ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ

Μετά τον συμπλέκτη, ο οποίος στα περισσότερα επιβατικά οχήματα είναι έτσι όπως το περιγράψαμε στο κείμενο ΣΥΜΠΛΕΚΤΗΣ, (http://vehiclestech.blogspot.com/2011/12/blog-post.html) και φυσικά ανάλογα το όχημα και την εξέλιξη της τεχνολογίας έχουμε και διαφορετικούς συμπλέκτες, η βασική αρχή λειτουργίας είναι η ίδια. Μετά τον συμπλέκτη λοιπόν, τοποθετείται το κιβώτιο ταχυτήτων (σασμάν).

Ποιος είναι όμως ο σκοπός του κιβωτίου ταχυτήτων;

Ο κινητήρας του αυτοκίνητου μας λειτουργεί σε διάφορες στροφές το λεπτό. Γενικά ο κινητήρας λειτουργεί σε υψηλές στροφές. Φανταστείτε να μπορούσαμε να μεταφέρουμε 4500 στροφές το λεπτό κατευθείαν στον τροχό από τον κινητήρα μας…Οι καταπονήσεις θα ήταν τεράστιες και φυσικά δεν θέλουμε τον κινητήρα μας πάντα σε υψηλές στροφές, αλλά για να ανεβούμε μια ανηφόρα χρειαζόμαστε ροπή…Αυτές οι αυξομειώσεις επιτυγχάνονται με το κιβώτιο ταχυτήτων…
Ουσιαστικά με το κιβώτιο ταχυτήτων επιτυγχάνουμε την αύξηση της ελκτικής δύναμης που είναι απαραίτητη για την αντιμετώπιση αντιστάσεων στην κίνηση του οχήματος και τέλος μπορούμε να πραγματοποιήσουμε οπίσθια κίνηση (όπισθεν).

Για παράδειγμα: Στην εκκίνηση οι στροφές του κινητήρα είναι χαμηλές (850 – 1000 στροφές το λεπτό). Για να υπερνικήσουμε την αδράνεια των ακίνητων μέρων του αυτοκινήτου, χρειαζόμαστε μεγάλη ροπή. Η αύξηση της ροπής επιτυγχάνεται με το κιβώτιο ταχυτήτων. Φυσικά, πέρα από την ροπή που χρειαζόμαστε στην εκκίνηση, σε ανηφόρες και σε περιπτώσεις που υπάρχουν αυξημένες δυνάμεις αντίστασης, χρειαζόμαστε και στροφές στους τροχούς, όταν θέλουμε να πιάσουμε υψηλές ταχύτητες (ευθεία κ.τ.λ).
Η τοποθέτηση του κιβωτίου ταχυτήτων γίνεται ανάλογα την μετάδοση κίνησης που έχουμε σε κάθε αυτοκίνητο (εμπρόσθια ή οπίσθια). Στα οχήματα με πίσω κίνηση και τον κινητήρα μπροστά, τοποθετείται στον διαμήκη άξονα του οχήματος. Στα οχήματα με κίνηση στους εμπρόσθιους τροχούς και κινητήρα εμπρός τοποθετείται εγκάρσια του οχήματος και στα οχήματα με κίνηση στους οπίσθιους τροχούς και κινητήρα πίσω, τοποθετείται είτε εγκάρσια, είτε στο διαμήκη άξονα του οχήματος.

Στην παρακάτω εικόνα, φαίνεται ο συμπλέκτης, όπως ήδη έχουμε εξηγήσει. Μετά τον συμπλέκτη λοιπόν τοποθετείται το κιβώτιο ταχυτήτων. Μέσα στο κιβώτιο ταχυτήτων, υπάρχουν κάποιοι άξονες. Ο πρωτεύων άξονας, έρχεται και κουμπώνει στην οπή του συμπλέκτη…Στο εσωτερικό πολύσφηνο που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα…

ΚΥΡΙΟΤΕΡΑ ΜΕΡΗ ΤΟΥ ΚΙΒΩΤΙΟΥ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ

1.   Το κιβώτιο ( κέλυφος).

2.   Οι άτρακτοι (ή άξονες). Άξονας είναι ένα περιστρεφόμενο στοιχείο που χρησιμοποιείται για να μεταφέρει ισχύ ή κίνηση, ενώ η άτρακτος είναι ένα μη περιστρεφόμενο στοιχείο που δεν μεταφέρει ροπή και χρησιμοποιείται για να στηρίξει περιστρεφόμενους τροχούς, γρανάζια κ.τ.λ. Στο κιβώτιο υπάρχουν άτρακτοι αλλά εμείς θα τους ονομάζουμε άξονες.
3.   Οι οδοντωτοί τροχοί ( τα γρανάζια).
4.   Τα ρουλεμάν.
5.   Το σύστημα επιλογής ταχυτήτων.

Το κέλυφος είναι το μέρος που βρίσκονται όλα τα εξαρτήματα του κιβωτίου ταχυτήτων. Το μέγεθος του εξαρτάται απο τον αριθμό των ταχυτήτων (αριθμός σχέσεων) και απο τον τρόπο μετάδοσης κίνησης. Στα οχήματα με εμπρόσθια κίνηση, το μέγεθος του είναι σχετικά μικρό, ενώ σε αυτά με κίνηση πίσω είναι μεγάλο και πιο βαρύ. Κατασκευάζεται απο φαίό χυτοσίδηρο ή κράμμα αλουμινίου.

Στην παρακάτω εικόνα απεικονίζονται οι άξονες του κιβωτίου:

INPUT SHAFT: Πρωτεύων άξονας ή κινητήριος άξονας, ο οποίος παίρνει κίνηση απο τη μηχανή και την μεταδίδει στον κινούμενο άξονα.

OUTPUT SHAFT: Κινούμενος άξονας.

LAYSHAFT: Ενδιάμεσος άξονας.

Στην παρακάτω εικόνα παρατηρούμε ότι οι άξονες είναι δύο. Ο πρωτεύων άξονας και ο κινουμένος άξονας.

Παρατηρούμε ότι στην άκρη του ο πρωτεύων άξονας έχει το πολύσφηνο το οποίο συνδέεται στον συμπλέκτη και από εκεί παίρνει κίνηση. Τα κόκκινα βελάκια μας δείχνουν το ρουλεμάν, στο οποίο συνδέεται ο κινούμενος άξονας. Οπότε ο κινούμενος άξονας φωλιάζει μέσα στο πρωτεύων άξονα.
Ουσιαστικά το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένας μειωτήρας στροφών. Ο σκοπός του παιχνιδιού είναι λοιπόν η μειώση των στροφών. Όταν εμείς επιλέγουμε την 1η σχέση στο κιβώτιο ταχυτήτων, ο άξονας μετάδοσης κίνησης περιστρέφεται με πιο πολλές στροφές... Αν στην είσοδο έχει 1, τότε στην έξοδο ο άξονας θα κινηθεί με το 1/4 της ολόκληρης περιστροφής. Όταν τώρα επιλέξουμε την 5η σχέση, ο άξονας μετάδοσης θα περιστραφεί μία ολόκληρη στροφή. Δηλαδή αν στην είσοδο έχει 1, στην έξοδο θα έχει μια περιστροφή. Οπότε η σχέση θα είναι 1:1...
Δηλαδή: 1η ταχύτητα επιλεγμένη, μια περιστροφή ο σφόνδυλος, 1/4 ο άξονας και ροπή.
5η ταχύτητα επιλεγμένη, μια περιστροφή ο σφόνδυλος, 1:1 ο άξονας και τελική ταχύτητα.
Όταν εμείς αφήνουμε τον συμπλέκτη στο αυτοκίνητο μας ελέυθερο, ο πρωτεύων άξονας του κιβωτίου περιστρέφεται με τις ίσες στροφές της μηχανής. Ας δούμε στην παρακάτω εικόνα τις σχέσεις στο κιβώτιο ταχυτήτων...

Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε ότι οι άξονες με κόκκινο χρώμα και εφόσον δεν έχουμε επιλέξει καμία σχέση στο κιβώτιο (νεκρά), περιστρεφονται με την ίδια ταχύτητα με αυτή του κινητήρα.

From Engine: Απο τον κινητήρα.

To differential: Προς το διαφορικό ( τους τροχούς).

Εφόσον όμως όλοι οι άξονες κινούνται, πως ο άξονας που πηγαίνει προς το διαφορικό δεν κινείται;

Η απάντηση είναι ότι όλα τα γρανάζια του κινούμενου άξονα ενώ φαίνεται ότι έρχονται σε άμεση επαφή μαζί του (κάθονται πάνω του), δεν συνδέονται με αυτόν. Ανάμεσα στο κέντρο των γραναζιών και στον άξονα, τοποθετούνται μικρά ρουλεμάν (κόκκινο βελάκι), όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Οπότε για να δώσουμε κίνηση στον κινούμενο άξονα χρησιμοποιούμε τα συγχρονιζέ.

SYNCRO ΗUΒS: ΣΥΓΧΡΟΝΙΖΕ

Το κέντρο του συγχρονιζέ, συνδέεται σταθερά με τον άξονα (κόκκινο κομμάτι), ενώ το εξωτερικό μέρος (μπλέ κομμάτι), κάθεται πάνω στο κόκκινο κομμάτι με τη διαφορά ότι το μπλέ κομμάτι μπορεί να γλιστρίσει πάνω και πίσω στο κόκκινο κομμάτι.

Οπότε στην παρακάτω εικόνα όταν το μπλέ κομμάτι, έρθει και "κουμπώσει" στο κομμάτι με τα κόκκινα δόντια, αυτό που έχουμε καταφέρει είναι να μπλοκάρουμε ένα γρανάζι απο τον κινούμενο άξονα και να του δώσουμε κίνηση.

Στην παρακάτω εικόνα, αν κινήσουμε προς τα αριστερά το συγχρονιζέ (αυτό με το κόκκινο χρώμα), θα βάλουμε τρίτη σχέση. Έτσι ο άξονας προς το διαφορικό θα παίρνει στροφές απο τον άξονα της μηχανής...

Σημαντικός είναι και ο ρόλος του δαχτυλιδιού των συγχρονιζέ. Επειδή ο άξονας και τα συγχρονιζέ κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες και εμείς τα μπλοκάρουμε, τοτέ δημιουργούνται προβλήματα και αρκετός θόρυβος στο κιβώτιο ταχυτήτων. Το δαχτυλίδι του συγχρονιζέ όπως φαίνεται και τις παρακάτω εικόνες έχει κωνικό σχήμα. Οπότε μας βοηθάει για μια ομαλή εμπλοκή μεταξύ συγχρονιζέ και άξονα.