Круговая коробка передач на мотоцикле
Выбор мопеда с КПП: виды и ключевые преимущества трансмиссий
Разновидности коробок передач на скутерах и мопедах
Итак, сейчас на рынке представлено несколько разновидностей маломощных байков: скутеры, мопеды и скутеретты. У каждого вида аппаратов есть свои конструкционные особенности, среди которых и КПП.
Скутеры обычно оснащаются бесступенчатой коробкой передач (CVT). Такая трансмиссия существенно упрощает эксплуатацию техники, поэтому на мотороллере может ездить даже новичок или подросток. Райдеру нужно только выжимать ручку газа, а за переключение скоростей отвечает вариатор.
А вот на мопедах стоит классическая МКПП на 4 скорости. Это значит, что райдеру придется самостоятельно переключать передачи, что слегка усложняет использование техники.
Еще один тип КПП – полуавтоматическая коробка. Трансмиссия этого типа обычно устанавливается на скутеретты (помесь скутера и мопеда) и некоторые мотоциклы. Ключевое отличие полуавтоматической КПП от вариатора заключается в том, что райдеру придется самостоятельно менять передачи. Однако переключение скоростей на полуавтомате выполняется намного проще, чем на МКПП.
Преимущества и недостатки КПП
Механическая коробка передач
МКПП – классическое решение для байков. И многие райдеры, выбирая между мотоциклом и скутером, отдают предпочтение технике с механической коробкой. А причина этого кроется в целом ряде преимуществ такой КПП:
Недостатков у МКПП тоже хватает. И самый ощутимый минус – сложная эксплуатация коробки. Чтобы научиться переключать передачи нужно потратить 1-2 недели. К слову, неправильное использования коробки приведет к перегреву движка и износу узлов.
Полуавтоматическая коробка передач
Полуавтомат является чем-то средним между механикой и бесступенчатой КПП. Райдеру проще разобраться с такой «коробкой» и легче переключать передачи.
Преимущества полуавтоматической КПП:
Интересно и то, что как таковых недостатков у полуавтомата нет. Конечно, обслуживание таких трансмиссий обходится немного дороже, чем ремонт МКПП. Однако при правильной эксплуатации техники эта проблема практически не ощущается.
Бесступенчатая коробка передач
Вариатор (CVT) – лучшее решение для начинающего райдера, поскольку водителю не приходится переключать передачи. Чтобы тронуться с места райдеру нужно только запустить двигатель и выжать ручку газа. Это делает управление скутером максимально простым и комфортным. Хотя вариатор обеспечивает и другие преимущества:
Но не все так радужно, ведь вариатор заметно увеличивает потребление топлива. Кроме того, обслуживание CVT трансмиссии обходится дороже, чем ремонт МКПП или «полуавтомата».
МОЙ МОТОЦИКЛ
Уровень развития мотоциклетной мототехники в наши дни таков, что мощностью в 100 лошадиных сил и более трудно удивить. Но одно дело такую мощность развить, а другое — довести до ведущего колеса, желательно ничего не потеряв по дороге (точнее, потеряв как можно меньше). Вторая задача, между прочим, ничуть не проще первой. И для реализации этих задач существует совокупность устройств, получивших общее название трансмиссия (от английского «transmission» — передача).
В современном понимании к трансмиссии относят сцепление, моторную передачу, коробку передач и главную передачу. Мы постараемся рассмотреть каждое из этих устройств отдельно и достаточно подробно, как они того заслуживают.
Чтобы понять, для чего необходима такая сложная цепочка передающих механизмов и поверить, что она и впрямь необходима, начнем с самого простого «нулевого» варианта,в котором трансмиссии нет вообще. Примером можно назвать мотоцикл «Мегола» которые выпускал Фридрих Коккерель с 1919 по 1925 года. У него не было ни сцепления ни коробки передач.
Ну или еще и паровоз.
Причем тут паровоз? спросите вы! Да все просто — понятно ваше удивление, особенно, если учесть, что многие и паровоз видели только в кино.
На рисунке показаны зависимости момента и мощности на колесе от скорости движения для мотоцикла с максимальной скоростью 120 км/ч и четырехступенчатой коробкой передач. А не напоминает ли эта характеристика начало статьи и отвлеченный. казалось бы, разговор о паровозах? Внимательно взглянув на графики, мы увидим нечто похожее на «паровозную» гиперболу. С увеличением числа передач мы все ближе и ближе будем приближаться к эталону. В конце пятидесятых — начале шестидесятых именно по этому пути и шли. В результате на спортивных мотоциклах того времени можно было встретить даже четырнадцатиступенчатые конструкции.
Знакомство с эволюцией конструкций передач мощности начнем с первого мотоцикла с бензиновым двигателем «Рейтваген» Готлиба Даймлера.
Его трансмиссия состояла из двух шкивов и плоского ремня,перемещая который водитель мог выбирать одну из двух передач. В качестве сцепления использовался ролик, натягивающий ремень. Конструкция не очень удобная, ведь дли перемены передач приходилось останавливать мотоцикл, но для 1885 года весьма прогрессивная. Главная передача также присутствовала в виде пары цилиндрических шестерен внутреннего зацепления.
Далее некоторое время мы не встретим на мотоциклах ни коробок передач, ни сцепления. Но если в силу значительной гибкости характеристики двигателя начала века без коробки передач можно было как-то обойтись, то без сцепления ездить было просто неудобно, ведь для остановки приходилось глушить двигатель. В связи с этим, в начале века все чаще появляются мотоциклы, оборудованные механизмом сцепления. Как правило, это все тот же прижимной ролик, меняющий натяжение приводного ремня задней передачи. На отдельных образцах начинает появляться сцепление в виде дисковой муфты, похожей на сцепления современных мотоциклов.
Наступил год 1907, примечательный тем, что на острове Мэн были впервые проведены гонки «Турист Трофи». Профиль маршрута прохождения гонок характеризовался большим числом подъемов и спусков, а перепад высот составлял около 450 метров. В таких условиях езда на одной передаче становилась затруднительной, если не невозможной. К тому же скорости мотоциклов постоянно росли, и скоростного диапазона двигателя просто не хватало. Этот факт подстегнул конструкторов к внедрению еще одного элемента трансмиссии.
Теперь становится понятным, почему на всех современных мотоциклах и мопедах в той или иной форме присутствует устройство изменения передаточного отношения, или коробка передач, говоря общепринятыми терминами.
Итак: трансмиссия представляет собой ряд узлов и агрегатов для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущему колесу или колесам.
По характеру связи между двигателем и ведущим колесом, а также по способу преобразования крутящего момента трансмиссии делятся на механические, гидромеханические, ги-дрообьемные и электрические. На мотоциклах широкое применение нашли механические трансмиссии, которые, в свою очередь, делятся на автоматические и механизмы с принудительным переключением. В пашей беседе разговор пойдет о механических трансмиссиях с принудительным переключением, как о наиболее распространенных в мире мотоциклов.
Как и все в жизни, трансмиссия представляет собой своеобразную энергетическую цепочку: коленчатый вал — моторная передача — сцепление — коробка передач — главная передача — заднее колесо.
На современных мотоциклах с поперечным расположением двигателя в раме повсеместно распространены моторные передачи либо цепью, либо парой шестерен. Но если двигатель расположен продольно, как на «БМВ» и «Урале», можно вообше обойтись без нее. Правда, обороты коробки передач повысятся, но эта проблема решается увеличением передаточного отношений главной передачи.
Рассмотрим достоинства и недостатки таких технических решений. Моторная передача служит для привода сцепления, а за ним и коробки передач. Из соображений долговечности низкая частота вращения всегда лучше, чем высокая, поэтому наличие понижающей моторной передачи благоприятно сказывается на работе всей системы в целом. В принципе, передача цепью имеет ряд преимуществ по сравнению с цилиндрической зубчатой парой. Прежде всего, наличие цепи несколько сглаживает неравномерность вращения коленчатого вала, то есть способствует мягкости работы. Но при повышении частоты вращения передача цилиндрической парой работает лучше, а так как многие современные двигатели имеют максимальную частоту вращения 9000 об/мин и более, то и зубчатая моторная передача с прямыми зубьями также получила повсеместное распространение.
Прямозубая передача имеет перед косозубой единственное преимущество в том, что она не нагружает вал, а за ним и подшипники в осевом направлении.
Достоинство же косозубой в повышенной нагрузочной способности. Достигается это тем, что при косых зубьях большее их число одновременно находится в зацеплении.
Для уменьшения поперечных габаритов отбор мощности на многоцилиндровых двигателях производится обычно с одной из внутренних шатунных шеек.
Исключение из общепринятых принципов проектирования, как всегда, составляет фирма «Харлей Дэвидсон», вернувшаяся во времена начала века. Спецификой мотоциклов фирмы является отдельное расположение в раме двигателя и коробки передач. А в качестве моторной передачи установлен ремень! С той лишь разницей, что ремень не простой, а зубчатый, сочетающий в себе все достоинства ременного привода (эластичность, бесшумность, простоту), но лишенный такого недостатка, как проскальзывание. Усилен он к тому же высокопрочным материалом — кевларом.
Далее по логической цепочке идет сцепление. Я думаю, нет необходимости кого-либо убеждать в полезности сцепления, которое позволяет не только соединять и разъединять двигатель с силовой передачей, но и дает возможность сделать это плавно. без ударов и рывков. В принципе можно подумать, а возможно ли установить сцепление в другом месте.
На мотоциклах применяются фрикционные дисковые сцепления. По количеству дисков, снабженных фрикционными накладками, сцепления делятся на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Также различают сухие сцепления и сцепления. работающие в масляной ванне.
Сухое двухдисковое сцепление мотоцикла «Днепр»
Сцепление на Юнкере многодисковое в масляной ванне
От чего же зависит выбор того или иного типа? Прежде всего это определяется обшей компоновкой мотоцикла.
Но не следует сбрасывать со счетов, что в момент переключения передач (при выключенном сцеплении) ударная нагрузка на зубья шестерен тем больше, чем больше момент инерции ведомых деталей сцепления и чем больше частота вращения. Отсюда следует, что ведомые детали должны обладать минимальным моментом инерциии и сцепление нужно размешать на деталях, вращающихся с меньшей частотой.
При поперечном расположении коленчатого вала коробка передач чаще всего имеет с двигателем общий картер. Соответственно присутствует масляная ванна, в которой работает сцепление. Сухое сцепление характеризует более четкая работа при его выключении (сравните легкость переключения передач, например. «ИЖа» и «Днепра»). Но, с другой стороны, сцепление, работающее в масляной ванне, имеет лучшие условия для охлаждения.
На некоторых мотоциклах с продольным расположением коленчатого вала коробка передач выполнена отдельно от двигателя и используется сцепление сухое одно- и двухдисковое, — ведь при такой схеме нет жесткого ограничения по габаритам.
Число дисков определяется рядом параметров, главные из которых — передаваемый крутящий момент и конструктивные параметры самого механизма. Но если на величину момента при выборе сцепления мы повлиять никак не можем, то конструктивные параметры самой муфты можно менять в широких пределах габаритных ограничений.
«А что за конструктивные параметры.» — спросит читатель. Для ответа на этот вопрос задумаемся, — а от чего же зависит величина передаваемого через какую-либо муфту момента? Так как наше сцепление фрикционное, максимальный момент, который можно передать, равен моменту трения. создаваемого между дисками, но с обратным знаком. Знак в данном случае нас не интересует, а разобраться, от чего же зависит момент трения, было бы интересно. Всякий момент равен произведению силы на плечо се приложения. Следовательно, чем больше диаметр муфты, тем меньше дисков требуется, то же самое можно сказать и о количестве пружин. Но уменьшать число пружин нам невыгодно, так как может возникнуть перекос дисков. Значит. можно поставить пружины меньшей жесткости, что снизит усилие на рычаге привода.
На мотоциклах некоторых зарубежных фирм нашло применение так называемое антиблокировочное сцепление. Смысл применения его в следующем: при торможении двигателем, особенно на пониженных передачах, на детали трансмиссии действуют значительные ударные нагрузки. На двигателях большой кубатуры они могут вызвать не только блокировку колеса, но и способны (если на ста километрах в час включить первую передачу) вывести из строя детали трансмиссии.
Принцип действия его заключается в том, что при передаче момента от двигателя к заднему колесу (режим ускорения) задействованы все диски сцепления, а в режиме торможения двигателем (момент передается от заднего колеса к двигателю) работает только половина дисков и при значительных нагрузках возникает проскальзывание сцепления. Достигается такой эффект за счет применения обгонной муфты, работающей с половиной дисков сцепления.
По характеру привода сцепление может быть с автоматическим, ручным или с совмещенным с коробкой передач механизмом выключения.
В конце пятидесятых годов специалистами чехословацкого завода «Ява» было спроектировано и подготовлено к выпуску первое в мире сцепление с автоматическим выключением. Конструкция оказалась настолько удачной. что ей сразу же воспользовалась фирма «Хонда», применив ее на своих легких мотоциклах. Это послужило причиной конфликта между заводом «Ява» и «Хондой». После судебного разбирательства мотоциклетный гигант все же приобрел патент на автоматическое сцепление и успешно применяет его до сих пор. На мотоциклах «Ява» широкое распространение такая конструкция не получила по причине очень высоких требований к точности изготовления и регулировки, что сразу повышало стоимость мотоцикла.
Принцип действия автоматического сцепления упрощенно можно описать так:
Главными элементами его являются три центробежных груза, качающиеся на рычажках, закрепленных на ведущем барабане; при повышении частоты вращения под действием центробежных сил грузики отбрасываются от оси вращения и активизируется довольно сложный механизм, который сжимает диски. При понижении частоты вращения все происходит в обратном порядке. Недостатки такого механизма проявляются при движении по плохим дорогам, но в таком случае предусмотрен ручной привод выключения сцепления.
Стремлением повысить надежность системы привода сцепления объясняется появление на ряде мотоциклов, в том числе и отечественных, механизмов выключения с комбинированным приводом: с одной стороны применен классический ручной привод с рычагом на руле, а с другой сторона; при переключении передач включается в работу так называемой «полуавтоматический механизм выключения сцеплении»‘. Такая схема полюбилась отечественным мотоциклистам после появления «Яв» на советском рынке. Сей факт подстегнул наши мотозаводы, и примерно в одно время подобные конструкции появились на «Днепре» и «Иж-Юнитере». Правда, по удобству пользования они сильно отличались от «явского»— и далеко не в лучшую сторону.
В заключение скажем несколько слов о материале, из которого изготавливаются сами диски. Ведущие диски, как правило, металлические, а ведомые должны быть изготовлены из материала с хорошими фрикционными свойствами, термо- и маслостойкого. В первых конструкциях дисковых муфт применялись металлические диски с пробковыми вставками. Естественно, что при повышении мощности двигателей и появлении различных синтетических материалов предпочтение было отдано последним. А диск сцепления современного мотоцикла вообще является ярким примером высоких технологий. В основе своей он металлический, а сверху покрыт фрикционным материалом, причем толщина его составляет один-два миллиметра. На некоторых кроссовых мотоциклах в настоящее время устанавливаются диски из композитных материалов. Особенностью таких конструкций является необходимость прогрева сцепления, то есть первые сотни метров после старта гоншик едет фактически с пробуксовкой сцепления. Но этот недостаток с лихвой компенсируется рядом достоинств. В отечественной практике такие технологии практически не применяются, но наши умельцы приспособились и могут изготовить диски из фанеры и даже ездить с ними.
На этой оптимистичной ноте мы закончим разговор о сцеплении, а рассказ о коробках передач вы прочтете в следующей статье………..
МОЙ МОТОЦИКЛ
Продолжение статьи о трансмисии мотоциклов, в которой рассмотрим конкретно сами коробки передач двухколесных.
Прежде чем углубляться в чертежи, бросим беглый взгляд на принципиальную схему устройства для трансформации момента. Она перед вами. Два вала — входной и выходной, на которые насажены несколько пар зубчатых колес, входящих в контакт друг с другом. Зачем так много? Дело в том, что каждая пара имеет собственное, отличное от других, передаточное отношение. Следовательно, если мы будем включать их в работу последовательно, то добьемся выполнения поставленной перед нами задачи — наиболее эффективно использовать потенциал двигателя в зависимости от условий движения.
Во все времена мотоциклы наиболее прогрессивных конструкций предназначались прежде всего для спортивных состязаний. А так как мотоцикл — штука легкая, то и приемистость у него должна быть на уровне. В спорте, как известно, имеет значение каждый килограмм веса, и при этом существует жесткая классификация по рабочему объему двигателя. Значит, единственный способ повышения энерговооруженности спортсмена заключается в значительной форсировке силового агрегата.
Независимо от того, какой двигатель установлен на мотоцикле, двухтактный или четырехтактный, при форсировке сужается приемлемый рабочий диапазон оборотов коленчатого вала, который (диапазон) к тому же еще и смещается в зону высоких оборотов. Для того чтобы тяговая характеристика такого мотоцикла имела приемлемый вид, необходима многоступенчатая коробка передач, позволяющая использовать все возможности мотоцикла.
А так как на нем лишнего места, мягко говоря, нет, то перед конструкторами, в числе прочих, стоит задача сделать коробку передач еще и как можно компактнее. А это не так просто, если вспомнить, что для достижения наилучших характеристик мотоциклетного гоночного мотора в классе до 50 куб.см было необходимо иметь 10-12 передач, а то и больше.
В итоге теперь мы можем сформулировать требования, предъявляемые к мотоциклетным коробкам передач: соответствие диапазона передаточных отношений характеру эксплуатации, возможность переключать передачи, что называется «не задумываясь», высокая надежность узла и, конечно же, компактность. А если еще добавим удобство обслуживания и ремонта, то наш длинный список в первом приближении завершится.
Вот перед нами пара колес (зубчатых или каких еще — это пока не важно) — как же нам передать вращение от одного к другому? В технике существует множество таких способов. Первый и самый простой напрашивается сам собой. А что если ввести колеса в соприкосновение, да еще сжать их посильнее? Получится фрикционная передача. Но, как вы могли увидеть из предыдущей статьи, в таком случае необходима значительная площадь контактирующих поверхностей, что сразу же входит в противоречие с поставленными условиями. К тому же проскальзывание вызовет выделение большого количества тепла, что не способствует увеличению к.п.д. системы. Следовательно, такой способ для нас не подойдет.
Следующим возможным вариантом передачи крутящего момента является цепная передача. Подобное решение было успешно применено в коробках передач мотоциклов «Цюндапп».
Цепная коробка передач мотоцикла «Цюндапп»
Бесспорно, немецкие конструкторы не использовали бы техническое решение, будь оно плохим. Ведь всем известны достоинства цепной передачи, повышающей плавность работы. Но, опять-таки из-за значительных размеров, повсеместного распространения она не получила. К тому же не лишним будет вспомнить, что при работе любая, даже трехрядная цепь будет вытягиваться и неприятно шуметь — а это ни к чему.
Третьим, и единственно используемым в наши дни на мотоциклах решением, можно с полным правом назвать зубчатую передачу с эвольвентными зубьями. Уж технология изготовления зубчатых колес отработана в совершенстве! Но существует один тонкий момент. Дело в том, что для нормальной работы зубчатой передачи необходима очень высокая точность изготовления и монтажа, которая может быть легко нарушена при сборке-разборке неквалифицированным человеком. Впрочем, это преодолимо.
Раздельная установка кпп и двигателя на мотоцикле
Теперь коснемся монтажных схем установки коробок передач. В раме они могут располагаться либо в едином картере с двигателем, либо отдельно от него. В последнем случае крепления коробки с двигателем может и не быть, то есть они могут просто устанавливаться в раме мотоцикла. На заре развития мотоциклостроения такое решение было распространено. И действительно, подумайте, как удобно — вышла из строя коробка передач — весь двигатель снимать не надо. Но шло время, надежность росла, а затем и габаритные ограничения вспомнились. И стала установка коробки в одном блоке с двигателем постепенно вытеснять раздельную. Но, тем не менее, традиционно некоторые фирмы до сих пор применяют такое решение.
Слова словами, а как все-таки обстоит дело с ремонтопригодностью? Положим, на серьезном мотоцикле поломка коробки — дело крайне редкое.
Однако, если такое произошло, то собирать КПП после ремонта в любом случае придется, пусть и в условиях современного производства. И тут есть свои правила, знать которые полезно каждому. Но об этом немного позже. Сначала теория.
Порассуждаем немного об опорах валов коробки передач. Из машиностроения известно, что они могут быть двух типов: опоры качения и скольжения. С первыми понятно: это шариковые или роликовые подшипники.
Подшипники скольжения, в свою очередь, принципиально могут быть двух типов: со смазкой под давлением и со смазкой масляным туманом. Для подшипников скольжения материалы контактирующих поверхностей всегда подбираются тщательным образом исходя из многих факторов: коэффициентов трения, расширения и т.д. В случае смазки под давлением материалы подбираются не менее тщательно, но условия работы такого подшипника намного лучше, так как контакта между трущимися поверхностями не происходит по причине образования так называемого «масляного клина». Правда, в этом случае необходим масляный насос со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Подшипники качения к смазке менее требовательны, что и обусловило их повсеместное использование в коробках передач. Существует их великое множество, но мы пока не будем рассматривать конкретно их все виды. Тонкостью при применении таких подшипников является как раз то, что при монтаже они предъявляют повышенные требования к соосности монтажных отверстий.
Итак, «половиним» двигатель традиционной компоновки, с вертикальным разъемом. В процессе сборки придется напрячься для соблюдения соосности тех самых посадочных мест под подшипники, о которых мы упоминали. И даже при наличии центровочных штифтов «того, чего надо» можно и не добиться. Последствия? Срок службы подшипников сократится ощутимо. А если в двигателе не два цилиндра, а четыре, да еще расположены они в ряд? С такой схемой вертикальный разъем картера никто делать не будет, отдав предпочтение горизонтальному, как более подходящему. При этом разговор о соосности валов при сборке можно и не вести — это вам не вертикальный разъем,
Наконец то, после теоретических и практических отступлений, настало время подробнее рассмотреть конструкцию самого узла. Для этого имеет смысл попытаться провести классификацию всего многообразия имеющихся конструкций по определенным признакам. Но любая классификация предусматривает определенные правила, а из правил, как известно, бывают исключения, которые мы попытаемся не обделить вниманием.
Для начала все коробки разделим по принципиальной кинематической схеме, в данном случае число ступеней для нас не важно. Получится, по крайней мере, два варианта: двухвальная коробка передач и трехвальная коробка с прямой передачей. Кстати, внешне обычно такие коробки почти не различимы.
Трехвальная четырехступенчатая конструкция в положении различных передач: а — первая; б- вторая; в — третья; г — четвертая.
А теперь прикинем, что лучше — коробка с прямой передачей или без нее. При этом условимся, что прямой считается такая передача, при которой происходит непосредственное соединение соосных входного и выходного валов и крутящий момент через зубчатые зацепления не передается. Отсутствие износа в таком положении, бесспорно, факт положительный. Но в промежуточных положениях момент идет по усложненной цепочке через два-три и больше зацеплений. Потери, естественно, больше.
При двухвальной схеме все намного проще — каждой передаче соответствует своя пара шестерен (как в начале статьи), по которой крутящий момент и передается.
Посмотрим теперь на сферу применения таких на первый взгляд похожих, но в то же время разных схем. Все зависит от характера эксплуатации мотоцикла. Если он предназначен для дорог и его максимальная скорость невелика — есть смысл использовать схему с прямой передачей (вспомните «Явы» и «ИЖи»). Но мотоцикл с таким портретом отчетливо напоминает аппараты сорокалетней давности, и в мире подобные варианты встретить не просто. Практически все производители в наши дни используют двухвальные коробки передач, более простые и надежные.
Теперь мы подошли к теме переключения ступеней коробок передач. Сначала рассмотрим альтернативные схемы. Первая, использующая в качестве исполнительного элемента перемещаемый шток со шлицами, хорошо знакома всем, кто был когда-либо владельцем «Вятки».
Устроена она следующим образом: первичный вал выполнен полым, а внутри него перемещается шток со шлицами. На вал насажены шестерни, входящие в зацепление с шестернями вторичного вала, выполненными с ним (валом) как единое целое (в технике существует термин — блок шестерен). Выбор соответствующей передачи осуществляется как раз штоком — шлицы его соединяют шестерню определенной передачи с первичным валом. Конструкция простая, надежная и, что не менее важно, компактная — ведь между соседними шестернями можно практически не делать зазора. Однако, поскольку крутящий момент в такой конструкции передается через шлицы, расположенные на малом радиусе, при больших величинах момента такая схема неприемлема.
Схема кпп со штоковым включением: а — нейтралка; б — первая передача; в — четвертая передача.
Близки по принципу действия к вышеописанным шариковые коробки передач. Их безраздельное царство — легкие мопеды, так как отсутствие каких-либо зубьев в механизме переключения обусловило высочайшую надежность. Был даже опыт электрического привода такого механизма на мотоцикле «Виктория В-35». Штоком переключения управлял электромагнит, а электромагнитом — кнопки, расположенные на левой рукоятке руля.
Но самый распространенный способ переключения передач — конечно же, путем перемещения некоторых элементов (муфт переключения или самих шестерен) в осевом направлении на валах. Муфты переключения могут быть зубчатыми или кулачковыми, причем последним отдается предпочтение. Перемещение муфт по валу происходит на шлицах — то есть они связаны с валом и через них может передаваться крутящий момент. В движение они приводятся либо вилками, либо поводками, входящими в кольцевую канавку на муфте.
Для наглядной иллюстрации принципа действия коробки передач с переключением муфтами познакомимся с простейшими конструкциями — двухступенчатыми. Схемы их представлены на рисунках. В обоих случаях коробка состоит из двух валов, причем внимания заслуживает именно первичный вал. В первом случае на него насажены два зубчатых колеса, вращающихся в нейтральном положении свободно. Связь с валом осуществляется в случае перемещения муфты вправо или влево, до зацепления с шестерней. Во втором случае по первичному валу перемещается блок шестерен, вызывая включение первой или второй передач.
Принципы работы многоступенчатых коробок передач понятны из рисунков, а нам настало самое время поговорить о приводе механизма переключения, то есть о том органе, который вызывает сложное движение различных муфт, штоков и т.д., то есть исполнительных элементов коробок передач.
В довоенное время очень распространенным было ручное переключение передач ручкой на баке, а на некоторых мотоциклах (например, на «БМВ») рычаг был даже двухходовой, как на автомобиле.
Ножное переключение впервые было применено фирмой «Вело-сетт» в 1928 году. И к середине тридцатых годов такая схема вытеснила остальные. Как ни странно, в этой схеме самое трудное — это одним движением небольшой педали заставить вилки переключения перемещаться с высокой точностью. Эту задачу выполняет элемент, связанный с вилками и приводящий их в движение. Как правило, таким элементом является так называемый вал переключения, или, иначе, копирный вал, либо копирная пластина, выполняющая такие же функции. В обоих случаях поводки вилок перемещаются по пазам строго определенной формы. Сам же копирный элемент поворачивается на некоторый угол с помощью механизма с селектором (он показан на рисунке).
а — исходное положение педали: 1- зубчатый сектор; 2 — собачки; 3 — держалка собачек; 4 — педаль. б — педаль нажата вниз- первая передача; в — педаль в исходном положении при включеной передаче.
А после этого представьте себе сложность всего устройства в целом: после нажатия на педаль включается в работу селектор, поворачивающий копирный элемент, а затем, следуя по фигурным пазам, перемещаются муфты переключения.
Для полноты классификации упомянем, что в мировой практике применялся еще один способ привода механизма переключения — поворотной ручкой на руле, сблокированной с рычагом выключения сцепления. Как правило, такое решение использовалось при переключении ступеней коробки передач штоком со шлицами (на мотороллере «Вятка», например). От ручки шли два тросика непосредственно к механизму переключения. В эксплуатации такой способ удобным не был — процедура регулировки тросов была крайне утомительна. На тяжелых мотоциклах, чаще с коляской, в коробке передач предусмотрен задний ход. Конструкция его упрощена. Включение заднего хода осуществляется отдельным рычагом, который вводит в зацепление промежуточную шестерню с отдельно стоящими в стороне от остальных двумя шестеренками. Как правило, предусмотрена блокировка от включения в неподходящий момент.
Особняком стоят коробки передач мотоциклов повышенной проходимости. В наше время, правда, такие встречаются все реже по причине отсутствия бездорожья в развитых странах. А тем, кто все-таки его находит, предлагаются различные ATV, выходящие за рамки нашего повествования. Исключением являются так называемые «мотоциклы для лесничих», выпускаемые малыми партиями.
КПП мотоцикла БМВ R75
Понятно, что в наше время все быстро меняется и прогресс не стоит на месте, уже существуют и автоматические КП на мотоциклах (полуавтомат был давно) — но это все уже другая тема для разговора, которую начнем позже.