Конструкции коробок передач для легковых автомобилей
Подражание американской практике, снабжавшей мощные автомобили трехскоростными коробками передач, вызвало одно время широкое распространение их применения и в Европе. Для городской езды трехскоростные коробки передач ценны возможностью скорейшего перехода с первой скорости на прямую передачу. Кроме того, трёхскоростные коробки передач отличаются дешевизной, простотой и малой конструктивной длиной.
В 1924 г. Соден показал, что при одинаковых характеристиках двигателя и сопротивлениях автомобиль с трехскоростной коробкой имеет на прямой передаче значительно больший избыток мощности, чем автомобиль с четырехскоростной коробкой. Так, например, автомобиль, снабженный двигателем в 40 л. с. (2 000 об/мин), имеет при скорости в 20 км/час при четырехскоростной коробке запас мощности в 5, а при трехскоростной коробке в 7 л. с. При скорости в 40 км/час запас мощности равняется соответственно 13 и 17 л. с.
Высокие дорожные качества американских автомобилей с трехскоростными коробками могут быть объяснены еще применением двигателей с плоским протеканием кривой мощности, большой емкостью цилиндров по отношению к весу автомобиля и снабжением карбюраторами малых сечений. Кроме того, в Америке передаточные числа главной передачи берутся большими, чем в Европе.
На фиг. 40 показана обычная трехскоростная коробка передач. На фиг. 41 показана трехскоростная коробка, у которой шестерни второй скорости имеют спиральный зуб и находятся в постоянном зацеплении. Между свободно вращающимися шестернями второй и прямой передачи помещена кулачковая муфта, передвигающаяся на шпонках главного вала. При перемещении муфты назад, она
Соединяется с зубчатым ободом промежуточной шестерни и тем фиксирует ее на валу. При обратном перемещении муфты таким же образом включается прямая передача. Первая скорость и задний ход включаются с помощью обычной скользящей шестерни.
Правая и левая шестерни из каждой пары шестерен со спиральным зубом имеют разный шаг. С помощью установочных гаек боковая игра промежуточной шестерни на главном валу и соответствующей шестерни на вспомогательном валу регулируется с точностью до 0,025 мм.
Трехскоростная коробка передач Студбекера (фиг. 42) имеет свободный ход. Шестерни второй бесшумной скорости имеют косой зуб. Вторая и третья скорости включаются с помощью муфты свободного хода 3. На заднем ходу и первой скорости свободный ход не работает. Смещением муфты свободного хода совсем до конца направо или налево можно выключить свободный ход и на второй и третьей скорости, поскольку этим производится непосредственное сцепление шестерен с зубьями муфты 4.
К числу достоинств этой современной, но дорогой коробки передач относится бесшумный ход (широкие шестерни, косой зуб), отсутствие вибрации и незначительная сработка шестерен даже на тяжелой работе, например на спусках с включенным сцеплением.
В настоящее время как в Америке, так и в Европе трехскоростные коробки вновь уступают место четырехскоростным. Как мы уже говорили, при трехскоростных коробках для предотвращения шума работы на слишком больших оборотах двигателя применялись задние мосты с высокой передачей. Крутящий момент, естественно,
Фиг. 41. Трехскоростная коробка передач Feo с бесшумной 2-й
скоростью.
не в силах будет преодолевать большие подъемы. В результате истребуется частое переключение и работа на низших скоростях, которая обычно сопровождается непременным шумом и не дает необходимой скорости передвижения. Отсюда—переход назад к четырехскоростным коробкам с бесшумной третьей скоростью и меньшей передачей в заднем мосту.
На фиг. 43 и 44 показана нормальная четырехскоростная коробка передач.
На фиг. 45 изображена современная четырхскоростная коробка передач Варнер с бесшумной третьей скоростью. Включение первой и второй скоростей осуществляется обычным порядком—смещением скользящих шестерен 11 и II1 по пазовому валу f до сцепления с шестернями I или II. Вал f кончается конусной цапфой, выпущенной из картера, на которой крепится трансмиссионный тормоз.
Внутренние концы валов f и a —полые. В этих полостях нарезаны внутренние зубья h, i, к. С помощью этих зубьев производится сцепление вала включения, перемещаемого в продольном направлении, с валом а или с валом f. В первом случае получают третью скорость, во втором случае четвертую скорость — прямую передачу.
На фиг. 46 показана еще одна интересная четырехскоростная коробка передач фирмы Джонсон.
Фиг. 42. Трехскоростная коробка передач Студбекер со свободным ходом.
На конце приводного вала А нарезана шестерня В, сцепленная с шестерней С на вспомогательном валу. В довольно глубокой полости вала А выбраны шпоночные канавки, в которых сидят шпонки вала включения D. На правом конце вала D нарезаны зубья а и Ь, действующие вместе с зубьями с, как кулачковая муфта. Вся группа шестерен сидит на роликовых подшипниках
Включение различных скоростей производится следующим порядком. Для получения четвертой скорости вал D смещают налево до сцепления бис. Далее вращение передается через шестерни с внутренним зацеплением d и е на вал F, который будет вращаться быстрее вала двигателя (мультипликация).
Третья скорость получается смещением D направо до сцепления a с f. Вторая и первая скорости получаются смещением скользящих шестерен I и G до сцепления соответственно с шестернями g и Н.
Задний ход получается с помощью шестерни J и дополнительной шестерни, не видной на разрезе, сцепляющейся с шестерней Н.
Для улучшения смазки шестерня I помещена так, чтобы она забрасывала масло в кольцо R.
Еще одна коробка передач с внутренним зацеплением фирмы Матис показана на фиг. 47. На ведущем валу а имеется эксцентричная зубчатая втулка b, приводящая во вращение зубьями с и d вторую втулку е. На втулку е насажен зубчатый обод для привода вспомогательного вала. Для получения третьей скорости передвигают муфту f
Фиг. 43. Нормальная четырехскоростная коробка. Продольный разрез.
налево,—тогда вращение от вала а через с, d передается шестерне е. Четвертая скорость получается смещением муфты f направо и непосредственным сцеплением ее с шестерней на правом конце вала а.
В коробке передач фирмы Панар-Левассор (фиг. 48) с бесшумной третьей скоростью ряд шестерен перенесен на промежуточный вал. Шестерни третьей скорости а, b, d и е снабжены спиральным зубом, что обеспечивает бесшумность работы даже при износе шестерен.
Обе пары шестерен а, b и d, е находятся в постоянном зацеплении. Вместе с ними все время вращается промежуточный вал. Третью скорость получают смещением шестерни f на промежуточном валу до сцепления срезанной части ее зубьев с внутренней нарезкой свободно вращающейся шестерни е. Вторая скорость получается смещением
Фиг. 44. Нормальная четырехскоростная коробка передач. Поперечный
разрез.
шестерни f направо до сцепления с шестерней g. Для получения четвертой скорости шестерню h смещают налево. Шестерня h снабжена пальцами г, которые при этом через отверстия в шестернях g и d, проходят в отверстия в шестерне и тем сцепляют последнюю с шестерней h (фиг. 49).
В коробке передач Альфон (фиг. 49) — три скорости бесшумные. Шестерни второй, третьей и четвертой скоростей имеют шлифоваль-
ный спиральный зуб. Эти три пары шестерен, находятся в постоянном зацеплении. Включение производится с помощью скользящих муфт. Первая скорость и задний ход—обычные. Для получения первой скорости сцепляют шестерни с и d (передача около 1 : 2,8); для второй скорости сцепляют ей/ (передача около 1 : 2,3); для получения третьей скорости сцепляют с помощью кулачковой муфты I и р (передача 1 : 1,4). Перемещение муфты налево дает четвертую скорость— прямую, передачу.
Фиг. 45. Четырехскоростная коробка передач Варнер с третьей и четвертой бесшумными скоростями.
Симметричная конструкция этой коробки передач позволяет, переменив местами шестерни третьей и четвертой скоростей, получить прямую передачу на третьей скорости, а четвертую использовать в качестве мультипликатора (см. ниже).