Переключение вверх
О. Шатов: На ручке
Переключение вверх
Часто, трогаясь со светофора, можно услышать неприятный хруст, доносящийся из утробы автомобиля в соседнем ряду. Происхождение его можно объяснить неправильным включением водителем очередной передачи. Причем, скорее всего, речь тут можно вести не об одноразовой ошибке, а о хронической болезни, приведшей к преждевременной кончине коробки передач. Для того, чтобы понять причину скоропостижной гибели КПП, придётся разобраться в принципе её работы.
Для начала давайте вспомним схему трансмиссии автомобиля (рис. 1): двигатель внутреннего сгорания (ДВС) передаёт через сжатые диски сцепления крутящий момент на первичный вал коробки передач (КПП), где с помощью системы зубчатых колёс (рис. 2) происходит изменение скорости и момента вращения вторичного вала. Затем крутящий момент со вторичного вала передаётся на Главную передачу (главную пару) и посредством расположенного здесь же дифференциала через полуоси (именуемые часто «приводами») идёт на ведущие колёса.
Ну а теперь рассмотрим вкратце работу коробки перемены передач (КПП). На рисунке 2 схематично изображена 4-хступенчатая коробка передач. Вращение от двигателя через муфту сцепления передаётся на первичный вал КПП, на котором жёстко закреплены шестерни разных размеров. Именно поэтому иногда первичный вал КПП называют блоком шестерён. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении с другими шестернями, расположенными и, пока включена нейтральная передача, свободно вращающимися на вторичном валу. Ну а поскольку передаточные отношения всех шестерён разные, то и скорость их вращения будет разной. Так угловая скорость шестерни «I» (первая передача) вторичного вала примерно в 3.5 раза меньше, чем скорость соответствующей ей шестерни первичного вала, а вот скорость шестерни «II» (вторая передача) меньше угловой скорости первичного вала примерно в 2 раза, однако в 1,5 с лишним раза больше скорости вращения шестерни первой передачи. Самая же быстрая шестерёнка вторичного вала «IV» вращается примерно с той же скоростью, что и первичный вал. Это уже четвёртая передача.
При включении той или иной ступени одна из шестерён с помощью муфты включения передач жестко фиксируется на вторичном валу, передавая вращение уже далее на главную передачу и колёса автомобиля. Обычно муфта располагается на вторичном валу между шестернями первой и второй и третьей и четвёртой передач. Муфта вращается вместе с валом и имеет возможность перемещаться в осевом направлении, входя в зацепление с зубчатыми венцами шестерён либо одной, либо другой передачи. Сама муфта состоит из нескольких деталей: зубчатого кольца (муфты), обладающего некоторой степенью свободы в осевом направлении и синхронизатора, а так же других деталей, которые нас пока не интересуют.
А теперь на простеньком примере разберём, как происходит переключение передач при старте со светофора: трогаемся с места на первой передаче и разгоняемся до 3500 об/мин. Есть любители выкручивать двигатель и до 6500 об/мин., но мы пока говорим о нормальном переключении «на моменте». Поскольку передаточное отношение первой передачи равно примерно 3,5, нетрудно подсчитать, что вторичный вал в этот момент вращается с частотой 1000 об/мин. Далее следует закрытие дроссельной заслонки и, как правило, одновременное выключение сцепления. Следующим действием будет перевод рычага КПП из положения, соответствующего первой передачи в положение, соответствующее второй передаче. Что происходит в этот момент внутри КПП? Скользящая муфта на вторичном валу (см. рис. 4) выходит из зацепления с венцом шестерни первой передачи и… входит в зацепление с венцом шестерни второй передачи? Это, конечно же так, но не совсем. Дело в том, что находящаяся на вторичном валу шестерня второй передачи вращается чуть ли не в два раза быстрее вторичного вала и соединённой с ним муфты! Поэтому, прежде, чем муфта войдет в зацепление своими зубьями с зубьями венца шестерни второй передачи, к конусной поверхности венца прижимается синхронизатор, который за счёт трения раскручивает шестерню второй передачи до угловой скорости вторичного вала и только после этого происходит соединение венца шестерни с муфтой. Но если бы синхронизатор раскручивал только одну шестерёнку! Вместе с шестерёнкой ему приходится раскручивать и первичный вал со всеми висящими на нём шестернями и диском сцепления впридачу! Чем быстрее мы стараемся переключать передачи, тем быстрее синхронизатор должен выполнить свою работу и, соответственно, тем выше его износ. Во времена несинхронизированных трансмиссий наши деды использовали так называемый «двойной выжим» сцепления для выравнивания скоростей вращения муфты и соответствующей ей шестерни. Для этого после выключения передачи на «нейтрали» отпускали педаль сцепления, ждали когда обороты коленчатого вала двигателя и соответственно первичного вала КПП упадут и затормозят шестерни вторичного вала, опять выжимали педаль сцепления и включали очередную передачу. Если обороты не успевали упасть до определённой величины или падали лишнего, передача включалась с жутким хрустом либо не включалась вовсе. Сложно, не правда ли? Но этот приём и по сей день применяется на грузовиках и автобусах советских времён. На современных легковых автомобилях «двойной выжим» не нужен - просто достаточно выдержать небольшую паузу на нейтрали при переходе с одной передачи на другую. За секундную паузу вы много не проиграете, а первичный вал успеет немного замедлиться и передача включится легче и с минимальным износом синхронизатора. При переходе на повышенную с пропуском одной или двух ступеней, а так же при переключении на высоких оборотах паузу следует увеличить.
Впрочем, автором этих строк вот уже более 20 лет успешно применяется приём достаточно простой и не менее эффективный, чем «двойной выжим»: при разгоне одновременно со сбросом «газа» без «выжима сцепления» выключается передача (без нагрузки это происходит легко без каких-либо «вредных» для КПП последствий) и на нейтрали выдерживается необходимая пауза. Затем выключается сцепление и мягким движением руки включается следующая передача. Осталось выяснить величину этой самой паузы. Самый «писк» - это если в момент включения удастся поймать нужные обороты. На первых порах их можно контролировать по тахометру. Например, если на «первой» раскручивать мотор до 4500 об/мин, то при переходе на «вторую» надо подождать, когда обороты упадут примерно до 3000, т.е. оборотов, соответствующих движению с той же скоростью на второй передаче. Тогда уже можно не церемониться ни с рычагом КПП ни с педалью сцепления – включение пройдёт «как по маслу»!
И, наконец, высший пилотаж: мы не сбрасываем «газ», а лишь снижаем обороты до необходимых нам 3000. После чего быстро выключаем сцепление и включаем вторую передачу. Впрочем, если точно поймать нужные обороты, выжим сцепления становится уже лишним.
Мне остаётся только предупредить, что указанные мной в примерах цифры не претендуют на аптекарскую точность – в зависимости от марки и модели автомобиля, они могут несколько отличаться.
В следующей главе мы разберём более сложный алгоритм переключений передач «вниз».