Механическая коробка передач: устройство и принцип работы.

Введение

Ручная коробка передач (MT), также известная как механическая коробка передач, стандартная коробка передач (в Канаде, Великобритании и Соединенных Штатах) или коробка передач с ручным управлением (в Соединенных Штатах), представляет собой многоскоростную систему трансмиссии для автомобилей, где переключение передач требует от водителя вручную выбирать передачи, управляя рычагом переключения передач и сцеплением (которое обычно представляет собой педаль для автомобилей или ручной рычаг для мотоциклов). Ранние автомобили использовали механические коробки передач с зубчатым зацеплением, имевшие до трех передач вперед. С 1950-х годов механические коробки передач с постоянным зацеплением стали все более распространенными, а количество передач вперед увеличилось до 5- и 6-ступенчатых механических коробок передач для современных автомобилей. Альтернативой механической коробке передач является автоматическая коробка передач; распространенными типами автоматических коробок передач являются гидравлическая автоматическая коробка передач (AT) и бесступенчатая трансмиссия (CVT), в то время как автоматизированная механическая коробка передач (AMT) и коробка передач с двойным сцеплением (DCT) внутренне схожи с обычной механической коробкой передач, но переключаются автоматически. Кроме того, существуют коробки передач, которые облегчают автоматическое управление сцеплением, но для ручной смены передач все еще требуется участие водителя, а именно полуавтоматические коробки передач. Эти системы основаны на конструкции обычной механической коробки передач с рычагом переключения передач и механически схожи с обычной механической коробкой передач, при этом управление и участие водителя по-прежнему необходимы для ручной смены передач (как и в стандартной механической коробке передач), но система сцепления полностью автоматизирована, а механическая связь педали сцепления полностью заменена приводом, сервоприводом или соленоидом и датчиками, которые автоматически управляют системой сцепления, когда водитель нажимает или перемещает рычаг переключения передач. Это устраняет необходимость в физической педали сцепления.

Обзор

Для ручной коробки передач требуется, чтобы водитель управлял рычагом переключения передач и сцеплением для изменения передач (в отличие от автоматической или полуавтоматической коробки передач, где одна (обычно сцепление) или обе эти функции автоматизированы). Большинство механических коробок передач для автомобилей позволяют водителю выбирать любое передаточное число в любое время, например, переключаться со второй на четвертую или с пятой на третью передачу. Однако последовательные механические коробки передач, которые обычно используются на мотоциклах и гоночных автомобилях, позволяют водителю выбирать только следующую более высокую или более низкую передачу. В транспортном средстве с ручной коробкой передач маховик прикреплен к коленчатому валу двигателя и, следовательно, вращается с частотой вращения двигателя. Диск сцепления расположен между маховиком и нажимной пластиной коробки передач, которая прикреплена к входному валу коробки передач, контролируя, соединена ли коробка передач с двигателем или нет. Педаль сцепления управляет нажимной пластиной (сцепление включено – педаль сцепления не нажата) или разъединяет ее с двигателем (сцепление выключено – педаль сцепления нажата). Когда двигатель работает, а сцепление включено (т.е. педаль сцепления отпущена), маховик вращает нажимную пластину сцепления и, следовательно, коробку передач. Конструкция большинства механических коробок передач для автомобилей заключается в том, что передаточные числа выбираются путем блокировки выбранных пар шестерен на выходном валу внутри коробки передач. Это принципиальное отличие от типичной гидравлической автоматической коробки передач, которая использует эпициклическую (планетарную) конструкцию и гидравлический преобразователь крутящего момента. Автоматическая коробка передач, позволяющая водителю управлять выбором передач (например, подрулевыми лепестками или положениями "+/-" на селекторе передач), называется коробкой передач с ручным управлением (manumatic) и не считается ручной коробкой передач. Некоторые автоматические коробки передач основаны на механической конструкции и внутреннем устройстве ручной коробки передач, но имеют дополнительные компоненты (такие как компьютерно-управляемые приводы и датчики), которые автоматически контролируют время и скорость переключения передач и сцепления; эта конструкция обычно называется автоматизированной механической коробкой передач (или иногда механической коробкой передач без сцепления). Современные механические коробки передач для автомобилей обычно используют пять или шесть передач вперед и одну передачу заднего хода, однако иногда выпускались коробки передач с двумя и семью передачами. Коробки передач для грузовых автомобилей и другого тяжелого оборудования часто имеют от восьми до двадцати пяти передач, чтобы поддерживать частоту вращения двигателя в пределах оптимального диапазона мощности для всех типичных скоростей движения. При работе с такими коробками передач часто используется один и тот же шаблон движения рычага переключения передач с одним или несколькими переключателями для включения следующей последовательности передач.

1890-е - 1940-е годы

Многие из первых автомобилей имели заднее расположение двигателя и использовали простой ременной привод, выполнявший функцию одноступенчатой коробки передач. Автомобиль Panhard et Levassor 1891 года считается значительным шагом вперед в развитии автомобильных трансмиссий, поскольку в нем была применена трехступенчатая механическая коробка передач. Эта трансмиссия, а также многие подобные конструкции, вдохновленные ею, представляла собой несинхронизированную (также называемую с кулачковым зацеплением) конструкцию, где переключение передач осуществлялось путем перемещения шестерен вдоль валов, чтобы нужные зубчатые колеса вошли в зацепление. Водителю требовалось точное согласование времени и регулировка дроссельной заслонки при переключении, чтобы скорости вращения шестерен были примерно одинаковыми в момент включения; в противном случае зубья не могли зацепиться. Достичь этого было сложно, поэтому переключение передач часто сопровождалось скрежетом или хрустом, из-за чего коробки передач прозвали "коробками ударов". Даже после того, как легковые автомобили перешли на синхронизированные трансмиссии (то есть с синхронизаторами), многие трансмиссии для тяжелых грузовиков, мотоциклов и гоночных автомобилей оставались несинхронизированными, чтобы выдерживать необходимые нагрузки или обеспечивать более быстрое переключение.

1950-е - 1980-е годы

Первым автомобилем, использовавшим механическую коробку передач с синхронизаторами, был Cadillac 1929 года, однако большинство автомобилей продолжали использовать несинхронизированные коробки передач как минимум до 1950-х годов. В 1947 году Porsche запатентовал систему синхронизации с раздельным кольцом, которая впоследствии стала наиболее распространенной конструкцией для легковых автомобилей. Porsche 356 1952 года стал первым автомобилем, в котором использовалась коробка передач с синхронизаторами на всех передачах вперед. В начале 1950-х годов в большинстве автомобилей синхронизаторы были предусмотрены только для переключения с третьей на вторую передачу (в руководствах для водителей рекомендовалось, что при необходимости переключения со второй на первую передачу лучше полностью остановиться). Вплоть до конца 1970-х годов большинство коробок передач имело три или четыре передачи вперед, хотя пятиступенчатые механические коробки передач иногда использовались в спортивных автомобилях, таких как Ferrari 166 Inter 1948 года и Alfa Romeo 1900 Super Sprint 1953 года. Пятиступенчатые коробки передач получили широкое распространение в 1980-х годах, как и использование синхронизаторов на всех передачах вперед.

1990-е годы по настоящее время

Шесть скоростных механические коробки передач начали появляться в высокопроизводительных автомобилях в начале 1990-х годов, например, в BMW 850i 1990 года выпуска и Ferrari 456 1992 года. Первая 6-ступенчатая механическая коробка передач была представлена в 1967 году на Alfa Romeo 33 Stradale. Первая 7-ступенчатая механическая коробка передач появилась в 2012 году на Porsche 911 (991). В 2008 году 75,2% автомобилей, произведенных в Западной Европе, были оснащены механической коробкой передач, по сравнению с 16,1% с автоматической и 8,7% с другими типами.

Шахты

Ручная коробка передач имеет несколько валов с различными шестернями и другими компонентами, установленными на них. Большинство современных легковых автомобилей используют коробки передач с постоянным зацеплением, состоящие из трех валов: входного вала, промежуточного вала (также называемого лейшафтом) и выходного вала. Входной вал соединен с двигателем и вращается на скорости двигателя при включенном сцеплении. Промежуточный вал имеет шестерни разных размеров, которые постоянно зацеплены с соответствующими шестернями на входном валу. Шестерни на выходном валу также постоянно зацеплены с соответствующими шестернями на промежуточном валу, однако шестерни выходного вала могут вращаться независимо от самого выходного вала (благодаря подшипникам, расположенным между шестернями и валом). С помощью муфт (приводимых в действие тягами переключения) скорость выходного вала временно фиксируется со скоростью выбранной передачи. Некоторые конструкции трансмиссий, такие как в Volvo 850 и S70, имеют два промежуточных вала, оба приводящих выходную шестерню, зацепленную с главной передачей переднеприводной трансмиссии. Это позволяет сделать трансмиссию более узкой, поскольку длина каждого промежуточного вала уменьшается вдвое по сравнению с валом, содержащим четыре передачи и два переключателя. Фиксированные и плавающие шестерни могут быть установлены на входном или выходном валу, или на обоих. Например, в пятиступенчатой коробке передач первые и вторые синхронизаторы могут быть установлены на промежуточном валу, а третьи, четвертые и пятые – на главном валу. Это означает, что когда автомобиль остановлен и работает на холостом ходу с включенным сцеплением и вращающимся входным валом, пары передач третьей, четвертой и пятой скоростей не вращаются. При включении нейтральной передачи ни одна из шестерен на выходном валу не зафиксирована на валу, что позволяет входному и выходному валам вращаться независимо друг от друга. Для задней передачи используется промежуточная шестерня для изменения направления вращения выходного вала. Во многих трансмиссиях входной и выходной валы могут быть напрямую заблокированы вместе (минуя промежуточный вал), чтобы создать передаточное отношение 1:1, которое называется прямой передачей. В трансмиссиях для автомобилей с продольным расположением двигателя (например, большинства заднеприводных автомобилей) обычно входной и выходной валы расположены на одной оси, поскольку это снижает крутильные усилия, которым должен противостоять корпус трансмиссии. Узел, состоящий как из входного, так и из выходного валов, называется главным валом (хотя иногда этот термин относится только к входному или выходному валу). Независимое вращение входного и выходного валов обеспечивается тем, что один вал расположен внутри полого отверстия другого вала, а между двумя валами установлен подшипник. В трансмиссиях для автомобилей с поперечным расположением двигателя (например, переднеприводных автомобилей) обычно есть только два вала: входной и промежуточный (иногда называемый входным и выходным). Входной вал проходит по всей длине коробки передач, и отдельного входного штифта нет. Эти трансмиссии также имеют встроенный дифференциал, который соединен через шестерню в конце промежуточного/выходного вала.

Собачий сцепление

В современной механической коробке передач с постоянным зацеплением зубы шестерен постоянно находятся в контакте друг с другом, а для выбора передаточного числа используются муфты собачкового типа (иногда называемые собачками). Когда муфты для всех передач разъединены (то есть когда коробка передач находится в нейтральном положении), все шестерни могут свободно вращаться вокруг выходного вала. Когда водитель выбирает передачу, муфта для этой передачи включается (через тяги переключения передач), блокируя выходной вал трансмиссии с определенным набором шестерен. Это означает, что выходной вал вращается с той же скоростью, что и выбранная шестерня, тем самым определяя передаточное число коробки передач. Муфта собачкового типа – это скользящий селекторный механизм, расположенный вокруг выходного вала. Она имеет зубья, которые входят в шлицы на валу, заставляя этот вал вращаться с той же скоростью, что и ступица шестерни. Однако муфта может перемещаться вперед и назад по валу, чтобы либо включить, либо разъединить шлицы. Это движение контролируется вилкой переключения, связанной с рычагом переключения передач. Вилка не вращается, поэтому она крепится к подшипнику на селекторе. Селектор обычно симметричен: он скользит между двумя шестернями и имеет синхронизатор и зубья с каждой стороны для блокировки любой шестерни с валом. В отличие от некоторых других типов муфт (например, педального сцепления в автомобильной механической коробке передач), муфта собачкового типа обеспечивает не скользящее соединение и не предназначена для намеренного проскальзывания.

Синхромеша

Для обеспечения плавных переключений передач без необходимости ручного выравнивания оборотов двигателя при каждом переключении, большинство современных легковых автомобилей используют "синхромеханизм" (также называемые "синхронизирующие кольца") на передних передачах. Эти устройства автоматически выравнивают скорость входного вала со скоростью выбираемой передачи, тем самым устраняя необходимость в таких приемах, как двойное выжимание сцепления. Синхромеханизм был изобретен в 1919 году Эрлом Эйвери Томпсоном и впервые применен на серийных автомобилях Cadillac в 1928 году. Необходимость синхромеханизма в коробке передач с постоянным зацеплением заключается в том, что кулачковые муфты требуют совпадения скорости входного вала со скоростью выбираемой передачи; в противном случае кулачки не смогут зацепиться, и будет слышен громкий скрежет при их столкновении. Поэтому, для ускорения или замедления входного вала по мере необходимости, к каждой передаче прикрепляются конусообразные латунные синхронизирующие кольца. Когда водитель перемещает рычаг переключения передач к следующей передаче, эти синхронизирующие кольца прижимаются к конической гильзе на кулачковой муфте, чтобы силы трения могли уменьшить разницу в скоростях вращения. Как только эти скорости выравниваются, кулачковая муфта может зацепиться, и новая передача включается. В современных коробках передач действие всех этих компонентов происходит настолько плавно и быстро, что оно практически незаметно. Многие коробки передач не имеют синхромеханизма на задней передаче (см. раздел "Задняя передача" ниже). Система синхромеханизма также должна предотвращать перескакивание муфты через блокирующие кольца во время выравнивания скоростей. Это достигается с помощью "блокирующих колец" (также называемых "кольцами-предохранителями"). Синхронизирующее кольцо немного поворачивается из-за момента трения от конической муфты. В этом положении кулачковая муфта не может зацепиться. После выравнивания скоростей трение на блокирующем кольце ослабевает, и блокирующее кольцо слегка проворачивается, выравнивая определенные канавки или пазы, позволяющие кулачковой муфте войти в зацепление. Наиболее распространенные металлы для синхронизирующих колец – латунь и сталь, которые производятся либо ковкой, либо штамповкой из листового металла. Последнее включает в себя выштамповку детали из металлической полосы с последующей механической обработкой для получения необходимой формы. Кольца иногда покрываются износостойкими накладками (также называемыми "фрикционными накладками") из молибдена, железа, бронзы или углерода (последние обычно используются в высокопроизводительных коробках передач из-за их высокой стоимости). Механический износ синхронизирующих колец и гильз может привести к потере эффективности системы синхромеханизма со временем. Эти кольца и гильзы должны преодолевать инерцию всего входного вала и диска сцепления при каждом переключении передач (а также инерцию и мощность двигателя, если водитель пытается переключить передачу, не полностью выжимая сцепление). Большие различия в скорости между входным валом и передачей требуют более высоких сил трения от компонентов синхромеханизма, что потенциально может увеличить скорость их износа.

Задние передачи

Даже в современных трансмиссиях, где все передние передачи выполнены по схеме постоянного зацепления, задняя передача часто использует более старую схему скользящего зацепления ("crash box"). Это означает, что при включении задней передачи шестерни перемещаются для зацепления друг с другом. Еще одна особенность задней передачи заключается в том, что она состоит из двух шестерен – промежуточной шестерни на вторичном валу и шестерни на выходном валу – и обе они жестко закреплены на своих валах (то есть всегда вращаются с той же скоростью, что и вал). Обычно это прямозубые шестерни, которые, в отличие от косозубых шестерен, используемых для передних передач, издают визжащий звук при движении автомобиля задним ходом. При включении задней передачи промежуточная шестерня физически перемещается для зацепления с соответствующими шестернями на входном и выходном валах. Чтобы избежать заклинивания при начале зацепления, шестерни должны быть неподвижны. Поскольку входной вал часто продолжает вращаться по инерции (даже после остановки автомобиля), необходим механизм для его остановки, например, использование синхронизаторов пятой передачи. Однако некоторые автомобили оснащены системой синхронизации и для задней передачи, что предотвращает возможное скрежетание при включении задней передачи, когда входной вал все еще вращается. Большинство трансмиссий имеют механизм блокировки, предотвращающий случайное включение задней передачи при движении автомобиля вперед. Это может быть воротник под рычагом переключения передач, который необходимо поднять, или требование приложить дополнительное усилие для перемещения рычага в плоскость задней передачи.

Несинхронная передача

Другой тип трансмиссии, применяемый в старых автомобилях, грузовиках и тракторах, – это несинхронизированная трансмиссия (также известная как коробка передач с грубым переключением). Несинхронизированные трансмиссии используют конструкцию с плавающей шестерней (или постоянного зацепления, в более поздних моделях) и получили прозвище "краш" из-за того, что трудности при переключении передач могут приводить к скрежету и ударам при переключении.

Сцепление

Транспортные средства с механической коробкой передач используют сцепление для управления связью между двигателем и коробкой передач, а также для разъединения коробки передач от двигателя при переключении передач и когда автомобиль неподвижен. Без сцепления двигатель бы глох каждый раз, когда автомобиль останавливался, и переключение передач было бы затруднено (для выключения передачи во время движения водителю необходимо регулировать дроссельную заслонку, чтобы коробка передач не была под нагрузкой, а для включения передачи необходимо, чтобы обороты двигателя соответствовали скорости вращения, необходимой для выбранной передачи). В большинстве автомобилей для управления сцеплением используется педаль, за исключением мотоциклов, на которых обычно имеется рычаг сцепления на левой рукоятке руля.

Типы переключения передач

В большинстве транспортных средств с механической коробкой передач водитель выбирает передачи, манипулируя рычагом, называемым рычагом переключения передач (также называемым переключателем передач, рычагом или селектором). В большинстве автомобилей рычаг переключения передач расположен на полу между водителем и передним пассажиром, но в некоторых автомобилях он крепится к рулевой колонке или центральной консоли. Движение рычага переключения передач передается (через жесткие тяги или тросы) на селекторные вилки внутри коробки передач. Мотоциклы обычно используют последовательные механические коробки передач, хотя схема переключения передач немного изменена из соображений безопасности. Выбор передачи обычно осуществляется левой ногой (или, на старых мотоциклах, правой ногой) с помощью рычага переключения передач, имеющего схему 1–N–2–3–4–5–6.

"Три на дереве" против "четыре на полу"

В то время, когда американские автомобили обычно имели только три скорости вперед, наиболее распространенным местом рычага переключения передач было на рулевой колонке – компоновка, которую иногда называли "три на дереве". В отличие от этого, высокопроизводительные автомобили и европейские автомобили в целом чаще использовали четырехступенчатую коробку передач с рычагом, установленным на полу. Эту компоновку называли "четыре на полу". У большинства автомобилей с передним расположением двигателя и задним приводом (FR) коробка передач расположена между водителем и передним пассажиром. Рычаги переключения передач, установленные на полу, часто соединены непосредственно с коробкой передач. Автомобилям с передним расположением двигателя и передним приводом (FF), с задним расположением двигателя и задним приводом (RR), а также автомобилям с передним расположением двигателя и задним расположением коробки передач часто требуется механическая тяга для соединения рычага переключения передач с коробкой передач.

Консольный переключатель

Некоторые небольшие автомобили 1950-х и 1960-х годов, такие как Citroën 2CV, Renault 4 и ранний Renault 5, имеют рычаг переключения передач, расположенный в приборной панели. Это было дешевле в производстве, чем рычаг на рулевой колонке, и более практично, поскольку коробка передач монтировалась перед двигателем. В этом случае тяги управления рычагом можно было разместить сверху двигателя. Недостатком является то, что переключение передач менее удобно и обычно занимает больше времени. В современных небольших автомобилях и минивэнах, таких как Suzuki MR Wagon, Fiat Multipla, Toyota Matrix, Pontiac Vibe, Chrysler RT, Honda Element, Honda Civic, Daihatsu Sigra и Honda Avancier, может быть установлен рычаг механической или автоматической коробки передач на приборной панели, подобно автомобилям Chrysler и Powerglide Corvairs середины 1950-х годов. Рычаги, установленные на центральной консоли, похожи на напольные рычаги переключения передач тем, что большинство из используемых в современных автомобилях работают в горизонтальной плоскости и могут быть установлены на трансмиссию аналогичным образом. Однако, из-за расположения рычага на центральной консоли по сравнению с рычагами на рулевой колонке и на полу, а также его положения относительно других элементов управления на панели, часто требуется установить рычаг в месте, где нет большого количества органов управления, необходимых для работы автомобиля, или часто используемых элементов управления, таких как аудиосистема или система отопления и кондиционирования, чтобы предотвратить случайное включение или путаницу у водителя. Все больше небольших автомобилей и фургонов от таких производителей, как Suzuki, Honda и Volkswagen, оснащаются рычагами на центральной консоли, поскольку они освобождают место на полу для других функций, таких как отсеки для хранения, без необходимости устанавливать рычаг на рулевую колонку. Кроме того, расположение рычага на центральной консоли по сравнению с рычагом на рулевой колонке делает рычаги на центральной консоли более удобными в использовании.

Внешний перезаряд

В 1950-х, 1960-х и 1970-х годах экономичная езда по шоссе на низких оборотах двигателя в некоторых случаях обеспечивалась на автомобилях, оснащенных 3- или 4-ступенчатыми коробками передач, за счет отдельного повышающего механизма, расположенного внутри или за задним корпусом коробки передач. Активация могла осуществляться вручную, при включенной высшей передаче, переключателем или кнопкой на рычаге переключения передач или на рулевой колонке, либо автоматически – кратковременным отпусканием педали газа при достижении автомобилем определенной скорости. Автоматический повышающий механизм отключался при полном нажатии на педаль газа, а также предусматривалась блокировка, позволяющая водителю отключить повышающий механизм и использовать коробку передач в обычном режиме (без повышения). Термин "повышающая передача" также используется для обозначения передачи с передаточным отношением меньше единицы (например, если высшая передача коробки передач имеет отношение 0,8:1).

Нажмите на старт

Транспортные средства с механической коробкой передач часто можно запустить с толкача, когда стартер неисправен, например, при разряженном аккумуляторе или при поломке самого стартера, который не может обеспечить достаточную энергию вращения для проворачивания двигателя. При запуске с толкача энергия, создаваемая движением колес по дороге, передается на карданный вал, затем на коробку передач и, в конечном итоге, на коленчатый вал. Когда коленчатый вал вращается под воздействием энергии, генерируемой движением автомобиля, двигатель начинает проворачиваться. Это имитирует работу стартера и аналогично использованию ручного стартера на очень старых автомобилях начала XX века, где вращение ручки заменено толканием автомобиля.

Техника вождения

В последнее время многие автоматические трансмиссии имеют больше передаточных чисел, чем их механические аналоги. В некоторых странах водительское удостоверение, выданное для транспортных средств с автоматической трансмиссией, недействительно для управления транспортными средствами с механической трансмиссией, но удостоверение для механической трансмиссии дает право управлять и теми, и другими.

Начало холма

Начало движения с места на автомобиле с механической коробкой передач требует дополнительного крутящего момента для разгона в гору, при этом существует вероятность откатывания автомобиля назад за время перенесения ноги водителя с педали тормоза на педаль акселератора (для повышения оборотов двигателя перед отпусканием сцепления). Традиционный способ начала движения в гору на автомобиле с механической коробкой передач – использование стояночного тормоза (также называемого "ручным тормозом", "аварийным тормозом" или "электронным тормозом") для удержания автомобиля неподвижным. Это позволяет водителю не использовать правую ногу для управления педалью тормоза, освобождая её для нажатия на педаль акселератора. После достижения необходимых оборотов двигателя водитель может отпустить сцепление, одновременно отпуская стояночный тормоз по мере его включения. Устройство, известное как "удержатель на склоне", впервые появилось на Studebaker 1936 года. Многие современные автомобили оснащены электронным стояночным тормозом, который часто включает в себя функцию удержателя на склоне, автоматически отпускающую стояночный тормоз при начале передачи мощности от двигателя к ведущим колесам. В большинстве легковых автомобилей опытные водители могут слегка прижать педаль сцепления, чтобы предотвратить значительное откатывание автомобиля назад в течение секунды, пока правая нога перемещается с педали тормоза на педаль акселератора; этот метод эффективно решает проблему удержания на склоне без использования стояночного тормоза и с минимальным износом сцепления, хотя и требует определенной сноровки.

Другие методы вождения

Согласование оборотов – это когда водитель использует педаль газа, чтобы выровнять обороты двигателя со скоростью автомобиля, чтобы переключения передач были плавными. Обычно это применяется водителями с несинхронизированными коробками передач или теми, кто управляет гоночными автомобилями.

Для переключения с двойным выжимом при понижении передачи: нажмите на педаль сцепления и переведите рычаг передач в нейтральное положение, отпустите педаль сцепления, кратковременно нажмите на педаль газа ("подгазуйте"), чтобы увеличить скорость промежуточного вала и, соответственно, скорость вращения нижней передачи, снова нажмите на педаль сцепления, переведите рычаг передач в нижнюю передачу, затем отпустите педаль сцепления.

Техника "каблук-носок" заключается в одновременном использовании одной ногой для управления педалью тормоза и педалью газа, что позволяет согласовывать обороты во время торможения. "Гребёнка", "блочное переключение" или "пропуск передач" – это техника понижения сразу на несколько передач, чтобы снизить износ коробки передач. Для обеспечения плавного переключения может потребоваться согласование оборотов. Комбинирование этой техники с переключением "каблук-носок" обеспечивает максимальное торможение при переходе с высшей передачи на значительно более низкую и оптимальные обороты двигателя для выхода из поворота.

Система синхронизированного регулирования оборотов при понижении скорости

Система синхронизированного перегазовки при понижении передачи – это компьютерная технология, имитирующая технику перегазовки при ручном переключении вниз.

Трансмиссии для грузовых автомобилей

Некоторые грузовики имеют коробки передач, которые выглядят и работают как обычные автомобильные коробки передач. Эти коробки передач используются на более легких грузовиках, обычно имеют до 6 передач и, как правило, оснащены синхронизаторами. Для грузовиков, которым требуется больше передач, стандартная "H"-образная схема может быть сложной для некоторых водителей, поэтому для выбора дополнительных передач используются дополнительные органы управления. Схема "H" сохраняется, а затем дополнительный орган управления выбирает из альтернативных вариантов. В старых грузовиках управление часто осуществляется отдельным рычагом, установленным на полу, или, в последнее время, пневматическим переключателем, установленным на рычаге "H"; в новых грузовиках управление часто осуществляется электрическим переключателем, установленным на рычаге "H". Коробки передач с мультиуправлением рассчитаны на гораздо более высокую мощность, но редко оснащаются синхронизаторами. Существует несколько распространенных альтернативных схем переключения передач. Основные типы:

Коробки передач с переключением диапазонов используют "H"-образную схему в узком диапазоне передач, а затем переключатель "диапазона" переключает "H"-образную схему между высоким и низким диапазонами. Например, 8-ступенчатая коробка передач с переключением диапазонов имеет "H"-образную схему с четырьмя передачами. Первая – четвертая передачи доступны при выборе низкого диапазона. Для доступа к пятой – восьмой передачам селектор диапазона переводится в высокий диапазон, а рычаг переключения передач снова переключается через первую – четвертую передачи. В высоком диапазоне первая передача становится пятой, вторая – шестой и так далее. Коробки передач с делителем используют "H"-образную схему с широким диапазоном передач, а другой селектор разделяет каждое последовательное положение передач на два: первая передача находится в первом положении/низком делителе, вторая – в первом положении/высоком делителе, третья – во втором положении/низком делителе, четвертая – во втором положении/высоком делителе и так далее. Коробки передач с делителем и переключением диапазонов сочетают в себе разделение диапазона и разделение передач, что позволяет получить еще больше передаточных чисел. Предусмотрены как селектор диапазона, так и селектор делителя. Хотя существует множество положений передач, переключение передач обычно следует определенному порядку. Например, для серии повышений можно использовать "переключиться на прямой делитель; переключиться на делитель с перегрузкой; переместить рычаг переключения передач на No. 2 и переключить делитель на понижающий; переключить делитель на прямой; переключить делитель на перегрузку; переместить рычаг переключения передач на No. 3 и переключить делитель на понижающий" и так далее. В старых грузовиках с рычагами, установленными на полу, часто возникает проблема, когда для переключения передач водителям приходится перемещать руки между рычагами переключения передач за одно переключение, а без синхронизаторов переключения должны быть тщательно синхронизированы, иначе коробка передач не включится. По этой причине некоторые коробки передач с делителем имеют дополнительный диапазон "под-под", поэтому, когда делитель уже находится в положении "под", его можно быстро переключить вниз еще раз, без задержки двойного переключения. Современные коробки передач для грузовиков чаще всего являются "с делителем и переключением диапазонов". Наиболее распространенная 13-ступенчатая коробка передач имеет стандартную "H"-образную схему, и схема с левого верхнего угла выглядит следующим образом: R, вниз до L, вверх и вправо до 1, вниз до 2, вверх и вправо до 3, вниз до 4. "Бабочка" – рычаг переключения диапазонов в передней части ручки – переключается вверх в высокий диапазон при включенной 4-й передаче, а затем переключается обратно на 1-ю. Положения ручки от 1 до 4 повторяются. Кроме того, каждую передачу можно разделить с помощью рычага с перегрузкой, приводимого в действие большим пальцем, расположенного слева от ручки, при включенном высоком диапазоне. Рычаг "большого пальца" недоступен в низком диапазоне, за исключением 18-ступенчатых коробок передач; от 1 до 4 в низком диапазоне можно разделить с помощью рычага "большого пальца", а L можно разделить с помощью рычага "бабочка". L нельзя разделить с помощью рычага большого пальца ни в 13-ступенчатой, ни в 18-ступенчатой коробках передач. 9-ступенчатая коробка передач аналогична 13-ступенчатой, но без рычага с перегрузкой, приводимого в действие большим пальцем. Коробки передач грузовиков используют множество физических компоновок. Например, выходная мощность N-ступенчатой коробки передач может приводить в движение M-ступенчатую вторичную коробку передач, что дает в общей сложности N*M комбинаций передач. Коробки передач могут быть установлены в отдельных корпусах с валом между ними, в отдельных корпусах, соединенных болтами, или все в одном корпусе, с использованием одного и того же смазочного масла. Вторая коробка передач часто называется "Brownie" или "Brownie box" в честь популярной марки. С третьей коробкой передач передаточные числа умножаются еще раз, что обеспечивает больший диапазон или более близкое расположение передач. Таким образом, некоторые грузовики имеют десятки положений передач, хотя большинство из них дублируются. Иногда вторичная коробка передач интегрирована с дифференциалом в заднем мосту и называется "двухскоростным задним мостом". Двухскоростные дифференциалы всегда являются делителями. В новых коробках передач может быть два противовальных вала, поэтому каждая передача главной оси может приводиться в движение одним из противовальных валов; это позволяет создавать короткие и прочные противовальные валы, сохраняя при этом множество передаточных чисел внутри одного корпуса коробки передач. Тяжелые коробки передач в основном не оснащаются синхронизаторами. Иногда синхронизаторы добавляют вес, который мог бы быть полезной нагрузкой, и являются еще одним элементом, который может выйти из строя, а водители проводят тысячи часов за рулем, поэтому могут потратить время на то, чтобы научиться эффективно управлять коробкой передач без синхронизаторов. Плавающее переключение передач (также называемое "плавающими передачами") – это переключение передач без выключения сцепления, обычно на несинхронизированной коробке передач, используемой на больших грузовиках. Поскольку сцепление не используется, легко не согласовать скорости вращения передач, и водитель может быстро нанести серьезный (и дорогостоящий) ущерб передачам и коробке передач. Тяжелые грузовики обычно оснащаются дизельными двигателями. Дизельные двигатели грузовиков 1970-х годов и более ранних обычно имеют узкий диапазон мощности, поэтому им требуется много близко расположенных передач. Начиная с Maxidyne 1968 года, дизельные двигатели грузовиков все чаще используют турбонаддув и электронное управление, которые расширяют диапазон мощности, позволяя использовать меньше передаточных чисел. По состоянию на 2021 год операторы парков часто используют 9-, 10-, 13- или 18-ступенчатые коробки передач, но автоматизированные механические коробки передач становятся все более распространенными на тяжелых транспортных средствах, поскольку они могут повысить эффективность и управляемость, снизить порог входа для новых водителей и повысить безопасность, позволяя водителю сосредоточиться на дорожных условиях.

Смазка

Ручные коробки передач смазываются трансмиссионным маслом (или моторным маслом в некоторых автомобилях), которое в некоторых случаях необходимо периодически заменять, хотя и не так часто, как жидкость в автоматической коробке передач. Трансмиссионное масло имеет характерный запах из-за содержащихся в нем противоизносных присадок на основе серы. Эти присадки используются для снижения высокого трения скольжения, возникающего из-за спирального зубозацепления (такое зубозацепление устраняет характерный вой прямозубых шестерен). На мотоциклах с "мокрым" сцеплением (сцепление работает в масле) обычно нет разделения между нижней частью двигателя и трансмиссией, поэтому одно и то же масло смазывает и двигатель, и трансмиссию.