Vše o manuální převodovce: typy, konstrukce, princip činnosti

Název „manuální převodovka“ dostala jednotka díky použití tohoto způsobu přepínání. Naučit se rychle řídit auto s manuální převodovkou na rozdíl od automatické je pro začátečníky často dost těžké. Přenosy tohoto typu se však vyznačují spolehlivostí. „Mechanika“ má vcelku jednoduchý design a vyzdvihnout lze i její udržovatelnost. Přitom v automobilovém průmyslu dnes manuální převodovka ztratila vedoucí postavení.

Princip činnosti

Princip používaný při činnosti manuální převodovky spočívá v přenosu točivého momentu na primární hřídel. Přenos se provádí z motoru přes spojku. Konstrukce manuální převodovky má páry ozubených kol, které se vzájemně ovlivňují. Pomocí těchto párů (stupňů) se převádí točivý moment pro následný přenos na kola. Stupně mají vlastní převodový poměr. Takto se převádí otáčky a kroutící moment klikového hřídele spalovacího motoru. Rozlišuje se podřazování a řazení nahoru. První točivý moment se zvyšuje, zatímco rychlost otáčení klesá. Naopak zařazení vyššího převodového stupně snižuje točivý moment.

Páry se skládají ze dvou ozubených kol, vstupního a výstupního. Převodový poměr závisí na počtu zubů. Je jasné, že ozubené kolo s větším průměrem bude mít větší počet zubů, zde je přímá úměra. Příkladem může být první rychlostní stupeň s nejvyšším převodovým poměrem. V tomto páru ozubených kol má vstupní ozubené kolo umístěné na primárním hřídeli nejmenší velikost. Výstupní kolo prvního převodového stupně má maximální velikost. Při řazení převodových stupňů v manuální převodovce musí být tok výkonu přenášený z motoru přerušen. K tomu řidič sešlápne spojkový pedál. Automobil s manuální převodovkou se rozjede zařazením prvního rychlostního stupně.

Poznámka: Některé modely těžkých nákladních vozidel se mohou rozjet na druhý rychlostní stupeň.

Řidič rukou nastaví řadicí páku do požadované polohy. Další řazení na vyšší rychlostní stupně provádí řidič sekvenčně. Je třeba vzít v úvahu rychlost vozu a stav tachometru. Je to dáno tím, že každý rozsah otáček motoru odpovídá konkrétnímu převodovému stupni.

Typy manuální převodovky

Manuální převodovky se liší počtem převodových stupňů. Mezi hlavní patří převodovky se 4, 5 a 6 rychlostmi. Většina vozů s manuální převodovkou na světě se vyrábí s převodovkou 5MT, jinými slovy 5stupňovou manuální převodovkou.

Vyrábějí se mechanické převodovky dvouhřídelového a tříhřídelového provedení. První z nich jsou určeny pro osobní vozy s pohonem předních kol. Druhé jsou instalovány na nákladních a osobních automobilech s pohonem zadních kol.

Návrhové prvky

Konstrukčně se od sebe liší dvouhřídelové a tříhřídelové převodovky. Rozdíly jsou také v principu fungování. Dvouhřídelová převodovka se skládá z primárního a sekundárního hřídele. Tyto hřídele se také nazývají hnací a hnané hřídele. Charakteristickým znakem konstrukce tříhřídelové manuální převodovky je mezihřídel. Jednotka dále obsahuje ozubená kola pro primární a sekundární hřídel. Další části konstrukce převodovky: skříň, hlavní ozubené kolo, synchronizátory, mechanismus řazení, diferenciál.

Konstrukční prvky dvouhřídelové manuální převodovky

U dvouhřídelových převodovek, které patří mezi nejrozšířenější, je krouticí moment přiváděn na primární hřídel agregátu od motoru přes spojku. U různých konstrukcí mechanických převodů jsou některá ozubená kola pevně upevněna na dvou hřídelích. Zbývající ozubená kola se volně otáčejí.

Je důležité, aby se: alespoň jeden synchronizátor je instalován na primární i sekundární hřídeli.

Záběr ozubených kol obou hřídelů je konstantní. Abyste pochopili, zda je ozubené kolo v pevné poloze, stačí se na ně podívat – ozubená kola umístěná v blízkosti synchronizátorů se volně otáčejí.

Konstrukčním znakem je tuhé upevnění hlavního převodového kola na sekundární hřídel. Úkolem hlavní převodovky a diferenciálu je přenášet točivý moment na kola vozu. V tomto případě dává diferenciál kolům různé úhlové rychlosti.

Mechanismus volby převodového stupně je umístěn ve skříni manuální převodovky. Synchronizátor se pohybuje pomocí tyčí a vidlic. Je zajištěna ochrana proti pokusům o zařazení dvou rychlostních stupňů současně.

Když je řadicí páka v neutrálu, nepřenáší se na hnací kola žádný točivý moment. To znamená, že ozubená kola na hřídelích nejsou pevná.

Při zařazení rychlostního stupně řidič pohybuje synchronizátorem pomocí požadované vidlice. Pohyb se provádí pomocí systému tyčí nebo kabelů.

Funkcí spojky je synchronizovat úhlové rychlosti konkrétního ozubeného kola a hřídele, na které je spojka namontována.

K přenosu točivého momentu z hnacího hřídele na hnaný hřídel dochází, když synchronizátor zabírá s ozubeným kolem.

Je důležité, aby se: Točivý moment se přenáší z pohonné jednotky na hnací kola s daným převodovým poměrem.

Vůz se může pohybovat zpětně, k tomuto účelu se používá přídavný hřídel, na kterém je nainstalován mezilehlý zpětný chod.

Konstrukční prvky tříhřídelové manuální převodovky

Charakteristickým rysem tříhřídelové převodovky je přítomnost dalšího mezilehlého hřídele v konstrukci. Točivý moment se přenáší z primárního hřídele, který je spojen se spojkou, na třetí hřídel. K převodu se použije požadovaný převod.

Je důležité, aby se: záběr hřídelí není přerušen, je konstantní. To je zajištěno pevným upevněním ozubených kol na mezihřídel, rovnoběžně s hnací hřídelí.

Hnaný hřídel vstupuje do axiálního ložiska nainstalovaného na primárním hřídeli. Ukazuje se, že oba hřídele, primární i sekundární, jsou na stejné ose. Zvláštností sekundární hřídele je, že její ozubená kola mají volnou vůli a nejsou pevně připevněna k hřídeli. Mezi ozubenými koly mezilehlého a hnaného hřídele je stálý záběr. Když je páka voliče v neutrální poloze, točivý moment se přenáší z hnacího hřídele na mezihřídel. Krouticí moment se pak přenáší na ozubená kola hnaného hřídele. Volné otáčení těchto převodů však nemůže uvést vůz do pohybu.

Funkcí synchronizátorů, pevně upevněných na hřídeli mezi ozubenými koly a majících schopnost ozubeného spojení se pohybovat v axiálním směru, je vyrovnat úhlové rychlosti ozubených kol s úhlovou rychlostí hnaného hřídele. K vyrovnání úhlových rychlostí dochází použitím třecí síly.

U tříhřídelové převodovky je mechanismus řazení instalován ve skříni převodovky. Mechanismus se skládá z tyčí s vidlicemi, ovládací páky a zařízení, které umožňuje zablokování možnosti zařazení dvou rychlostních stupňů najednou.

Vyrábějí se mechanismy s dálkovým ovládáním pomocí spojky nebo kloubových kabelů.

Dvouhřídelové a tříhřídelové převodovky využívají podobný princip záběru ozubených kol.

Role synchronizátorů

Úkolem synchronizátoru je zajistit bezrázové řazení převodových stupňů. Toho je dosaženo vyrovnáním úhlových rychlostí hřídele a ozubeného kola. Synchronizační prvky: spojka, uzamykací a drátěné kroužky (po dvou), tři crackery.

Když je zařazen rychlostní stupeň, spojka se přesune na odpovídající rychlostní stupeň pomocí vidlice. Nejprve se tam pohybuje pojistný kroužek. Objeví se třecí síla, díky které se pojistný kroužek otáčí v důsledku rozdílu úhlových rychlostí prvků. Kroužek se otáčí, dokud se nezastaví. Poté se musí úhlové rychlosti vyrovnat, načež se spojka posune dále a dojde k záběru.

Výhody a nevýhody manuální převodovky

Mezi výhody manuálních převodovek bychom měli zmínit:

• nižší náklady ve srovnání s jinými typy přenosů;
• nižší hmotnost převodovky;
• vysoká účinnost;
• vysoká dynamika zrychlení vozu;
• účinnost paliva;
• jednoduchost a dostupnost služby.

Důležitými výhodami manuální převodovky je schopnost táhnout vozidlo a poměrně efektivní pohyb v terénu.

Manuální převodovka má však také řadu nevýhod:

• Manuální převodovky nemohou poskytnout stejnou úroveň pohodlí jako jiné převodovky;
• složitější a na pozornost náročný proces řazení;
• plynulost vozu s manuální převodovkou je horší než u jiných převodovek;
• Spojka se musí pravidelně měnit.

Závěry

Manuální převodovka je spolehlivá a ekonomická. Tato převodovka je ideální pro ty, kteří mají rádi rychlou jízdu a jízdu v terénu. Pro řidiče, kteří jsou připraveni tyto přednosti „vyměnit“ za menší komfort oproti jiným převodovkám, je koupě vozu s manuální převodovkou samozřejmým řešením.

Převodovka automobilu je soubor různých součástí a mechanismů, které přenášejí točivý moment z motoru na hnací kola a mění jeho velikost a směr. Jinými slovy, je to převodovka, která umožňuje rozjezdu, akceleraci a pohybu, a to i při zpátečce.

Jeho design úzce souvisí s původním uspořádáním vozidla, tedy jak jsou motor a hnací kola umístěny vůči sobě navzájem. U vozů s pohonem předních kol tvoří motor a převodovka pod kapotou v podstatě jeden celek. Při uspořádání pohonu zadních kol je motor vpředu a hnací kola jsou vzadu. Existují také exotičtější možnosti, například s centrálním a zadním uspořádáním motoru.

Převodovka se navíc při vybavení pohonem všech kol komplikuje. V tomto případě budou poháněna čtyři kola a jsou zde určité nuance – v jakém poměru je výkon distribuován mezi nápravy, typ blokování atd.

Kromě toho existují specifické převodovky, které buď nenašly široké uplatnění, nebo se používají v těžké stavební, zemědělské a vojenské technice.

Účel přenosu

Hlavním účelem převodovky je převádět a přenášet točivý moment. Jeho konstrukce a vlastnosti jednotlivých jednotek také určují:

• indikátory dynamiky a ovladatelnosti;
• bezpečnost;
• efektivní spotřeba paliva. Koordinovaný chod všech převodových prvků zajišťuje nejvyšší možnou účinnost s minimální ztrátou výkonu.

Přenosové zařízení

Konstrukce převodovky se liší v závislosti na typu a uspořádání pohonu, ale obecně mezi její hlavní součásti patří:

• spojka – v klasické verzi přenáší rotační energii setrvačníku a umožňuje zařadit/vypnout převod z hnacího hřídele. U automatických převodovek to zajišťuje měnič točivého momentu.
• převodovka – určená ke změně točivého momentu v širokém rozsahu, k přizpůsobení otáček motoru různým jízdním režimům. Mohou být stupňovité nebo bezstupňové.
• Kardan je řada mechanických prvků (hřídel), které přenášejí rotaci na prvky umístěné na dálku. Například s konfigurací s pohonem zadních nebo všech kol.
• diferenciál – díky němu se dvojice hnacích kol, to znamená umístěných na stejné nápravě, může otáčet různými rychlostmi. To je nutné například při zatáčení, včetně zamezení prokluzu.
• Klouby s konstantní rychlostí (CV klouby) jsou prvkem vozidel s pohonem předních a všech kol, které přenášejí točivý moment pod měnícím se úhlem (až 70 stupňů) vzhledem k ose. Dělí se na vnější a vnitřní.
• převodovka – používá se volitelně. Umožňuje přenos točivého momentu na všechna čtyři kola a použití podřazování.

V převodovce jsou všechny tyto prvky, upravené pro pohon všech kol a uspořádání, postupně vzájemně propojeny a v klasické verzi (pohon zadních kol) fungují takto:

1. přes spojku se točivý moment přenáší ze setrvačníku na primární hřídel převodovky;
2. z něj se otáčení v souladu se zvoleným převodem přenáší na sekundární hřídel. Ten je zase připojen ke kardanové hřídeli a hlavnímu převodu;
3. z nich je síla přerozdělována podél nápravy na každé z kol.

U vozidel s pohonem předních kol je výstupní hřídel převodovky přímo spojen s hlavním ozubeným kolem a diferenciálem, které jsou spojeny do jednoho celku. Točivý moment na hnací kola, která při pohybu neustále mění svou polohu vůči převodovce, přenášejí klouby CV. U pohonu všech kol, kdy jsou poháněna všechna kola, je rozdělovací převodovka zodpovědná za distribuci točivého momentu.

Typy přenosu

V první řadě stojí za to se rozhodnout, co vzít jako základ pro klasifikaci. Všechny převodovky lze například rozdělit podle typu pohonu – přední, zadní nebo pohon všech kol.

Další klasifikace, která je často uváděna v odborné literatuře, je podle způsobu přenosu energie: mechanický, hydrostatický, hydrostatický, elektromechanický a další. Ne všechny našly uplatnění v segmentu hromadných osobních vozů a nejrozšířenější je ten první – ten, kde se výkon přenáší rotací a třením mechanických celků.

Nejčastěji se však převodovka vztahuje na typ převodovky: manuální nebo automatická. Toto rozdělení se již v lexikonu pevně usadilo a převodovka a převodovka se v tomto případě vlastně stávají synonymy (což není tak úplně pravda).

Problémy s převodovkou: Odborná rada

Převodovka automobilu může mít přesně tolik problémů a poruch, kolik je pracovních prvků v jejím složení. Je však vzácné, že by porucha nastala náhle. Každé poruše, která se bez náležité pozornosti může rozvinout v plnohodnotnou vadu, předcházejí příznaky. Některé z nich jsou nejlépe diagnostikovány odborníky, jiné mohou být kontrolovány nezávisle. Pojďme se s odborníkem podívat na ty nejčastější.

Problémy s kontrolními body

Obecně platí, že převodovka je spolehlivou součástí převodovky vozidla. Při správném používání a dodržování předpisů o údržbě nemusí po celou dobu vlastnictví vozidla nastat vážné problémy. Ale měli byste být opatrní v následujících případech:

• při přepínání se objevil hluk a zvuk broušení;
• převodovka nezabírá nebo je vyklepaná;
• „box“, pokud je to automat, zamrzne, jsou cítit kopance nebo poklesy;
• zjevný únik převodové kapaliny.

Jurij Gordějev, hlavní konzultant oddělení mechanických služeb Nissan Khimki AutoSpecialCenter:

„Pokud při sešlápnuté spojce nemůžete pohnout pákou manuální převodovky, zkontrolujte hladinu a kvalitu převodové kapaliny.

Pokud se volič na automatické převodovce během jízdy sám přesune do neutrálu, je diagnostikován synchronizátor a elektronika. Když převodovka například „zamrzne“, funguje pouze na třetí rychlostní stupeň a dále neřadí, bude vyžadována diagnostika elektromagnetu zámku řazení a také kontrola snímače řazení. Zvýšený hluk nebo kvílivý zvuk může indikovat opotřebované ložisko vstupního hřídele.

„Zamykání zpátečky a škubání při řazení sudých převodů na DSG vyžadují diagnostiku opotřebení třecí lamelové spojky a úrovně opotřebení mechatronických elektromagnetů.“