Περιγραφή συστήματος μετάδοσης κίνησης

ΣΑ|Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης

Προορισμός συστήματος μετάδοσης κίνησης

Το σύστημα μετάδοσης κίνησης είναι εκείνη η ομάδα εξαρτημάτων του οχήματος που μεταφέρουν την ισχύ του κινητήρα στους κινητήριους τροχούς.

Καθήκοντα του συστήματος μετάδοσης κίνησης

Το σύστημα μετάδοσης κίνησης πρέπει:

  • να μεταφέρει την περιστροφική κίνηση του κινητήρα ενός οχήματος προς τους κινητήριους τροχούς, ανεξάρτητα από τη θέση του κινητήρα σε σχέση με τους τροχούς.
  • να ρυθμίζει τις στροφές και τη ροπή που μεταφέρεται από τον κινητήρα προς στους κινητήριους τροχούς, ώστε να υπάρχει η απαραίτητη ελκτική δύναμη για την κίνηση του οχήματος.
  • να μεταβάλλει αν είναι απαραίτητο την κατεύθυνση και το ύψος της κίνησης του άξονα του κινητήρα (κατά 90° συνήθως) για να γίνει δυνατή η κίνηση των ακραξονίων των κινητήριων τροχών.
  • να παρέχει τη δυνατότητα αναστροφής της κίνησης των τροχών, ώστε το όχημα να μπορεί να κινηθεί όπισθεν.
  • να εξασφαλίζει τη δυνατότητα διαφορετικής γωνιακής ταχύτητας σε κάθε κινητήριο τροχό όταν το όχημα κινείται σε καμπύλη τροχιά.

Μέρη του συστήματος μετάδοσης κίνησης

Τα βασικότερα εξαρτήματα του Συστήματος Μετάδοσης Κίνησης είναι:

  1. συμπλέκτης (αμπραγιάζ) — απομονώνει και επανασυνδέει τον κινητήρα από τα υπόλοιπα μέρη του Συστήματος Μετάδοσης Κίνησης.
  2. κιβώτιο ταχυτήτων (σασμάν) — μειώνει με τη βοήθεια γραναζιών τον αριθμό στροφών του κινητήρα σε σχέση με τον αριθμό στροφών των κινητήριων τροχών.
  3. άξονας μετάδοσης με αρθρωτούς συνδέσμους (σταυρούς) — μεταδίδει τη ροπή στρέψης από το κιβώτιο στον κινητήριο άξονα των τροχών. Οι αρθρωτοί σύνδεσμοι εξασφαλίζουν ελευθερία κίνησης του άξονα αλλά και μείωση των αποτελεσμάτων της αδράνειας κατά τις αλλαγές ταχυτήτων.
  4. διαφορικό — μειώνει τις στροφές των τροχών σε σχέση με αυτές του κιβώτιου ταχυτήτων, αλλάζει την κατεύθυνση κίνησης του άξονα του κινητήρα κατά 90° και επιτρέπει στους τροχούς του ίδιου άξονα να κινηθούν με διαφορετική γωνιακή ταχύτητα ο καθένας.
  5. ημιαξόνια - πλήμνες (μουαγιέ) — τα ημιαξόνια μεταδίδουν την κίνηση από το διαφορικό στους τροχούς. Οι πλήμνες είναι το τμήμα των τροχών που παραλαμβάνουν την κίνηση.

Διάταξη συστημάτων μετάδοσης κίνησης

Υπάρχει ποικιλία στη σχεδίαση των συστημάτων μετάδοσης κίνησης, με τοποθέτηση των σχετικών εξαρτημάτων σε διάφορες θέσεις του οχήματος. Η διάταξη ενός συστήματος μετάδοσης κίνησης εξαρτάται από την τοποθέτηση του κινητήρα σε σχέση με τον πρόσθιο ή οπίσθιο άξονα των τροχών, αλλά και από το πόσοι και ποιοί είναι οι κινητήριοι τροχοί, οι τροχοί δηλαδή στους οποίους μεταδίδεται η κίνηση του κινητήρα. Υπάρχουν επίσης διάφορες παραλλαγές στην σχετική τοποθέτηση των εξαρτημάτων του συστήματος μετάδοσης.

Τα είδη κίνησης των τροχών είναι:

  1. κίνηση στους εμπρόσθιους τροχούς
  2. κίνηση στους οπίσθιους τροχούς
  3. κίνηση στους 4 τροχούς (τετρακίνηση)
  4. κίνηση στους 6 τροχούς (πχ. τριαξονικά φορτηγά)

Η τοποθέτηση του κινητήρα σε ένα όχημα μπορεί να γίνει είτε μπροστά, είτε πίσω, είτε στο μέσο του οχήματος. Η τοποθέτηση του κινητήρα στο μέσο, παρόλο που προσφέρει καλύτερη κατανομή της μάζας, αποφεύγεται γενικά και περιορίζεται μόνο σε κάποια αυτοκίνητα αγώνων, γιατί είναι δύσκολη η πρόσβαση στον κινητήρα για έλεγχο και συντήρηση. Η συνηθέστερη τοποθέτηση του κινητήρα σήμερα είναι εμπρός είτε κατά τον διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου είτε εγκάρσια. Η τοποθέτηση του κινητήρα πίσω γίνεται συνήθως σε μεγάλα αυτοκίνητα ή αυτοκίνητα σπορ οδήγησης.

Κατά τη σχεδίαση ενός συστήματος μετάδοσης κίνησης οι επιδιώξεις είναι:

  • βελτίωση του χρόνου που απαιτείται για την αλλαγή ταχύτητας (σπορ οδήγηση)
  • βελτίωση της ευκολίας στη χρήση από το μέσο οδηγό (πεντάλ συμπλέκτη—επιλογέας ταχυτήτων εισάγουν περιπλοκές, σβύσιμο αμαξιού στις ανηφόρες κλπ)
  • βελτίωση της οδηγικής άνεσης (ομαλή σύμπλεξη—αποσύμπλεξη)
  • χαμηλό κόστος κατασκευής (τελική αξία οχήματος)
  • λιγότερες φθορές του συστήματος (συχνότητα—κόστος επισκευών)
  • λιγότερο συνολικό βάρος συστήματος (οικονομία κατανάλωσης καυσίμου)
Κίνηση στους εμπρός τροχούς

Τα επιβατικά οχήματα με κινητήρα εμπρός είτε κατά τον διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου είτε εγκάρσια και κίνηση εμπρός είναι πολύ διαδεδομένα σήμερα. Στη διάταξη αυτή οι πίσω τροχοί σχεδιάζονται έτσι ώστε να περιστρέφονται ελεύθερα και δεν υπάρχει ο κεντρικός άξονας μετάδοσης της κίνησης.

Η διάταξη αυτή έχει αρκετά πλεονεκτήματα:

  • η ισχύς του κινητήρα μεταφέρεται σε ευθεία γραμμή και η διαδρομή της ροπής στρέψης προς τους τροχούς είναι μικρή
  • αν ο κινητήρας τοποθετηθεί εγκάρσια υπάρχει μεγάλη απλούστευση και οικονομία χώρου και κόστους κατασκευής
  • μικρότερο συνολικό βάρος (δεν υπάρχει κεντρικός άξονας μετάδοσης της κίνησης)
  • αύξηση του ωφέλιμου χώρου (δεν υπάρχει κεντρικός άξονας μετάδοσης της κίνησης)
  • μειωμένες τριβές και απώλειες, αύξηση της απόδοσης και της διάρκειας ζωής της μηχανής και του συστήματος μετάδοσης κίνησης (μικρότερος αριθμός κινούμενων εξαρτημάτων)
  • οικονομική και φτηνότερη κατασκευή (λιγότερα εξαρτήματα)
  • το όχημα έλκεται (δεν ωθείται) οπότε έχει καλύτερη οδική συμπεριφορά και σταθερότητα στις στροφές και σε ολισθηρό οδόστρωμα

Μειονεκτήματα αυτής της διάταξης είναι:

  • κακή κατανομή του βάρους ανάμεσα σε πρόσθιο, οπίσθιο άξονα τροχών
  • οι μπροστινοί τροχοί φθείρονται περισσότερο από τους πίσω
  • σε μεγάλη ταχύτητα αναπτύσσεται υπόστροφη συμπεριφορά στις στροφές
Κίνηση στους πίσω τροχούς

Στη διάταξη αυτή οι μπροστινοί τροχοί σχεδιάζονται έτσι ώστε να περιστρέφονται ελεύθερα. Ο κινητήρας μπορεί να τοποθετηθεί εμπρός, πίσω ή στο κέντρο, αλλά πιο συνηθισμένη είναι σήμερα η τοποθέτηση του κινητήρα εμπρός κατά τον διαμήκη άξονα τουλάχιστον στα επιβατικά και μικρά φορτηγά οχήματα.

Το βασικότερο πλεονέκτημα της πίσω κίνησης είναι η καλύτερες επιδόσεις του αυτοκινήτου σε επιτάχυνση και επιπλέον, στην περίπτωση τοποθέτησης του κινητήρα εμπρός και κατά τον διαμήκη άξονα, η καλύτερη κατανομή του βάρους εμπρός—πίσω. Το φρενάρισμα των μπροστινών τροχών είναι επίσης πιο αποτελεσματικό από το φρενάρισμα των πίσω τροχών. Τα πλεονεκτήματα αυτά δίνουν πολύ καλά οδικά χαρακτηριστικά και η διάταξη αυτή επιλέγεται να χρησιμοποιηθεί σε αυτοκίνητα υψηλών επιδόσεων και κόστους.

Στην πίσω κίνηση με τοποθέτηση του κινητήρα εμπρός κατά τον διαμήκη άξονα, ο άξονας περιστροφής των τροχών πρέπει να χαμηλώσει σε σχέση με τον άξονα περιστροφής του κινητήρα και για το σκοπό αυτό συνήθως χρησιμοποιούνται υποειδή γρανάζια γωνιακής μετάδοσης.

Η διάταξη αυτή με υποειδή γρανάζια έχει αρκετά πλεονεκτήματα:

  • μεγαλύτερη ευστάθεια στην οδήγηση (το αμάξωμα και άρα και το κέντρο βάρους πλησιάζει προς το έδαφος)
  • αθόρυβη λειτουργία (ο αριθμός των δοντιών των γραναζιών που βρίσκονται την ίδια στιγμή σε επαφή είναι μεγαλύτερος)
  • αντοχή σε μεγαλύτερες φορτίσεις στα δόντια των γραναζιών (η διάμετρος του πινιόν και το πλάτος των δοντιών μεγαλώνουν για να γίνει δυνατή η μετατόπιση των αξόνων)
  • μικρότερες φθορές στα δόντια των γραναζιών (οι επιφάνειες τριβής είναι μεγαλύτερες)
  • χρησιμοποίηση μικρότερου χώρου από το σύστημα—περισσότερος διαθέσιμος χώρος μέσα στο όχημα (τοποθέτηση του κεντρικού άξονα χαμηλότερα λόγω εκκεντρότητας)

Μειονεκτήματα αυτής της διάταξης με υποειδή γρανάζια είναι:

  • πιο περίπλοκο σύστημα—μεγαλύτερο κατασκευαστικό κόστος
  • απαιτείται ειδικό λιπαντικό υψηλών προδιαγραφών για τη λίπανση των γραναζιών (μεγαλύτερη ολίσθηση λόγω της μετατόπισης των αξόνων)
Κίνηση σε τέσσερις τροχούς (4x4)

Στην περίπτωση αυτή οι κινητήριοι άξονες είναι δύο, ο καθένας με το δικό του διαφορικό.

Ο κινητήρας είναι τοποθετημένος στον μπροστινό άξονα συνήθως, κατά τον διαμήκη άξονα και ακολουθεί το κιβώτιο ταχυτήτων και το κιβώτιο διανομής. Από το κιβώτιο διανομής η ισχύς του κινητήρα μεταβιβάζεται και στα δύο διαφορικά του οχήματος. Συνήθως η κίνηση μεταδίδεται μόνιμα στον πίσω άξονα και μόνο κατ' επιλογή στον μπροστινό.

Η σχεδίαση αυτή είναι διαδεδομένη κυρίως για μικρά οχήματα εκτός δρόμου και λέγεται κίνηση 4x4.

Πλεονεκτήματα της τετρακίνησης είναι:

  • δυνατότητα μεταφοράς διπλάσιας κινητήριας δύναμης (διπλάσιος αριθμός κινητήριων τροχών)
  • περισσότερη ροπή στρέψης στον άξονα με την καλύτερη πρόσφυση στο οδόστρωμα
  • μεγαλύτερη μείωση των στροφών των κινητήριων αξόνων (επομένως και αύξηση της ροπής στρέψης)

Μειονεκτήματα της τετρακίνησης είναι:

  • αύξηση κατανάλωσης καυσίμου
  • βαρύ τιμόνι
  • φθορά των ελαστικών

Λόγω των μειονεκτημάτων αυτών δεν συστήνεται η ενεργοποίηση του μπροστινού διαφορικού όταν το όχημα κινείται σε ομαλό έδαφος.

Κίνηση σε έξι τροχούς

Στην περίπτωση αυτή υπάρχουν τρεις κινητήριοι άξονες ο καθένας με το δικό του διαφορικό.

Ο κινητήρας είναι τοποθετημένος στον μπροστινό άξονα συνήθως, κατά τον διαμήκη άξονα και ακολουθεί το κιβώτιο ταχυτήτων και το κιβώτιο διανομής. Από το κιβώτιο διανομής η ισχύς του κινητήρα μεταβιβάζεται και στα τρια διαφορικά του οχήματος.

Η σχεδίαση αυτή εφαρμόζεται κυρίως σε μεγάλα φορτηγά και στρατιωτικά οχήματα.

Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License