Сучасні специфічні тенденції розвитку ступінчатих коробок передач

- Спостерігається активна робота по удосконаленню ступінчатих механічних коробок передач.

- Ведуться роботи по збільшенню кількості ступенів до 8-9 з подільником, демультиплікатором. Збільшення кількості ступенів більше 9 приводить до значного ускладнення конструкції та зменшення коефіцієнту корисної дії.

- За способом перемикання передач (з’єднання ведучого та веденого валів) все більше знаходять застосування роботизовані коробки передач з використанням датчиків та систем визначення і синхронізації кутових швидкостей шестерень ведучого та веденого валів.

А). Неавтоматичне продовжує поки масове використання.

Б). Напівавтоматичне активно розвивається.

В). Автоматичне на основі мікропроцесорної техніки знаходить все більше застосування.

Г). Дистанційне або безпосереднє керування удосконалюється.

Д). Непослідовне використовується у багатьох автомобілях, а послідовне переключання передач використовується у спортивних та деяких конструкціях коробок передач вантажних автомобілів.

- За конструктивною схемою знаходять все більше застосування:

1. Багатовальні з нерухомими осями;

2. Прогресує розвиток планетарних та комбінованих з рухомими осями.

На сучасних автомобілях використовуються багато ступінчаті коробки передач з нерухомими або рухомими осями валів. Коробки передач з рухомими осями валів називають планетарними. Коробки передач з нерухомими осями валів, поділяють на дво (передньоприводні автомобілі), три, багатовальні.

Рис. 1. Механічна двовальна пятиступінчата та тривальна з двома веденими валами шестиступінчата з постійним зачепленням шестірен коробки передач передньоприводних автомобілів:

1,9-ведучі вали; 2,8,11-ведені вали; 3,10-синхронізатори; 4,12-головні передачі; 5,13-диференціали; 6,14-привідні вали коліс.

У більшості автомобілів використовуються коробки передач з постійним зачепленням шестерень. Коробки передач з введенням шестерень в зачеплення майже не використовуються.

Синхронізатори у двовальній коробці передач розташовані на ведучому та веденому валах, у тривальній коробці передач на ведених валах.

Двовальні коробки передач прості за конструкцією і мають малу масу, але довжина двовальної коробки передач з кількістю передач більше п’яти стає надто великою. Для усунення цього недоліку на легкових автомобілях (Audi, Volkswagen, Toyota тощо) почали застосовувати коробки передач з двома веденими валами (ЕА61).

Особливістю такої коробки передач є те, що передача крутного моменту на кожній передачі здійснюється за допомогою лише двох валів. Тому така коробка передач класифікується як двовальна. Ведене зубчасте колесо головної передачі постійно знаходиться у зачепленні з двома ведучими зубчастими колесами, розташованими на першому і другому вторинних валах. Діаметри ведучих коліс головної передачі різні і головна передача має два різних передаточних числа.

Збільшення кількості ведених валів дозволяє збільшити кількість передач, зменшити ширину коробки передач та збільшити жорсткість.

Рис. 2. П’ятиступінчата тривальна коробка передач та двоступінчатий подільник автомобіля КАМАЗ-5320:

1. Первинний вал подільника; 2. Роликовий підшипник ведучого вала;

3. Шестірня первинного вала подільника; 4. Первинний вал коробки передач; 5. Синхронізатор подільника; 6,23. Регулювальні прокладки;

7. Кришка підшипника вторинного вала; 8. Шток важеля переключання передач; 9. Захисне кільце; 10. Сухар опори важеля; 11. Опора штока;

12. Синхронізатори четвертої та п’ятої передач; 13. Шестірня четвертої передачі вторинного вала; 14. Опора важеля переключання передач;

15. Шестірня третьої передачі вторинного вала4 16. Синхронізатори другої та третьої передач; 17. Блок шестірень заднього ходу; 18. Вісь шестерень заднього ходу; 19. Шестірня другої передачі вторинного вала; 20. Шестірня заднього ходу вторинного вала; 21. Муфта включення першої передачі та заднього ходу; 22. Шестірня першої передачі вторинного вала;

24. Вторинний вал коробки передач; 25. Привод спідометра; 26. Кришка заднього підшипника вторинного вала; 27. Сферичний роликовий підшипник; 28. Картер коробки передач; 29. Проміжний вал коробки передач; 30. Шестірня третьої передачі проміжного вала; 31. Шестірня четвертої передачі проміжного вала; 32. Шестірня приводу проміжного вала;

33. Роликовий підшипник; 34. Картер подільника; 35. Проміжний вал подільника; 36. Шестірня приводу проміжного вала; 37. Шарикопідшипник проміжного вала подільника.

Рис. 3. 9-ти ступінчата полегшена коробка передач G221(GD5) АКОР Мерседес з механічним керуванням, планетарним демультиплікатором та знижувальною передачею

Планетарна додаткова коробка передач (демультиплікатор) розташована в одному корпусі з коробкою передач. Всі вали за виключення задньої частини вторинного вала, опираються кінцями на роликопідшипники. Задній кінець вторинного вала опирається на шарикопідшипник. Мащення деталей здійснюються розбризкуванням та насосом під тиском.

На автомобілях АКОР Мерседес використовуються також 16-ти ступінчаті коробки передач G240(G2) з механічним керуванням та коробки передач G211(GD3) з електропневматичною системою керування Telligent, що дозволяє використовувати двигун у найбільш економному режимі роботи.

Рис. 4. Механічна двовальна шестиступенева коробка передач ОАЗ повнопривідного автомобіля А6 Ауді з міжосьовим та міжколісним диференціалом

Первинний вал опирається на шарикопідшипник та голчатий підшипник зі сторони зчеплення та на роликовий підшипник з другого кінця. Шестірні першої, другої передач та заднього ходу виготовлені за одне ціле з валом. На валу розташовані синхронізатори включення 4-6 передач. Всі інші шестірні опираються на голчаті підшипники.

Вторинний вал з синхронізаторами першої та другої передач порожнистий, виготовлений за одне ціле з шестірнями третьої та четвертої передач. Опирається на три роликопідшипники, які забезпечують необхідну жорсткість вала.

У порожнистому вторинному валу розташований ведучий вал головної передачі приводу передніх коліс.

У передачі крутного моменту на всіх передачах, за виключенням передачі заднього ходу, приймають участь дві шестірні на первинному та вторинному валах.

Крутний момент на 4-6 передачах з первинного вала через маточини, муфти синхронізаторів та шестірні відповідних передач передається до вторинного вала і до міжосьового диференціала де перерозподіляється між ведучим валом головної передачі переднього моста та валом приводу задніх коліс. При вмиканні першої та другої передач , крутний момент з шестерень первинного вала передається до шестерень відповідної передачі вторинного вала і через маточини та муфту синхронізатора до вторинного вала та до міжосьового диференціалу.

Рис. 5. Роботизовані механічні коробки передач задньоприводних автомобілів з автоматичним керуванням

Рис. 6. Шестиступінчата механічна коробка передач Audi TT 3.2 Quattro

з двома зчепленнями та автоматичним керуванням:

1-колінчастий вал; 2- первинний вал1; 3-первинний вал2; 4-зчеплення з первинним валом2; 5- зчеплення з первинним валом1; 6,14-ведучі шестірні головної передачі; 7-13 шестірні 1-6 передач; 15-ведена шестірня головної передачі.

Рис. 7. Схема силових потоків механічної коробки передач з двома зчепленнями та автоматичним керуванням

Рис. 8. Механічна ступінчата коробка передач DSG(Direct Shift Gearbox) передньоприводного автомобіля WV з подвійним силовим потоком та автоматичним керуванням, які використовуються з подвійним зчепленням

Рис. 9. Механічна коробка передач з двома зчепленнями та автоматичним керуванням

Рис. 10. Будова первинного порожнистого вала 2 коробки передач з двома зчепленнями

Рис. 11. Конструкція вторинного вала 2 коробки передач з двома зчепленнями