gora | ||
Nasze Publikacje |
||
Artykuł zastrzeżony prawem autorskim - kopiowanie w całości bez zgody autora zabronione |
Każda skrzynka przekładniowa, niezależnie od rodzaju jej budowy, zasady
działania i przeznaczenia, jest urządzeniem bardzo precyzyjnym. Załączanie
i wyłączanie biegów odbywa się w ściśle określonym porządku. Aby ten
porządek nie został zakłócony, co mogłoby doprowadzić do poważnego
uszkodzenia lub nawet zniszczenia mechanizmu, we wszystkich manualnych
skrzynkach biegów stosuje się pakiet urządzeń zabezpieczających.
Są to następujące urządzenia: zabezpieczające przed niezupełnym włączeniem biegu
lub samoczynnym wyłączeniem go, nazywane też urządzeniem ustalającym
położenie przesuwek; zabezpieczające przed włączeniem dwóch biegów
jednocześnie; zabezpieczające przed pomyłkowym włączeniem
wstecznego biegu podczas jazdy do przodu. Urządzenia ustalające położenie
przesuwek Widełki muszą być przytrzymywane zarówno w położeniu
wyłączenia, jak i w położeniu włączenia. W chwili włączania biegu skok
dźwigni zmiany przełożenia musi być jednoznacznie określony. Kierowca nie
może zastanawiać się nad tym, czy żądany bieg został całkowicie, czy tylko
częściowo włączony. Skok wykonany przez mechanizm musi być co do wielkości
jednoznaczny i powtarzalny. W zależności od rozwiązania konstrukcyjnego
zastosowanej przekładni uzyskuje się to za pomocą: zatrzasków kulkowych umieszczonych miedzy obudową i
wodzikami (przy ruchomych wodzikach) lub między piastą widełek i
wodzikiem (przy nieruchomych wodzikach); dźwigni obrotowych; zatrzasku kulkowego na wałku wybieraka. Na rysunku 1 pokazane jest typowe rozwiązanie
zatrzasków przy ruchomych wodzikach. Zatrzask taki składa się ze sprężyny
umieszczonej w korpusie lub pokrywie skrzyni biegów oraz kulki dociskanej
przez sprężynę do wodzika. Dla każdego wodzika obsługującego dwa biegi
wykonuje się trzy poprzeczne nacięcia - gniazda o przekroju trapezowym
albo kołowym, przy czym odległości miedzy tymi gniazdami dobrane są w ten
sposób, aby zapewnić włączanie kół zębatych na całej szerokości wieńca,
albo pełne załączenie synchronizatora. W położeniu "luz" kulka znajduje
się w środkowym wycięciu. Podczas poosiowego przesuwania wodzika, w
miejscu styku kulki z trapezowym rowkiem powstaje siła normalna,
prostopadła do powierzchni ukośnej ściany trapezu. Składowa promieniowa
tej siły wypycha kulkę ku górze, pokonując opór sprężyny. Wodzik przesuwa
się dopóty, dopóki kulka dociskana sprężyną nie wskoczy w kolejne gniazdo.
rysunek 1 -
zatrzask na ruchomym wodziku W ten sposób zostaje ustalone położenie wodzika dla
wybranego biegu, dające jednocześnie dodatkowe zabezpieczenie przed
samoczynnym wyłączeniem się załączonego biegu. Kierowca natomiast odczuwa
komfort załączającego się biegu po lekkim popchnięciu dźwigni zmiany
przełożeń. Przy wyłączaniu biegu do położenia "luz" proces odbywa się w
identyczny sposób. Niektóre rozwiązania konstrukcyjne manualnych skrzyń
biegów posiadają nieruchome wodziki, zamontowane na stałe w korpusie lub
pokrywie skrzyni, po których przesuwają się widełki. Takie rozwiązanie
przedstawia rys. 2. W odpowiednio ukształtowanej piaście widełek
wyposażonych również w przesuwkę, znajduje się zatrzask kulkowy, a
nieruchomy wodzik ma odpowiednie gniazda do utrzymania kulki. Zasada
działania tego urządzenia jest identyczna, jak opisana wcześniej. Przedstawione tu rozwiązania wymagają powtarzania ich
dla każdego wodzika z osobna, z czego wynika, że w skrzyni biegów o
czterech wodzikach (6 biegów + wsteczny) trzeba zastosować aż cztery
zatrzaski kulkowo-sprężynowe. Komplikuje to budowę skrzyni i zwiększa jej
masę. Mimo to, rozwiązanie takie można spotkać jeszcze w wielu
konstrukcjach, szczególnie pojazdów ciężarowych. W nowoczesnych rozwiązaniach technicznych, szczególnie
samochodów osobowych, stosuje się zintegrowane dla wszystkich biegów jedno
urządzenie ustalające położenie przesuwek i zabezpieczające przed
samoczynnym wyłączaniem biegu w czasie jazdy. Niezależnie, czy skrzynia
posiada kilka wodzików, czy jeden wodzik z przesuwającymi się po nim
widełkami, wybierak przesuwa się po umieszczonym prostopadle do wodzików
wałku. Konstrukcja ta przedstawiona jest na rysunku 3. W rozwiązaniu tym zatrzask kulkowy 5 współpracuje z
podłużnymi wycięciami na walcu 6, który osadzony jest sztywno na wałku
wybieraka 3. Poosiowe przemieszczanie wałka wybieraka 3 powoduje
przesuwanie wybieraka 7 w przesuwkach w położeniu "luz" z jednoczesnym
przesuwaniem poosiowym walca 6. Walec ten ma tak dobraną długość, aby
wybierak 7 mógł swobodnie współpracować ze wszystkimi przesuwkami, a
zatrzask kulkowy 5 cały czas był wodzony w podłużnym centralnym rowku. Na
walcu wycięte są trzy rowki - środkowy dla położenia "luz" oraz dwa
skrajne dla położenia "bieg". Obrót wałka wybieraka powoduje załączenie
biegu dla wcześniej wybranej przesuwki, z jednoczesnym przemieszczeniem
się zatrzasku 5 w sąsiedni rowek. Siłę docisku zatrzasku można regulować
poprzez śrubę regulacyjną 1. Urządzenie zabezpieczające przed włączeniem dwóch
biegów jednocześnie Włączenie dwóch różnych przełożeń jest możliwe poprzez
jednoczesne przesunięcie dwóch widełek osadzonych na różnych wodzikach,
lub na wspólnym wodziku, wyposażonych w oddzielne przesuwki. Powoduje to
natychmiastowe całkowite zablokowanie skrzynki przekładniowej. Wałek
wyjściowy skrzyni nie może bowiem obracać się jednocześnie z dwoma różnymi
prędkościami obrotowymi wynikającymi z wartości przełożeń różnych zestawów
kół zębatych. Gdyby takie zjawisko miało miejsce w czasie jazdy,
spowodowałoby zniszczenie skrzyni biegów. Aby temu zapobiec stosuje się
urządzenie blokujące. Jego zasada działania oparta jest na przesłance, że
po włączeniu dowolnego biegu wszystkie inne muszą być niedostępne. Ich
dostępność jest możliwa tylko po wyłączeniu aktualnie używanego
przełożenia. Oznacza to, że włączenie każdego kolejnego biegu musi przejść
przez położenie dźwigni zmiany biegów w pozycji "luz". Odstępstwem od tej
zasady jest tylko system sekwencyjnego przełączania biegów. Obecnie stosuje się dwa najbardziej rozpowszechnione
rozwiązania konstrukcyjne. Są to zabezpieczenia kulkowe lub kołkowe oraz
zabezpieczenia płytkowe. Rysunek 4 przedstawia zabezpieczenie kołkowe. Wodziki w pozycji "luz" mają trapezowe lub kołowe
wycięcia dokładnie naprzeciw siebie. Przesunięcie dowolnego wodzika w
pozycję "bieg" powoduje przepchnięcie kołka, który automatycznie wsuwa się
w wycięcie sąsiedniego wodzika skutecznie blokując jego potencjalny ruch.
W przypadku zastosowania trzech wodzików - środkowy jest dodatkowo
poprzecznie drążony, a w wydrążeniu znajduje się trzeci kołek
odległościowy o mniejszej średnicy. Gdy przesuwa się zewnętrzny wodzik,
kołek obok niego popycha kołek centralny, a ten z kolei popycha kolejny
kołek blokując pozostałe wodziki. W niektórych rozwiązaniach kołek
odległościowy jest dodatkowo zabezpieczony przetyczką dla uniknięcia
wypadnięcia. Łączna długość kołków równa jest odległości między
wewnętrznymi powierzchniami zewnętrznych wodzików plus jedno wgłębienie
minus luz montażowy. Jeśli skrzynia wyposażona jest w cztery wodziki, dwa
środkowe są drążone i wyposażone w kołki odległościowe. Zabezpieczenie
kulkowe różni się od opisanego wyżej tylko odległością wodzików od siebie.
Jest ona tak dobrana, że kołki blokujące między wodzikami można zamienić
na kulki. Kołki odległościowe mają ten sam wygląd, a zasada działania
zabezpieczenia jest identyczna. Stosowanie zabezpieczenia kołkowego dla
większej ilości wodzików staje się kłopotliwe, ponieważ powstają zbyt duże
opory przesuwających się kołków oraz zwiększa się luz eksploatacyjny
mogący doprowadzić do zablokowania skrzyni biegów. Dlatego w nowoczesnych
rozwiązaniach stosuje się zabezpieczenie płytkowe, umieszczone na wspólnym
dla wszystkich wodzików, widełek i przesuwek elemencie - na wałku
wybieraka. Rozwiązanie to przedstawia rysunek 5. Płytka [8] o zawiniętym kształcie (widoczna w rzucie
poprzecznym na rysunku 3) owinięta jest dookoła walca zatrzasku
ustalającego położenie przesuwek i zabezpieczona z dwóch stron na wałku
wybieraka pierścieniami ustalającymi. Jej dolne końcówki w kształcie
języków poruszają się w wycięciach przesuwek ustawionych wraz z wodzikami
w pozycji "luz". Wolna przestrzeń pomiędzy językami jest tak dobrana, że
umożliwia swobodny ruch tylko jednej przesuwki współpracującej aktualnie z
wybierakiem. Ponieważ płytka może przesuwać się tylko wraz z
poosiowym ruchem wałka wybieraka, a nie może wykonać z nim ruchu
obrotowego blokowana przez odpowiedni kształt korpusu skrzyni i kołek
zatrzasku ustalającego położenie przesuwek [5] wg rys. 3, pozostałe dwie
przesuwki zablokowane są przez jej języki. Włączenie do pracy innych
biegów jest możliwe po cofnięciu wybieraka do pozycji "luz", wybraniu
właściwej przesuwki i ponownym obrocie wybieraka. Rzeczywisty wygląd
urządzenia przedstawia fotografia - rys. 6. Urządzenia zabezpieczające biegu wstecznego Mechanizmy włączenia biegów powinny być wyposażone w
dodatkowe urządzenia zabezpieczające, których zadaniem byłoby całkowite
albo co najmniej utrudnione możliwości omyłkowego włączenia biegu
wstecznego. Wtedy pierścień dystansowy ominie zderzak, co umożliwi
odchylenie dźwigni maksymalnie wzdłuż ruchu "luz" i umożliwi załączenie
biegu. Częstym rozwiązaniem jest również stosowanie dodatkowej
sztywnej sprężyny na wałku wybieraka, wymuszającej na kierowcy użycie
większej siły, a tym samym zwrócenie uwagi na wykonywanie niebezpiecznej
operacji. |
Opracowanie mgr inż. Ireneusz Kulczyk Zespół Szkół Samochodowych w Bydgoszczy |