Собирая материал для статьи про "плавающую" подвеску двигателя, я постепенно "перескочил" на более общую тему отличий между фордовской продукцией и довоенной линейкой автомобилей ГАЗ - и неожиданно сам для себя провалился в такую "кроличью нору", выбраться из которой в ближайшее время вряд ли сумею. Остаётся лишь планомерно выкладывать плоды этих изысканий (что уже было мной начато в сообществе ВК).
Как здесь уже говорилось, в 1932 году автомобиль с 4-цил. мотором выпускался под обозначением Ford Model B. Двигатель его также назывался Model B, а коробка передач, которую в настоящее время как правило именуют 3-Speed Top Loader - 3-ступ., с верхней крышкой - имела номера всех основных деталей, начинающееся с B. От Ford Model 18 (V8) коробка Model B отличалась формой колокола сцепления - он имел более выраженную цилиндрическую форму и прилив под стартер в левой-верхней части. Фланец для крепления к картеру двигателя и расположение отверстий в нём также полностью отличались:
Более-менее надёжным показателем того, что перед нами именно коробка 1932 года является наличие справа на верхней крышке двух приливов под крепление рычага стояночного тормоза. Ну, и характерная задняя опора в виде плоской плиты с четырьмя проушинами (официально эта деталь называется bearing retainer, "крышка подшипника") - но её могут ставить и на более поздние коробки, так что это ненадёжный признак. Хотя верхние крышки тоже меняют, разумеется - но шансы выпускавшейся всего лишь один год ранней крышки попасть на более позднюю коробку намного ниже.
В 1933 и 1934 годах "Форд" также предлагал 4-цил. модели, которые назывались... как-то. Достоверной информации по ним очень мало, да и выпущено их было по американским меркам всего ничего, сохранилось - ещё меньше. Есть достаточно авторитетное мнение, что легковая модель с 4-цил. мотором обозначалась Ford Model 40-4, а пикап и коммерческое шасси - Model 46. Так или иначе, сам двигатель сохранил обозначение Model B (хотя и был модернизирован), а коробки передач отличились от 1932 года по большому счёту только верхней крышкой 40-7222 без приливов для "ручника" и задней опорой в виде диска с ушками (про которую уже было сказано достаточно в статье про "плавающую" подвеску двигателя).
Насколько мне известно (!), внутренняя "начинка" у всех коробок 1932-1934 годов была идентичной и имела каталожные номера, начинающиеся с B. Более того - те же самые коробки ставились и на ранние машины выпуска 1935 модельного года. Только ближе к середине 1935 года появились новые коробки с обозначением 48 (от Model 48), которые отличались от более ранних размерами практически всех основных деталей - очень похожих на своих предшественников по виду, но не взаимозаменяемых с ними. Внешне их можно отличить по вертикальному, а не наклонному, основанию рычага переключения передач на верхней крышке. С 1936 года стали косозубыми шестерни первой передачи и заднего хода - и, соответственно, появились спиральные шлицы на вторичном валу. Впрочем, дальнейшая эволюция этого семейства фордовских коробок нас уже мало волнует; отмечу лишь, что они ставились на легковые модели вплоть до конца 1939 года и появления модернизированной коробки с боковой крышкой и подрулевым переключением, а на пикапы - до самого 1952.
Далее показано внутреннее устройство коробки передач Model B выпуска 1932 года (как уже говорилось - в общих чертах идентичное остальным коробкам):
Как видите - конструкция коробки вполне обычная: короткий первичный вал B-7017 с косозубой шестернёй, постоянно передающей вращение на установленный в нижней части картера блок шестерён промежуточного вала B-7113, и имеющий массивные продольные шлицы вторичный B-7061, на который последовательно нанизаны ступица муфты синхронизатора B-7108 с самой муфтой B-7106, косозубая шестерня второй (промежуточной) передачи B-7103, постоянно зацепленная с ответной шестернёй промвала, и прямозубая скользящая шестерня первой передачи и заднего хода B-7100:
Первая передача и задний ход включались простым смещением скользящей шестерни B-7100 вдоль шлицов вторичного вала - вперёд, вплоть до зацепления с шестернёй первой передачи на промежуточном валу, или назад, до зацепления с установленной на отдельной оси в задней части картера шестернёй заднего хода B-7141, которая имела постоянное зацепление с соответствующей шестернёй промвала.
Со второй и третьей передачами всё было немного сложнее. Шестерня второй передачи B-7103 была выполнена косозубой и имела постоянное зацепление с соответствующей шестернёй промежуточного вала. В обычном своём состоянии она просто свободно вращалась на своей бронзовой втулке B-7104, не передавая крутящий момент. Для того, чтобы включить вторую передачу, было необходимо передвинуть муфту B-7106 в заднее положение - при этом её внутренние зубцы заходили на ответный зубчатый венец шестерни второй передачи, после чего вал, ступица, муфта и шестерня начинали вращаться как единое целое, передавая крутящий момент с промежуточного вала на вторичный и далее - на карданную передачу:
Третья передача включалась аналогичным образом, но при смещении муфты вперёд - при этом блокировался зубчатый венец первичного вала, а крутящий момент начинал передаваться непосредственно с него на вторичный вал в обход промежуточного (прямая передача). Всё изложенное выше является вполне стандартным принципом работы трёхступенчатой механической коробки передач и должно быть и так хорошо известно мало-мальски разбирающихся в конструкции автомобиля.
Был, впрочем, и один не вполне обычный по меркам техники тех лет момент: с самого 1932 года фордовская коробка имела синхронизатор на II и III передачах (насколько понимаю, впервые синхронизатор появился на "Кадиллаке" в 1928 году, так что на начало 1930-х это было весьма передовое решение, особенно для автомобиля бюджетной ценовой категории). В его конструкции, разработанной подразделением Warner Gear компании Borg-Warner, использовался хорошо знакомый читателю принцип выравнивания скоростей двух вращающихся деталей за счёт контакта выполненных на их торцах конических фрикционных поверхностей, но в деталях реализация существенно отличалась от привычной для нас сегодня.
Для начала - ступица, на которой была установлена переключавшая II - III передачи муфта, не была закреплена на вторичном валу жёстко и могла свободно скользить на его продольных шлицах:
Шесть подпружиненных шариков B-7109 сцепляли её с муфтой - так что в самом начале включения передачи, когда муфта только начинала своё движение под действием вилки переключения, они перемещались относительно вторичного вала как единое целое. Однако очень быстро ступица одним из своих торцов упиралась либо в шестерню второй передачи, либо в первичный вал. При этом происходило касание между одной из выполненных на торцах ступицы конических проточек, снабжённых бронзовыми фрикционными накладками, и ответной конической поверхностью на одной из упомянутых выше деталей:
Возникавшее при контакте этого конуса с поверхностью бронзовой накладки трение осуществляло выравнивание скоростей обращения соответствующих деталей, что существенно облегчало последующий заход муфты на зубчатый венец. После того, как ступица останавливалась, муфта под действием развиваемого водителем усилия продолжала смещаться в сторону венца, утапливая подпружиненные шарики в их гнёзда, и в конечном итоге расцеплялась со ступицей, частично переходя с неё на зубчатый венец и включая соответствующую передачу:
Нетрудно заметить, что время, отведённое синхронизацию, в данной конструкции полностью определяется тем, насколько долго подпружиненные шарики удерживают муфту от схода со ступицы - что, в свою очередь, зависит в первую очередь от скорости перемещения рычага переключения передач и прилагаемого к нему усилия. В идеале, водитель должен был почувствовать момент начала соприкосновения конусов и сделать при этом некоторую паузу в переключении - в таком случае оно происходило полностью бесшумно и безударно.
При излишне же активном орудовании рычагом такой синхронизатор не будет успевать выравнивать окружные скорости вращающихся деталей - а значит, передачи всё равно будут "втыкаться" с весёлым хрустом. Чтобы этого избежать, водителю нужно было хорошо "чувствовать" автомобиль, а в некоторых случаях и вспоминать о таких приёмах, как двойной выжим и перегазовка - как это приходится делать в наши дни на изношенной коробке с обычными синхронизаторами. Впрочем, это в любом случае было на порядок гуманнее, чем коробка Model A 1929-1931 годов с её скользящими шестернями и полным отсутствием синхронизации.
В более современных синхронизаторах имеются отдельные от ступицы бронзовые блокирующие кольца с собственными зубчатыми венцами - которые, именно что, блокируют муфту на первом этапе включения передачи, не давая её зубцам войти в контакт с ответным зубчатым венцом до тех пор, пока их скорости обращения не будут практически полностью выровнены. В коробках передач легковых "Фордов" такие кольца появились только в 1939 году, а пикапы и коммерческие шасси обходились коробкой старого типа и в 1940:
Сегодня сами американцы эти ранние коробки в оригинальном виде как правило считают слабыми, и для серьёзной эксплуатации либо ставят в них "начинку" от более поздних моделей (обычно 1940-1948 годов), либо сразу заменяют на них в сборе.
Что касается газовской коробки передач М-1 - то она не являлась в чистом виде копией ни Model B, ни какой-либо другой фордовской трансмиссии, хотя и явно принадлежала к тому же самому семейству; даже номера её деталей по большей части повторяют фордовскую номенклатуру:
Однако доверять одной только номенклатуре в данном случае было бы крайне неосмотрительно - за теми же номерами в ней часто скрываются совершенно другие по конструкции узлы.
Картер коробки передач (за исключением крышек) либо полностью идентичен Model B, либо отличается лишь в деталях. Однако его верхняя и задняя крышка являются полностью оригинальными узлами - причём в обоих случаях изменение конструкции является следствием внедрения "плавающей" подвески силового агрегата.
Верхняя крышка коробки передач М-1 была сконструирована в расчёте на отдельную установку рычага переключения передач на поперечине рамы и привод открыто расположенной кулисой - что по замыслу конструкторов исключало передачу на рычаг колебаний силового агрегата на эластичной подвеске:
Реально это привело к тому, что при расшатывании крепления колонки рычага на раме кулиса переставала попадать в пазы головок штоков, и нормально переключать передачи становилось практически невозможно - поэтому конструкцию несколько раз переделывали. Сначала узел попытались усилить за счёт введения длинного штампованного "хвоста", соединяющего колонку рычага со средней частью Х-образного усилителя рамы, а в конечном итоге на 6-цил. ГАЗ-11-73 была применена полностью новая крышка коробки передач, с расположенным непосредственно на ней рычагом (которая использовалась и на ранних выпусках "Победы"). Однако она тоже не копировала фордовскую, а была оригинальной разработкой; при установке на фордовский или эмочный картер она упирается в него торчащим спереди приливом для штоков механизма переключения передач и без доработки не встанет:
Полностью по-своему была выполнена и деталь с номером 7085, задняя крышка коробки передач - вместо плоского фордовского "блина" с ушками и резиновой вставкой, игравшего роль задней опоры двигателя, на "Эмке" она представляла собой полую цилиндрическую деталь, установленную на двух полноценных резиновых подушках:
Но главное отличие всё же ждёт нас внутри: в горьковской коробке отсутствует синхронизатор, вместо которого была использована называемая "муфта лёгкого включения". Вторичный вал и прямозубые шестерни при этом такие же, как и в фордовской коробке, а вот первичный вал и шестерня второй передачи - полностью свои. Вместо миниатюрных фордовских зубчатых венцов и конусов под синхронизатор на них выполнены широченные венцы с чередующимися через один короткими и длинными зубьями - что по сути работало в качестве эрзац-синхронизатора, существенно облегчая процесс включения второй и третьей передач:
При включении передачи зубья на внутренней поверхности муфты сначала попадали в широкие промежутки между редко расположенными удлинёнными зубцами соответствующего венца, "промахнуться" мимо которых не выходило даже при большой разнице в скорости обращения деталей. Затем за счёт продолжающегося вращения венца они с ударом упирались в боковые поверхности его длинных зубьев, точно вставая напротив узких промежутков между ними и короткими зубьями, и в конечном итоге проскальзывали дальше - до полного захода муфты на венец:
Как видите, "муфта лёгкого включения" тоже осуществляла уравнивание скоростей вращающихся деталей коробки, делая включение передач практически бесшумным и более-менее безударным (некоторый глухой щелчок в момент удара зубцов друг о друга всё же ощущался) - особенно если водитель сильно не зверствовал и пытался хотя бы при наиболее сложных переключениях (вроде перехода с третьей передачи на вторую для обгона) выравнивать скорости зубчаток за счёт двойного выжима сцепления и подгазовок. При этом усилие на рычаге такой коробки было на порядок меньше, чем у ГАЗ-А или в грузовой коробке от "полуторки", с их скользящими шестернями II-III передач.
Вообще надо сказать, что тему того, надо или не надо пользоваться при переключении передач в такой коробке двойным выжимом и перегазовкой, руководства по эксплуатации как правило тактично обходят. Однако в рубрике "Техническая консультация" журнала "За рулём" сам Липгарт писал, что таки да - надо. Хотя подозреваю, что на практике водителями это успешно игнорировалось. При этом в руководствах к американским автомобилям с аналогичными венцами и муфтой написано, что двойной выжим не требуется.
Ну и да, разумеется, конструкция эта тоже изначально американская, того же происхождения, что и "плавающая" подвеска двигателя - то есть, мопаровская. "Крайслер" называл её Easy-Shift и с 1931 года использовал на автомобилях Plymouth исполнения Deluxe. Кстати говоря, и конструкция привода переключения передач тоже явно была позаимствована с Plymouth PB 1932 года или чего-то очень на него похожего:
Впрочем, как я здесь уже неоднократно писал - серийные автомобили как правило проектируются на основе уже готовых конструктивных решений, узлов и агрегатов, которые лишь адаптируются под конкретную конструкцию; всё равно - своих, покупных или добытых реверс-инжинирингом. На тот момент наш автопром и близко не имел уровня и масштаба, необходимых для самостоятельного придумывания подобных штук - для чего необходимо и время, и ресурсы, и специально выделенные люди, не участвующие непосредственно в разработке серийной продукции и занимающиеся исключительно НИОКР на дальнейшую перспективу. Всё это у нас в какой-то мере появится, но существенно позже - а пока что задачи перед отраслью стояли более скромные. Да и за границей этим обычно занимались специализированные фирмы, а вести свои собственные перспективные разработки могли себе позволить только самые крупные концерны, вроде тех же самых "Форда", GM или "Крайслера".
Также в связи с этим нельзя не отметить, что ориентация на крайслеровскую продукцию у горьковских инженеров прослеживалась ещё задолго до поиска замены двигателю М-1 - ещё в самый разгар сотрудничества с "Фордом". И, надо сказать, это действительно было стремление к лучшему из всего того, что могла предложить на тот момент именно американская инженерная мысль (не дизайнерская или маркетинговая - за такими вещами надо было обращаться уже к General Motors и "Форду"). Судя по всему, Уолтер Крайслер был не столь сговорчив, как старина Генри Форд, который ненавидел коммунистов всё же меньше, чем любил их деньги - поэтому идеи его инженеров попадали на советские автомобили окольными путями; но, как видите, в конечном итоге всё же попадали.
Интересно, что данные о наличии в коробке передач М-1 синхронизатора фордовского типа были приведены в предварительном описании этого автомобиля, опубликованном его конструктором А. А. Кригером в 21-м номере журнала "За рулём" за 1934 год. Но по сути оно представляло собой описание "Форда" 1934 года с учётом уже тогда запланированных изменений конструкции - и, как следствие, местами очень сильно расходилось с реально пошедшей в серию только лишь через пару лет "Эмкой" (но "плавающая" подвеска двигателя в нём уже упомянута). Так что, видимо, решение применить вместо фордовского "синхрона" аналог мопаровской муфты Easy-Shift было принято уже в процессе разработки.
Почему "синхрон" пропал при "переводе на русский" - не вполне понятно. Если сегодня для нас с учётом "послезнания" очевидно, что будущее было именно за синхронизированными коробками, то на момент принятия данного решения только-только начавшие входить в обиход синхронизаторы и "муфта лёгкого включения" вполне могли казаться равноценными между собой новшествами - причём с точки зрения простоты и потенциальной надёжности мопаровская муфта в этом сравнении скорее выигрывала. Остаётся лишь предполагать, что либо именно таков был вывод, к которому пришли горьковские инженеры, либо производственники попросту "не осилили" ступицу муфты переключения с бронзовой фрикционной накладкой.
Также могу осторожно выдвинуть свою собственную гипотезу о том, что сочетание исходной конструкции фордовской коробки с тогдашним советским качеством изготовления могло привести к резкому усугублению изначально характерного для неё дефекта - частого "выбивания" второй передачи на ходу, особенно под сброс газа (на косозубых шестернях второй передачи при передаче ими момента возникает направленное вдоль вала усилие, стремящееся вывести их из зацепления). Данная проблема резко усугубляется при износе венца и наличии даже небольшого люфта в шлицевых соединениях вторичного вала, либо самого вала относительно картера. С более жёстко удерживающими муфту своими длинными зубьями венцами Easy-Shift возникновение такого дефекта было бы намного менее вероятно, даже на сильно изношенной коробке (по иронии, на машинах первых выпусков вторую и третью передачу всё равно порой "выбивало" - но уже по иной причине, из-за упомянутой выше недостаточной жёсткости крепления колонки рычага на поперечине рамы).