Трансмиссия

Всем моторизованным двухколесным транспортным средствам необходимо устройство для передачи мощности от двигателя к заднему колесу. Эту функцию выполняет "силовая передача' или "трансмиссия". Существуют трансмиссии двух основных видов: механическая и автоматическая: они отличаются отводимым водителю уровнем допустимого вмешательства и управления. Механическая трансмиссия используется на всех современных серийных мотоциклах, а в прошлом использовалась на некоторых мопедах. Автоматическая трансмиссия, в основном, встречается на мопедах и скутерах, хотя существуют примеры использования автоматических коробок передач на серийных мотоциклах (Honda DN-01).

В трансмиссиях всех типов, и механических, и автоматических, присутствуют передняя передача, сцепление, коробка передач и главная передача, хотя в зависимости от типа машины их форма может видоизмениться. В механической трансмиссии традиционной схемы передняя передача передает мощность от коленчатого вала через сцепление к коробке передач. Сцепление используется для соединения и разъединения двигателя с коробкой передач, таким образом позволяя двигателю работать, когда машина остается неподвижной. Коробка передач допускает выбор различных передаточных чисел для достижения максимальных показателей в пределах диапазона частот вращения двигателя, его мощности и крутящего момента. Главная передача передает мощность от коробки передач к заднему колесу.

Трансмиссия любого типа предназначена для обеспечения работы двигателя в пределах узкого диапазона частот вращения (измеряемых в оборотах в минуту), при том самой машине обеспечивается относительно широкий диапазон скоростей движения. Потому что,несмотря на возможность функционирования двигателя в достаточно широком диапазоне частот вращения, наиболее эффективная работа достигается только в узком промежутке этого диапазона. Для обеспечения широкого диапазона скоростей движения, при работе двигателя в узкой полосе частот вращения, требуются различные передаточные отношения между двигателем и задним колесом. В наиболее упрощенном виде работа одно- скоростной автоматической трансмиссии скутера не представляет особой сложности, в то время как на больших машинах применяются гораздо более сложные и изощренные системы. Многое зависит от предназначения рассматриваемой машины и ожидаемых от нее характеристик. От скутера небольшого объема требуется просто перемещать водителя на короткие дистанции с умеренными скоростями, быть дешевым при покупке и эксплуатации: следовательно, сложная схема трансмиссии на требуется. На больших машинах необходимый диапазон скоростей движения, расстояний, которые они покрывают, и массы перевозимого груза гораздо больше, это требует применения коробки передач, обладающей множеством передаточных чисел.

Почему необходима коробка передач?

Принцип действия зубчатой передачи довольно прост. Он может использоваться для изменения скорости вращения вала до требуемого в данный момент значения. Например, если вал вращается с частотой 2000 оборотов в минуту, а ее требуется понизить вдвое, то необходимо установить на валу ведущую шестерню и соединить ее с ведомой, расположенной на другом смежном валу. Если число зубьев ведущей шестерни соответствует половине зубьев ведомой, то каждым двум оборотам ведущей шестерни будет соответствовать один оборот ведомой, и вал, не котором она закреплена, будет вращаться со скоростью вдвое меньшей скорости ведущего вала.

Если применить это к трансмиссии мотоцикла, то необходимо уделить внимание другому фактору. Требуемая скорость движения задается не только изменением частоты вращения двигателя посредством зубчатой передачи, она также определяется количеством рабочих ходов, происходящих за каждый оборот заднего колеса. Таким образом, на низшей (1-й) передаче количество рабочих ходов на каждый оборот заднего колеса будет больше, а следовательно, мощность окажется выше, чем при более высоких передачах. Это необходимо для того, чтобы машина смогла преодолеть инерцию при начале движения, что можно проверить, если попытаться начать движение на высокой передаче.

Как мы видим, необходимость использования коробки передач вызвана характеристиками двигателя внутреннего сгорания. Возьмем воображаемый двигатель: получение полезной мощности возможно в относительно узком диапазоне частот от 2000 до 8000 оборотов в минуту. Прежде всего, необходимо понизить это число оборотов до таких частот вращения, которые обеспечивали бы заднему колесу нормальную скорость движения. Требуемое число оборотов зависит от наружного диаметра колеса, непосредственных элементов коробки передач и мощности двигателя.

Например, если рассматривать односкоростной скутер, то можно обнаружить, что суммарное передаточное число составит около 15.00:1. Это означает, что каждым 15 оборотам двигателя будет соответствовать один оборот заднего колеса. Такое соотношение необходимо выбирать после того, как определен диаметр колеса с учетом наилучшего использования полезной мощности. Если передаточное отношение окажется слишком высоким, то машине будет невозможно тронуться с места. Однако если оно будет слишком низким, машина начнет быстро разгоняться. но ее максимальная скорость ограничится максимальной скоростью двигателя. На двигателе большего объема и мощности можно применять более высокие передаточные числа коробки передач для достижения большей максимальной скорости, но по прежнему остается проблема начала движения. Даже несмотря на то, что мощность двигателя возрастает, диапазон ее ограничен, это заставляет добавлять промежуточные шестерни для увеличения общего передаточного числа. Между шестернями должен присутствовать некий интервал так, чтобы достигнув высоких оборотов на одной передаче, после включения следующей передачи частота вращения двигателя опускалась до нижней границы мощностного диапазона.

Необходима возможность выбора постоянных передаточных отношений, которые ступенчато изменяют степень понижения частоты вращения. На большинстве машин используются четыре, пять или шесть передач. Такое число передач обеспечивает компромисс между идеальным интервалом передаточных отношений и потребностью частого переключения передач. Вообразите, как утомительно выглядело бы переключение десяти передач! Важно фактическое время, затрачиваемое на каждое переключение, в течение которого ускорение у машины отсутствует. Вероятно, такая машине проиграла бы машине с меньшим количеством передач в обшей динамике разгона. Число передач также связано с назначением мотоцикла. Например, на спортивных двухтактных двигателях с очень узким мощностным диапазоном (около 2000 оборотов в минуту], за пределами которого полезная мощность отсутствует, для использования полезной мощности нужно, чтобы двигатель работал в пределах этого диапазона. Для обеспечения этого и достижения максимально возможной скорости необходимо, чтобы количество передач было больше.

Сцепление

Основная статья: Сцепление

Неотъемлемая особенность любого мотоцикла - возможность отключения привода коленчатого вала двигателя от заднего колеса, для того чтобы двигатель мог работать без перемещения машины.

Принцип действия и устройство механической коробки передач

Основная статья: Механическая коробка передач

Механическая коробка передач (сокращенное название МКПП) пока остается самым распространенным устройством, изменяющим крутящий момент двигателя. Свое название коробка получила от механического (ручного) способа переключения передач.

Механическая коробка передач относится к ступенчатым коробкам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерен. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определенной угловой скоростью или, другими словами, имеет свое передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени коробки передач имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень – наименьшее.

В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:

• четырехступенчатая коробка передач

• пятиступенчатая коробка передач

• шестиступенчатая коробка передач

• и выше.

Наибольшее распространение на современных автомобилях получила пятиступенчатая коробка передач.

Автоматические трансмиссии

Основная статья: Автоматическая коробка передач

Наиболее простая автоматическая трансмиссия применяется на современных скутерах. Это клиноременная система (ременная передача с изменяемым передаточным отношением), передаточное число которой изменяется в соответствии с нагрузкой на двигатель и скоростью движения. На ранних системах для автоматического переключения двух или более передач применялись центробежные муфты. На немногих мотоциклах, выпущенных с автоматической трансмиссией, применялся гидравлический трансформатор, подобный используемому в автомобильной автоматической коробке передач.

Устройство главной передачи

Основная статья: Главная передача

Главная передача - последнее звено в цепи передачи мощности от двигателя к заднему колесу, Она также является последней в цепи понижения частоты вращения и усиления крутящего момента. Обычная главная передача обеспечивает передаточное отношение в пределах от 2.5:1 до 3:1, в зависимости от конструкции и характеристик мотоцикла. На мотоциклах главная передача рассматривается как отдельный узел всей трансмиссии, в то время как но скутерах вообще не существует главной передачи: у скутеров главная передача обычно представляет собой одну пару шестерен, но они рассматриваются как продолжение коробки передач, а не как главная передача в ее традиционном пони¬мании. Поэтому в данном подразделе внимание уделяется мотоциклетным системам. Главная передача бывает трех типов; цепная, ременная или карданная.

Пусковой механизм (кик-стартер)

Пусковой механизм служит для проворачивания вала двигателя, с цепью обеспечения его пуска. Рычаг с внешней стороны двигателя связан с коленчатым валом через зубчатую передачу, которая обеспечивает необходимое общее передаточное отношение между рычагом и коленчатым валом. Храповый механизм позволяет обеспечить зацепление пускового механизма при неработающем двигателе и автоматически отключает зацепление после пуска двигателя.