty na niewielką odległość, aż jego zęby zazębiają się ze skośnymi zębami kłowymi po stronie koła zębatego, tak że wielowypustowa piasta i koło zębate są ze sobą zablokowane.
Nowoczesne projekty obejmują również pierścień typu “baulk”, umieszczony między powierzchniami ciernymi. Na pierścieniu z bąblami znajdują się również psie zęby; jest wykonany z bardziej miękkiego metalu i jest luźniej osadzony na wale niż piasta.
Okrągły pierścień musi być umieszczony dokładnie z boku piasty, za pomocą występów lub „palców”, zanim jego zęby zrównają się z zębami pierścienia.
W czasie potrzebnym do zlokalizowania się, prędkości wałów zostały zsynchronizowane, tak że kierowca nie może zgrzytać zębami, a synchronizacja jest określana jako „nie do pobicia”.