סוגים והרכב של שלדות רכב

ניתן לחלק את מערכת ההילוכים לתיבת הילוכים מכנית, תיבת הילוכים הידראולית, תיבת הילוכים הידראולית, הילוכים חשמלית וכו' לפי הדרכים השונות של העברת אנרגיה.
להלן עקרונות העבודה והתפקודים של כל תת מכלול של מערכת ההולכה הקטנה:
מצמד: המצמד ממוקם בתוך בית גלגל התנופה בין המנוע לתיבת ההילוכים, והוא מקובע למישור האחורי של גלגל התנופה באמצעות ברגים. ציר המוצא של המצמד הוא ציר הכניסה של תיבת ההילוכים. במהלך תהליך הנהיגה של המכונית, הנהג יכול ללחוץ או לשחרר את דוושת המצמד לפי הצורך כדי להפריד זמנית ולשלב בהדרגה את המנוע ותיבת ההילוכים, על מנת לנתק או להעביר את כניסת הכוח מהמנוע לתיבת ההילוכים. מצב חיבור המצמד, מצב ניתוק המצמד ופונקציות המצמד כוללים בעיקר:
1. הקפידו על התנעה חלקה של המכונית: לפני ההתנעה, המכונית במצב נייח. אם המנוע ותיבת ההילוכים מחוברים בצורה נוקשה, לאחר שילוב ההילוכים, המכונית תדחף לפתע קדימה עקב חיבור הכוח הפתאומי, מה שלא רק יגרום נזק לרכיבים, אלא גם הכוח המניע אינו מספיק כדי להתגבר על כוח אינרציה עצום שנוצר על ידי הדחף קדימה של המכונית, הגורם לירידה חדה של מהירות המנוע ולעצירה. אם המנוע ותיבת ההילוכים מופרדים זמנית על ידי שימוש במצמד במהלך ההתנעה, ואז המצמד משתלב בהדרגה, עקב תופעת החיכוך בין החלקים הפעילים והמונעים של המצמד, המומנט המועבר על ידי המצמד יכול לעלות בהדרגה מ. אפס, וגם הכוח המניע של המכונית עולה בהדרגה, ומאפשר למכונית להתניע בצורה חלקה.
2. קל להחלפת הילוכים: במהלך תהליך הנהיגה של המכונית, לרוב מחליפים הילוכים שונים של תיבת הילוכים כדי להסתגל לתנאי הנהיגה המשתנים כל הזמן. אם אין מצמד להפרדה זמנית בין המנוע לתיבת ההילוכים, גלגלי ההילוכים המתערבבים בתיבת ההילוכים יהיו קשים להפרדה עקב הלחץ הגבוה בין שיניהם המתערבבות שנגרם עקב אי הסרת העומס. מצד שני, גלגלי שיניים מתערבבים עלולים להיות קשים לחיבור בגלל המהירויות ההיקפיות הלא שוות של השניים. גם אם נאלץ להתערב, היא תיצור פגיעה משמעותית בקצה השיניים, שעלולה להזיק בקלות לרכיבים. על ידי שימוש במצמד להפרדה זמנית של המנוע ותיבת ההילוכים לפני החלפת הילוכים, ניתן להפריד בקלות את צמד ההילוכים המשולבים במקור עקב הסרת העומס, מה שמפחית מאוד את הלחץ בין משטחי ההתערבות. את צמד ההילוכים האחרים שיש לרשת, בשל מומנט האינרציה הקטן של ציוד ההינע כשהוא מופרד מהמנוע, ניתן להסיט כראוי כדי להפוך את מהירות ההיקפית של גלגלי השיניים לרשת שווה או כמעט שווה, ובכך למנוע או להפחית הפגיעה בין ההילוכים.
3. מניעת עומס יתר של מערכת ההילוכים: כשמכונית בולמת בדחיפות, הגלגלים מאטים לפתע בחדות, בעוד מערכת ההילוכים המחוברת למנוע שומרת על מהירותה המקורית בגלל אינרציה של הסיבוב. זה יוצר לעתים קרובות מומנטים של אינרציה במערכת ההילוכים שהם הרבה יותר גדולים ממומנט המנוע, מה שהופך את רכיבי מערכת ההילוכים לפגיעים לנזק. בשל העובדה שהמצמדים מעבירים מומנט באמצעות חיכוך, כאשר העומס במערכת ההילוכים עולה על המומנט שניתן להעביר בחיכוך, החלקים הראשיים והמונעים של המצמד יחליקו אוטומטית ובכך ימנע עומס יתר של מערכת ההילוכים.
תיבת הילוכים: תיבת הילוכים לרכב: על ידי שינוי יחס ההעברה והמומנט של גל ארכובה המנוע, היא מתאימה את עצמה לדרישות השונות של מתיחה של גלגל נהיגה ומהירות הרכב בתנאי נהיגה שונים כמו התנעה, האצה, נסיעה והתגברות על מכשולי כביש שונים. ידוע בדרך כלל כתיבת הילוכים ידנית (MT), תיבת הילוכים אוטומטית (AT), תיבת הילוכים ידנית/אוטומטית ותיבת הילוכים רציפה.
גל הינע: מכלול גל ההנעה מורכב ממפרק אוניברסלי חיצוני (מפרק RF), מפרק אוניברסלי פנימי (מפרק VL), ומשר ספליין. גם מפרק RF וגם מפרק VL הם מפרקים אוניברסליים מסוג כלוב כדור. מפרק ה-VL מחובר לאוגן גל ההינע הדיפרנציאלי עם ברגים, ומפרק ה-RF מחובר לגלגל הקדמי דרך פיר ספליין בקצה הגלגל החיצוני. הגלגלים הקדמיים השמאלי והימני מונעים על ידי ציר הנעה אוניברסלי במהירות קבועה.
מפחית ראשי: המפחית הראשי הוא המרכיב העיקרי במערכת ההילוכים ברכב המפחית מהירות ומגביר מומנט. עבור מכוניות עם מנועים מורכבים לאורך, המפחית הראשי משתמש גם בהילוכים משופעים כדי לשנות את כיוון הכוח.
כאשר מכונית נוסעת כרגיל, מהירות המנוע היא בדרך כלל סביב 2000 עד 3000 סל"ד לדקה. אם מהירות כה גבוהה מופחתת אך ורק על ידי תיבת ההילוכים, יחס ההעברה של צמד ההילוכים בתוך תיבת ההילוכים צריך להיות גדול מאוד. ככל שיחס ההעברה של צמד ההילוכים גדול יותר, כך יחס הרדיוס של שני ההילוכים גדול יותר, במילים אחרות, גודל תיבת ההילוכים גדול יותר. בנוסף, ככל שהמהירות יורדת, המומנט גדל בהכרח, מה שמגביר את עומס ההילוכים על תיבת ההילוכים ומנגנון ההילוכים השלב הראשון לאחר תיבת ההילוכים. לכן, התקנת הנעה סופית לפני הדיפרנציאל המחלקת כוח לגלגלי ההינע השמאלי והימני יכולה להפחית את המומנט המועבר על ידי רכיבי ההילוכים שלפני ההנעה הסופית, כגון תיבת ההילוכים, תיבת ההעברה והתקן ההילוכים האוניברסלי. זה גם יכול להקטין את הגודל והמסה של תיבת ההילוכים, מה שמקל על הפעולה. המפחית העיקרי של מכוניות מודרניות משתמש באופן נרחב בהילוכים משופעים ספירליים ובגלגלי שיניים היפרבוליים. כאשר גלגלי שיניים היפרבוליים פועלים, הלחץ וההחלקה בין משטחי השן גדולים, וסרט השמן על פני השן ניזוק בקלות. יש להשתמש בשמן גיר היפרבולי לשימון, ושמן גיר רגיל לעולם אינו רשאי להחליף אותו, אחרת משטח השן ישרט ונשחק במהירות, מה שמקצר מאוד את חיי השירות.
דיפרנציאל: אם גלגלי ההינע משני צידי ציר ההינע מחוברים בצורה נוקשה על ידי ציר בודד, שני הגלגלים יכולים להסתובב רק באותה מהירות זוויתית. באופן זה, כאשר המכונית מסתובבת ונוסעת, הגלגלים החיצוניים ינועו למרחק גדול יותר מהגלגלים הפנימיים, מה שיגרום לגלגלים החיצוניים להחליק תוך כדי גלגול, בעוד שהגלגלים הפנימיים יחליקו תוך כדי גלגול. גם בנסיעה בקו ישר, הגלגלים עלולים להחליק עקב משטחי כביש לא אחידים או רדיוסי גלגול לא אחידים של הצמיגים (טעויות בייצור הצמיגים, בלאי שונה, העמסה לא אחידה או לחץ אוויר לא אחיד). כשהגלגלים מחליקים, זה לא רק מחמיר את שחיקת הצמיגים, מגביר את הכוח ואת צריכת הדלק, אלא גם מקשה על המכונית להסתובב ומדרדר את ביצועי הבלימה. על מנת למזער את החלקת הגלגלים, יש צורך לוודא שכל רכב יכול להסתובב במהירויות זוויתיות שונות מבחינה מבנית. בדרך כלל, הגלגלים של רכבת מהירה נתמכים על ציר עם מיסבים, המאפשרים להם להסתובב בכל מהירות זווית, בעוד הגלגלים המניעים מחוברים בצורה נוקשה לשני חצאי פירים, כאשר בין שני חצאי הצירים מותקן דיפרנציאל. סוג זה של דיפרנציאל ידוע גם בשם דיפרנציאל בין גלגלים. רכבי שטח עם הנעה מרובה סרניים, על מנת לאפשר לכל ציר הנעה להסתובב במהירויות זוויתיות שונות ולמנוע את החלקת גלגלי ההינע בכל סרן, חלקם מצוידים בהפרש בין ציר בין שני סרני ההינע. ההפרשים במכוניות מודרניות מחולקים בדרך כלל לשתי קטגוריות על סמך מאפייני העבודה שלהם: דיפרנציאלים גיר ודיפרנציאלים נגד החלקה. כאשר יש הבדל מהירות בין גלגל ההנעה השמאלי והימני, הדיפרנציאל מחלק יותר מומנט לגלגלי ההינע המסתובבים האיטיים מאשר לגלגלי ההינע המסתובבים במהירות. תכונת חלוקת מומנט דיפרנציאלית זו עומדת בדרישות לנהיגה רגילה של מכוניות על משטחי כביש טובים. אבל כשהמכונית נוסעת בכביש גרוע, זה משפיע מאוד על יכולת המעבר שלה. לדוגמה, כאשר גלגל מניע אחד של מכונית נתקע על משטח כביש בוצי, למרות שהגלגל המניע השני נמצא על משטח כביש טוב, המכונית לרוב אינה יכולה לנוע קדימה (הידוע בכינויו החלקה). ברגע זה, הגלגלים המניעים מסתובבים על פני הכביש הבוציים, בעוד הגלגלים על פני הכביש הטובים נייחים. הסיבה לכך היא שההיצמדות בין הגלגלים למשטח הכביש בכבישים בוציים קטנה, ומשטח הכביש יכול להפעיל רק מומנט תגובה קטן על חצי הציר דרך גלגל זה. לכן, המומנט המוקצה לגלגל זה על ידי הדיפרנציאל קטן אף הוא. למרות שההיצמדות בין הגלגל המניע השני למשטח הכביש הטוב היא גדולה, בשל המאפיין של חלוקת מומנט אחידה, גלגל מניע זה יכול לקבל רק את אותה כמות מומנט כמו הגלגל המניע המחליק, כך שהכוח המניע אינו מספיק כדי להתגבר על התנגדות הנהיגה, והמכונית לא יכולה לנוע קדימה, בזמן שהכוח נצרך על גלגל ההנעה המחליק. בשלב זה, הגברת המצערת לא רק לא מצליחה להניע את המכונית קדימה, אלא גם מבזבזת דלק, מאיצה את בלאי הרכיבים ובעיקר מחמירה את שחיקת הצמיגים. פתרון יעיל הוא לחפור את הבוץ הדק מתחת לגלגל ההנעה הזזה או להניח מתחת לגלגל זה אדמה יבשה, חצץ, ענפי עצים, חציר וכו'. כדי לשפר את יכולתן של מכוניות לעבור בכבישים גרועים, חלק מרכבי השטח ומכוניות היוקרה מצוידים בדיפרנציאלים נגד החלקה. המאפיין של דיפרנציאל נגד החלקה הוא שכאשר צד אחד של הגלגל המניע מחליק על כביש לא טוב, הוא יכול להעביר את רוב או אפילו את כל המומנט לגלגל המניע על משטח כביש טוב, תוך ניצול מלא של ההדבקה של נהיגה זו. גלגל ליצירת כוח הנעה מספק, המאפשר למכונית להתחיל או להמשיך בנסיעה חלקה.
חצי ציר: חצי ציר הוא ציר מוצק המעביר מומנט בין הדיפרנציאל לגלגלי ההינע. הקצה הפנימי שלו מחובר בדרך כלל לגלגל השיניים של חצי הגל דרך ספליין, וקצהו החיצוני מחובר לרכזת הגלגל.
הסרנים למחצה הנפוצים במכוניות מודרניות מתחלקים לשני סוגים על סמך סוגי התמיכה שלהם: צף מלא וחצי צף.
חצאי פירים צפים מלאים מעבירים מומנט בלבד ואינם נושאים שום תגובה או מומנט כיפוף, מה שהופך אותם לשימוש נרחב בסוגים שונים של מכוניות. חצי הציר הצף במלואו קל לפירוק והרכבה. פשוט הברג את הברגים בקצה חצי הציר כדי לחלץ אותו, והגלגלים ובית הציר עדיין יכולים לתמוך במכונית, מה שמביא נוחות לתחזוקת המכונית.
חצי הציר הצף למחצה לא רק מעביר מומנט אלא גם נושא את כל כוחות התגובה ורגעי הכיפוף. המבנה התומך שלו פשוט וחסכוני, מה שהופך אותו לשימוש נרחב בסוגים שונים של מכוניות עם מומנטי כיפוף תגובה קטנים. אבל סוג זה של תמיכת חצי סרן קשה להסיר, ואם חצי הסרן נשבר במהלך פעולת המכונית, זה יכול בקלות לגרום לסיכון של ניתוק גלגלים.