Δευτέρα, 17 Νοεμβρίου 2014

Κιβώτια Ταχυτήτων

Χωρίς κιβώτια ταχυτήτων θα είχες πρόβλημα. Είτε θα ταξίδευες με πολύ μικρή ταχύτητα, είτε θα είχες πολύ αδύναμη επιτάχυνση - ουσιαστικά, η πρώτη ταχύτητα θα ήταν η μοναδική που θα είχες διαθέσιμη. Ευτυχώς όμως τα κιβώτια υπάρχουν. Είναι όμως πολύπλοκες συσκευές και σπάνια σκεφτόμαστε τι ακριβώς συμβαίνει μέσα τους. Το θέμα είναι πως, αν δεν γνωρίζεις πώς λειτουργεί κάτι, δεν το πολυπροσέχεις στην χρήση. Ετσι, αποφασίσαμε να σου παραθέσουμε έναν απλό οδηγό για το τι συμβαίνει μέσα σε ένα κιβώτιο.

ΣΕΙΡΙΑΚΑ ΚΙΒΩΤΙΑ
Τα σύγχρονα αγωνιστικά αυτοκίνητα (και μοτοσικλέτες) χρησιμοποιούν σειριακά κιβώτια. Πρόκειται για ασυγχρόνιστα κιβώτια, επειδή δεν χρησιμοποιούν συγχρονιζέ. Το σειριακό κιβώτιο σου επιτρέπει να κινείς απλά τον λεβιέ και να ανεβάζεις ή να κατεβάζεις σχέση. Οταν τον αφήνεις, επιστρέφει στην κεντρική θέση. Τα σωθικά του κιβωτίου είναι απλούστερα από ό,τι θα φανταζόσουν. Λειτουργούν όπως ενός συμβατικού κιβωτίου, με μόνη διαφορά στον τρόπο επιλογής ταχύτητας. Σε ένα συμβατικό κιβώτιο τύπου Η σπρώχνεις τον λεβιέ και επιλέγεις την επιθυμητή σχέση. Με τα σειριακά, ο λεβιές είναι συνδεδεμένος με ένα τύμπανο με αυλάκια χαραγμένα επάνω του. Καθώς σπρώχνεις ή τραβάς τον λεβιέ, το τύμπανο περιστρέφεται και τα αυλάκια κατευθύνουν τις φουρκέτες στο κομπλέρ, για να επιλεχθεί η επόμενη σχέση. Οποτε μετακινείται ο λεβιές, το τύμπανο περιστρέφεται κατά κάποια γωνία, που αντιστοιχεί σε μία σχέση. Τα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου κιβωτίου είναι οι εξαιρετικά γρήγορες αλλαγές χωρίς να χάνεται κάποια σχέση, πράγμα που μπορεί να σου κοστίσει χρόνο, ή ακόμα χειρότερα τον κινητήρα σου.

ΑΞΟΝΕΣ
Τα γρανάζια των ταχυτήτων “κάθονται” στους άξονες και αποτελούν τον σύνδεσμο μεταξύ του κινητήρα και των τροχών. Τα κιβώτια τυπικά διαθέτουν έναν πρωτεύοντα και έναν δευτερεύοντα άξονα. Κάποια διαθέτουν το αποκαλούμενο ενδιάμεσο, έναν άξονα με γρανάζια που μεταφέρει την περιστροφική κίνηση από τον πρωτεύων στον δευτερεύων άξονα. Οταν δεν υπάρχει ενδιάμεσος άξονας, τα γρανάζια στον πρωτεύοντα άξονα κουμπώνουν με τα αντίστοιχα στον δευτερεύοντα. Σε αυτό το κείμενο θα εστιάσουμε σε αυτήν την διάταξη. Με απλή περιγραφή, ο πρωτεύων άξονας γυρίζει λόγω της περιστροφικής κίνησης που παράγει ο κινητήρας, και το “στρoφάρισμα” του δευτερεύοντα άξονα δίνει κίνηση στους τροχούς. Ο πρωτεύων άξονας συνδέεται με τον κινητήρα μέσω του συμπλέκτη, ενώ ο δευτερεύων συνδέεται με τους τροχούς μέσω του διαφορικού. Τα γρανάζια των δύο αξόνων εμπλέκονται μόνιμα μεταξύ τους, οπότε περιστρέφονται ταυτόχρονα όταν δεν πατάμε τον συμπλέκτη. Στον δευτερεύοντα άξονα όμως, οι σχέσεις δεν είναι συνδεδεμένες απευθείας με τον άξονα. Αντίθετα, κινούνται πάνω σε ρουλεμάν. Επομένως, ο δευτερεύων άξονας μπορεί να περιστρέφεται ανεξάρτητα από τις σχέσεις. Οταν μπαίνει μια ταχύτητα, το συγκεκριμένο γρανάζι κλειδώνεται στον δευτερεύοντα άξονα, η ροπή φτάνει στους τροχούς και έτσι το αυτοκίνητο αρχίζει να κινείται.

ΦΟΥΡΚΕΤΕΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
Οι φουρκέτες είναι ένας μηχανισμός που φέρνει τα κομπλέρ στην κατάλληλη θέση για την επιλογή της αντίστοιχης ταχύτητας. Ελέγχονται από τον οδηγό που κινεί τον λεβιέ. Μεταξύ του λεβιέ και των φουρκετών, που ακουμπούν τα κομπλέρ, υπάρχει μια σειρά συνδέσμων που μετατρέπουν την κίνηση του λεβιέ στην κατάλληλη κίνηση των φουρκετών για να επιλεγεί η απαιτούμενη σχέση.

ΚΟΜΠΛΕΡ
Τα κομπλέρ είναι τα εξαρτήματα που, όταν επιλέγεις κάποια ταχύτητα, κλειδώνουν το κατάλληλο γρανάζι στον δευτερεύοντα άξονα, παρέχοντας ισχύ στους τροχούς. Επειδή ο άξονας είναι πολύσφηνος, όπως και το κομπλέρ, το κομπλέρ μπορεί να μετακινείται πάνω-κάτω στον άξονα, αλλά δεν μπορεί να περιστραφεί ανεξάρτητα από εκείνον, σε αντίθεση με τα γρανάζια των ταχυτήτων. Οταν μετακινείς τον λεβιέ, μετακινούνται οι φουρκέτες, που με τη σειρά τους μετακινούν το κομπλέρ. Τα δόντια του κομπλέρ κλειδώνουν σε αντίστοιχα δόντια στο άκρο του γραναζιού της ταχύτητας που έχεις επιλέξει. Αυτό είναι που δίνει την κίνηση στο γρανάζι.

ΣΥΓΧΡΟΝΙΖΕ
Καθώς επιλέγεις μια ταχύτητα, τα δόντια στο γρανάζι του πρωτεύοντα άξονα μετακινούνται με διαφορετική ταχύτητα από τα δόντια των ταχυτήτων - κάνοντας δύσκολη την εμπλοκή των δοντιών μεταξύ τους. Αυτό προκαλεί το “κούρεμα” και την δυσκολία στην επιλογή ταχύτητας που όλοι μας αντιμετωπίζουμε κάποιες φορές. Για να λυθεί αυτό, τα σύγχρονα κιβώτια διαθέτουν έναν μηχανισμό συγχρονισμού, γνωστό ως συγχρονιζέ. Με τον μηχανισμό αυτό, πριν εμπλακούν τα δόντια, δημιουργείται μια επαφή μεταξύ τους, που τους επιτρέπει να αρχίσουν να περιστρέφονται με ίδια ταχύτητα πριν αποκτήσουν πραγματική επαφή το ένα με το άλλο. Ως αποτέλεσμα, τα δόντια εμπλέκονται πιο εύκολα μεταξύ τους.

ΣΧΗΜΑ ΔΟΝΤΙΩΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ
Συνήθως τα δόντια των γραναζιών ταχυτήτων είναι χαραγμένα σε ελικοειδές σχήμα. Αυτό σημαίνει ότι τα δόντια διαθέτουν μια ελαφριά καμπύλη πάνω τους και εμπλέκονται μεταξύ τους με ελάχιστο χώρο μεταξύ τους. Αυτό συμβαίνει επειδή κάνει το κιβώτιο πιο ήσυχο και ομαλό. Το μειονέκτημα όμως είναι πως τα ελικοειδή δόντια είναι πιο επιρρεπή σε ζημιές υπό σκληρή χρήση από ότι τα πιο χοντρά, ευθεία και πλατύτερα δόντια που χρησιμοποιούνται σε αγωνιστικά κιβώτια. Αυτά είναι πιο ανθεκτικά από τα συμβατικά κιβώτια, αλλά δεν χρησιμοποιούνται σε συνηθισμένες εφαρμογές λόγω του θορύβου που κάνουν.

ΑΣΥΓΧΡΟΝΙΣΤΑ ΚΙΒΩΤΙΑ
Πολλά αγωνιστικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν ασυγχρόνιστα κιβώτια. Αυτά δεν διαθέτουν συγχρονιζέ – και επιτρέπουν γρηγορότερες αλλαγές επειδή δεν χρειάζεται να περιμένεις να “ευθυγραμμιστούν” τα δόντια. Επίσης σου επιτρέπουν να αλλάζεις ταχύτητα χωρίς συμπλέκτη - λογικό όταν ακόμα και το δέκατο μετράει. Το μειονέκτημα είναι πως το κούρεμα των ταχυτήτων γίνεται ευκολότερο, οπότε θα πρέπει να είσαι ακριβής στις αλλαγές σου. Επίσης θα πρέπει να συγχρονίζεις την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα με εκείνη του κιβωτίου. Αυτό περιλαμβάνει γκαζιές για να ανέβουν οι στροφές και προσεκτικό συγχρονισμό για το πότε ακριβώς θα αλλάξεις ταχύτητα. Η πείρα και η προπόνηση θα σου επιτρέψει να αλλάζεις ταχύτητα όταν κινητήρας και κιβώτιο περιστρέφονται με παρόμοιες ταχύτητες, πραγματοποιώντας πιο ομαλές και γρήγορες αλλαγές χωρίς συμπλέκτη.

ΑΛΛΑΓΕΣ ΜΕ PADDLES
Πολλά αυτοκίνητα παραγωγής με paddles στο τιμόνι απλά χρησιμοποιούν αναβαθμισμένα αυτόματα κιβώτια. Κάποια πιο ποιοτικά αυτοκίνητα όμως περιλαμβάνουν paddles που συνεργάζονται με ηλεκτρονικά σειριακά κιβώτια. Τα paddles συνδέονται σε solenoids, που με την σειρά τους ενεργοποιούν το σειριακό τύμπανο.

ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ
Οπως θα περίμενες, οι σχέσεις καθαυτές είναι μεταλλικά γρανάζια διαφορετικών μεγεθών. Η βασική αρχή που τις χαρακτηρίζει είναι οικεία σε οποιονδήποτε έχει οδηγήσει ποδήλατο. Βασικά, η διάμετρος του γραναζιού καθορίζει το πόσο γρήγορα περιστρέφονται οι τροχοί. Οι μικρότερες σχέσεις δίνουν μικρότερη μέγιστη ταχύτητα αλλά μεγαλύτερη επιτάχυνση, ενώ οι μεγαλύτερες σχέσεις κάνουν το ακριβώς αντίθετο (επειδή απαιτείται μεγαλύτερη προσπάθεια για να περιστραφούν από ότι οι μικρότερες). Τα γρανάζια των ταχυτήτων είτε είναι συνδεδεμένα με ρουλεμάν στον άξονα εξόδου, είτε είναι συνδεδεμένα με τον ίδιο τον άξονα εισόδου.

http://www.burnout.gr/articles/tech/kivotia-tahytiton

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου