ギアボックスの操作の装置と原理

車が道路上を移動するには、フードの下に強力で効率的なエンジンを搭載するだけでは十分ではありません。 クランクシャフトからのトルクは、どういうわけか車両の駆動輪に伝達されなければなりません。

この目的のために、ギアボックスという特別なメカニズムが作成されました。 その構造と目的、およびさまざまなKP変更の違いを考慮してください。

ギアボックスの目的

つまり、ギアボックスは、パワーユニットから駆動輪にトルクを伝達するように設計されています。 トランスミッションはクランクシャフトの速度も変換するため、ドライバーはエンジンを最大rpmにクランキングすることなく車を加速できます。

このメカニズムは、部品に損傷を与えることなくエンジンの全体のリソースを最大化するために、内燃エンジンのパラメーターと一致しています。 トランスミッションのおかげで、機械は前後に動くことができます。

現代のすべての車にはトランスミッションがあり、クランクシャフトと駆動輪の剛体結合を一時的に無効にできます。 これにより、たとえば信号機にスムーズに近づくなど、車をアイドリングさせることができます。 このメカニズムでは、車が停止したときにエンジンを停止しないようにすることもできます。 これは、バッテリーを再充電したり、エアコンなどの追加機器を操作したりするために必要です。

各商用提案は、次の要件を満たしている必要があります。

• エンジンのパワーとボリュームに応じて、車の牽引力と経済的な燃料消費を提供します。
• 使いやすさ（車速を変更するときにドライバーが道路から注意をそらしてはいけません）。
• 運転中に音を立てないでください。
• 高い信頼性と効率。
• 最小寸法（強力な車両の場合は可能な限り）。

ギアボックスデバイス

自動車業界の歴史を通じて、このメカニズムは絶えず近代化されてきました。そのため、今日では多くの重要な違いがあるさまざまなトランスミッションがあります。

ギアボックスのデバイスには以下が含まれます：

• ハウジング。 モーターとドライブシャフトの結合を確実にするために必要なすべてのパーツが含まれており、そこから回転がホイールに伝達されます。
• 油だめ。 このメカニズムでは、部品が重負荷の下で互いに接触するため、潤滑により冷却が保証され、ギアの早期摩耗から保護する油膜が作成されます。
• 速度伝達メカニズム。 ボックスのタイプに応じて、メカニズムには、シャフト、ギアセット、遊星ギア、トルクコンバーター、フリクションディスク、ベルト、プーリーが含まれます。

KP分類

すべてのボックスを分類するいくつかのパラメーターがあります。 そのような兆候はXNUMXつあります。 それらのそれぞれで、トルクは独自の原理に従って駆動輪に供給され、ギアの選択方法が異なります。

パワーフロー伝送の方法による

このカテゴリには、次のKPが含まれます。

• 機械式ギアボックス。 この変更例では、パワーテイクオフはギアドライブによって実行されます。
• 同軸シャフト付きギアボックス。 回転も歯車列を介して伝達され、その要素のみが円錐形または円筒形になります。
• 惑星。 回転は、歯車がXNUMXつの平面にある遊星歯車装置を介して伝達されます。
• ハイドロメカニカル。 このようなトランスミッションでは、機械式トランスミッション（主に遊星型）がトルクコンバーターまたは流体継手と組み合わせて使用​​されます。
• CVT。 これは、ステップトランスミッションを使用しないタイプのギアボックスです。 ほとんどの場合、このようなメカニズムは、流体継手とベルト接続と一緒に機能します。

ギア付きメインシャフト数

ギアボックスをシャフトの数で分類すると、次のように区別されます。

• XNUMXつのシャフトと車軸のXNUMX段ギアリング。 これらのトランスミッションには直接駆動はありません。 ほとんどの場合、このような変更は前輪駆動車に見られます。 リアマウントモーターを備えた一部のモデルにも、同様のボックスがあります。
• XNUMXつのシャフトとXNUMX段式のアクスルギアリングを備えています。 このカテゴリには、同軸シャフトと非同軸シャフトのバージョンがあります。 最初のケースでは、直接送信があります。 断面では、寸法が小さく、長さがわずかに大きくなっています。 このようなボックスは後輪駆動車で使用されます。 XNUMX番目のサブカテゴリには直接感染はありません。 基本的に、この変更はXNUMX輪駆動車とトラクターで使用されます。
• 複数シャフト付き。 このギアボックスのカテゴリーでは、シャフトは順次または非順次の係合数を持つことができます。 これらのギアボックスは、主にトラクターや工作機械で使用されています。 これにより、ギアを増やすことができます。
• シャフトなし。 このようなチェックポイントは、通常のトランスポートでは使用されません。 このようなモデルには、同軸バージョンと非整列バージョンがあります。 主に戦車で使用されています。

遊星ギアボックスの分類

遊星ギアボックスは、次のパラメーターに従って分割されます。

• すべての摩擦要素が切断されている場合のXNUMX、XNUMX、XNUMX、またはそれ以上の自由度。
• メカニズムで使用される遊星歯車のタイプは遊星歯車です（メインクラウンには歯の内部または外部の配置があります）。

制御方法による

このカテゴリには、次のようなボックスがあります。

• マニュアル。 このようなモデルでは、ドライバーが希望のギアを選択します。 マニュアルトランスミッションにはXNUMXつのタイプがあります。シフトは、ドライバーの努力によって、またはサーボを介して行われます。 どちらの場合も、制御は人が行います。ギアボックスのXNUMX番目のカテゴリのみにサーボデバイスがあります。 ドライバーから信号を受け取り、選択したギアをセットします。 機械は、ほとんどの場合、油圧サーボドライブを使用します。
• 自動。 電子制御ユニットは、いくつかの要因（アクセルを押す度合い、車輪からの負荷、クランクシャフトの速度など）を決定し、これに基づいて、アップまたはダウンのギアをいつ入れるかを決定します。
• ロボット。 これは電気機械ボックスです。 その中で、ギアは自動モードでオンになり、そのデバイスのみが通常の力学のデバイスのようです。 ロボットトランスミッションが作動している場合、ドライバーはシフト操作に参加しません。 コントロールユニット自体が、どのギアを使用するかを決定します。 この場合、切り替えはほとんど気付かれずに行われます。

ギア数で

この分類は最も単純です。 その中で、すべてのボックスはギアの数、たとえばXNUMX、XNUMX、XNUMXなどで分割されます。 このカテゴリには、手動モデルだけでなく自動モデルも含まれます。

トランスミッションタイプ

最も一般的な分類は、ボックス自体のタイプによるものです。

• 力学。 これらのモデルでは、ギアの選択とシフトは完全にドライバーによって行われます。 基本的には、複数のシャフトを備えたギアボックスであり、ギアトレインを介して機能します。
• 機械。 このトランスミッションは自動モードで動作します。 適切なギアの選択は、ギアボックス制御システムが測定するパラメーターに基づいています。
• ロボットは一種の機械式ギアボックスです。 この変更の設計は、従来のメカニクスと実質的に変わりません。これにはクラッチがあり、ギアはドリブンシャフト上の対応するギアの接続を介して接続されます。 ギア選択制御のみがコンピューターによって制御され、ドライバーは制御されません。 そのようなトランスミッションの利点は、可能な限りスムーズなシフトです。

デザイン固有のギアボックス

既知のトランスミッションに加えて、ユニークな改造も車両で使用できます。 これらのタイプのボックスには特定のデザインがあり、独自の動作原理があります。

Bezvalnaya KP

ギア一式のシャフトを使用しないトランスミッションは、シャフトレスと呼ばれます。 それらの設計では、XNUMXつの平行軸に配置されたギアの複数の列があります。 ギアはクラッチをロックすることにより接続されます。

ギアはXNUMXつのシャフトに配置されています。 それらのXNUMXつはしっかりと固定されています。リーダーでは最初の行に、スレーブでは最後にインストールされます。 それらに配置された中間ギアは、生成されたギア比に応じて、リーディングまたはドリブンの役割を果たすことができます。

この変更により、透過率を両方向に増加させることができます。 このようなトランスミッションのもうXNUMXつの利点は、ボックスの出力範囲が広がることです。 最も深刻な欠点のXNUMXつは、補助的な自動システムの存在が必須であり、これを使用してギアの変更が行われることです。

非同期ギアボックス

別のタイプの特定のボックスは、同期されていないボックス、または設計にシンクロナイザーがないものです。 これは、パーマネントメッシュタイプまたはスリップギアタイプにすることができます。

このようなボックスでギアを変更するには、ドライバーは一定のスキルが必要です。 ギアとカップリングの回転を個別に同期させ、ギアからギアへの移行時間を決定し、クランクシャフトの回転速度をアクセルと等しくすることができなければなりません。 専門家は、この手順をクラッチのリベースまたはダブルスクイーズと呼んでいます。

スムーズな変速を行うには、そのようなメカニズムの操作に熟練している必要があります。 同様のタイプのトランスミッションがアメリカのトラクター、オートバイ、時にはトラクターやスポーツカーに設置されています。 最新の非同期トランスミッションでは、クラッチを省略できます。

カムギアボックス

カムボックスは、非同期モデルの一種です。 違いは噛み合う歯の形状です。 ギアボックスの効率を向上させるために、歯の長方形の形状またはカムプロファイルが使用されます。

このようなボックスは非常にうるさいので、主にレーシングカーの軽自動車で使用されます。 競技中はこの要素に注意が払われないが、普通の車ではそのようなトランスミッションは乗り心地を楽しむ機会を提供しない。

順次KP

シーケンシャルギアボックスは、ダウンシフトまたはアップシフトがXNUMXステップのみで実行されるタイプのトランスミッションです。 これを行うには、ハンドルまたはフットスイッチ（オートバイの場合）を使用します。これにより、バスケット内のギアを一度にXNUMXつの位置にのみ移動できます。

ティプトロニックのような自動変速機も動作原理は似ていますが、この変速機の動作を模倣するだけです。 クラシックシーケンシャルギアボックスはF-1車に取り付けられています。 それらのスイッチング速度は、パドルシフターを使用して実行されます。

事前選択的CP

クラシックバージョンでは、プリセレクティブギアボックスは、ギアボックスが切り替えられる前に、次のギアの予備的な選択を必要としました。 それはしばしばこのように見えました。 車が動いている間、ドライバーはセレクターに次のギアを入れました。 メカニズムはシフトの準備をしていましたが、たとえばクラッチを押した後など、コマンドでシフトしました。

以前は、このようなギアボックスは、非同期、シャフトレス、または遊星伝達装置を備えた軍事機器で使用されていました。 このようなボックスの変更により、機械式と自動式の同期ボックスが開発されるまで、複雑なメカニズムの操作が容易になりました。

現在、事前選択ボックスが使用されていますが、より一般的にはデュアルクラッチトランスミッションと呼ばれています。 この場合、コンピュータ自体は、適切なシャフトを、ロックされていないディスクにかみ合ったギアに事前に接続することによって、所望の速度への移行を準備します。 現代のデザインにおけるこのタイプの別名はロボットです。

ギアボックスの選択。 何が良いですか？

記載されているギアボックスの多くは、特別な装置または工作機械でのみ使用されます。 光輸送で広く使用されている主なギアボックスは次のとおりです。

• マニュアルトランスミッション。 これは最も単純なタイプの伝送です。 回転運動をパワーユニットからギアボックスシャフトに伝達するために、クラッチバスケットが使用されます。 ペダルを踏むことにより、ドライバーはボックスのドライブシャフトをモーターから切り離し、メカニズムに害を与えることなく、所定の速度に適したギアを選択することができます。
• 自動変速機。 モーターからのトルクは、油圧トランスミッション（トルクコンバーターまたは油圧クラッチ）を介して供給されます。 作動流体は、メカニズムのクラッチとして機能します。 原則として、遊星ギアボックスを駆動します。 システム全体は、多くのセンサーからのデータを分析し、それに応じてギア比を選択する電子制御ユニットによって制御されます。 自動ボックスには、さまざまな操作スキームを使用する多くの変更があります（メーカーによって異なります）。 手動制御付きの自動モデルもあります。
• ロボット伝達。 これらのKPにも独自の種類があります。 電気、油圧、複合タイプがあります。 設計では、ロボットは基本的に手動変速機に似ていますが、デュアルクラッチを備えています。 XNUMXつ目はモーターから駆動輪にトルクを供給し、XNUMXつ目は次のギアを接続するためのメカニズムを自動的に準備します。
• CVTトランスミッション。 一般的なバージョンでは、バリエーターはXNUMXつのプーリーで構成され、プーリーはベルト（XNUMXつ以上）で相互接続されています。 動作原理は以下の通りです。 プーリーが拡張またはスライドし、ベルトが大径または小径の要素に移動します。 これにより、ギア比が変化します。

以下は、各タイプのボックスとその長所と短所の比較表です。

ボックスタイプ：	どのように動作します	尊厳	制限事項
マニュアルトランスミッション	手動変速、同期ギア。	シンプルな構造で、修理や維持費が安く、燃料を節約できます。	初心者は、特に坂道をスタートするときに、クラッチとアクセルペダルの同期操作に慣れる必要があります。 誰もがすぐに適切なギアをオンにできるわけではありません。 クラッチのスムーズな使用が必要です。
オートマチックトランスミッション	油圧ポンプは、タービンを駆動し、遊星歯車に回転を伝達する作動流体の圧力を生成します。	快適に運転してください。 ギアシフトプロセスでドライバーの介入を必要としません。 ギアを変更し、エンジンリソース全体を最大限に活用します。 人的要因を排除します（ドライバーが誤ってXNUMX速ではなくXNUMX速をオンにした場合）。 スムーズに変速します。	維持費が高い。 質量はマニュアルトランスミッションよりも大きい。 前のタイプのトランスミッションと比較して、これはより高い燃料消費をもたらします。 特にスポーティなドライビングスタイルでは、効率とダイナミクスが低下します。
ロボット	デュアルクラッチを使用すると、運転中に次のギアを入れて準備することができます。 ほとんどの場合、偶数の送信はXNUMXつのグループに関連付けられ、奇数の送信は別のグループに関連付けられます。 内部的にはメカニカルボックスに似ています。	スイッチングの最大の滑らかさ。 作業プロセスでドライバーの介入を必要としません。 経済的な燃料消費。 高効率とダイナミクス。 一部のモデルには、動作モードを選択する機能があります。	メカニズムが複雑なため、信頼性が低く、頻繁で高額なメンテナンスが必要になります。 困難な道路状況を許容できません。
バリエーター（CVT）	自動機のようにトルクコンバーターを使ってトルクを伝達します。 ギアシフトは、ドライブシャフトのプーリーを動かすことで実行されます。これにより、ベルトが目的の位置に押し込まれ、ギア比が増減します。	ジャークなしの切り替え、従来のオートマチックと比較してよりダイナミック。 少しの燃料節約を可能にします。	トランスミッションがベルトであるため、強力な動力ユニットでは使用されません。 維持費が高い。 センサーの正しい操作が必要です。センサーからCVTの操作のために信号が受信されます。 困難な道路状況に耐えられず、けん引は好きではありません。

トランスミッションの種類を決定するときは、財務能力だけでなく、このボックスが車に適しているかどうかにさらに焦点を当てる必要があります。 工場のメーカーが各電源ユニットを特定のボックスとペアにするのは、当然のことです。

マニュアルトランスミッションは、高速車の制御の複雑さを理解しているアクティブなドライバーにより適しています。 機械は快適さが好きな人により適しています。 ロボットは妥当な燃料消費を提供し、測定された運転に適しています。 機械の最もスムーズな操作を愛する人には、バリエーターが適しています。

技術仕様の点では、完璧な箱を指すことは不可能です。 それらのそれぞれは、独自の条件で、特定の運転スキルで優れています。 初心者にとっては、さまざまなオートマチックトランスミッションの操作から始める方が簡単な場合もあれば、メカニックを使うスキルを身に付けることが望ましい場合もあります。

質問と回答：

ギアボックスはどのように機能しますか？ マニュアルトランスミッションは、さまざまなギア比を形成するギアのセットで構成されています。 オートマチックトランスミッションには、トルクコンバーターと可変径プーリー（バリエーター）が装備されています。 ロボットは、ダブルクラッチのみを備えた力学の類似物です。

ギアボックスの中身は何ですか？ ギアボックスの内部には、ドライブシャフトとドリブンシャフトがあります。 ボックスのタイプに応じて、プーリーまたはギアのいずれかがシャフトに取り付けられます。