ラボ#15
トピック: 「目的、装置、動作原理」 メインギアと差動
仕事の目標: メインギアとディファレンシャルの目的、装置、動作原理の研究。
ほとんどの場合 現代の車トランスミッションには、1 つまたは複数の (駆動軸の数に応じた) メイン ギアと、対応する数のインターホイール ディファレンシャルが含まれます。 また、複数のドライブアクスル（駆動軸）を備えた車両には、センターデフを装着することができます。
車のメインギアは 2 つの機能を実行します。
1) スピードマッチング クランクシャフトエンジンと駆動輪のトルク、およびその結果として駆動輪に伝達されるトルクが一定に増加します。
２）車のレイアウトに合わせてトルクベクトルの方向を変える（例えば縦置きエンジンでトルクベクトルを９０°回転させる）。
ディファレンシャルは、供給されるトルクをシャフト間で分配し、シャフトが不等な角速度で回転できるようにする車両の伝達機構です。
クロスアクスル ディファレンシャルは、車がコーナーを曲がったり、段差を越えたりするときに、1 つの車軸の車輪の運動学的不一致に対処します。
センターデフホイールの運動学的ミスアライメントに役立ちます 異なる軸段差を越えて車を運転するときや移動速度を変えるとき、また全輪駆動車の車軸間のトルクを一定の比率で一定に分配するときにも使用されます。
メインギア
クルマが走行すると、エンジンのクランクシャフトからのトルクがギアボックスに伝わり、メインギア、ディファレンシャルを経て駆動輪に伝達されます。 メインギアを使用すると、車の車輪に伝達されるトルクを増加または減少させると同時に、車輪の回転速度を減少させ、それに応じて増加させることができます。
メインギアのギア比は、駆動輪の最大トルクと速度が最適な値になるように選択されます。 特定の車。 さらに、最終的なドライブは車のチューニングの対象となることが非常に多いです。
本質的に、メインギヤはピニオンギヤが接続された減速機にすぎません。 セカンダリシャフトギアボックス、そして駆動 - 車の車輪で。 タイプ ギア接続メインギアは以下の点が異なります 品種:
· 円筒形- ほとんどの場合、横置きエンジンとギアボックス、前輪駆動を備えた車両に使用されます。
· 円錐形の- 使用されることは非常にまれです。 大きな寸法と 上級ノイズ;
· ハイポイド- 最も一般的なタイプのファイナルドライブで、クラシックなモデルを搭載したほとんどの車で使用されています。 後輪駆動。 ハイポイドギヤが小さいので、 低レベルノイズ;
· いも虫- 製造の複雑さとコストの高さのため、実際には自動車には使用されません。
前輪駆動車と後輪駆動車では最終的な駆動構成が異なることにも注意してください。 の 前輪駆動車横型ギアボックスと パワーユニット、円筒形のメインギアはギアボックスのハウジングに直接配置されています。 古典的な後輪駆動の車では、メイン ギアはドライブ アクスル ハウジングに取り付けられ、ギアボックスに接続されています。 カルダンシャフト。 後輪駆動車のハイポイド トランスミッションの機能には、ベベル ギアによる 90 度の回転も含まれます。 にもかかわらず 各種そして最終ドライブの場所と目的は変わりません。
車のメインギアのスキーム
1 - フランジ; 2 - ドライブギアシャフト; 3 - ドライブギア; 4 - 駆動ギア; 5 - 駆動（後輪）; 6 - アクスルシャフト。 7 - メインギアハウジング
ディファレンシャル
ディファレンシャル- これは、（必要に応じて）車の駆動輪を回転させる機構です。 異なる速度。 それはなんのためですか？ 直線的に移動する場合、車輪は同じ距離を移動しますが、曲がる場合、外側の車輪は内側の車輪よりも長い距離を移動します。 したがって、車に「追いつく」ためには、外側の車輪がより速く回転する必要があります。
差動装置シンプル - 本体、衛星の軸、および 2 つの衛星 (ギア)。 ハウジングはドリブンギヤに取り付けられています メインカップルそしてそれと一緒に回転します。 衛星は車軸の歯車と噛み合い、車輪を直接回転させます。
この設計では、衛星はより多くのトルクを回転抵抗の少ないアクスル シャフトに伝達します。 つまり、 より高速にホイールが回転し、ディファレンシャルが回転しやすくなります。 直線で走行する場合、車輪には均等に荷重がかかり、差動装置がトルクを均等に分割し、衛星は軸の周りを回転しません。 旋回中は、内側の車輪にさらに荷重がかかり、外側の車輪の荷重が減ります。 したがって、衛星は軸の周りを回転し始め、負荷の少ないホイールをねじり、それによって回転速度が増加します。
しかし、ディファレンシャルのこのような機能は、時には非常に大きな問題を引き起こすことがあります。 バックファイア。 たとえば、車輪の 1 つが滑りやすい路面に接触した場合、ディファレンシャルはその車輪のみを回転させ、道路と正常に接触している車輪は完全に無視します。 つまり、車が「スリップ」してしまうのです。
この現象に対処するために、差動ロックが使用されます。 単純な機械的なものから高度な電子的なものまで、多くのロック方法が発明されてきました。
どんな車でも 親愛なる友人信じられないほど豪華であったり、予算が質素であったりしても、その内部には常に単一の主要なプロセス、つまりエンジンからホイールへのトルクの伝達が存在します。 参加します いろいろな結び目それぞれのユニットは、道路上での快適で適度な速度の移動に対して一定の責任を担っています。 そして、車のメインギアはノードであり、そのおかげで車の車輪が回転し、超低空であっても忘れられない飛行感覚を得ることができます。
つまり、車のメインギアはノードであり、それがなければエンジンとギアボックスの努力はエネルギーの無駄になります。 なぜ？ 実際のところ、直接駆動輪からトルクを伝達する責任があるのは彼女です。
さらに、車輪に到達するには、原則として、回転の方向を縦方向（車の軸に沿って）から横方向に変える必要があります。 そして、これらすべては、実際には、歯車減速機としても知られる 1 つの歯車機構によって行われます。 すべてに加えて、モーターのトルクが増加するようにギア比が選択されます。
どこにありますか？
車のメインギアの目的が判明したようです。今度はそれが見つかるといいですね。 このノードの位置はマシン ドライブの種類や開発エンジニアの想像力によって異なり、これを実行するのは難しい場合があります。
幸いなことに、ここでの思考の飛行は車軸の数によって制限されています。 たとえば、次のような場合 前輪駆動、この場合、チェックポイントで車のメインギアを一緒に探す価値があります。 車両後輪駆動輪付き - 後車軸の右側にあります。 の場合は、上記のオプションのいずれかを選択します。 
多彩なメインギヤ
すでに理解したように、車のメインギアは非常に深刻な結び目です。 彼に託されたこのような責任ある仕事には、信頼できると同時に単純な人材が必要であることは明らかです。 エンジニアリングソリューション、そしてここでデザイナーにとって広い行動範囲が開かれました。 車のメインギアの種類を見てみましょう。 ギアの数に応じて、このノードは次のようになります。
- 独身;
- ダブル。
1 つ目のタイプは、駆動ギアと従動ギアの 2 つのギア部分の組み合わせです。 乗用車や小型車で最も一般的です。 トラック。 ご想像のとおり、ダブルメインギアには複数のギアペアがあり、通常、バスや特殊機器など、ギア比を高める必要がある場合に使用されます。
使用されているギア接続の種類について言及しないと、この図は不完全になります。 それらはたくさんありますが、次のように区別されます。
- 円筒形。
- ハイポイド;
- 円錐形。
- いも虫。
車の円筒形ファイナルドライブは、横置きのエンジンとギアボックスと同様、前輪駆動として最も一般的なタイプです。 名前が示すように、円筒形のはすば歯車、平歯車、または山形歯車が使用されます。 このようなノードのギア比は 3.5 から 4.2 の範囲にあります。作業による寸法とノイズが法外に増加するため、もう機能しません。
同様に人気がありますが、古典的な後輪駆動テクノロジー、いわゆるハイポイド ギアが搭載されています。 彼らの 主要な機能湾曲した歯であるため、大きな値のトルクを伝達することができます。
さらに、この場合のギアは相互にシフトすることができるため、たとえば、機械内の床のレベルを下げることができます。 この種の車のメインギアのギア比は 3.5 ～ 4.5 の範囲です。
円錐形に関しては ワームのメカニズム、それらはあまり一般的ではありません。 このタイプの車のメインギアは、次のサイトで確認できます。 さまざまなテクニック後輪駆動輪が付いていますが、 デザインの特徴現在では、それらはますます使用されなくなりました。 前者はサイズが大きい、騒音が発生するなどのデメリットがあり、後者は製造精度が高くコストがかかります。
さて、私たちのブログの親愛なる読者の皆さん、あなたと私は車のメインギアの目的を知り、このノードが何であるか、そしてそれがどこにあるのかを知りました。 次回の出版物では、同様に重要なマシンの別のユニットについて検討します。 どれの？ 購読して誰よりも早くこの情報を知りましょう!
> メインギア
伝染 ; 感染
主歯車の目的と種類。
メインギアはトルクを増大させ、車両の長手軸に対して直角に方向を変える働きをします。 この目的のために、メインギヤはベベルギヤで作られています。 主歯車は歯車の枚数に応じて、1対の歯車からなるシングルベベルと、1対のベベルギヤと1対の円筒歯車からなるダブルベベルに分けられます。 シングルベベルギヤは、単純ギヤとハイポイドギヤに分類されます。
1 - 駆動ベベルギヤ、2 - 従動ベベルギヤ、
3 - 駆動平歯車、4 - 従動平歯車。
単一円錐形 単純な転送(図a)は主に次のような用途に使用されます。 車と トラック小および中程度の耐荷重。 これらの歯車のうち、ドライブベベルギヤ１はカルダンギヤに接続され、ドリブンギヤ２はデフボックスに接続され、ディファレンシャル機構を介して車軸に接続されている。 ほとんどの車両では、シングルベベルギヤにハイポイドギヤが装備されています (図 6)。 ハイポイド ギヤには、単純なギヤと比較して多くの利点があります。ハイポイド ギヤには、駆動輪の車軸が従動輪の車軸の下に配置されているため、車軸を低くすることができます。 カルダン伝達、車体の床を下げます。 これにより重心が下がり、車両の安定性が向上します。 そのほか、 ハイポイドギア歯の根元の形状を厚くし、耐荷重性と耐摩耗性を大幅に向上させています。 しかし、この状況はギア潤滑の用途を決定します 特殊なオイル(ハイポイド)、歯車の歯間の接触で発生する大きな力の伝達条件で機能するように設計されています。
ダブルメインギヤ（図C）を車両に搭載 頑丈なトランスミッション全体のギア比を高め、伝達トルクを増加させます。 この場合、メインギヤのギヤ比は、ベベル（1、2）と円筒（3、4）のペアのギヤ比の積として計算されます。
主送信装置。
ZIL-130 車のダブルメインギアは、ビーム 8 に位置する後部ドライブアクスルの機構の一部です。ファイナルドライブのドライブシャフトは、ドライブベベルギア 1 と一体的に作られています。メインギヤのクランクケース９に取り付けられたガラス内の円すいころ軸受に取り付けられている。 ここで、クランクケース内には、ローラーテーパーベアリング上に駆動平歯車12を備えた中間軸が取り付けられており、シャフトフランジには、歯車1と噛み合う従動ベベルギア2が堅固に固定されています。左側に3つ、右側に6つのディファレンシャルカップがあり、ボックスを形成します。 ディファレンシャル部品はボックスに取り付けられています：サテライト11を備えたクロスピース4とサイドギア10。
駆動リアアクスル機構
メインギアが動作しているとき、トルクはドライブラインからドライブシャフトのフランジとそのギア1に伝達され、次にドリブンベベルギア2、中間シャフトとそのギア12、ドリブンスパーギア5を介して伝達されます。車両のホイールハブに接続されるアクスルシャフト７上のディファレンシャル部品。
ダブルファイナルドライブの検索 幅広い用途中型・重量車で必要な変速比が得られない場合 シングルギア。 ダブルファイナルドライブを使用する主な目的の 1 つは、ベベルペアとドライブシャフトベアリングを大きな円周方向、半径方向、軸方向の力から解放する必要があることでもあります。 ダブルファイナルドライブギヤにより大トルクを伝達可能。 ベベルペアのギア比は通常 1.5 ～ 2.5 です。 その結果、トルクの主な変換は円筒ペアで発生します。
の 国内自動車産業ごくありふれた 中央ダブルメインギア、両方のギアのペアがドライブアクスルの中央部分にあるクランクケースに配置されています。
図上。 14.9はKamAZ-4310のメインギアを示しています。 最初の歯車のペアはベベル歯車で、2 番目の歯車のペアは円筒形です。 かさ歯車にははすば歯があり、平歯車にははすば歯があります。 トランスミッションのトータルギア比は7.22です。
米。 14.9。 KamAZ-4310 車のメインギア: 1 - メインギアケース; 2 - フィラープラグ; 3 - 駆動ベベルギヤ; 4 - ダボ; 5 - 駆動平歯車; 6 , 9, 16 - テーパーベアリング; 7 - ガラス。 8 - ベアリングカバー; 10 , 19, 24 - サポートワッシャー; 11 - ネジ; 12 - 調整ワッシャー; 13 - 調整ガスケット。 14 - パッド; 15 - 調整ナット。 17 - ディファレンシャルカップ。 18 - 衛星; 20 - クロス; 21 - セミアキシャルギア。 22 - デフ取り付けボルト。 23 - 駆動平歯車; 25 - サテライトブッシュ。
26 - 円筒軸受
リアアクスル減速機のドライブベベルギヤはドライブシャフトのスプラインに取り付けられています。 駆動かさ歯車 3 キー上の駆動平歯車のシャフトに取り付けられています 4. 駆動平歯車 5 シャフトと一体で製作。 従動平歯車 23 ボルト 22 カップ // ディファレンシャルに取り付けられています。 平歯車軸は2つの円すいころ軸受に取り付けられています 6 と 9, ガラス7の中に位置し、1つは円筒形です 26, クランクケースに取り付けました。
かさ歯車ペアのベアリングの予圧は、シムの厚さを選択することによって設定されます。 12, ベアリングの内輪の間。
シムパックの厚みを選択することでかさ歯車の噛み合い（当たり）を調整 13, ガラスのフランジの下に取り付けられます 7 テーパーベアリング。 前側平歯車に対する従動側平歯車の位置の調整は、調整ナットによって行われます。 15, デフの両側にあります。 ユニットのベアリングを潤滑するために、ギアボックスのクランクケースにはオイルコレクターがあり、そこからオイルがクランクケース壁のチャネルを通ってベアリングに流れます。
中間のメインギアと リアアクスル通常は統一されています。 メインギアハウジングは、垂直面に配置されたフランジを使用してフロントアクスルに取り付けられています。 したがって、メインギアは、 フロントアクスルミドルアクスルとリアアクスルのメインギアと互換性はありません。
メインギアのメインギアの寸法は、地上高の量に直接影響し、その結果、柔らかい土壌での車両の開通性に影響します。 また、フロントドライブアクスルのメインギヤの寸法により、エンジンの高さや車両全体のレイアウトが決まります。 したがって、中央ギアボックスの寸法を変えずにメインギアのギア比を高めるために、ダブルギアの第2段が駆動輪の領域に配置されます（図14.10）。
2 番目のギアのペアが各駆動輪に駆動されるダブルファイナルドライブは、ダブルファイナルドライブと呼ばれます。 メインギアを分割。中央の円錐形で構成されています 1 またはハイポイドギヤと二輪 遊星歯車 2 (図14.10、 A)。このような歯車により、かさ歯車やカルダン歯車に高トルクがかからないようにすることができるため、これらのユニットは信頼性が高く、コンパクトで比較的軽量になります。 主にホイールギアでトルクが増加します（図14.10、 b)サンギアを含む 4, 遊星歯車 8, 3 つの衛星 5、軸上で回転 6, 遊星歯車は、自動車の駆動輪のハブに接続されています。 キャリアは半軸のスリーブのフランジにしっかりと固定されています。 中央のかさ歯車から、トルクは車軸を通って衛星を回転させる太陽歯車に伝達され、さらに太陽歯車はハブ付きの遊星歯車に伝達されます。
米。 14.10. 分割メインギア: A - 回路図; b -惑星の ホイール減速機; / - 中央のかさ歯車; 2 - ホイール減速機; 3 - 車軸; 4 - サンギア; 5 - 衛星; 6 - 衛星の軸。 7 - キャリア。 8 - 遊星歯車
番号について 外国車遊星歯車減速機では、遊星歯車は固定されており、キャリアはホイールハブに接続されています。 これにより、同じ全体寸法でわずかに大きなギア比を得ることができます。 ホイール減速機 UAZ-469B車のような内部歯車装置を備えた円筒形の歯車のペア、またはMAN車のようなインターホイールディファレンシャルのようなベベルギアの場合があります。
間隔をあけたダブルメインギアの欠点としては、設計の複雑さ、メンテナンスの複雑さなどが挙げられます。
同時に、ほとんどのギアボックスには、車のメインギアなどが関係します。 次にメインギアとは何なのか、何のためにあるのかについてお話します。
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メインギアは何のためにあるのか、何のためにあるのか
ご存知のとおり、現在、次のタイプのギアボックスが車に取り付けられています。
- (送信選択は手動で行われます);
- （現在の交通状況に応じたギアの自動選択を提供します）。
- （ギア比の変化がスムーズになります。）
- (メカボックスギア、クラッチ切断、ギアシフト機能は自動化されています）。
ギアボックスの主な役割は、エンジンから駆動輪へのトルクの伝達と変更であり、ギア比を変更することが可能です。 ボックスの出力ではトルクが小さく、出力軸の回転速度が速くなります。
トルクを増加させ、回転速度を下げるために、車のメインギアには特定のギア比が使用されます。 メインギヤのギヤ比は、車の種類、用途、エンジン回転数などによって異なります。 通常、乗用車のメインギアのギア比は 3.5 ～ 5.5、トラックの場合は 6.5 ～ 9 の範囲にあります。
車での最後のドライブ
車のメインギアは永久歯車減速機であり、異なる直径の駆動ギアと従動ギアで構成されています。 車のメインギアの位置は、車自体の設計上の特徴によって異なります。
- 前輪駆動車 - メインギアは単一のギアボックス ハウジング内にディファレンシャルとともに取り付けられます。
- 後輪駆動車 - メインギアはドライブアクスルハウジングに別個のユニットとして取り付けられます。
- が付いている車 全輪駆動- メインギアはギアボックスに取り付けることも、ドライブアクスルに個別に取り付けることもできます。 すべては場所次第です アイスカー（横方向または縦方向）。
メインギヤにはギヤ段数による分類もあります。 車では目的やレイアウトに応じてシングルメインギヤとダブルメインギヤが使用されます。
1 つの主歯車は、1 対の先行歯車と従動歯車で構成されます。 車やトラックに使用されます。 ダブルファイナルドライブは 2 組のギアで構成され、主に中型および大型トラックでトルクを高めたり、最低地上高を高めたりするために使用されます。 オフロード車。 伝達効率は0.93～0.96です。
二重送信は次の 2 つのタイプに分類できます。
- ダブルセンターファイナルドライブ - 両方のステージがドライブアクスルの中央の 1 つのクランクケース内に配置されています。
- 二重間隔のメインギア - ベベルペアはドライブアクスルの中心に位置し、円筒ペアはホイールギア内にあります。
メインギヤを2分割にすることで部品への負担を軽減します。 結果として、駆動軸中間部のクランクケースの寸法も縮小されます。 地上高そして車両交通量。 しかし、間隔をあけたトランスミッションはより高価で製造が難しく、金属含有量が高く、メンテナンスもより困難です。
ギヤ接続の種類別のメインギヤの種類
主歯車の種類を分類すると、次のように区別できます。
- 円筒形。
- 円錐形。
- いも虫;
- ハイポイド;
円筒形メインギアは、横置きエンジンとギアボックスを備えた前輪駆動乗用車に使用されます。 ギヤ比は3.5～4.2の範囲です。
円筒形ファイナルドライブの歯車には、平歯車、ヘリカル歯車、ヘリンボーン歯車があります。 円筒歯車には 高効率（0.98以上）ただし、地上高が下がり、かなりうるさくなります。
このようなトランスミッションの歯車と車輪の軸は交差します。 これらの歯車には、直線、斜め、または曲線 (スパイラル) 歯が使用されます。 斜めの歯または螺旋状の歯を使用することにより、騒音の低減が実現されます。 スパイラル歯を備えたメインギアの効率は 0.97 ～ 0.98 に達します。
- ウォームメインギヤはウォームの下方位置でも上方位置でも構いません。 このようなファイナルドライブのギア比は4から5の範囲にあります。
ウォームギヤは他の歯車に比べてコンパクトで騒音も少ないですが、効率は0.9～0.92と低めです。 現在では、製造の複雑さと材料費の高さのため、ほとんど使用されません。
- ハイポイドメインギヤは、一般的なギヤ接続タイプの 1 つです。 このトランスミッションは、ベベルファイナルドライブとウォームファイナルドライブの間の一種の妥協案です。
このトランスミッションは後輪駆動車やトラックに使用されます。 ハイポイドギヤの歯車と車輪の軸は交差せず、交差します。 ギア自体は、下部オフセットまたは上部オフセットのいずれかを使用できます。
下部オフセットメインギアにより、カルダンギアをより低い位置に配置できます。 その結果、車の重心も移動し、走行時の安定性が向上します。
ハイポイドギヤはベベルギヤに比べて滑らかで騒音が少なく、寸法が小さいという特徴があります。 の車に使用されています。 ギア比 3.5 ～ 4.5 から、ギア比 5 ～ 7 のダブルファイナルドライブの代わりにトラックに搭載されます。 この場合のハイポイドギヤの効率は0.96～0.97となります。
ハイポイド ギアにはすべての利点がありますが、欠点が 1 つあります。それは、車の後進動作中 (計算された速度を超える) にジャミングしきい値が発生することです。 このため、ドライバーは後進速度を選択する際に特に注意する必要があります。
まとめ
したがって、車のメインギアが何のためにあるのか、トランスミッションにどのような種類のメインギアが使用されているのかを理解すると、その目的が明確になります。 ご覧のとおり、このノードのデバイスと動作原理は比較的単純です。
同時に、次のことを理解することが重要です。 与えられた要素トランスミッションは燃料消費量、ダイナミクス、 全行車のその他の特性とインジケーター。
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