289
11 ΣυΣτημα μεταΔοΣηΣ ΚινηΣηΣ
Διδακτικό Πεδίο 6
Ημιαξόνιο Διαφορικό
Κεντρικός άξονας (Καρντάν) Κιβώτιο ταχυτήτων με συμπλέκτη
Σχήμα 1: Σύστημα μετάδοσης κίνησης πίσω τροχών με τον κινητήρα μπροστά
Το σύστημα μετάδοσης κίνησης ενός οχήματος αποτελείται από τον συμπλέκτη, το κιβώτιο ταχυτήτων, τον κεντρικό άξονα (καρντάν), το διαφορικό και τα ημιαξόνια των τροχών (Σχ. 1).
Λειτουργίες • Μεταδίδει ροπή κινητήρα και ταχύτητα στους τροχούς κίνησης • Αυξάνει τη ροπή του κινητήρα στους τροχούς κίνησης • Μειώνει την ταχύτητα του κινητήρα στους τροχούς κίνησης
σχέσης του διαφορικού, η ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται και μεταφέρεται στα ημιαξόνια. • ημιαξόνια. Τα ημιαξόνια μεταφέρουν ροπή και ταχύτητα του κινητήρα στους τροχούς μέσω του διαφορικού.
Γίνεται διάκριση μεταξύ των αξόνων κίνησης σε πίσω τροχούς, τους εμπρός τροχούς και σε όλους τους τροχούς.
Χαρακτηριστικά • Τούνελ κεντρικού άξονα στο τμήμα των επιβατών • Ευνοϊκή διανομή βάρους μεταξύ μπροστινών και πίσω αξόνων • Οι μπροστινοί τροχοί μεταφέρουν υψηλές πλευρικές δυνάμεις, καθώς ασκείται μόνο δύναμη του συστήματος διεύθυνσης σε αυτούς • Αύξηση στην δύναμη έλξης κατά την επιτάχυνση και την οδήγηση σε ανηφόρα λόγω αύξησης στο φορτίο των τροχών
11.1.1 Κίνηση πίσω τροχών
Κίνηση πίσω τροχών με κινητήρα πίσω
11.1 τύποι κίνησης
Η ισχύς κίνησης μεταφέρεται από τους τροχούς του πίσω άξονα στον δρόμο.
Κίνηση πίσω τροχών με κινητήρα μπροστά (Σχ. 1) Ο κινητήρας βρίσκεται συνήθως πάνω ή απευθείας πίσω από τον μπροστινό άξονα, στηριγμένος κατά μήκος. Η έξοδος της ισχύος είναι γύρω από το πίσω μέρος του οχήματος. • Συμπλέκτης ή μετατροπέας ροπής. Αυτός μεταφέρει τη ροπή του κινητήρα στο κιβώτιο ταχυτήτων. • Κιβώτιο ταχυτήτων. Στο κιβώτιο ταχυτήτων η ροπή και η ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζονται στην κατάσταση οδήγησης μέσω ζευγών οδοντοτροχών. • Κεντρικός άξονας . Ο κεντρικός άξονας (καρντάν) μεταδίδει ροπή και ταχύτητα κινητήρα από το κιβώτιο ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας στο διαφορικό. • Κίνηση πίσω τροχών. Η ροή ισχύος εκτρέπεται κατά 90 μοίρες στον άξονα των τροχών. Η ροπή αυξάνεται αντίστοιχα με την αναλογία της τελικής
Κιβώτιο ταχυτήτων
Ημιαξόνιο
Κινητήρας
Σχήμα 2: Κίνηση πίσω τροχών με κινητήρα πίσω
290
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
Οι πίσω κινητήρες στηρίζονται στην περιοχή του πίσω άξονα (Σχ. 2, σελ. 289). Για την εξοικονόμηση χώρου, χρησιμοποιούνται κινητήρες με μικρούς κυλίνδρους σε σειρά.
Χαρακτηριστικά • Περιορισμένος χώρος αποσκευών • Μεγάλο βάρος στον πίσω άξονα • Υπερστροφή σε καμπύλες
11.1.2 Κίνηση στους εμπρός τροχούς Η ισχύς κίνησης μεταδίδεται από τους εμπρός τροχούς σε οχήματα με κίνηση μπροστινών τροχών.
Ο κινητήρας στηρίζεται μπροστά κατά μήκος ή κάθετα. Ο κινητήρας, ο συμπλέκτης, το κιβώτιο ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας, ο κεντρικός άξονας και το διαφορικό σύστημα συνδυάζονται για να σχηματίσουν μια ενιαία μονάδα (Σχ. 1). Κινητήρας με συμπλέκτη
Κιβώτιο ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας με διαφορικό
μόνιμη κίνηση στους 4 τροχούς Όλοι οι τροχοί κινούνται συνεχώς. Ένα κεντρικό διαφορικό μεταξύ των μπροστινών και πίσω αξόνων απαιτείται προκειμένου να εξισορροπεί τις διαφορικές ταχύτητες τροχών στους άξονες κίνησης. Ένα κιβώτιο μετάδοσης κίνησης μεταδίδει την ισχύ κίνησης στους μπροστινούς και πίσω άξονες (Σχ. 2).
Χαρακτηριστικά • Η συνολική ελκτική δύναμη όλων των τροχών κίνησης είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με την κίνηση μπροστινών ή πίσω τροχών. • Υψηλή σταθερότητα κατεύθυνσης ιδιαίτερα κατά την κίνηση σε γωνία (στροφή), καθώς οι μειωμένες δυνάμεις κίνησης μεταφέρονται ανά τροχό, ώστε είναι διαθέσιμα μεγαλύτερα αποθέματα γωνιακής δύναμης. • Υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου λόγω μεγαλύτερου βάρους και απώλειας τριβής. Ημιαξόνιο
Ημιαξόνιο
Κεντρικός άξονας
Πίσω διαφορικό
Ημιαξόνιο
Κιβώτιο ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας Κιβώτιο μετάδοσης κίνησης
Σχήμα 1: Κίνηση στους εμπρός τροχούς με κινητήρα μπροστά
Σχήμα 2: Σύστημα μετάδοσης κίνησης στους 4 τροχούς
Χαρακτηριστικά • Η μετάδοση γωνιακών δυνάμεων στον μπροστινό άξονα μειώνεται, καθώς οι δυνάμεις κίνησης δρουν και στους τροχούς σ' αυτόν τον άξονα. • Κατά την επιτάχυνση, μειώνεται η γωνιακή δύναμη και η δύναμη έλξης στους τροχούς κίνησης, καθώς μειώνεται το φορτίο στον τροχό στον μπροστινό άξονα • Διάφορες δυνάμεις που δρουν στους τροχούς επηρεάζουν την συμπεριφορά του συστήματος διεύθυνσης.
απώλεια τριβής στο σύστημα μετάδοσης κίνησης Η τριβή στα γρανάζια και τα ρουλεμάν του κιβωτίου ταχυτήτων και των αξόνων καταλήγει σε απώλεια ισχύος. Ο Πίνακας 1 απεικονίζει τα εγκατεστημένα εξαρτήματα και τις κατά προσέγγιση απώλειες τριβής των διαφορετικών τύπων οδήγησης, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα οχημάτων με μπροστινή θέση κινητήρα και χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων μεταβλητής ταχύτητας.
11.1.3 Κίνηση σε όλους τους τροχούς Σε οχήματα με κίνηση σε όλους τους τροχούς, η ισχύς κίνησης και των 4 τροχών μεταδίδεται στο δρόμο.
Γίνεται διάκριση μεταξύ επιλεκτικής κίνησης 4 τροχών και μόνιμης κίνησης 4 τροχών, με διαφορετική διανομή ροπής στους μπροστινούς και πίσω τροχούς. επιλεκτική κίνηση στους 4 τροχούς Εδώ οι τροχοί του μη κινούμενου άξονα εμπλέκονται μ' έναν συμπλέκτη όταν χρειάζεται, π.χ. για χιόνι ή για οδήγηση εκτός δρόμου.
Πίνακας 1: εγκατεστημένα εξαρτήματα και απώλεια τριβής των διαφορετικών τύπων κίνησης Εξαρτήματα Συμπλέκτης Κιβώτιο ταχυτήτων Κίνηση εμπρός Κίνηση πίσω Κεντρικός άξονας Κιβώτιο μετάδοσης Ημιαξόνια Απώλεια τριβής
Τύποι κίνησης Εμπρός x x x x (2) περίπου 9%
Πίσω x x x x x (2) περίπου 11%
4 τροχοί x x x x x (2) x x (4) περίπου 18%
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
11.2 Συμπλέκτης Ο συμπλέκτης είναι τοποθετημένος στο σύστημα μετάδοσης του οχήματος ως λυόμενος σύνδεσμος εμπλοκής και απεμπλοκής μεταξύ του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων.
Λειτουργίες • μεταφορά της ροπής στρέψης του κινητήρα στο κιβώτιο ταχυτήτων. Η απαιτούμενη ροπή θα πρέπει να κατευθύνεται προς το κιβώτιο ταχυτήτων για όλη την ωφέλιμη περιοχή στροφών του κινητήρα και για όλες τις συνθήκες οδήγησης. • Δυνατότητα ομαλής εκκίνησης, χωρίς τραντάγματα (σκορτσαρίσματα). Κατά τη διάρκεια της εκκίνησης, πραγματοποιεί εξομείωση της ταχύτητας μεταξύ του περιστρεφόμενου σφονδύλου και του σταθερού άξονα εισόδου(πρωτεύοντα) του κιβωτίου ταχυτήτων μέσω του φαινομένου της τριβής ολισθήσεως (ολίσθηση). • Διευκολύνει την ταχεία και ελαττωματική αλλαγή ταχυτήτων. Προκειμένου να γίνει ο συγχρονισμός (εξίσωση ταχύτητας) των εξαρτημάτων (οδοντωτοί τροχοί) του κιβωτίου ταχυτήτων που πρέπει να εμπλακούν, είναι απαραίτητο να διακοπεί άμεσα η σύνδεση τριβής μεταξύ του κινητήρα και του μηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων. • απόσβεση στρεπτικών ταλαντώσεων. Η ρυθμική ακολουθία των νεκρών χρόνων του κινητήρα προκαλεί κραδασμούς στο στροφαλοφόρο άξονα λόγω αδράνειας. Ο μηχανισμός απόσβεσης στο πλατό του συμπλέκτη αποσβένει αυτούς τους κραδασμούς. Οι θόρύβοι του κιβώτιου ταχυτήτων με αυτό τον τρόπο ελαχιστοποιούνται. • Προστατεύει τον κινητήρα και τα εξαρτήματα του συστήματος μετάδοσης από υπερφόρτιση. Η μεταφορά της υπερβολικής ροπής που συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν ο κινητήρας είναι μπλοκαρισμένος αποτρέπεται λόγω της ολίσθησης.
291
11.2.1 Συμπλέκτης τριβής Ο συμπλέκτης τριβής μεταφέρει την ροπή του κινητήρα, με την δύναμη της της τριβής, απο τον κινητήρα στον άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων.
Η μεταφερόμενη ροπή μέσω του συμπλέκτη εξαρτάται από τις δυνάμεις πίεσης. Αυτές δημιουργούνται από: • Ενα κεντρικό ελατηριωτό διάφραγμα • Έμβολα με υδραυλική ενεργοποίηση • Πολλά ελικοειδή ελατήρια
Συμπλέκτης μονόδισκος με δισκοειδές ελατήριο (ελατηριωτό διάφραγμα) Ο συμπλέκτης αυτός τοποθετείται σε επιβατηγά και σε φορτηγά οχήματα. Αποτελείται απο τα παρακάτω κύρια εξαρτήματα (Σχ.1): • Κάλυμμα συμπλέκτη (περίβλημα) που περιλαμβάνει την πλάκα πίεσης, το δισκοειδές ελατήριο (χτένι), τους αποστατικούς πείρους, τους δακτύλιους ανατροπής, τα εφαπτομενικά ελατήρια (δακτυλιοειδή). Η πλάκα πίεσης συνδέεται με το κάλυμμα συμπλέκτη μέσω των εφαπτομενικών ελατηριών (δακτυλιοειδη). Το δισκοειδές ελατήριο (ελατηριωτό διάφραγμα) στηρίζεται σε 2 δακτύλιους ανατροπής, οι οποιοι συγκρατούνται με αρκετούς αποστατικούς πείρους στην περίμετρο του καλύμματος. Λειτουργεί ως μοχλός με 2 βραχίονες χρησιμοποιώντας τους δακτύλιους ανατροπής σαν έδρανο στήριξης. • Δίσκος συμπλέκτη, με πλήμνη, περιφερειακά και απο τις δύο πλευρές υπάρχει υλικό τριβής και ελασμάτινος φορέας του υλικού τριβής. • ενεργοποιητής συμπλέκτη με ωστικό ρουλεμάν. Βολάν (σφόνδυλος) Κάλυμμα συμπλέκτη Πλάκα πίεσης Δακτύλιοι ανατροπής Αποστατικοί πείροι Ελατηριωτό διάφραγμα Διχάλα αποσύμπλεξης
Τα είδη συμπλεκτών που ακολουθούν χρησιμοποιούνται ως συπλέκτες εκκίνησης και διακοπής:
Συμπλέκτης τριβής • Ξηρός συμπλέκτης με διάφραγμα ελατήριο π.χ. Συμπλέκτης μονόδισκος Συμπλέκτης δύο δίσκων Διπλός συμπλέκτης • υγρός συμπλέκτης με πλάκες και υδραυλική κίνηση, π.χ. σε αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων, δίδυμοι συμπλέκτες και μηχανική κίνηση, π.χ. σε μοτοσυκλέτες • Φυγοκεντρικός συμπλέκτης π.χ. σε δίκυκλα και μοτοσυκλέτες
Χειριστής συμπλέκτη
Αφαλός Πλάκα συμπλέκτη
Εφαπτόμενο φυλλοειδές ελατήριο Επένδυση τριβής
Σχήμα 1: Συμπλέκτης μονόδισκος με ελατηριωτό διάφραγμα
292
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
αρχή λειτουργίας
FN
FN
FR
Σφόνδυλος (Βολάν)
Πλάκα πίεσης Πίεση συμπλέκτη
MK = FR · rm
rm
a
b a
Συμπλέκτης σε σύμπλεξη Το δισκοειδές ελατήριο είναι υπο τάση και πιέζει μέσω της πλάκας πίεσης την επιφάνεια τριβής του δίσκου του συμπλέκτη στη επιφάνεια τριβής του σφονδύλου (βολάν) (Σχ. 1). Ως αποτέλεσμα, δυνάμεις τριβής FR παράγονται μεταξύ της πλάκας πίεσης, του δίσκου και του σφονδύλου. Η δύναμη τριβής και του βραχίονα rm επηρεάζουν τη ροπή MK που μεταφέρεται στο κιβώτιο μεταβλητών ταχυτήτων μέσω του δίσκου του συμπλέκτη. Ο δίσκος του συμπλέκτη συνδέεται με (στρεπτική αντοχή) πολύσφηνο στον άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων. Η μεταφερόμενη ροπή στρέψης εξαρτάται από • Την δύναμη πίεσης του δισκοειδούς ελατηρίου • Τον συντελεστή τριβής των επιφανειών τριβής • Την ενεργό ακτίνα της δύναμης περιστροφής • Τον αριθμό επιφανειών με υλικό τριβής
Ελκτική αποσύμπλεξη b
Συμπιεσμένη αποσύμπλεξη
0,3 έως 0,5 mm
Διάκενο
Σχήμα 2: Συμπιεσμένη και ελκτική αποσύμπλεξη
των. Με το σύστημα μοχλού μονού βραχίονα χρειάζεται μικρότερη δύναμη αποσύμπλεξης. Δύναμη επαφής. Καθώς η επένδυση τριβής φθείρεται, η δύναμη επαφής αρχικά αυξάνει σε μέγιστο βαθμό, έπειτα πέφτει διαρκώς (Σχ. 2, σελίδα 293). Πάνω από το όριο φθοράς, η πτώση είναι σημαντική και ο συμπλέκτης μπορεί να ολισθήσει. Πίεση αποσύμπλεξης. Η δύναμη που απαιτείται για την αποσύμπλεξη του συμπλέκτη αυξάνει αρχικά σε γραμμική βάση. Η δύναμη αποσύμπλεξης μειώνεται αφότου το ελατηριωτό δάφραγμα αρχίσει να γέρνει. Χαρακτηριστικά συμπλέκτη με δισκοειδές ελατήριο • Απλή κατασκευή • Η δύναμη πίεσης είναι ανεξάρτητη απο την φθορά του υλικού τριβής
αυτορυθμιζόμενος συμπλέκτης δισκειδούς ελατηρίου για επιβατηγά οχήματα (SAC) (Σχ. 3)
Σχήμα 1: Δυνάμεις στο συμπλέκτη
Συμπλέκτης σε αποσύμπλεξη Συμπιεσμένη αποσύμπλεξη (Σχ. 2). Όταν το πεντάλ συμπλέκτη είναι πατημένο, τα χτένια του δισκοειδούς ελατηρίου πιέζονται απο το ωστικό ρουλεμάν προς την κατεύθυνση του σφονδύλου και η εξωτερική διάμετρος του δισκοειδούς ελατηρίου που βρίσκεται ανάμεσα στους δακτύλιους ανατροπής ως μοχλός διπλού βραχίονα κινείται αντίθετα. Τα δακτυλιοειδή ελατήρια, που ενώνουν την πλάκα πίεσης με το κάλυμμα, προκαλούν την ανύψωση (απομάκρυνση) της πλάκας πίεσης απο τη επιφάνεια τριβής του δίσκου. Η μεταφορά της ροπής διακόπτεται και δημιουργούνται διάκενα μεταξύ επιφανειών του δίσκου και των επιφανειών επαφής (σφόνδυλος, πλάκα πίεσης). ελκτική αποσύμπλεξη (Σχ. 2). Οταν το πεντάλ του συμπλέκτη είναι πατημένο, το ωστικό ρουλεμάν απομακρύνεται απο το κάλυμμα του συμπλέκτη. Τα εσωτερικά άκρα του δισκοειδούς ελατηρίου είναι συνδεδεμένα περιμετρικά σε ένα αυλάκι του ωστικού ρουλεμάν και έλκονται από αυτό προς το κιβώτιο ταχυτή-
Ο αυτορυθμιζόμενος συμπλέκτης (SAC) ρυθμίζεται μόνος του ανάλογα με τη φθορά του υλικού τριβής.
Δομή. Επιπλέον εξαρτήματα του συμπλέκτη δισκοειδούς ελατηρίου είναι: • αισθητήρας δισκοειδούς ελατηρίου • ρυθμιστικός δακτύλιος Δακτύλιος ρύθμισης
Δισκοειδές ελατήριο αισθητήρα
Σχήμα 3: αυτορυθμιζόμενος συμπλέκτης δισκοειδούς ελατηρίου για επιβατηγά οχήματα
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
293
αρχή λειτουργίας του αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη (SAC) (Σχ. 1) Το ρουλεμάν του ελατηριωτού διαφράγματος δεν είναι μόνιμα καρφωμένο στο κάλυμμα του συμπλέκτη. Αντίθετα, υποστηρίζεται έτσι ώστε να στρέφεται μέσω του δισκοειδούς ελατηρίου του αισθητήρα και του δακτυλίου ρύθμισης. Καθώς η επένδυση φθείρεται, η πλάκα πίεσης κινείται προς το βολάν. Αν η δύναμη συγκράτησης στο σημείο του ρουλεμάν στο δισκοειδές ελατήριο του αισθητήρα ξεπεραστεί κατά την αποσύμπλεξη του συμπλέκτη, το ελατήριο του διαφράγματος τείνει προς την κατεύθυνση του βολάν, μέχρι η δύναμη αποσύμπλεξης και η δύναμη του δισκοειδούς ελατηρίου του αισθητήρα γίνουν ξανά πανομοιότυπες. Εξαιτίας αυτού, ονομάζεται επίσης και συμπλέκτης ρυθμιζόμενου φορτίου. Το δακτυλιοειδές κενό που δημιουργείται αντισταθμίζεται από το δακτύλιο ρύθμισης. Μετά τη φθορά Κάλυμμα συμπλέκτη Δισκοειδές ελατήριο αισθητήρα Ρουλεμάν ελατηριωτού διαφράγματος
Πλάκα πίεσης
Δομή Οι δίσκοι κυρίως αποτελούνται απο τα παρακάτω εξαρτήματα (Σχ.3): • Δίσκος-φορέας υλικού τριβής. • Υλικό τριβής • Πλήμνη με εσωτερικό πολύσφηνο και φλάντζα • Ελατήρια απόσβεσης στρεπτικών ταλαντώσεων • Ελατήρια υλικού τριβής Ήλος
Ελατήριο απόσβεσης
Τμήμα ελατηρίου επένδυσης Ήλος τμήματος Δισκοειδές ελατήριο Δακτύλιος τριβής
Πλήμνη
Ελατήριο συμπίεσης
Σφόνδυλος (Βολάν)
Σφήνα ρυθμιστή Ελατήριο διαφράγματος Νέα θέση
Θέση ελατηρίου διαφράγματος μετά τη φθορά
Σχήμα 1: αυτορυθμιζόμενος συμπλέκτης (SAC) με ελατήριο διαφράγματος
Το διάφραγμα (Σχ. 2) απεικονίζει δυνάμεις επαφής και απελευθέρωσης του ελατηρίου του διαφράγματος και των συμπλεκτών SAC σχετικά με τη φθορά της επένδυσης. Θέση εγκατάστασης
Φθορά υλικού τριβής
N 4000 3000
Πείρος διακοπής Πλάκα κίνησης
Επένδυση συμπλέκτη
ΔισκοΔακτύλιος ειδές Πλήμνη τριβής Ελατήριο Ήλος ελααπόσβεσης τμήματος τήριο
Πλάκα κίνησης
Πείρος στάσης
Ήλος
Τμήμα ελατηρίου επένδυσης
Σχήμα 3: Σχέδιο δίσκου συμπλέκτη
6000
Δύναμη επαφής
Λειτουργίες • Μεταφορά της ροπής του κινητήρα από τον σφόνδυλο στον άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων • Δυνατότητα ομαλής χωρίς τραντάγματα εκκίνησης • Απόσβεση στρεπτικών ταλαντώσεων
Δακτύλιος ρύθμισης
Επένδυση
Δύναμη αποσύμπλεξης
Δίσκοι συμπλέκτη
Συμπλέκτης χωρίς SAC
2000
SAC
1000 0 1 2 3 Φθορά επένδυσης υλικού τριβής
4 mm 5
Σχήμα 2: Χαρακτηριστικές καμπύλες ελατηρίου διαφράγματος και συμπλεκτών SAC
Χαρακτηριστικά του συμπλέκτη SAC (Σχ. 2) • Χαμηλότερες δυνάμεις αποσύμπλεξης σε σύγκριση με τους συμβατικούς συμπλέκτες με ελατηριωτό διάφραγμα • Οι πιέσεις επαφής παραμένουν σταθερές στη διάρκεια ζωής συντήρησης των επενδύσεων • Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής μέχρι τη συντήρηση λόγω του μεγαλύτερου εύρους φθοράς
υλικά τριβής συμπλέκτη Τα υλικά τριβής του δίσκου συνεργάζονται με τις επιφάνειες τριβής του σφονδύλου και της πλάκας πίεσης. Οι απαιτήσεις απο αυτά είναι: • Μεγάλη αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες • Υψηλή αντοχή στην φθορά • Μεγάλο συντελεστή τριβής που διατηρείται σταθερός σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. υλικά τριβής για ξηρούς δίσκους οργανικα υλικά τριβής. Αυτά αποτελούνται από: • Υαλονήματα , ανθρακονήματα , αραμίδιο • Ένθετες στρώσεις με σύρματα απο χαλκό ή ορείχαλκο • Φαινολικές ρητίνες ως συνδετικό • Γέμισμα με θειικό βάριο, υαλοσφαιρίδια και ανθρακόσκονη εφαρμογή στα επιβατηγά και εμπορικά οχήματα.
294
μεταλλικά υλικά τριβής (Σχ.1). Αυτά αποτελούνται απο ένωση διαφορετικών μετάλλων (χαλκός, σίδηρος) ή κράματα μετάλλων χαλκού ή ορείχαλκου. Οξείδια μετάλλων και γραφίτης χρησιμοποιούνται ως αδρανή υλικά. Ιδιότητες: εξαιρετική αντοχή στις υψηλές θερμοκρασίες, καλή λειτουργία σε έκτακτες ανάγκες και μεγάλη αντοχή στη φθορά. εφαρμογή: Φορτηγά και αγωνιστικά αυτοκίνητα.
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
σκοειδές ελατήριο. Η διάταξη τριβής αποσβένει τις στρεπτικές ταλαντώσεις οι οποίες εμφανίζονται λόγω τριβή. Η αξονική δύναμη πίεσης που απαιτείται για την τριβή επιτυγχάνεται με το δισκοειδές ελατήριο.
ελατήρια (ανάρτηση) απόσβεσης στρεπτικών ταλαντώσεων Αυτά διευκολύνουν την ομαλή και χωρίς τραντάγματα εκκίνηση.
Τα ελατήρια (ανάρτηση) του υλικού τριβής είναι τοποθετημένα ανάμεσα στις επιστρώσεις του υλικού τριβής. Η αξονική ανάρτηση έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε τα υλικά τριβής να εμπλέκονται απαλά κατά την εκκίνηση και να είναι σε επαφή με όλη τη επίπεδη επιφάνεια τους όταν υπάρχει πλήρης σύμπλεξη.
Ωστικό ρουλεμάν Αυτό θέτει σε λειτουργία το ελατηριωτό διάφραγμα.
Σχήμα 1: Δίσκος συμπλέκτη με μεταλλικές επενδύσεις
υλικά τριβής για υγρούς δίσκους Χάρτινα υλικά τριβής. Αυτά αποτελούνται από ίνες ξύλου και βάμβακος, ανθρακονήματα και υαλονήματα και χρησιμοποιούν ως συνδετικό μέσο εποξική ή φαινολική ρητίνη. Σύνθετα υλικά απο ανθρακονήματα και κεραμικά καθώς και μεταλλικά στοιχεία χρησιμοποιούνται σαν υλικά τριβής σε συμπλέκτης με υψηλή θερμική καταπόνηση. εφαρμογή: ως υγροί πολύδισκοι συμπλέκτες μοτοσυκλετών και αυτομάτων κιβωτίων.
Χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικοί τύποι: ωστικό ρουλεμάν με κεντρική μηχανική οδήγηση και ωστικό ρουλεμάν με κεντρική υδραυλική οδήγηση. Ωστικό ρουλεμάν με κεντρική μηχανική οδήγηση. Αυτό οδηγείται κεντρικά επί του άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων από τον οδηγό χιτωνίου που είναι τοποθετημένος επάνω στο κιβώτιο ταχυτήτων (Σχ.2). Το ωστικό ρουλεμάν αποσύμπλεξης είναι ένα σφαιρικό ρουλεμάν κλειστού τύπου με ένα σταθερό εξωτερικό δακτύλιο και έναν κινητό εσωτερικό δακτύλιο ο οποίος έρχεται σε επαφή με τα εσωτερικά άκρα του δισκοειδούς ελατηρίου. Εσωτερικό άκρο δισκοειδούς ελατηρίου
Εξωτερικός δακτύλιος
Εσωτερικός δακτύλιος
αποσβεστήρες στρεπτικών ταλαντώσεων Αυτοί προορίζονται για την απόσβεση των στρεπτικών ταλαντώσεων που προέρχονται απο τον κινητήρα.
Έχει σχεδιαστεί για να εξαλείψει θορύβους του κιβωτίου ταχυτήτων π.χ. κροτάλισμα και φθορά δίσκου ταχυτήτων. Οι αποσβεστήρες στρεπτικών ταλαντώσεων αποτελούνται απο: • ελατήρια στρέψης • διάταξη τριβής. Σχεδίαση (Σχ. 3, Σελίδα 293). Η πλήμνη εδράζεται, με δυνατότητα περιστροφής κατά ελαστικό τρόπο, μέσω της φλάντζας της και των ελατηρίων απόσβεσης στον δίσκο-φορέα και στον ενδιαμεσο δίσκο. Υπό φορτίο υπάρχει η δυνατότητα περιορισμένης στρέψης μεταξύ πλήμνης και δίσκου–φορέα. Η ροπή στρέψης που καθορίζεται απο τα ελατήρια απόσβεσης πρέπει να είναι μεγαλύτερη απο την μέγιστη ροπή στρέψης του κινητήρα ώστε να αποτρέψει να κτυπήσει η φλάντζα της πλήμνης στους πίρους ανάσχεσης. Διάταξη τριβής. Αυτή βρίσκεται στο τμήμα της πλήμνης και αποτελείται από δακτύλιους τριβής και δι-
Άξονας εισόδου ταχυτήτων Ρουλεμάν αποσύμπλεξης
Χιτώνιο Διχάλα αποσύμπλεξης
Σχήμα 2: Ωστικό ρουλεμάν με κεντρική μηχανική οδήγηση
μηχανισμοί ενεργοποίησης συμπλέκτη Αυτοί ενισχύουν τη δύναμη που εφαρμόζει ο οδηγός στο πεντάλ και τη μεταφέρουν στο ωστικό ρουλεμάν. Οι συμπλέκτες ενεργοποιούνται με μηχανικό ή υδραυλικό τρόπο. μηχανική ενεργοποίηση συμπλέκτη. Η δυναμη του ποδιού μεταφέρεται μέσω του πεντάλ του συμπλέκτη, συρματόσχοινου ή συνδέσμων και δίχαλου στο ωστικό ρουλεμάν (Σχ. 1, Σελίδα 295). Οι σχέσεις των βραχιόνων στους μοχλούς έχουν υπολογιστεί με τρόπο, ώστε η δύναμη ποδιού που απαιτείται για την αποσύμπλεξη να μην είναι υψηλή και η διαδρομή του πεντάλ να μην είναι μεγάλη.
308
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
Τώρα δεν υπάρχει εμπόδιο στη μετακίνηση του εμπλοκέα ταχυτήτων, ο οποίος μπορεί να έλθει και να εμπλακεί μέσω των δοντιών εμπλοκής με τον οδοντοτροχό εμπλοκής. Η σύνδεση για τη μεταφορά της ροπής μεταξύ άξονα κιβωτίου ταχυτήτων και οδοντοτροχού σχέσης έχει αποκατασταθεί. Εμπλοκέας ταχυτήτων
ΟδοντοΟδοντοτροχός Δόντι Σώμα τροχός εμπλοκής συγχρονισμού εμπλοκής εμπλοκής
αρχή λειτουργίας. Κατά το συγχρονισμό, ο εμπλοκέας ταχύτητας εκτοπίζει τον εξωτερικό δακτύλιο συγχρονισμού στον ενδιάμεσο και τον ενδιάμεσο δακτύλιο στον εσωτερικό δακτύλιο συγχρονισμού. Ο εσωτερικός και εξωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού περιστρέφονται με τριβή σε τέτοια έκταση όπου τα δόντια φραγής του εξωτερικού δακτυλίου συγχρονισμού αποτρέπουν την περαιτέρω εκτόπιση του εμπλοκέα ταχύτητας, μέχρι να επιτευχθεί συγχρονισμός. Τροχός αλλαγής ταχύτητας
Εμπλοκέας ταχύτητας
Ενδιάμεσος δακτύλιος Εσωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού
Σώμα συγχρονισμού
Εξωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού
Δόντι εμπλοκής
Σώμα συγχρονισμού
Σχήμα 1: τελική θέση εμπλοκέα (κούμπωμα)
Διάταξη συγχρονισμού με πολλαπλό συγχρονισμό Η διάταξη αυτή αφορά κυρίως την εμπλοκή μικρών σχέσεων. Εδώ οι διαφορές ταχυτήτων μεταξύ του εμπλοκέα και του και του χαλαρού τροχού αλλαγής ταχυτήτων είναι μεγαλύτερες απο ότι στις μεγάλες σχέσεις. Χρειάζονται μεγαλύτερες δυνάμεις τριβής απο ότι στις μεγάλες σχέσεις για να εξισωθούν οι περιστροφικές ταχύτητες, με επιτάχυνση ή φρενάρισμα των οδοντοτροχών. Στα σύγχρονα επιβατηγά αυτοκίνητα με μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων, για παράδειγμα στα 6-τάχυτα, χρησιμοποιούνται οι παρακάτω διατάξεις συγχρονισμού: • Συγχρονισμός 3 κώνων για τις σχέσεις 1η και 2α. • Διπλός συγχρονισμός για τις σχέσεις 3η και 4η . • Απλός συγχρονισμός για τις σχέσεις 5η, 6η και όπισθεν. Πλεονεκτήματα πολλαπλού συγχρονισμού • Μεγαλύτερη δύναμη τριβής με την ίδια δύναμη εμπλοκής • Γρήγορη και ευκολότερη εμπλοκή • Λιγότερη φθορά των δακτυλίων συγχρονισμού λόγω της χαμηλότερης πίεσης στην επιφάνεια τριβής. Διάταξη διπλού συγχρονισμού (συγχρονισμός με τρεις κώνους) Δομή (Σχ. 2) • Εσωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού • Εξωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού • Ενδιάμεσος δακτύλιος • Εμπλοκέας ταχυτήτων • Σώμα συγχρονισμού • Οδοντοτροχός εμπλοκής Ο ενδιάμεσος δακτύλιος και ο εσωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού δε συνδέονται περιστροφικά με τον τροχό αλλαγής ταχυτήτων και με τον εξωτερικό δακτύλιο συγχρονισμού. Δύο ζεύγη τριβής (εσωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού/ενδιάμεσος δακτύλιος και ενδιάμεσος δακτύλιος /εξωτερικός δακτύλιος συγχρονισμού) παρέχονται στην περίπτωση διπλού συγχρονισμού. Με αυτόν τον τρόπο, η συνολική επιφάνεια τριβής είναι σχεδόν η διπλάσια σε μέγεθος σε σχέση με αυτή του μονού συγχρονισμού.
Τροχός αλλαγής ταχύτητας Ενδιάμεσος δακτύλιος Δόντι εμπλοκής Εμπλοκέας ταχύτητας
Σχήμα 2: Διάταξη διπλού συγχρονισμού
Διάταξη συγχρονισμού με εξωτερικό συγχρονισμό (Σχ. 3) Δομή. Οι δακτύλιοι συγχρονισμού έχουν τις κωνικές επιφάνειες τριβής εξωτερικά στην περίμετρο, ενώ ο εμπλοκέας ταχυτήτων έχει την επιφάνεια τριβής στην εσωτερική της επιφάνεια. Τρεις αναστολείς στο δακτύλιο συγχρονισμού περιορίζουν την περιστροφή. Τα εσωτερικά ελατήρια συγκρατούν το δακτύλιο συγχρονισμού στον οδοντοτροχό εμπλοκής. Διαδικασία φραγής. Όταν οι στροφές διαφέρουν ο δακτύλιος συγχρονισμού στρέφεται το πολύ κατά 1/2 του πλάτους δοντιού εμπλοκής. Έτσι, δεν μπορεί ο εμπλοκέας να προωθηθεί επάνω στην οδόντωση εμπλοκής του οδοντοτροχού εμπλοκής. Η περαιτέρω προώθηση είναι για τόσο χρόνο φραγμένη, όσος χρειάζεται για να εξισωθούν οι στροφές μεταξύ του εμπλοκέα και του οδοντοτροχού εμπλοκής. Δακτύλιος Εσωτερικό συγχρονισμού Σώμα συγχρονισμού ελατήριο
Δακτύλιος συγχρονισμού
Κωνική κλίση οδόντωΕμπλοκέας με σης εμπλοκής Αναστολείς (φρένα) εσωτερικό κώνο περιστροφής
Σχήμα 3: Διάταξη συγχρονισμού με εξωτερικό συγχρονισμό
11 Σύστημα μετάδοσης κίνησης
309
11.6.3 εργασίες συντήρησης και αναζήτηση βλαβών στα κιβώτια ταχυτήτων με σχέσεις μετάδοσης απαραίτητες εργασίες συντήρησης • Ελέγξτε τη στάθμη λαδιού, διορθώστε αν είναι απαραίτητο. • Ελέγξτε το μηχανισμό αλλαγής ταχυτήτων για τη διευκόλυνση της κίνησης και τη σωστή λειτουργία. • Εκτελέστε μια αλλαγή λαδιού, αν συνίσταται, σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. • Ελέγξτε το κάλυμμα του κιβωτίου ταχυτήτων για διαρροές.
Έλεγχοι για εντοπισμό σφαλμάτων και δυσλειτουργιών • Οπτικές επιθεωρήσεις, π.χ. της ανάρτησης του κιβωτίου ταχυτήτων και της συνδεσμολογίας αλλαγής ταχυτήτων • Έλεγχοι θορύβου, π.χ. θόρυβοι οδοντοτροχών και ρουλεμάν στο ρελαντί και κατά τις μεταβολές φορτίου • Έλεγχοι λειτουργίας, π.χ. συγχρονισμός κατά τις αλλαγές ταχυτήτων
αντιμετώπιση προβλημάτων Σφάλμα/δυσλειτουργία
Αιτία
Αποκατάσταση
Η αλλαγή ταχύτητας κολλάει Λυγισμένη σύνδεση κιβωτίου ταχυτήτων Ελαττωματική ανάρτηση κιβωτίου ταχυτήτων Λάθος ρύθμιση
Αντικατάσταση ελαττωματικών εξαρτημάτων Διορθώστε τη ρύθμιση
Βγαίνει από την ταχύτητα
Λυγισμένη διχάλα επιλογέα Φθαρμένα δόντια αλλαγής ταχύτητας Ελαττωματική φραγή αλλαγής ταχύτητας Βλάβη ανάρτησης κινητήρα ή κιβωτίου ταχυτήτων
Αντικαταστήστε τη διχάλα του επιλογέα Αντικαταστήστε τους οδοντωτούς τροχούς Αντικαταστήστε τα εξαρτήματα ανάρτησης
Κακός συγχρονισμός κιβωτίου ταχυτήτων
Φθαρμένος δακτύλιος συγχρονισμού Αντικαταστήστε τους δακτυλίους Χρησιμοποιείται λάθος λάδι κιβωτίου ταχυτή- συγχρονισμού των Χρησιμοποιήστε το συνιστώμενο λάδι κιβωτίου ταχυτήτων
Θόρυβοι κιβωτίου ταχυτήτων κατά την οδήγηση υπό φορτίο
Ελαττωματικά στηρίγματα κιβωτίου ταχυτήτων Αντικαταστήστε τα στηρίγματα του κιβωτίου ταχυτήτων Βλάβη των δοντιών Αντικαταστήστε τους οδοντωτούς τροχούς
Διαρροές απ' το κάλυμμα
Διαρροή δακτυλίων φραγής, φλαντζών
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗΣ 1 Για ποιο λόγο είναι αναγκαίο ένα κιβώτιο ταχυτήτων σε ένα αυτοκίνητο με κινητήρα εσωτερικής καύσης; 2 Ποιες είναι οι λειτουργίες του κιβωτίου ταχυτήτων στο αυτοκίνητο; 3 Τι καταλαβαίνετε με την έκφραση ελαστική περιοχή ενος κινητήρα εσωτερικής καύσης 4 Εξηγήστε τον όρο σχέση μετάδοσης δίνοντας ένα παράδειγμα ένος απλού ζεύγους οδοντοτροχών. 5 Ποιές είναι οι συνέπειες μιας σχέσης μετάδοσης μεγαλύτερης της μονάδας στην μετατροπή της ροπής και της ταχύτητας σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων; 6 Ποιές είναι οι διαφορές μεταξύ ενός ομοαξονικού και ενος ετεροαξονικού κιβωτίου ταχυτήτων; 7 Ενα μηχανικό κιβώτιο έχει σχέση μετάδοσης i=3.5 στην 1η ταχύτητα και i=0.73 στην 5η ταχύτητα. Ποιά είναι η ροπή και οι στροφές σε αυτές τις σχέσεις, όταν η ροπή του κινητήρα είναι 100 Νm και οι στροφές 1000 rpm; 8 Ποιες διαφορές υπάρχουν στα χειροκίνητα κιβώτια ταχυτήτων; 9 Με ποιες προϋποθέσεις είναι δυνατή η ταυτόχρονη μόνιμη εμπλοκή οδοντοτροχών σε κιβώτια ταχυτήτων;
Αντικαταστήστε τα ελαττωματικά εξαρτήματα
10 Πως γίνεται η ροή της κίνησης σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων με συγχρονιστές μεταξύ του οδοντοτροχού και του άξονα; 11 Ποια είναι η ροή της δύναμης σε ένα ομοαξονικό κιβώτιο ταχυτήτων και ποια σε ένα ετεροαξονικό; 12 Ποια αποστολή έχουν οι διατάξεις συγχρονισμού στα κιβώτια ταχυτήτων με μούφες εμπλοκής; 13 Αναφέρατε τα εξαρτήματα στην διάταξη συγχρονισμού τύπου Borg-Warner. 14 Εξηγήστε τη διαδικασία συγχρονισμού και φραγής σε μία διάταξη συγχρονισμού τύπου Borg-Warner. 15 Ποιά είναι τα πλεονεκτήματα της διάταξης με πολλαπλό συγχρονισμό έναντι της διάταξης με απλό συγχρονισμό; 16 Επεξηγήστε την διάταξη με διπλό συγχρονισμό. 17 Σε ποιές σχέσεις χρησιμοποιούνται η απλή ,διπλή και 3-κώνων διατάξεις συγχρονισμού; 18 Ποιές εργασίες συντήρησης θα πρέπει να γίνονται στο μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων; 19 Πώς εντοπίζονται οι βλάβες σε ένα μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων; 20 Ποιές βλάβες προκαλούν ξεκούμπωμα (πέταγμα) της ταχύτητας; 21 Αναφέρατε τα αίτια παρουσίας κακού συγχρονισμού σε ένα μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων.