ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΣΤΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ

ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΣΤΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ

ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΣΤΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Σ' ένα αυτοκίνητο,ανάμεσα στον κινητήρα και τους κινητήριους τροχούς υπάρχουν μηχανισμοί που επιτρέπουν ή εμποδίζουν να μεταδίδεται η στροφική κίνηση του κινητήρα στους τροχούς. 

Σύστημα μετάδοσης του αυτοκινήτου

 Οι μηχανισμοί αυτοί επιτυγχάνουν επίσης διαφορετικές συχνότητες περιστροφής ανάμεσα στον κινητήρα και τις ρόδες.Το σύνολο των διατάξεων αυτών συνιστούν το σύστημα μετάδοσης του αυτοκινήτου.

ΑΜΠΡΑΓΙΑΖ (ΣΥΜΠΛΕΚΤΗΣ)

 Το αμπραγιάζ είναι τοποθετημένο ανάμεσα στον κινητήρα και το κιβώτιο των ταχυτήτων.

Ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης

 Το αμπραγιάζ επιτρέπει:

α) να συμπλέκουμε,δηλαδή να πραγματοποιούμε μια προοδευτική σύνδεση ανάμεσα στον πρωτεύοντα άξονα περιστροφής του κινητήρα(στροφαλοφόρο) και το υπόλοιπο σύστημα μετάδοσης.

β) να αποσυμπλέκουμε,δηλαδή να καταργούμε παροδικά αυτή τη σύνδεση κατά τη διάρκεια των αλλαγών ταχυτήτων.

ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ   

           

 Στην περίπτωση ενός κλασικού αυτοκινήτου εάν εφαρμόζαμε απ' ευθείας τη στροφική κίνηση του στροφαλοφόρου στους τροχούς, τότε, για συνηθισμένες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα (4000 στροφές/min),το αυτοκίνητο θα έπρεπε να κινείται με ταχύτητα 450 km/h.Οι τροχοί πρέπει να περιστρέφονται πιο αργά από το στροφαλοφόρο.

Η λειτουργία του κιβωτίου ταχυτήτων

 Το κιβώτιο ταχυτήτων πετυχαίνει ακριβώς αυτόν τον υποπολλαπλασιασμό των στροφών.

 Το κιβώτιο ταχυτήτων δίνει τη δυνατότητα:

α) στους τροχούς να στρέφονται πιο αργά από τον κινητήρα,

β) να μεταβάλλουμε,ανάλογα με τις ανάγκες της στιγμής,τη ροπή του ζεύγους δυνάμεων που ασκείται στους κινητήριους τροχούς.

 Το κιβώτιο ταχυτήτων περιλαμβάνει ένα σύστημα γραναζιών διαφορετικών  διαμέτρων.

Το κιβώτιο ταχυτήτων περιλαμβάνει ένα σύστημα γραναζιών διαφορετικών  διαμέτρων

 Δύο αντίθετες δυνάμεις με ίσα μέτρα και διαφορετικούς φορείς αποτελούν ζεύγος.Το μέτρο της ροπή του ζεύγους είναι ίσο με το γινόμενο του μέτρου των δυνάμεων επί την κάθετη απόσταση μεταξύ  των φορέων τους:

                                                                               τ=F·l

  Η ροπή ενός ζεύγους είναι ίδια ως προς οποιοδήποτε σημείο αναφοράς.

Με το μοχλό των ταχυτήτων  φέρνουμε σε επαφή ένα γρανάζι του δευτερεύοντος άξονα (έξοδος του κιβωτίου) με ένα του ενδιαμέσου άξονα

 Αποσυμπλέκουμε πατώντας το αμπραγιάζ.Με το μοχλό των ταχυτήτων φέρνουμε σε επαφή ένα γρανάζι του δευτερεύοντος άξονα (έξοδος του κιβωτίου) με ένα του ενδιαμέσου άξονα.

Αφήνουμε το αμπραγιάζ,ο στροφαλοφόρος θέτει σε περιστροφή τον ενδιάμεσο άξονα (είσοδος του κιβωτίου) κι αυτός με τη σειρά του το δευτερεύοντα άξονα

 Αφήνουμε το αμπραγιάζ,ο στροφαλοφόρος θέτει σε περιστροφή τον ενδιάμεσο άξονα (είσοδος του κιβωτίου) κι αυτός με τη σειρά του το δευτερεύοντα άξονα.

ΠΡΩΤΗ

 Στην πρώτη το γρανάζι Δ1 του δευτερεύοντος άξονα συναρμόζει με το γρανάζι Ε1 του εν διάμεσου.Η ακτίνα του γραναζιού Δ1 (RΔ1) είναι περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα του γραναζιού Ε1 (RΕ1).
 Ανάμεσα στις γωνιακές ταχύτητες περιστροφής των γραναζιών ισχύει η σχέση:

                                                                               ωΔ1/ωΕ1=RΕ1/RΔ1

 από την οποία προκύπτει ότι η συχνότητα περιστροφής του Δ1 είναι τέσσερις φορές μικρότερη από αυτήν του Ε1.Ταυτόχρονα η ροπή του ζεύγους που στρέφει τα γρανάζια θα είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη για το Δ1 σε σχέση με το Ε1 γιατί ενώ οι δυνάμεις είναι ίσες η απόσταση μεταξύ των φορέων τους τετραπλασιάζεται στο Δ1.

Ταυτόχρονα η ροπή του ζεύγους που στρέφει τα γρανάζια θα είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη για το Δ1 σε σχέση με το Ε1 γιατί ενώ οι δυνάμεις είναι ίσες η απόσταση μεταξύ των φορέων τους τετραπλασιάζεται στο Δ1

 Το αυτοκίνητο δε μπορεί να αναπτύξει μεγάλες ταχύτητες,όμως προέκυψε ένα άλλο όφελος.Το κινητήριο ζεύγος δυνάμεων μετασχηματίσθηκε σ' ένα ζεύγος,που σε τελική ανάλυση ασκείται στους τροχούς,με μια πολύ σημαντικότερη ροπή.

Πρωτεύοντας και δευτερεύοντας άξονας

 Είναι ικανό να ξεκινήσει το αυτοκίνητο ή να το ανεβάσει σε ανηφοριές με μεγάλη κλίση.

Το επικυκλικό (πλανητικό) σύστημα μετάδοσης αποτελείται βασικά από τέσσερα στοιχεία:Το κεντρικό γρανάζι (ήλιος),τα γρανάζια που περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο (δορυφόροι),τον πλανητικό φορέα και το γρανάζι δακτύλιο με την εσωτερική οδόντωση (κορόνα).Στα σχήματα βλέπουμε πώς λειτουργεί επικυκλικό σύστημα μετάδοσης τεσσάρων σχέσεων,το οποίο αποτελείται από δύο συνδεδεμένα στη σειρά στοιχειώδη πλανητικά συστήματα.Ανάλογα με το ποια γρανάζια είναι σταματημένα (με άσπρο χρώμα) επιτυγχάνεται διαφορετική σχέση μετάδοσης.Η κίνηση μεταδίδεται από τον κινητήρα στην αριστερή κορόνα.Για να επιλεγεί η πρώτη στο κιβώτιο ακινητοποιούνται ο αριστερός ήλιος και η δεξιά κορόνα.Οι περιστρεφόμενοι γύρω από τον ακινητοποιημένο ήλιο δορυφόροι (αριστερά) περιστρέφουν το συνδεδεμένο με τον ήλιο (δεξιά) πλανητικό φορέα.Ο ήλιος με τη σειρά του θέτει σε κίνηση τους δορυφόρους για να περιστραφεί ο δεύτερος πλανητικός φορέας που είναι συνδεδεμένος με τον άξονα μετάδοσης της κίνησης στο διαφορικό (άξονας εξόδου)

 Πατώντας το αμπραγιάζ αποσυμπλέκουμε το στροφαλοφόρο από το κιβώτιο ταχυτήτων και με το μοχλό των ταχυτήτων μετακινούμε το δευτερεύοντα άξονα σε σχέση με τον ενδιάμεσο.

ΔΕΥΤΕΡΑ

Στη δευτέρα,το γρανάζι Δ2 συναρμόζει με το γρανάζι Ε2.

Στη δευτέρα,το γρανάζι Δ2 συναρμόζει με το γρανάζι Ε2

 Η σχέση των ακτίνων τώρα είναι:

                                                                               RΔ2/RΕ2=2/1

 Η συχνότητα περιστροφής του Δ2 είναι η μισή αυτής του Ε2 και η ροπή του κινητήριου ζεύγους διπλάσια.

ΤΡΙΤΗ

  Στην τρίτη ο δευτερεύων άξονας στρέφεται με συχνότητα ίση με τα 2/3 αυτής του ενδιαμέσου.

 Στην τρίτη ο δευτερεύων άξονας στρέφεται με συχνότητα ίση με τα 2/3 αυτής του ενδιαμέσου

  Για να επιλεγεί η τρίτη ακινητοποιείται ο αριστερός ήλιος,οι δορυφόροι αρχίζουν ξανά να περιστρέφονται γύρω από αυτόν,ενώ όλο το δεξιό σύστημα περιστρέφεται σαν ένα σώμα.

ΤΕΤΑΡΤΗ

 Στην τετάρτη οι συχνότητες είναι περίπου ίσες και στην πέμπτη η περιστροφή είναι γρηγορότερη στην έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων απ' ότι στην είσοδο.

Στην τετάρτη οι συχνότητες είναι περίπου ίσες και στην πέμπτη η περιστροφή είναι γρηγορότερη στην έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων απ' ότι στην είσοδο

 Τέλος για την επιλογή της τετάρτης και τα δύο πλανητικά συστήματα «μπλοκάρουν» και περιστρέφονται σαν ένα σώμα,οπότε επιτυγχάνεται απ' ευθείας μετάδοση j της κίνησης από τον άξονα εισόδου στον άξονα εξόδου.

ΠΕΜΠΤΗ

Η πέμπτη ταχύτητα επιτρέπει να πετυχαίνουμε μεγάλες ταχύτητες καταναλώνοντας σχετικά λιγότερο καύσιμο.Όταν έχουμε πέμπτη ταχύτητα,όμως,η ροπή του ζεύγους έχει μειωθεί πολύ και είναι δύσκολο να επιταχύνουμε το αυτοκίνητο αν χρειαστεί,π.χ. σ' ένα προσπέρασμα.

ΟΠΙΣΘΕΝ

 Στην όπισθεν,ο δευτερεύων άξονας γυρνάει με ανάποδη φορά από αυτήν που γυρνούσε στις άλλες ταχύτητες.Αυτό επιτυγχάνεται με τη μεσολάβηση ενός τρίτου γραναζιού ανάμεσα στο δευτερεύοντα άξονα και τον ενδιάμεσο.

 Οι σχέσεις ακτίνων των γραναζιών ποικίλουν από αυτοκίνητο σε αυτοκίνητο.

ΑΞΟΝΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ

 Ανάμεσα στην έξοδο από το κιβώτιο ταχυτήτων και τους κινητήριους τροχούς βρίσκουμε έναν ή περισσότερους άξονες μετάδοσης και το διαφορικό.

 Όταν το αυτοκίνητο στρίβει ο τροχός που βρίσκεται στο εσωτερικό της στροφής διανύει μικρότερο διάστημα από τον εξωτερικό τροχό.Εφόσον το τόξο της στροφής για τον εσωτερικό τροχό είναι μικρότερο θα πρέπει να στρέφεται εκείνη την ώρα με μικρότερη συχνότητα από τον εξωτερικό.

Διαφορικό είναι εκείνος ο μηχανισμός που βρίσκεται στο μέσον του άξονα κίνησης και μοιράζει τις στροφές στους δυο τροχούς ώστε να γυρίζει ο καθένας με την κατάλληλη συχνότητα

 Διαφορικό είναι εκείνος ο μηχανισμός που βρίσκεται στο μέσον του άξονα κίνησης και μοιράζει τις στροφές στους δυο τροχούς ώστε να γυρίζει ο καθένας με την κατάλληλη συχνότητα.Το διαφορικό επίσης μοιράζει στους τροχούς την ισχύ που φτάνει από τον κινητήρα.

Η λειτουργία του διαφορικού

 Αν ο άξονας κίνησης ήταν μονοκόμματος το αυτοκίνητο θα είχε πολύ βαρύ τιμόνι,θα ήταν πολύ δύσκολο στην οδήγηση και θα έφθειρε πολύ γρήγορα τα ελαστικά του.