Внутренние компоненты механической коробки передач

Внутренние компоненты механической коробки передач

Общая информация относительно шестерен

Шестерни могут казаться достаточно простыми механическими деталями, однако это впечатление обманчиво. Конструкция шестерен – достаточно сложная и увлекательная наука, однако к счастью большинство из механиков, которые работают с шестернями, не должны их изготавливать. На самом деле, базовые знания и общее представление о шестернях может вам пригодиться, если вы собираетесь выполнять работы с трансмиссиями автомобилей. Существует всего три типа шестерен, которые вы можете встретить современных коробках передач или в главной передаче: прямозубая цилиндрическая шестерня, косозубая цилиндрическая шестерня и гипоидная шестерня.

Прямозубая цилиндрическая шестерня

Шестерня самой простой формы оснащена прямыми зубьями по всей окружности, именно ее зубчатый профиль ассоциируется у большинства людей со стандартной шестерней. Шестерни с подобными зубьями называют прямозубыми. Прямозубые шестерни изготовить проще всего, и именно они стали первыми шестернями, которые начали широко использоваться при производстве коробок передач легковых автомобилей. Прямозубые шестерни все еще используются во многих промышленных агрегатах, работающих на низкой скорости, а также в некоторых коробках передач гоночных автомобилей. У данного типа шестерен есть несколько недостатков.

Шестерни данного типа оснащены прямыми, широкими зубьями, которые зацепляются скорее резко, чем плавно. Широкое основание зуба шестерни делает прямозубые шестерни очень прочными, и минимальный контакт между двумя прилегающими зубьями не создает такую силу трения и не поглощает такое количество мощности, как зубья косозубой шестерни. Шум от постоянного контакта зубьев делает данный тип шестерен неподходящим для использования на коробках передач легковых автомобилей.

Прямозубые цилиндрические шестерни нечасто используются в механических коробках передач, так как они слишком шумные при вращении на высокой скорости. Когда пара прямозубых шестерен вращается вместе, каждый зубец на ведущей шестерне бьется о соответствующий зубец ведомой шестерни. При этом все зубья соприкасаются одновременно, что способствует возникновению громких щелчков. Так как зубьев много и вращаются они с высокой скоростью, щелчки будут очень громкими и частыми.

Косозубые шестерни, как эта ведущая шестерня переднеприводного автомобиля, оснащены косыми зубьями, «закрученными» вокруг оси вала шестерни. Угол поворота может изменяться конструкторами с целью увеличения прочности и снижения шума.

Косозубые шестерни

В современных коробках передач эту проблему удалось устранить, используя косозубые шестерни. Каждый зубец вырезан под углом по отношению к центральной оси шестерни. Каждый зубец вращается от поверхности одной шестерни до другой, перемещаясь по кривой. Зубец каждой шестерни входит в зацепление плавно, а не резко. Подобные шестерни получили название косозубые.

Так как каждая пара косых зубьев начинает входить в зацепление до того, как предыдущая пара полностью выйдет из зацепления, шум при работе коробки передач значительно сократится, по сравнению с использованием прямозубых шестерен. Косозубые шестерни также прочнее, так как количество зубцов, на которые распределяется нагрузка (коэффициент перекрытия), больше. Во всех типах шестерен сразу несколько зубцов передает момент, перемещающийся по зубчатой паре, однако у косозубых шестерен коэффициент перекрытия выше, чем у прямозубых шестерен того же диаметра. Скользящие движения и постепенное зацепление значительно снижают разрушение каждого зубца посредством снижения нагрузки.

Недостатков у косозубых шестерен мало. Наиболее значимым из них можно считать увеличение упорных или осевых (по всей длине вала) сил, которые оказывают внешнее давление на подшипники, поддерживающие валы коробки передач. К недостаткам также можно отнести увеличение распространения сил (противоположных радиальным). Когда косозубые шестерни вращаются в зацеплении, входной момент создает силы, которые стремятся рассоединить две шестерни, подвергая валы, подшипники и картер коробки передач нагрузке. К тому же, зубья шестерни создают трение во время движения и зацепления, что негативно сказывается на их эффективности по сравнению с прямозубыми шестернями. Все эти явления ухудшаются по мере увеличения скорости и крутящего момента, изменяющих угол наклона косых зубьев.

Зубец косозубой шестерни можно вырезать практически под любым углом, однако в большей части шестерен, использующихся в механических коробках передач, угол наклона варьируется от 20° до 45° по отношению к оси вала. При угле наклона зубьев менее 20°, шум не снижается по сравнению с прямозубыми шестернями, а при угле более 45° эффективность шестерен значительно снижается. Что более интересно, обычно производители используют различные углы наклона зубьев каждой шестерни при изготовлении. На более низких передачах входной момент высокий, а скорость на выходе низкая ,поэтому тупые углы передают момент более эффективно с приемлемым уровнем шума. На более высоких передачах углы наклона зубьев становятся более острыми, так как скорость вращения вторичного вала выше, а передаваемый крутящий момент ниже. Зубья на каждой шестерне зубчатой пары срезаны в противоположных направлениях.

«Закрученные» зубья двух косозубых шестерен входят в зацепление постепенно. Обратите внимание на то, что зубья двух шестерен скручены в противоположных направлениях. Обратите также внимание на то, что сразу несколько зубьев входят в зацепление одновременно – таким образом, увеличивается прочность, так как нагрузка распределяется сразу по нескольким зубьям шестерен.

Паразитные шестерни заднего хода в коробках передач без тормоза заднего хода или синхронизатора обычно представляют собой прямозубые шестерни, так как шестерня должна входить в зацепление с шестернями заднего хода промежуточного и вторичного вала. На данной иллюстрации, паразитная шестерня заднего хода спрятана за промежуточным и вторичным валом. Малая прямозубая шестерня на вторичном валу приводит в действие паразитную шестерню заднего хода, которая в свою очередь приводит в действие подвижный орган шестерен первой/второй передачи, который входит в зацепление с зубцом прямозубой шестерни.

Существует лишь одно исключение из правила о том, что все шестерни коробки передач легкового автомобиля косозубые – это паразитная шестерня заднего хода. Паразитная шестерня представляет собой дополнительную свободно вращающуюся шестерню, которая позволяет первичному и вторичному валу вращаться в одном направлении.

В различных типах конструкции скользящая шестерня соприкасается с контактными поверхностями в коробке передач, поэтому она должна иметь прямые зубья, чтобы входить в зацепление с другими шестернями. Она приводится в действие зубьями на вторичном валу, в свою очередь она приводит в действие втулку синхронизатора второй и первой передачи. Таким образом, исчезает потребность в другой шестерне на первичном валу, к тому же метод работает отлично, так как полный крутящий момент двигателя не передается при включении передачи заднего хода. Некоторые современные коробки передач оснащены паразитными шестернями заднего хода, которые находятся в постоянном зацеплении, как и другие шестерни передач, однако все равно это прямозубые шестерни.

Многие коробки передач для гоночных автомобилей (хотя и не все) используют прямозубые шестерни по нескольким причинам: простота изготовления и снижение упорных нагрузок и потерь вследствие трения, в отличие от косозубых шестерен. Прямозубые шестерни очень шумные при работе, к тому же они шестерен могут быть не такими прочными, как соответствующие косозубые шестерни.

Прочность шестерни

Как и в любом другом изделии из металла, существуют два вида усталости шестерен: усталостная прочность и предел прочности на разрыв. Усталостная прочность это способность шестерни сопротивляться растрескиванию и повреждению в течение многих циклов эксплуатации, а предел прочности на разрыв – это максимальны крутящий момент, который может передавать шестерня. Так как в большинстве случаев повреждение шестерни в коробке передач происходит вследствие усталости металла – даже если кажется, что повреждение произошло внезапно – усталостная прочность намного важнее.

Каждый оборот зубчатой пары подвергает зубья шестерен постоянной нагрузке, после чего нагрузка снимается, подобные постоянные смены состояния со временем приводят к повреждению шестерен коробки передач. Существует большое количество факторов, ускоряющих усталостную прочность шестерни, некоторые из которых можно изменить после изготовления коробки передач, а некоторые – нет. Важнее всего размер шестерни и зубьев, материалы, из которых изготовлена шестерня, а также процесс производства.

Шестерни коробок передач автомобилей обычно изготавливаются из стальных сплавов, которые затем подвергаются термической обработке, чтобы повысить сопротивляемость детали усталости, затем деталь поверхностно упрочняют, чтобы увеличить износоустойчивость. Поверхностное упрочнение, конечно же, не достает до материала сердцевины шестерни, в противном случае, шестерня стала бы слишком хрупкой, чтобы поглощать постоянные нагрузки при передаче момента. С шестерен также можно снять усталость или обработать иным способом, чтобы увеличить сопротивляемость усталостной нагрузке, которая накапливается со временем. Самым важным фактором, способствующим прочности шестерни? является размер ее зубьев. Конечно же, очевидно, что чем больше и прочнее шестерня, тем больше должны быть ее зубья. Менее очевидным является тот факт, что размер зубьев состоит из двух значений: шаг резьбы и ширина зубьев. Шаг резьбы является величиной, измеряющей размер зубьев шестерни, выражающийся в количестве зубьев на миллиметр диаметра шестерни. Ширина измеряется от плоскости до плоскости по основанию каждого зубца, при этом косозубые шестерни (с более длинными зубьями при том же шаге резьбы) получают еще одно преимущество перед прямозубыми шестернями.

Проблема состоит в том, большие зубья подразумевают больший размер шестерни. Существует нижний лимит количества зубьев, которые могут использоваться на шестерне определенного диаметра, в противном случае геометрию двух шестерен, находящихся в зацеплении станет невозможно исправить. Чем больше зубья (тем ниже шаг резьбы), или чем меньше диаметр шестерни, тем серьезнее становится проблема. К размеру шестерни также имеет отношение коэффициент перекрытия зубчатого перекрытия шестерен. У шестерен больших размеров коэффициент перекрытия выше (большее количество зубьев передает момент), следовательно, они прочнее при том же шаге резьбы и ширине зубьев.

Поэтому, если зубья большего размера прочнее, значит и шестерни большего размера также будут прочнее, так почему же не все шестерни оснащены зубьями больших размеров? При разработке конструкции коробки передач для легковых автомобилей, инженеры всегда пытаются уравновесить противоречивые требования прочности шестерни и ее размера. Шестерни больших размеров прочнее, но при этом они тяжелее, при этом размер коробки передач также увеличивается. Инерционность трансмиссии также является важным фактором, так как если размер шестерен будет слишком большим, для ускорения потребуется слишком большая мощность.

Чем больше диаметр каждой шестерни, тем больше будет межцентровое расстояние каждой зубчатой пары. Это один из основных факторов в конструкции коробки передач. Чем больше межцентровое расстояние каждой шестерни, тем больше должны быть между центрами каждого вала. Расстояние от центра одного вала до центра другого называется межосевым расстоянием и определяет размер коробки передач, ее эффективность и максимально передаваемый крутящий момент.

Чем больше межосевое расстояние между валами коробки передач, тем больше мощности она может передавать. В каком-то роде, эмпирическим является предположение, что коробки передач больших размеров прочнее, чем коробки передач меньших размеров, а межосевое расстояние является отличным способом оценки размера и прочности одной коробки передач по сравнению с другой.

Валы и шлицы

Шестерни коробки передач вращаются на двух или трех стальных валах. Половина шестерен закреплена на валах при помощи шлицов, а остальная половина свободно вращается на валах. Свободно вращающиеся шестерни обычно вращаются на игольчатых подшипниках небольшого диаметра между внутренней стороной шестерни и валом, хотя в более ранних конструкциях внутренняя поверхность шестерни устанавливалась непосредственно на вал.

Вследствие используемых при изготовлении материалов и особенностей конструкции валы подвержены изгибам и скручиванию (под воздействием осевых нагрузок и момента). Подобные деформации поглощают некоторые вибрации, которые возникают в двигателях внутреннего сгорания, и следовательно, действуют в качестве «демпфера», предотвращая повреждения шестерен коробки передач вследствие перегрузки.

Данный принцип намеренно применялся инженерами. Два известных примера использования гибких валов – это авиационный двигатель времен Второй мировой войны Rolls-Royce Merlin V12 и двигатель Chevrolet Corvair 1960-х годов. Тысячесильный двигатель Merlin был оснащен небольшим полым стальным приводным валом, который проходил от края коленвала до привода нагнетателя. Вал способствовал снижению скоростных вибраций и вибраций, возникающих при работе цилиндров больших размеров, таким образом увеличивая срок эксплуатации подшипников наддува и ротора.

В стосильном Chevrolet Corvair, с другой стороны, использовался длинный тонкий стальной первичный вал, соединяющий диск сцепления и коробку передач, компенсируя отсутствие приводного и вторичного вала в автомобилях с задним расположением двигателей. В стандартных коробках передач с задним расположением двигателя длинные вторичные валы выполняют ту же функцию: снижают вибрации, которые передаются на оси, подвеску и кузов автомобиля.

Чтобы в полной мере использовать демпфирующие качества валов коробки передач, большая часть из них имеет меньшие размеры и является более гибкой, чем необходимо для обеспечения оптимальной мощности коробки передач. Гибкость валов является одной из особенностей их конструкции, однако это также делает их подверженными усталостным повреждениям (а именно деформационное упрочнение и растрескивание).

Прочность шестерни определяется шириной зубьев и шагом резьбы, или количеством зубьев на мм диаметра шестерни. Шестерни с низким шагом резьбы оснащены зубьями с большим основанием, что делает их зубья прочнее. На иллюстрации слева показана шестерня коробки передач в блоке с главной передачей, использующейся с четырехцилиндровым двигателем переднеприводного автомобиля Mitsubishi. Справа на иллюстрации показана шестерня коробки передач TREMEC T-5, использующаяся на автомобиле Ford V-8. Очевидно, какая из двух шестерен прочнее.

Чем больше расстояние между центральными осями валов коробки передач, тем большие шестерни можно использовать. Так как на шестернях большего размера зубья также будут больше (более низкий шаг резьбы) при том же передаточном отношении, значит, они будут прочнее, чем шестерни маленьких размеров. Это будет иметь большее влияние на прочность коробки передач, чем ширина шестерен или материалы, которые использовались при их изготовлении. Чтобы сравнить прочность двух коробок передач, обратите внимание на межосевое расстояние валов. На иллюстрации, межосевое расстояние можно определить, измерив расстояние между установочными отверстиями валов в картере коробки передач.

Коробки передач заднеприводных автомобилей оснащены длинными вторичными валами, которые действуют в качестве торсионных пружин. Вал вращается и поглощает гармонические и торсионные колебания, которые в противном случае передавались бы через опоры двигателя в салон автомобиля. Два приводных вала переднеприводных автомобилей действуют по тому же принципу.

Валы коробок передач могли бы быть намного меньшего диаметра, если бы был способ избежать использования шлицов, изменений диаметра и канавок под стопорные кольца. Острые края этих обработанных на станке элементов являются концентраторами напряжения. Именно в этих местах и происходит чаще всего повреждение валов.

Если бы валы коробок передач представляли собой простые стальные стержни, они бы практически не были подвержены повреждениям. Однако они обязательно должны подвергаться обработке на станке и иметь срезы и изменения диаметра для установки подшипников и шлицов. Данные срезы и поперечные изменения делают валы более слабыми. Острые углы, поперечные изменения и шлицы являются концентраторами напряжения, что приводит к снижению прочности вала. Чтобы уменьшить концентраторы напряжения, валы коробки передач должны подвергаться тщательной обработке на станке, а затем термической обработке. При изменении диаметра вала, оно должно быть плавным, а все углу необходимо закруглять (известны как радиус галтели). К тому же, при необходимости наличия шлицов, соответствующая часть вала должна иметь больший диаметр, чтобы устранить небольшие пазы, которые могут образоваться на краю шлицов, если вал будет прямым. Это способствует снижению концентрации напряжения в определенной области и делает вал менее подверженным повреждениям. Производители оригинальных деталей не всегда следуют данным требованиям, так как идеально изготовленные валы могут стоить слишком дорого, а нагрузки, которым они должны противостоять, не такие уж сильные.

Конструкция шлицов также увеличивает прочность валов коробки передач. Не смотря на первое впечатление, большинство шлицов коробки передач на самом деле имеют не квадратный профиль. Большинство из них имеет угол на боковой поверхности, как зубья прямозубой шестерни, поэтому они получили название эвольвентные шлицы. Угол может меняться, однако чаще всего он составляет 30, 37,5 ли 45°. В общем, чем больше шлицов, тем прочнее соединение между валом и шестерней, однако это не всегда верно. Как и шестерни, шлицы имеют такую характеристику, как шаг резьбы (количество шлицов на мм диаметра), поэтому при одинаковом шаге резьбы, большее количество шлицов означает больший вал и, следовательно, большую прочность.

Другой частью системы вал/шлицы в механических коробках передач являются стопорные кольца. Сами по себе кольца не представляют особого интереса – они фиксируют шестерни, ступицы синхронизаторов и подшипники на валу, однако они оказывают большое влияние на прочность валов. Стопорные кольца посажены в узкие канавки, вырезанные по внешнему диаметру вала. Данные канавки имеют острые края и являются концентраторами напряжения, которые значительно сокращают срок эксплуатации вала.

Подшипники

Когда вал вращается по отношению к окружающим его деталям, снизить трение между контактными поверхностями позволяет подшипник. Опорная поверхность поддерживает вал и позволяет ему вращаться. Идеальный подшипник значительно снижает трение и в то же время поддерживает вал, таким образом, снижая интенсивность износа деталей. Существует большое количество различных видов подшипников в трансмиссии, каждый из которых имеет различные характеристики и спецификации. Конструкторы, занимающиеся созданием коробок передач, используют данные подшипники в зависимости от скорости, нагрузки и стоимости вращающихся деталей.

Существует два вида сил или нагрузок, которые воздействуют на валы коробки передач, и с которыми должны справляться подшипники. Наиболее существенными являются радиальные нагрузки, действующие под углом 90° к центральной оси вала. Когда двигатель приводит в действие шестерни внутри коробки передач, крутящий момент стремится рассоединить их, увеличивая давление на вал, на который они установлены. Эти силы передаются на подшипник вала, который жестко закреплен в картере коробки передач и должен поглощать радиальные силы, позволяя валу свободно вращаться.

Второй вид нагрузки в коробке передач – осевой, или опорный. Как упоминалось ранее, косозубые шестерни являются источником осевых нагрузок, вращаясь друг напротив друга. Таким образом, они заставляют шестерни вращаться в противоположном направлении. Осевые нагрузки перемещаются вниз по валу к подшипникам. Направление осевых нагрузок зависит от направления зубьев косозубой шестерни на ведомой шестерне, однако оно всегда будет противоположным на двух параллельных валах.

Обратите внимание, что шлицы имеют не прямоугольную форму. Так называемые эвольвентные шлицы на самом деле прочнее, чем шлицы с прямыми плоскостями. Также внимательно посмотрите на края шлицов, они имеют покатую конусную форму без острых краев. Шлицы не вырезаются, а выпрессовываются в металлической поверхность вала, пока он не затвердел. Таким образом шлицы получаются наиболее прочными.

Подшипники скольжения

Наиболее распространенными видами подшипников в механической коробке передач (и большинстве других агрегатов) являются подшипники скольжения, шариковые подшипники, роликовые подшипники, конические подшипники и игольчатые подшипники. Подшипники скольжения, как и подшипники, установленные в нижней части двигателя, не оснащены подвижными деталями. Вместо этого, стальной вал установлен непосредственно на металлической поверхности алюминиевого или бронзового вкладыша, а также на дорожке качения из закаленной стали, где нагрузки и скорость не такие высокие. Подшипники скольжения использовались только на ранних коробках передач, так как шариковые подшипники были очень дорогими в те времена, и до сих пор используются в том случае, когда цена является определяющим фактором.

В современных коробках передач подшипники скольжения используются очень редко из-за высокой степени износа, к тому же они не способны поддерживать валы маленького диаметра. Подшипники скольжения различаются в зависимости от скорости перемещения поверхности вала, поэтому в больших валах подшипники скольжения могут использоваться, только если скорость очень низкая. При использовании того же типа подшипника на вале небольшого диаметра скорость может быть довольно высокой.

Не смотря на внешний вид, подшипники скольжения не позволяют валу вращаться непосредственно на поверхности скольжения подшипника. Скорее они образуют масляную пленку, которая не допускает прямого контакта двух поверхностей. Масло действует в качестве клина, снижая трение. Единственный раз, когда пленка отсутствует, - во время первого проворачивания коробки передач, именно поэтому большинство подшипников скольжения изготовлены из мягкого материала. Мягкая поверхность подшипника скольжения позволяет накапливаться посторонним частичкам, именно поэтому контакт металлических поверхностей происходит в течение очень короткого промежутка времени, не повреждая поверхность подшипника или вала.

Чаще всего подшипники скольжения используются в механических коробках передач в тягах переключения. Штоки и вилки переключения обычно установлены непосредственно в картере, однако, нагрузки и скорости вращения этих деталей очень низкие. Подшипники скольжения также часто используются в удлинителе картера коробок передач заднеприводных автомобилей с приводными валами со скользящей вилкой. Низкая скорость и возможность движения в различных направлениях вилки внутри коробки передач являются идеальными условиями для использования данного типа подшипников. В некоторых маломощных и старых коробках передач подшипники скольжения установлены на ступицы шестерен передач на вторичном валу. Из-за наличия большого количества масла, подшипники представляют собой просто дорожки скольжения из закаленной стали.

Наиболее широкое распространение подшипники скольжения в механической коробке передач получили на ступице паразитной шестерни заднего хода. Этот подшипник изготавливается из бронзы и оснащен углублениями для масла ,которое находится между подшипником и поверхностью вала. Таким образом снижается интенсивность износа и увеличивается прочность коробки передач, по сравнению с подшипниками, оснащенными канавками или без углублений.

Шариковые подшипники

Наиболее широко в коробках передач используются шариковые подшипники. Они простые, прочные и очень эффективны при допустимых радиальных и осевых нагрузках особенно, если радиальные нагрузки больше. Они также могут компенсировать незначительное смещение между внутренней и внешней дорожкой качения подшипника без серьезных последствий.

В шариковых подшипниках внутренняя и внешняя дорожка качения оснащены узкой полукруглой канавкой по всей окружности и разделены несколькими шариками из закаленной стали. Внутренняя и внешняя дорожка качения также изготовлены из закаленной стали. Обычно шарики установлены и зафиксированы на определенном расстоянии при помощи сепаратора из пластика, прессованного листового металла или обработанной латуни.

Существует два основных типа шариковых подшипников в механических коробках передач: радиальные и радиально-упорные подшипники. В радиальных подшипниках на внутренней и внешней дорожке качения есть неглубокие канавки, одинаковые на обеих сторонах. Они могут противостоять значительным радиальным нагрузкам, однако сопротивляемость осевым нагрузкам будет незначительной, так как все силы должны проходить через относительно незакрепленные края шариков.

Радиально-упорные подшипники сконструированы таким образом, что могут противостоять радиальным и умеренным осевым нагрузкам, в радиально-упорных подшипниках, внешняя дорожка качения надежно фиксирует шарики, обеспечивая упорную поверхность с одной стороны подшипника. Некоторые подшипники устроены по типу обгонной муфты, поэтому могут вращаться только в одну стороны, как следствие они не могут быть заменены обычными радиальными подшипниками.

В механических коробках передач шариковые подшипники широко использовались в качестве опоры валов в течение многих лет из-за их стоимости и способности противостоять радиальным нагрузкам. Во многих сверхмощных современных коробках передач используются другие подшипники, которые могут противостоять больших осевым нагрузкам, таким образом, валы в сборе делаются прочнее и с предварительным натягом. Шариковые подшипники редко используются вместо шестерен вследствие ограниченности пространства.

Существует четыре стандартных вида подшипников качения механических коробок передач и коробок передач в сборе с главной передачей. Начиная с левого нижнего, шариковые подшипники, игольчатые подшипники, роликовые подшипники и конические подшипники. Последние три являются вариантами одной основной конструкции. Каждый подшипник имеет свое значение нагрузки, и соответственно инженеры используют различные виды подшипников в разных ситуациях, чтобы сделать валы прочнее, увеличить срок эксплуатации подшипника и снизить стоимость.

Роликовые подшипники

Роликовые подшипники очень похожи на шариковые подшипники, однако вместо шариков используются ролики из каленой стали. Ролики могут опираться на внутреннюю или внешнюю дорожку качения или непосредственно на вал. Роликовые подшипники лучше переносят радиальные нагрузки, чем шариковые подшипники того же размера, однако они несколько проигрывают им в отношении упорных нагрузок. Сильное осевое давление концентрируется на краях роликов и может стать причиной перегрева и износа. Роликовые подшипники небольшого диаметра часто называют игольчатыми подшипниками. Чаще всего игольчатые подшипники можно увидеть в механических коробках передач между ведомыми шестернями и валом, на который они установлены. Игольчатые подшипники используются в данном случае, так как нагрузка в данных точках незначительная. Если шестерни подвергаются нагрузке, они закреплены при помощи шлицов на валу, поэтому вал и шестерня не вращаются по отношению друг к другу. Если шестерня вращается на валу, другая шестерня зафиксирована, и момент практически не передается через вращающуюся шестерню.

Данные подшипники очень важны, так как разница между скоростью вращения вала и шестерни велика. При переключении коробки передач на высокую передачу, например, разница в скорости вращения между шестерней первой передачи и вторичным валом очень высока. На более высоких передачах разница скорости вращения шестерни и вала намного ниже, поэтому не так важна. Игольчатые подшипники могут противостоять разнице в скорости вращения, не приводя перегреву или трению. Игольчатые подшипники могут быть конструктивно встроены в ступицу или в сепаратор. Так как не все подшипники подвергаются серьезным нагрузкам, подшипники, закрепленные при помощи сепаратора, более распространены. В некоторых коробках передач заднеприводных автомобилей также используются небольшие игольчатые подшипники между краем вторичного вала и гнездом первичного вала, чтобы уменьшить трение, вызванное опорными нагрузками. Игольчатые подшипники имеют форму плоских шайб с несколькими роликами, расходящимися от центра. Роликовые подшипники с коническими дорожками качения получили название конические подшипники; они отличаются от стандартных подшипников по нескольким значимым параметрам. Конические подшипники отлично справляются с серьезными осевыми и радиальными нагрузками. Данный тип подшипников часто используется в качестве колесных подшипников.

Коническая внутренняя дорожка качения и конус передают осевые нагрузки от вала непосредственно в гнездо подшипника через внешнюю дорожку качения, не повреждая конусы и дорожки. Чаще всего используются спаренные конические подшипники, так как противоположные углы конусов поддерживают друг друга и позволяют двум подшипникам распределять нагрузки на валу.

Конические подшипники обычно устанавливаются по обоим краям вторичного и промежуточного вала в сверхмощных коробках передач заднеприводных автомобилей. Они поглощают осевые нагрузки производимые косозубыми шестернями в коробке передач, в то же время поддерживая отличное радиальное совмещение валов и поддерживая их прочность. В некоторых коробках передач конические подшипники также используются между краем вторичного вала и первичным валом. Единственным недостатком конических подшипников является увеличенное трение по сравнению с шариковыми подшипниками, так как общая контактная поверхность конусов намного выше, чем контактная поверхность шариковых подшипников.

В большинстве коробок передач используются игольчатые подшипники с сепаратором, как изображено на иллюстрации, между шестернями передач и вторичным валом. Этот узел предназначен для высокой скорости, но скорее для незначительной нагрузки, что является идеальным рабочим условием для небольших игольчатых подшипников. В более ранних конструкциях использовались стальные ступицы шестерен, которые устанавливались непосредственно на вал. Это отлично подходило для эксплуатации на низких скоростях, однако двигатели, работающие на высоких оборотах, требуют использования игольчатых подшипников.

Посадка, зазор и предварительный натяг подшипника

Шариковые и роликовые подшипники в механических коробках передач устанавливаются обычно таким образом, что внутренняя дорожка качения напрессовывается на вал. Поэтому подшипники тяжело снимаются, однако при этом шестерни вращаются более плавно и тихо, так как валы (и упорные шестерни) надежнее зафиксированы. К тому же, чем лучше дорожки качения установлены на валы, тем лучше они поддерживаются, и, следовательно, тем больше срок эксплуатации подшипника. Внешние дорожки качения иногда впрессованы в соответствующие корпуса, однако чаще всего они закреплены посредством скользящей посадки в картере коробки передач. Стопорные кольца и установочные втулки иногда впрессованы в вал или картер, фиксируют подшипники на оси в большинстве коробок передач.

Для роликовых и шариковых подшипников, которые поглощают радиальные и осевые нагрузки, способ установки очень важен. Контролируя длину вала при помощи шайб или проставок или изменяя расположение подшипника в картере коробки передач можно обеспечить больший или меньший внутренний зазор. Чем больше внутренний зазор подшипника, тем больше осевое смещение вала, который он поддерживает. Зазор обеспечивает подачу смазки в элементы подшипника и снижает трение в подшипнике. С другой стороны слишком большой зазор позволяет валу смещаться больше чем необходимо, что может привести к выбиванию передач и возникновению посторонних шумов в нейтральной передаче.

Внутренний зазор подшипника можно сделать отрицательным. Подшипники, которые могут выносить осевые нагрузки, такие как шариковые и конические подшипники, на самом деле будут более эффективными при незначительных нагрузках. Данное установленное давление также называют предварительным натягом. Данная сила помогает сделать вал в сборе прочнее и в каком-то роде противодействует силам, которые воздействуют на подшипник, когда коробка передач работает. Чем больше предварительного натяга заложено в подшипник, тем прочнее будет узел, и тем больше нагрузок будет передаваться на внешние дорожки качения подшипников, и следовательно на картер коробки передач. Вал с высоким предварительным натягом будет прочнее, чем вал установленный свободно при условии, что все остальные параметры одинаковые.

На иллюстрации показан синхронизатор в сборе (блокирующие кольца сняты для ясности) со шлицами на внутренней поверхности муфты, а также тремя проставками и одной пружиной. Это синхронизатор для шестерен первой и второй передачи, а зубья вокруг внешнего края приводят в действие паразитную шестерню заднего хода. Шлицы в центральной части ступицы фиксируют узел в сборе на вторичном валу.

Синхронизаторы

Одними из основных компонентов современных коробок передач являются синхронизаторы. Синхронизаторы уравнивают скорость вращения шестерни и вала таким образом, чтобы зафиксировать шестерню на валу и избежать стачивания её зубьев. Синхронизатор и ступица также выполняют функцию блокировки шестерни на валу таким образом, чтобы момент передавался через выбранную зубчатую пару. Во всех современных коробках передач используются синхронизаторы для передач переднего хода. В большинстве коробок передач также используются синхронизаторы передачи заднего хода, однако они менее эффективны, так как во время работы синхронизаторов, должно происходить вращения, а при включении передачи заднего хода автомобиль не движется.

Ступицы синхронизаторов часто закреплены посредством шлицов на промежуточном валу на коробках передач заднеприводных автомобилей, или равномерно распределены между первичным и вторичным валом коробки из конструктивных соображений, хотя конечный результат в принципе одинаковый. Если не говорить о синхронизаторах с составными кольцами, которые устанавливались на автомобили Porsche до середины 1970-х, в большинстве коробок передач используются конические синхронизаторы "BorgWarner". Данные синхронизаторы также называются блокирующими или с блокирующим кольцом. Как и все синхронизаторы, они используют трение между шестерней и синхронизатором в сборе, чтобы замедлить или ускорить частоту вращения шестерни, с которой он соприкасается, таким образом обеспечивая переключение без стачивания зубьев.

Синхронизаторы в сборе состоят из ранее упоминавшихся ступиц муфты и ступиц синхронизатора, а также блокирующего кольца (или кольца синхронизатора) и трех проставок или пружинных шариковых фиксаторов. Внешний диаметр муфты оснащен канавкой, в которую устанавливается вилка переключения, закрепленная посредством скользящей посадки на шлицах ступицы. Ступица оснащена тремя осевыми канавками по внешнему диаметру, в которые устанавливаются проставки или фиксаторы.

Проставки могут перемещаться вперед и назад в канавках, они оснащены небольшими выступами на внешней поверхности. Чтобы зафиксировать проставки в нейтральном положении, выступы проставок или шарики фиксаторов совмещаются с радиальной канавкой на внутренней поверхности втулки. Проставки фиксируются в канавке пружинами. В нейтральном положении шарики или проставки заходят в канавку и увеличивают усилие, необходимое для перемещения втулки из центрального положения.

Важными частями синхронизатора являются блокирующие кольца, которые устанавливаются между ступицей синхронизатора и поверхностью зубьев каждой шестерни. Внутренние поверхности блокирующих колец являются коническими и совмещаются с конусами на поверхности каждой шестерни. Эти поверхности блокирующих колец синхронизатора являются поверхностями трения синхронизатора. Они замедляют скорость вращения шестерни, пока она не достигнет скорости, с которой вращается синхронизатор. По внешнему диаметру блокирующего кольца расположены заостренные зубья, которые совпадают с кулачковым кольцом на поверхности каждой шестерни. Эти зубья блокируют муфту, пока шестерня и синхронизатор все еще вращаются с различными скоростями.

По мере того, как муфта синхронизатора перемещается к шестерне посредством вилок переключения, проставки перемещаются вместе с муфтой при помощи внутренних канавок. Во время движения проставки прижимают блокирующее кольцо с конуса синхронизатора шестерни.

Разобранный синхронизатор (включая блокирующие кольца) поможет вам лучше разобраться в особенностях его конструкции (по часовой стрелке справа): две пружины проставок, все три проставки, ступица, одноконусное блокирующее кольцо, многоконусное блокирующее кольцо и муфта. Это достаточно типичная конструкция для муфты, используемая многими производителями по всему миру.

Проставки синхронизатора приводят в действие блокирующие кольца, они перемещаются в углубления по внешней окружности колец. При переключении коробки передач проставки прижимаются к кольцам, пока шлицы муфты не соприкоснутся с кольцом. Проставки также обеспечивают блокировку, чтобы муфта оставалась совмещенной с кулачковым кольцом шестерни. Не все синхронизаторы с блокирующими кольцами оснащены проставками, например, на автомобилях Honda используются внешние пружины и несколько длинных шлицов на ступице.

Когда блокирующее кольцо соприкасается с пленкой масла, покрывающей конус синхронизатора, масляная пленка начинает передавать момент на шестерню, уменьшая или увеличивая скорость, чтобы привести ее в соответствие со скоростью синхронизатора. Сопротивление масляной пленки начинает вращать блокирующее кольцо слегка, поэтому ее зубья не совмещаются с внутренними шлицами на муфте.

Давление муфты выдавливает масло из пространства между конусом синхронизатора и конусом шестерни, затем блокирующее кольцо соприкасается с шестерней, чтобы замедлить скорость ее вращения. Как только скорость вращения шестерни и блокирующего кольца будет совпадать, края шлицов муфты синхронизатора со снятой фаской заменят блокирующее кольцо, и будут вращать зубья шестерни. В этот момент проставки выйдут из внутренней канавки муфты, и шестерня будет заблокирована на валу посредством синхронизатора и ступицы. Кольцо синхронизатора будет закреплено на поверхности шестерни, и будет теснее прижимать муфту. Вилка переключения больше не будет соприкасаться с боковой частью канавки около синхронизатора.

При переключении коробки передач в другую передачу, вилка переключения вернется на муфту, отсоединившись от шестерни передачи ,и просто вернется в нейтральное положение над блокирующим кольцом. Проставки переместятся обратно в канавки, а шестерня будет свободно вращаться независимо. При включении передачи, муфта фиксируется на месте под воздействием трения между блокирующим кольцом и шестерней, а в нейтральном положении, проставки и шариковые фиксаторы удерживают муфту в центральном положении на ступице. Вилки переключения и тяги обеспечивают только толчок, чтобы включить или переключить передачу.

Начиная сверху: муфта с канавкой, ступица (внутри муфты), блокирующее кольцо, зубья кулачкового кольца шестерни и зубья шестерни. Когда вал и шестерня вращаются с различной скоростью, между ними существует относительное движение. Когда блокирующее кольцо зацепляется с конусом шестерни, оно слегка проворачивается, и его внешние шлицы не совмещаются с внутренними шлицами муфты, как показано на иллюстрации. как только шестерня и вал начинают вращаться вместе под сопротивлением трения блокирующего кольца, заостренные края шлицов муфты могут прижимать блокирующее кольцо к одной или другой стороне и зацеплять кулачковые кольца шестерни.

Подробно о блокирующих кольцах

Практически во всех современных коробках передач и коробках передач в сборе с главной передачей используются синхронизаторы конического типа с блокирующими кольцами. Синхронизаторы конического типа пользуются популярностью, так как они очень эффективны. Коническая форма поверхностей трения увеличивает блокирующую силу между конусом и шестерней на число толкающего усилия муфты. Коническая муфта (вариацией которого является синхронизатор) представляет собой клин. Небольшое осевое усилие кольца синхронизатора создает большее усилие на поверхности трения.

К тому же коническая форма увеличивает площадь, по сравнению с плоской поверхностью, обеспечивая лучшую термостойкость синхронизатора. Угол конусов может варьироваться, при этом больший угол обеспечивает большую силу сцепления и трения, однако при этом сокращает срок эксплуатации синхронизатора.

Перед инженерами-конструкторами лежит сложная задача: при создании эффективного синхронизатора необходимо сбалансировать противоположные требования. При ограниченном пространстве трение должно быть максимальным, при этом качество переключения при различных температурах и дорожных условиях должно оставаться неизменным по мере эксплуатации коробки передач. Данный компромисс также касается конструкции фрикционных накладок сцепления и тормозной системы.

Конические синхронизаторы также достаточно распространены, потому что они недорогие. Технологии достаточно развиты, поэтому во многих коробках передач используются синхронизаторы типичной конструкции. Обычно блокирующие кольца синхронизаторов изготавливаются из латуни. Твердый материал имеет отличные характеристики трения, которые делают его идеальным для подобных деталей.

В последнее время в новых конструкциях используются блокирующие кольца синхронизаторов, покрытые металлокерамикой. Кольца покрыты фенольными или карбоновыми фрикционными материалами. Данные блокирующие кольца имеют больший коэффициент трения, чем блокирующие кольца из латуни, поэтому они замедляют зубчатую передачу намного быстрее и плавне, ускоряют переключения передач. К тому же, углеводородное волокно имеет больший коэффициент термостойкости и износостойкости, чем фенол или латунь. Чтобы увеличить поверхность трения на данном участке, оптимизировать переключение передач и увеличить срок службы блокирующих колец, в наиболее современных коробках передач используются многоконусные синхронизаторы на некоторых шестернях. Вместо простого зубчатого конического блокирующего кольца, данные синхронизаторы оснащены блокирующим кольцом, состоящим из трех компонентов. Внешнее кольцо оснащено внешними зубьями и конической поверхностью трения стандартного кольца синхронизатора, однако, несколько большего диаметра. Среднее кольцо изготовлено из тонкой стали с несколькими приклеенными тормозными колодками по окружности на внутренней и внешней поверхности. Край данного кольца оснащен несколькими пальцами, которые совмещаются с пазами на поверхности шестерни. Внутреннее кольцо представляет собой коническое стальное кольцо с металлокерамическим покрытием с пальцами, которые совмещаются с внутренним краем внешнего кольца.

Три блокирующих кольца покрыты композитным материалом, изготовленным из углеводородного волокна и порошкового металла. Фрикционные накладки приклеены к латунному кольцу во время пайки твердым припоем. Блокирующие кольца с покрытием имеют более высокий коэффициент трения, чем блокирующие кольца без покрытия, поэтому они увеличивают эффективность синхронизатора. На некоторые коробки передач можно приобрести и установить опциональные блокирующие кольца с покрытием, чтобы оптимизировать технические характеристики.

Сравните эти блокирующие кольца, с предыдущей иллюстрацией. Их внутренняя поверхность изготовлена из латуни. Канавки и каналы, вырезанные во внутренней поверхности, удаляют масляную пленку с конуса синхронизатора шестерни, таким образом кольцо может надежнее заблокировать его. Если заостренные края канавок изнашиваются, работа синхронизатора замедляется, и передачи переключаются не так плавно.

Шестерни передач не отсоединяются от конусов синхронизатора, как традиционные шестерни с одноконусным синхронизатором, хотя они оснащены пазами для среднего фрикционного кольца. Преимуществом двухконусного синхронизатора является двухстороннее среднее кольцо. Увеличение контактной поверхности в два раза означает, что сила трения увеличится также в два раза, следовательно, скорость шестерни будет снижаться быстрее, делая переключение передач плавне и легче.

Однако КПД двухконусных синхронизаторов ниже. Теоретически при увеличении поверхности трения в два раза двухконусные синхронизаторы будут изнашиваться в два раза быстрее, хотя современные износостойкие материалы устраняют данную проблему.

Если говорить о синхронизаторах, на некоторых коробках передач, конусы синхронизатора напрессованы на шестерни передач, таким образом, это облегчает их ремонт и позволяет шестерне работать при неисправном блокирующем кольце, хотя и стоит подобная конструкция дороже. В большинстве коробок передач шестерни соединены в один узел с конусами синхронизатора и кулачковыми кольцами.

На иллюстрации изображено типичное блокирующее кольцо синхронизатора из трех компонентов. Внутреннее латунное кольцо, изображенное с правой стороны, оснащено тремя углублениями по внутренней кромке, которые совмещаются с тремя выступами на внешнем латунном блокирующем кольце. Выступы позволяют обоим кольцам вращаться с одной и той же скоростью. Стальное фрикционное кольцо в середине приводится в действие шестерней посредством трех выступов на внешней кромке. Это кольцо выполняет функцию конуса шестерни в синхронизаторе с одним блокирующим колоьцом. Функционально, нет разницы между этими двумя типами, просто составное блокирующее кольцо работает эффективнее, так как поверхность трения у него больше.

Блокирующее кольцо из трех компонентов в сборе сконструировано по принципу, противоположному тому, который был описан выше. Внутренний и внешний конус изготовлены из металлокерамической стали без покрытия. Среднее кольцо оснащено поверхностями трения на внутренней и внешней поверхности. Четыре выступа на среднем кольце приводятся в действия четырьмя пазами на поверхности шестерни. Большие шлицы на внутренней поверхности внутреннего конуса приводятся в действие шлицами на вторичном валу. Внутренний и внешний конусы всегда приводятся в действие с одной и той же скоростью, однако они не соединены, как в конструкции описанной ранее.

Кулачковые кольца

Синхронизатор слегка замедляет переключение каждой передачи, когда зубчатая передача снижает или увеличивает скорость, хотя эта задержка практически не ощутима, именно по этой причине в коробках передач гоночных автомобилей синхронизаторы не используют. Вместо этого шестерни и ступицы переключения оснащены большими и более прочными кулачковыми кольцами, которые могут блокироваться без участия синхронизатора. По сравнению с кулачковыми кольцами синхронизатора, кулачки в коробках передач с кулачковыми кольцами более прочные и износостойкие. Размер кулачков больше, чем в шестернях с синхронизаторами, поэтому они могут поглощать больше силы без повреждений. Также, так как они больше, износ не настолько влияет на их работу. Коробки передач с кулачковым переключением или коробки передач без синхронизаторов не очень подходят для вождения в условиях городского движения, так как могут переключать передачи быстро и четко, при это понижать передачу можно только посредством двойного выжима сцепления, чтобы уровнять скорость вращения первичного и вторичного вала.

Зубья кулачков на шестернях коробки передач с кулачковым переключением называются.

На зубья на шестернях кулачковых коробок передач получили название наружные кулачки. Пространство между зацепляющимися кулачками на ступице переключения шире, чем наружные кулачки, что позволяет им входить в зацепление, даже если скорость вращения вала несколько отличается. Форма зубьев на профиле может варьироваться в зависимости от различных условий эксплуатации автомобиля. Например, в драг-гонках зубья могут быть выполнены под углом в направлении вращения шестерни, так как подобные коробки передач не предназначены для переключения вниз, конструкция шестерен и ползунов оптимизирована, чтобы фиксировать шестерню под нагрузкой. Для автомобилей, участвующих в круговых гонках, шестерни часто срезаны по обратному ходу с обеих сторон, чтобы передачу не выбивало при переключении вниз.

Кулачковые шестерни, в общем-то, выполняют ту же функцию, что и муфта синхронизатора. Они широко используются при модификации коробок передач легковых автомобилей для участия в гонках, так как конструктору легче заменить синхронизатор в сборе комплектом кулачковых шестерен и колец со шлицами. Муфты переключения в коробках передач без синхронизаторов можно сделать гораздо уже, а каждую шестерню – шире, так как нет необходимости в использовании конусов синхронизатора, пружин и проставок. Таким образом, шестерни делаются прочнее. Данные модификации позволяют сохранить и в дальнейшем использовать оригинальные тяги и валы. Кулачковые шестерни могут входить в зацепление либо с шестернями, представляющими их зеркальное отражение, либо они будут оснащены углублениями, которые устанавливаются на наружные кулачки на шестернях. Обычно, внутренние кулачковые шестерни чаще всего используются в коробках передач, модифицированных для гонок или в коробках передач мотоциклов, чтобы уменьшить длину ряда шестерен. Подобная конструкция отлично сочетается с более узким картером коробки передач и является желательной с точки зрения компоновки во многих гоночных автомобилях. В коробках передач мотоциклов часто используются кольцевые кулачки, однако необходимость в передаче мощного крутящего момента от двигателей легковых автомобилей и относительно большой вес трансмиссии легковых автомобилей делают их достаточно слабыми, чтобы использовать в коробках передач гоночных автомобилей.

Наружные кулачки на коробках передач гоночных автомобилей гораздо больше, чем хрупкие кулачки коробки передач с синхронизатором. Обратите внимание на то, как отверстия в ползуне слева совмещаются с кулачками, при этом они оставляют кулачкам некоторую свободу перемещения между ползуном и шестерней.

Эти две шестерни и их кулачковая шестерня сняты с коробки передач автомобиля Mitsubishi, модифицированной для участия в гонках. Обратите внимание, что ползун намного тоньше, чем синхронизатор и муфта. Это значит, что каждую шестерню можно сделать шире, следовательно, ее зубья будут прочнее. Также обратите внимание на то, что используются прямозубые шестерни. При использовании автомобиля в условиях городского движения они, скорее всего, будут слишком шумными.

Вилки переключения иногда оснащены накладками на концах. Эти накладки изнашиваются быстрее, чем стальная поверхность вилки, однако они предотвращают повреждение муфты синхронизатора, к тому же их гораздо дешевле заменить.

Механизмы переключения

Обычно, две соседние шестерни на валу коробки передач имеют один синхронизатор в сборе и вилку переключения. Конечно же, не обязательно распределять синхронизаторы именно таким способом, однако намного проще и дешевле оснащать коробки передач легковых автомобилей наименьшим количеством синхронизаторов, так как таким образом также сокращается количество вилок переключения и необходимых управляющих тяг. Если учесть, что одновременно может включаться только одна передача, не нужно оснащать каждую шестерню отдельным механизмом включения.

Вилки переключения перемещают ползуны в зацепление с каждой шестерней в механической коробке передач. Истирание вилки на канавках в муфтах синхронизатора создает трение и износ. Чтобы снизить трение и увеличить срок службы, в большинстве современных коробок передач для легковых автомобилей используются вилки, изготовленные из латуни или низкоуглеродистой стали. К тому же, иногда вилки оснащены небольшими накладками по краям каждого рычага. Данные накладки принимают весь удар на себя. Некоторые вилки переключения также оснащены пластиковыми проставками, которые заменяют накладки. Конечно же, пластиковые проставки изнашиваются гораздо быстрее, чем сталь, однако их легко заменить, таким образом, снижая трение на муфте синхронизатора.

Обычно, вилки переключения устанавливаются на направляющие переключения в коробке передач. Направляющие переключения перемещают вилки по оси, чтобы переключать передачи. На некоторых старых коробках передач вилки переключения устанавливались на короткие рычаги в боковой крышке, а приводящая в действие тяга устанавливалась на внешней стороне картера. В большинстве случаев современные коробки передач заднеприводных автомобилей оснащены внутренними направляющими и вилками переключения, кроме некоторых коробок передач, специально предназначенных для драг-гонок и круговых гонок. Полноприводные коробки передач в блоке с главной передачей оснащены внешними механизмами переключения, однако вилки и направляющие расположены внутри картера.

Хотя особенности внутренней конструкции механизмов переключения могут варьироваться, существует, по крайней мере, два общих положения, необходимых для быстрого и безопасного выбора передач. Прежде всего, это наличие точно расположенных фиксаторов, чтобы поддерживать совмещение тяг выбора и предотвращать трение вилок переключения о боковые части муфт синхронизатора. Чаще всего используются пружинные шариковые фиксаторы со стальными шариками, впрессованными в канавки в направляющих переключения пружинами и упорами. Фиксаторы не держат коробку на передаче под воздействием силы. Если коробка передач оснащена синхронизаторами с проставками, проставки работают в качестве фиксатором, удерживая муфты синхронизатора в зацеплении с каждой шестерней. В коробках передач без синхронизатора необходимо использовать фиксаторы, чтобы предотвратить перемещение вилок и направляющих переключения и отсоединение муфты от кулачковой шестерни при торможении двигателем.

Второй важной частью внутренних тяг переключения является механическая блокировка, которая предотвращает выбор двух шестерен одновременно. Если коробка передач включена в передачу, механизм блокировки не допустит произвольное переключение на другую передачу. Существует большое количество различных механизмов блокировки, которые широко используются, в некоторых случаях используются пружинные шариковые фиксаторы с муфтами, чтобы разъединять шарики или плоские шпоночные фиксаторы, установленные в пазах направляющих переключения каждой шестерни.

Вилки переключения обычно установлены в направляющие. На иллюстрации четко видны канавки для пружинных фиксаторов, которые удерживают направляющую и, следовательно, вилку в каждом из трех ее положений. На другом краю направляющей переключения расположены пальцы переключения, которые позволяют тяге и механизму блокировки управлять каждой направляющей по очереди.

Шарик из закаленной стали и пружина, как те, которые изображены на иллюстрации, опираются на канавку или паз в направляющих переключения, показанных на предыдущей иллюстрации. таким образом мы получаем точно установленный фиксатор, которые удерживает коробку передач в выбранной передаче и дает водителю знать, что передача была выбрана. Некоторые фиксаторы установлены в отверстия в картере, однако фиксатор, изображенный на иллюстрации, оснащен отдельной заглушкой в боковой части картера.

Удаленные механизмы переключения

Если коробка передач установлена впереди или сзади, необходимо использовать внешние удаленные тяги переключения. В общем, существует два типа тяг переключения: приводимые в действие штоком или тросом.

Коробки передач, приводимые в действие штоками, оснащены тягой переключения, которая соединяет рычаг переключения передач посредством системы штоков и шарниров. Это система непосредственного переключения, так как она позволяет водителю чувствовать реакцию коробки передач.

Недостатками тяг переключения, приводимых в действие штоками, является большое пространство, которое занимает данная система, износ, который происходит в каждом шарнире ,а также вибрации и шум, которые передаются от коробки передач на рычаг переключения. По мере износа каждого шарнира или втулки переключение передач затрудняется, к тому же стальные штоки отлично передают шум и вибрацию в салон автомобиля.

Удаленные механизмы переключения, приводимые в действие тросами, управляются рычагом и упорами тросов, установленными около водителя. Два троса большого диаметра проходят от рычага до коробки передач в блоке с главной передачей: один осуществляет движение рычаг переключения вперед и назад, а другой – вправо и влево. Тросы должны обладать достаточной жесткостью на растяжение и сжатие, а также достаточной эластичностью, чтобы обеспечить раскачивание двигателя на опорах и предотвратить попадание вибрации в салон автомобиля.

Тяги с тросовым переключением имеют лишь одни значительный недостаток: точность переключения. С каждым движением рычага переключения передач, тросы деформируются больше, чем деформировались бы штоки тяг, что делает переключение передач менее точным.

В гоночных автомобилях с удаленными механизмами переключения практически всегда используется непосредственная связь с коробкой передач в блоке с главной передачей при помощи штоков тяг. Чем жестче будет тяга переключения, по мнению водителя, тем лучше, так как каждое переключение будет легче контролировать, к тому же потребуется меньше усилий, чтобы завершить переключение.

Все тяги переключения обязательно содержат механизм блокировки, благодаря которому одновременно может быть выбрана только одна передача. Например, этот механизм блокировки в автомобиле Honda состоит из двух деталей: палец выбора, который перемещает вилку и направляющую и соответственно блокиратор из листовой стали, который предотвращает движение двух остальных вилок переключения. Благодаря блокиратору палец также не сможет выбрать шестерню, если одна из направляющих была перемещена из нейтрального положения. Это устраняет возможность деформации или повреждения тяги переключения и коробки передач.

Секвентальные тяги переключения

Коробки передач мотоциклов и секвентальные коробки передач, использующиеся в некоторых гоночных автомобилях, используют другую схему приведения в действие вилок и переключения передач. В данных коробках передач сложный изготовленный на станке барабан включает каждую передачу по очереди. Толкатель, установленный в канавку на барабане, перемещает вилку. Форма канавок подобрана таким образом, чтобы по мере вращения барабана, вилка входила в зацепление, а противоположные вилки выходили из него. Барабан вращается посредством двух храповых механизмов, что позволяет одному рычагу вращать барабан вперед (переключение передач вниз) и назад (переключение передач вверх)

В некоторых сериях гонок, например Формула 1, данная технология шагнула вперед: электрический, гидравлический или пневматический исполнительный механизм вращает барабан для выбора передач намного быстрее и точнее, чем это может сделать человек. Популярные в Формуле 1 подрулевые лепестки используются следующим образом: один подрулевой лепесток управляет исполнительным механизмом, который поворачивает барабан по часовой стрелке, а другой перемещает его против часовой стрелки. Электронный блок управления контролирует работу исполнительного механизма переключения, когда водитель хочет переключить передачу.

Барабан представляет быстрый и точный способ переключения, однако и он имеет несколько недостатков. Главными из них являются вопросы износа и технических характеристик во время движения. По мере износа канавок в барабане, трение между вилками и барабаном увеличивается, следовательно, требуется все больше и больше усилий для поворота барабана. Также, когда зазоры между вилкой и барабаном увеличиваются, переключения передач становятся менее точными. Если зазоры становятся достаточно большими, скопления загрязнений могут привести к столкновению шестерен между переключениями.

Схема переключения и несовместимость с синхронизаторами делают секвентальные коробки передач сложными в эксплуатации в условиях городского движения. В секвентальной коробке передач каждую передачу можно выбрать только по очереди и нельзя пропустить, так как барабан может вращаться только от шестерни к шестерне. Нейтральная передача находится в нижней части схемы переключения перед первой передачей. Большинство водителей (если только у них не было опыта вождения мотоцикла) не будут довольны коробкой передач, которую нельзя будет переключить непосредственно в нейтральное положение с любой передачи. К тому же, к секвентальной коробке передач очень сложно добавить синхронизаторы. Барабан заставляет каждую вилку включать передачу без разбора, в системе нет загрязнений, которые позволяют синхронизатору замедлить скорость вращения шестерни или вала.

Гоночные механизмы переключения

Коробки передач, специально предназначенные для драг-гонок или круговых гонок, обычно оснащены простыми, несеквентальными механизмами переключения с внешними тягами штоков. Механизмы переключения могут представлять собой Н-образные блоки с внешними элементами управления, установленными в удлинителе картера, или могут быть оснащены многочисленными рычагами, которые управляют вилками. При наличии отдельных рычагов, отдельный рычаг переключает с первой на вторую передачу, а другой рычаг – с третьей на четвертую (если коробка передач оснащена четырьмя передачами). Это делает тяги простыми, жесткими и надежными. Каждое переключение может осуществляться быстрее, так как водитель не должен перемещать рычаг в сторону, чтобы переключиться на третью передачу.

Иногда каждая шестерня оснащена отдельной вилкой и ползуном, чтобы упростить конструкцию тяг и обеспечить более быстрое переключение. Данные коробки передач (например G-force или Lenco) также оснащены дополнительными пневматическими тягами переключения с пневматическим цилиндром для каждой шестерни. Пневмоколектор выбирает порядок переключения и скорость. Кулачковые коробки передач с пневматическим переключением могут переключаться очень быстро, так как кулачки не должны возвращаться в нейтральное положение перед включением следующей передачи. Как только один кулачок отсоединяется, следующий уже установлен в необходимое положение. Незначительное перекрытие позволяет устранить задержки при переключении.

Главные передачи

На заднеприводных автомобилях, полноприводных автомобилях или в любом автомобиле, оснащенном двигателем с рядным расположением цилиндров, главная передача не только изменяет направление передачи момента, но и обеспечивает дальнейшее изменение передаточного числа в трансмиссии. Это обычно обеспечивается посредством специального набора косозубых шестерен, которые также называют гипоидными шестернями, оснащенных коническими косыми зубьями на валу-шестерне и зубчатом венце. Автомобили, оснащенные двигателями с поперечным расположением, не нуждаются в гипоидных шестернях, так как не нужно изменять направление передаваемого момента.

Гипоидные шестерни используются, так как их постепенное зацепление зубьев обеспечивает более тихую работу, как и в случае с косозубыми шестернями, а их геометрия позволяет ведущей шестерне располагаться над или под центральной часть зубчатого венца. В заднеприводных трансмиссиях это позволяет разместить приводные валы ниже, соответственно снижая центр тяжести и расширяя пространство для тоннеля приводного вала. В переднеприводных автомобилях с продольным расположением двигателя или в автомобилях со средним расположением двигателя, гипоидные шестерни позволяют располагать первичный вал под или над мостами, что значительно облегчает сборку и компоновку для конструктора.

Прочность гипоидных передач основывается на фактах, описанных ранее, однако наиболее важными измерениями для них является не осевое расстояние и ширина шестерни, а диаметр зубчатого венца. Гипоидные ведущие шестерни имеют геометрические ограничения по ширине каждого зубца (для данного передаточного отношения и угла расположения зубьев гипоидной шестерни), поэтому единственным способом увеличения зубьев шестерни является увеличение размера обеих шестерен. Чем больше диаметр зубчатого венца, тем большим будет каждый зубец на ведущей шестерне.

Прочность гипоидной шестерни также зависит от угла расположения каждого зубца на шестерне. Угол расположения зубца на зубчатом венце гипоидной шестерни опосредованно связан с расстоянием от центральной оси зубчатого венца и центральной оси ведущей шестерни. Чем ближе ведущая шестерня к центральной оси зубчатого венца, тем меньше будет угол расположения зубьев и тем более эффективным будет комплект шестерен. Зубья, расположенные под большим углом, будут прочнее, однако они будут потреблять больше мощности и вырабатывать больше тепла, чем зубья, расположенные под небольшим углом.

В некоторых наиболее распространенных конструкциях (включая некоторые модели автомобилей Ford, Porsche/VW, оснащенные коробками передач в блоке с главной передачей) углы расположения зубьев гипоидных шестерен очень большие, это может привести к существенной потере мощности. Во многих коробках передач в блоке с главной передачей гоночных автомобилей (включая коробки передач, сконструированные специально для Формулы 1). С другой стороны, потери мощности сокращаются за счет отказа от использования гипоидных шестерен, заменяя их коническими шестернями с прямым сечением, чтобы изменить направление передачи момента, при этом вторичное изменение передаточного отношения достигается посредством прямозубых шестерен главной передачи, расположенных параллельно.

Зубчатый венец установлен на дифференциал при помощи нескольких болтов по всей окружности, а ведущая шестерня вращается в расположенных противоположно конических роликовых подшипниках, поглощающих осевые нагрузки, которые возникают при вращении гипоидных шестерен. Дифференциал также обычно установлен на противостоящих конических роликовых подшипниках, так как нагрузки на эти подшипники очень высоки (угловые нагрузки шин и колес также поглощаются данными подшипниками).

Смазка

Наиболее важной частью коробки передач является трансмиссионное масло, хотя о нем мы думаем реже всего, да и с трудом представляем себе принципы его работы. Смазка влияет на срок эксплуатации коробки передач, технические характеристики синхронизатора, шум, температуру и способность выдерживать максимальную мощность, предотвращая износ шестерен и обеспечивая охлаждение. Слишком много задач стоит перед простым смазочным средством, поэтому современные трансмиссионные масла включают в себя целый ряд различных добавок и базовых масел, с целью улучшения технических характеристик.

Хотя когда то, трансмиссионное масло было практически универсальным, не все коробки передач заправляются трансмиссионным маслом. Производитель может заправить рабочую жидкость автоматической коробки передач, трансмиссионное масло ,моторное масло или специально-разработанное масло. В любом случае, требования к смазочному средству будут изменяться в зависимости от особенностей внутренней конструкции коробки передач, материалов, из которых изготовлен синхронизатор и условий эксплуатации: в автомобилях, которые используются в коммерческих целях, должны использоваться более качественные смазочные средства, чем в коробках передач личных легковых автомобилей.

Смазочные средства, имеющиеся в свободной продаже, обычно различаются в зависимости от их вязкости, а также по стандартам, установленным Американским институтом нефти (API). Класс по вязкости классифицируется Обществом автомобильных инженеров (SAE) при установленных температурах масла, классификация API определяет соответствующее применение того или иного масла в различных условиях. Для измерения вязкости моторного масла используются несколько иные данные, поэтому данные нельзя сравнивать. Например, моторное масло с индексом 30W имеет примерно такой же класс по вязкости, что и трансмиссионное масло 85W.

Толщина пленки смазочного средства

Говоря о смазке, стоит отметить, что наиболее важным фактором является толщина плёнки упругой гидродинамической смазки. Это качество масляной пленки, которое позволяет предотвратить износ и трение металлических поверхностей. Масло просто прилипает к этим поверхностям и позволяет им двигаться, не соприкасаясь. Толщина плёнки упругой гидродинамической смазки изменяется в зависимости от нескольких факторов, однако наиболее важными являются вязкость масла, тип базового компонента (минеральный или синтетический), температур аи давление между двумя контактными поверхностями.

Тонкая плёнка упругой гидродинамической смазки увеличивает степень износа шестерен, так как масло легко выдавливается из пространства между зубьями двух шестерен, допуская непосредственный контакт двух металлических поверхностей гораздо чаще, чем более плотная плёнка упругой гидродинамической смазки. Чем медленнее вращается шестерня, тем длиннее скользящий контакт и тем большее давление выдавливает масляную пленку из пространства между зубьями шестерен. Микроскопические неровности на поверхности каждого зубца (выступы шероховатости поверхности) прорываются через тонкую плёнку упругой гидродинамической смазки и могут соприкасаться с такими же неровностями на зубьях другой шестерни.

Эти выступы шероховатости поверхности прихватываются друг к другу (что приводит к их «микросварке») под воздействием тепла от трения, которое образуется по воздействием скользящего контакта шестерен. При этом поверхность зубьев подвергается повреждениям, что способствует образованию питтинга и трещин. Трещины значительно снижают усталостную стойкость зубьев шестерни, распространяясь по шестерне (под воздействием постоянных нагрузок), пока не приведут к ее повреждению. Если плёнка упругой гидродинамической смазки будет плотной, незначительные выступы шероховатости поверхности на каждом зубце шестерни не смогут соприкасаться с неровностями на другой шестерне, следовательно, питтинг не будет развиваться в большие трещины, и шестерня будет служить дольше.

Критически важная толщина плёнки упругой гидродинамической смазки будет варьироваться в зависимости от вязкости масла. Масла с высокой вязкостью обычно образую более плотную плёнку упругой гидродинамической смазки, чем масла с низкой вязкостью. Как всегда, следует отметить, что смазочные масла высокой вязкости также имеют некоторые недостатки, так как они способствуют замедлению скорости вращения шестерен, таким образом расходуя мощность двигателя, создавая тепло и увеличивая расход топлива. Современные производители стараются использовать смазочные средства с невысокой вязкостью, чтобы снизить потери мощности, однако в большей части коробок передач старых автомобилей все еще используются масла высокой вязкости.

По мере увеличения температуры зубьев шестерни масло снижает вязкость ( и следовательно толщину плёнки упругой гидродинамической смазки), поэтому преимущество масла с высокой вязкостью начинает нивелироваться. Более высокая вязкость приводит к повышению температуры, что в свою очередь делает плёнку упругой гидродинамической смазки более тонкой. Из-за более высокой рабочей температуры, коробки передач, предназначенные для передачи высокого крутящего момента и медленной скоростью вращения шестерен, требуют использования масла более высокой вязкости, чем стандартные коробки передач легковых автомобилей. Это делается для создания максимально плотной плёнки упругой гидродинамической смазки при обычных рабочих условиях.

Химическая основа смазочного масла

Все смазочные средства для легковых автомобилей изготовлены из базового компонента – чисто масла, либо минерального, либо синтетического. Минеральное масло получают из сырой нефти, которую добывают под землей. Синтетическое масло изготавливается из базовых молекул. Синтетические базовые компоненты имеют преимущество над натуральными, однако существует большое количество различных видов синтетического масла, поэтому сложно сказать, какой именно вид выбрала определенная компания.

Из наиболее распространенных синтетических базовых компонентов можно назвать эфир, полигликоль и полиальфаолефин, которые являются самыми дорогими и обладают наибольшим количеством положительных качеств, которые приписываются синтетическим маслам. Из трех базовых компонентов полигликоль имеет дополнительные, хотя и спорные свойства. Базовые синтетические компоненты на бензиновой основе (которые используются в некоторых «»синтетических моторных маслах) гораздо дешевле, однако все-таки они обладают лучшими смазочными свойствами, чем несинтетические базовые компоненты.

Все синтетические масла стремятся стабилизировать отношение между вязкостью и толщиной плёнки упругой гидродинамической смазки, к тому же компромисс вязкости и толщины пленки упругой гидродинамической смазки легче достигается. Синтетические масла образуют более плотную и прочную пленку упругой гидродинамической смазки, чем минеральные масла той же вязкости, к тому же их вязкость и толщина пленки гораздо меньше подвержены изменениям при термическом воздействии. Таким образом, синтетические масла более низкой вязкости должны защищать зубья шестерни также хорошо, как и минеральное масло высокой вязкости, при этом снижая потери мощности и образование тепла.

Присадки, изменяющие вязкость, обычно добавляются в минеральные базовые компоненты, чтобы уменьшить вариации толщины пленки при изменении температуры. Хотя отношение вязкость/толщина пленки/ температура редко приближается к показателям качественного полигликолевого синтетического масла. Самым большим преимуществом минеральных масел является стоимость, поэтому если цена для вас имеет значение, а дополнительные возможности синтетических моторных масел не обязательны, обычно предпочтение отдается минеральным маслам.

Типичные смазочные средства для механических коробок передач

Классификация API GL-4

Стандарты API (Американский институт нефти) – это спецификации для трансмиссионного масла механических коробок передач. Они не содержать большое количество присадок, предотвращающих износ, необходимых для гипоидных шестерен главной передачи. Это оптимальный выбор для механических коробок передач в блоке с главной передачей, так как низкое содержание присадок позволяет синхронизаторам работать более эффективно.

Классификация API GL-5

Спецификации технических характеристик API масла для смазки гипоидных шестерен главной передачи. Содержание присадок, предотвращающих износ в данном масле примерно в два раза выше. Данное масло ни в коем случае не должно использоваться в механических коробках передач, так как это приведет к повреждению синхронизатора и ускоренному износу блокирующих колец синхронизатора. Этот тип масла можно использовать в коробках передач с кулачковым переключением без синхронизаторов.

Классификация API GL-от 1 до 3

Устаревшая классификация стандарта API смазочных средств для шестерен

с минимальным содержанием присадок, предотвращающих износ. Обычно они используются только в сельскохозяйственном оборудовании или других видах промышленного оборудования. Ни в коем случае не используйте подобные масла в коробках передач легковых автомобилей.

Классификация API SH/SL (моторное масло)

Моторное мало классифицируется согласно большому количеству стандартов. Обычно в моторном масле содержится небольшое количество присадок, предотвращающих износ. Некоторые производители рекомендуют заправлять коробку передач моторным маслом (например, Honda), однако, в общем-то данные коробки передач будут гораздо меньше подвержены износу при использовании синтетического трансмиссионного масла GL-4.

Рабочая жидкость автоматической коробки передач (Dexron / Mercon / Type F)

Это специальная рабочая жидкость, предназначенная для коробок передач с гидравлическим приводом. Различные производители указывают различные спецификации. Рабочая жидкость автоматической коробки передач содержит большое количество модификаторов трения, чтобы облегчить работу дисков гидротрансформатора в автоматической коробке передач, а также присадок, предотвращающих износ, чтобы продлить срок эксплуатации планетарной передачи. Рабочая жидкость автоматической коробки передач рекомендована компанией TREMEC для коробки передач Т-5, однако многие использовали ее в других механических коробках передач. Ни в коем случае не используйте рабочую жидкость автоматической коробки передач для гипоидных шестерен дифференциала, так как она содержит недостаточное количество присадок, предотвращающих износ.

Специальная рабочая жидкость для коробок передач с синхронизаторами

Эта специальная рабочая жидкость предназначена для некоторых видов механических коробок передач, использующихся компаниями General Motors и Chrysler. Она содержит противозадирные присадки, которые не способствуют коррозии латунных блокирующих колец синхронизатора.

Присадки для трансмиссионного масла

Стандарты API для смазочных средств не зависят от вязкости или базового масла. Они могут быть достигнуты посредством использования различных формул, так как каждый производитель имеет свой «рецепт» масла. Можно изготовить масла на любой основе таким образом, чтобы оно соответствовало стандартам API, используя различные смеси химических присадок. Наиболее распространенной классификацией для трансмиссионного масла по стандартам API является GL – 4 или GL – 5. Если трансмиссионное масло имеет подобную классификацию, значит, оно содержит определенное количество противозадирных присадок, хотя чаще всего трансмиссионные масла и отличаются по содержанию данных присадок.

Добавление противозадирных присадок делает утоньшение плёнки упругой гидродинамической смазки менее значимым, так как данные присадки химически и механически помогают предотвратить непосредственный контакт поверхностей. Большинство противозадирных присадок содержит химически реактивные компоненты, такие как сера, фосфор и иногда хлор, которые соединяются с основным металлом, образуя защитную пленку. Они соединяются с основным металлом в условиях высокого давления и температуры, которые могут возникать на выступах шероховатости двух металлических поверхностей.

Отложение, образованные противозадирными присадками, мягче и более гладкие, чем металл, который они покрывают, поэтому они подвергаются износу в первую очередь, что помогает защитить металл в условиях слишком высокого давления. К тому же, противозадирные присадки делают металлические детали более гладкими и отполированными со временем, благодаря механическому и химическому воздействию. Данные компоненты придают трансмиссионному маслу характерный неприятный запах. Химические противозадирные присадки обычно агрессивны по отношению к так называемым желтым металлам, таким как латунь, медь и бронза

Некоторые противозадирные присадки химически не активны. Это скорее твердые частицы, которые защищают металлические поверхности, не образуя прочные химические связи. Дисульфид молибдена, борат, графит и фторированные полимеры (такие как тефлон) являются наиболее часто используемыми химическими нереактивными противозадирными присадками. Твердые противозадирные присадки менее подвержены коррозии, чем стандартные присадки, которые все-таки имеют преимущества в некоторых ситуациях.

Основной проблемой противозадирных присадок является их воздействие на синхронизаторы. Активные противозадирные присадки становятся причиной коррозии латунных блокирующих колец. Те же качества, которые делают их необходимыми при смазке шестерне, делают их вредными для работы синхронизаторов. Неактивные и твердые противозадирные присадки не приводят к коррозии латунных блокирующих колец, однако они делают масло слишком скользким, поэтому блокирующие кольца с трудом соединяются с конусами шестерен, чтобы снизить их скорость вращения.

Трансмиссионное масло API GL-4 предназначено специально для этих целей. В данной классификации трансмиссионное масло содержит достаточное количество противозадирных присадок, чтобы противостоять износу и повреждению косозубых шестерен, не оказывая отрицательного воздействия на работу синхронизатора.

Гипоидные шестерни, на подобие тех, что используются в задних мостах, требуют использования трансмиссионного масла другого состава. Зубья гипоидных шестерен входят в зацепление плотнее по сравнению с зубьями обычной косозубой шестерни, которые наклонены под тем же углом, поэтому смазка очень важна. Скользящий контакт создает постоянное высокое давление, которое стремится смыть масло с зубьев шестерни, что делает более тонкой плёнку упругой гидродинамической смазки. Высокое давление и слишком тонкая защитная пленка требуют использования большего количества противозадирных присадок, чем в трансмиссионном масле для шестерен. Масло классификации API GL-5 для смазки гипоидных зубчатых передач специально разработано для этих целей. Ни в коем случае не используйте этот тип масла, если производитель рекомендует использовать масло классификации GL-4, так как это станет причиной затруднений при переключении передач, а также ухудшения технических характеристик синхронизатора, вследствие увеличенного содержания противозадирных присадок.

Насосы и охлаждение

Большая часть коробок передач легковых автомобилей смазывается посредством разбрызгивания. Шестерни и подшипники смазываются масляным туманом, который разбрызгивается вращающимися шестернями, которые соприкасаются с поверхностью расширительного бачка трансмиссионного масла в картере коробки передач. В некоторых видах конструкции в специальных местах устанавливаются улавливающие колодцы, которые направляют трансмиссионное масло к определенным компонентам коробки передач, например подшипники первичного и вторичного вала.

Некоторые коробки передач легковых автомобилей смазываются под давлением посредством насоса, расположенного вдоль одного из валов. Смазка под давлением увеличивает срок службы подшипников коробки передач, хотя насос и потребляет небольшую часть мощности двигателя. насосы механических коробок передач чаще всего шестеренчатого роторного типа, как и масляные насосы двигателя, однако они сконструированы таким образом, что внутренние зазоры в нем увеличены. Небольшие сколы стали от шестерен и подшипников в коробке передач проходят через насос, внутренний зазор которого должен позволят пропускать их беспрепятственно. Трансмиссионное масло из насоса часто направляется по валам на подшипники коробки передач и шестерни. Иногда небольшие сопла распылителей направлены на каждую шестерню, чтобы обеспечивать их охлаждение и смазку. Коробки передач, коробки передач в блоке с главной передачей и главные передачи, используемые на гоночных автомобилях, включают насосы особой конструкции, они могут быть внешними с электрическим приводом или встроенными.

Тепло, вырабатываемое при вращении косозубых шестерен, поглощается маслом, которое в свою очередь передает его на картер. В легковых автомобилях, предназначенных для движения в городе, этот принцип охлаждения является достаточно эффективным. Картер коробки передач поглощает тепло и остывает под воздействием воздушных потоков, проходящих по днищу кузова. В гоночных автомобилях и в некоторых легковых автомобилях с высокими техническими характеристиками требует более интенсивное охлаждение, чем может обеспечить данная система. Для оптимизации охлаждения, в данных коробках передач используется воздушный теплообменник (радиатор) в системе рециркуляции масла. Конечно же, в таком случае необходимо использовать насос и герметизировать систему.

Два высверленных отверстия на данном отрезке вала (часть вала-шестерни автомобиля Honda) предназначены для смазки. Масло, выбрасываемое зубьями шестерни, которые окунаются в расширительный бачок масла в нижней части картера, собирается специальными металлическими скребками и направляется в центральную часть вала. Оттуда, через просверленные отверстия на подобие этих масло направляется к подшипникам ступицы шестерни и синхронизаторам.