механічна коробка передач вже не є найбільш поширеним типом КПП з застосовуваних на автомобілях сьогодні. Однак вона все ще залишається досить затребуваною завдяки своїй надійності, простоті конструкції і ремонтопридатності. МКПП отримала свою назву від «ручного» (або механічного) способу перемикання передач. Трансмісія відноситься до ступінчастим коробок, В яких крутний момент змінюється ступенями (передачами). Механічна КПП вважається найнадійнішою, але і найскладнішою в управлінні, особливо для початківця водія.

Принцип роботи механічної коробки передач

Механічна коробка передач

Принцип роботи механічною КПП наступний: крутний момент від двигуна через зчеплення передається на первинний вал коробки передач, далі перетворюється за допомогою пар взаємодіючих між собою шестерень і потім передається на колеса. Кожна пара шестерень (ступінь) має певне передавальне число, яке перетворює швидкість обертання і крутний момент коленвала двигуна. Причому якщо передача збільшує крутний момент, то швидкість обертання зменшується і навпаки. У першому випадку передача буде називатися понижувальної, а в другому - підвищує.

Передавальне число визначається відношенням кількості зубів у вихідний і вхідний шестерень в парі. У свою чергу, кількість зубів безпосередньо залежить від розміру самої шестерні: чим більше зубів - тим більше діаметр шестерні. Наприклад, у першій передачі найбільше передавальне число, і, отже, вхідні шестерня (на первинному валу) має мінімальний розмір, а вихідна - максимальний. Перемикання швидкостей в механічною КПП відбувається тільки при натисканні на педаль зчеплення, оскільки необхідно перервати потік потужності, що передається від двигуна.

Рух автомобіля, оснащеного МКПП, завжди починається з першої передачі. виняток становлять важкі вантажівки - там це можна робити з другої передачі. Для цього необхідно вручну перевести селектор важеля в відповідне положення. Перехід на підвищені передачі здійснюється послідовним перемиканням передач один за одним. Сам момент перемикання швидкості залежить від показань спідометра і тахометра, оскільки кожна передача розрахована на роботу в певному діапазоні оборотів двигуна.

Види механічних КПП

За кількістю ступенів механічна коробка передач в основному поділяється на:

• 4-х ступінчасту;
• 5-й ступінчасту;
• 6-й ступінчасту.

Найбільш поширеною механікою вважається трансмісія 5МТ, тобто п'ятиступінчаста коробка передач.

Залежно від кількості валів розрізняють наступні види КПП:

• двухвальні механічні трансмісії, Що встановлюються на легкові передньопривідні автомобілі;
• трехвальние МКПП, які застосовуються в основному на задньопривідних автомобілях, А також на вантажних машинах.

Пристрій механічної коробки передач

Пристрій механічною КПП

Конструктивно механічна коробка передач складається з наступних елементів:

• провідний або первинний вал;
• ведений або вторинний вал;
• проміжний вал (для 3-х вальної МКПП);
• шестерні первинного і вторинного валів;
• механізм вибору передач;
• муфти синхронізаторів (синхронізатори);
• картер;
• головна передача;
• диференціал.

При цьому пристрій і принцип роботи двохвальною і трехвальной трансмісії відрізняються один від одного.

Двохвальна коробка передач: пристрій і принцип роботи

Схема двохвальною МКПП

Цей тип коробки є найбільш поширеним. Крутний момент від двигуна через муфту зчеплення передається на первинний вал. Залежно від конструкції конкретної коробки передач частина шестернею на первинному і вторинному валах жорстко закріплені на них, а частина вільно обертаються. Також на кожному валу розташований мінімум один синхронізатор. Шестерні первинного і вторинного валів знаходяться в постійному зачепленні один з одним. Зрозуміти, які з них зафіксовані, а які обертаються, дуже просто: шестерні біля синхронізаторів завжди обертаються на валу.

Шестерня головної передачі жорстко закріплена на відомому валу. Крутний момент від вторинного вала до коліс транспортного засобу передають головна передача і диференціал. Останній забезпечує обертання коліс з різною кутовою швидкістю.

Механізм вибору передач в двохвальною КПП розташований в корпусі коробки і складається з вилок і штоків, які переміщують муфти синхронізаторів. Механізм оснащений захистом від одночасного включення двох передач.

Принцип роботи двохвальною трансмісії наступний:

1. В нейтральному положенні важеля перемикання передач крутний моменту від двигуна не передається на провідні колеса, шестерні на валах вільно прокручуються.
2. При переміщенні важеля водій переміщує муфту синхронізатора відповідної виделкою через систему тросів або тяг.
3. Муфта синхронізує кутові швидкості відповідної шестерні і вала, на якому розташований синхронізатор.
4. Муфта синхронізатора входить в зачеплення з шестірнею і крутний момент починає передаватися з первинного вала на вторічниий.
5. Відбувається передача крутного моменту від двигуна на ведучі колеса із заданим передавальним числом.

Для руху заднім ходом використовується додатковий вал з проміжною шестірнею заднього ходу.

Схеми передачі крутного моменту на кожній з передач:

нейтральне положення

1-я передача

2-я передача

3-тя передача

4-я передача

5-я передача

Задній хід

Трехвальная КПП: пристрій і принцип роботи

Відмінність трехвальной механіки від двохвальною в тому, що тут використовуються три види валів. Крім веденого і ведучого також застосовується проміжний вал.

Первинний вал, З'єднаний зі зчепленням, передає крутний момент на проміжний. Передача відбувається через відповідну шестерню - таким чином, вали знаходяться в постійному зачепленні.

Пристрій трехвальной МКПП

проміжний вал розташований паралельно первинному, все шестерні на ньому жорстко зафіксовані.

На одній осі з первинним розташований вторинний вал. За це відповідає завзятий підшипник на ведучому валу, в який входить вторинний вал. При цьому шестерні веденого вала можуть вільно обертатися і не мають жорсткої фіксації з валом. Шестерні вторинного валу знаходяться в постійному зачепленні з шестернями проміжного вала. Отже, в нейтральному положенні КПП крутний момент від первинного вала передається на проміжний і далі на шестерні вторинного валу. Але оскільки вони вільно обертаються на валу, автомобіль не рухається.

Між шестернями вторинного вала знаходяться синхронізатори, робота яких полягає у вирівнюванні кутових швидкостей шестерень вторинного валу з кутовий швидкістю самого вала за рахунок сил тертя.

Синхронізатори жорстко закріплені на валу і за рахунок шліцьового з'єднання можуть рухатися по ньому в осьовому напрямку.

На відміну від двохвальною КПП, механізм перемикання в трехвальной трансмісії розташовується на корпусі коробки і складається з важеля управління і штоківз вилками. Механізм також оснащений блокуючим пристроєм для запобігання одночасного включення двох передач.

Він може також мати і дистанційне керування. При цьому дистанційний механізм перемикання забезпечує куліса або шарнірні троси.

Принцип включення передач в трехвальной КПП аналогічний принципу роботи двохвальною трансмісії.

Трохи про синхронізатором МКПП

Синхронізатор служить для ненаголошеного включення передач за рахунок вирівнювання кутових швидкостей вала і шестерні. Конструктивно синхронизатор складається з муфти, двох блокувальних кілець, трьох сухарів і двох дротяних кілець.

У процесі включення передачі вилка пересуває муфту до потрібної шестірні, куди спочатку переміщається блокувальний кільце. Виникає сила тертя за рахунок різниці кутових швидкостей елементів повертає блокувальний кільце до упору. подальший рух муфти синхронізатора і зачеплення відбувається тільки після вирівнювання кутових швидкостей. Більш детально почитати про синхронизатор можна в нашій статті.

Переваги та недоліки МКПП

Для наочності позитивні і негативні сторони механічної коробки передач представимо у вигляді порівняльної таблиці.

переваги	недоліки
Вартість і маса коробки нижче в порівнянні з іншими типами КПП	Менший рівень комфорту для водія в порівнянні з іншими КПП
Високі динаміка розгону, паливна економічність і ККД	Втомлює для водія процес перемикання передач
Висока надійність за рахунок простоти конструкції	Необхідність періодичної заміни зчеплення

Існуючі різновиди коробок перемикання передач, по суті, є відповіддю на попит автолюбителів. Коробка спільно з рульовим колесом дає можливість ефективно управляти можливостями сучасного автомобіля. Комусь подобається комфорт, хтось швидко втомлюється від управління, хтось взагалі нічого не вміє і боїться. В сучасною класифікацією розрізняють три основних види коробок передач і їх варіанти:

• механічна система, ручного способу перемикання передач;
• автоматична багатоступенева КПП;
• бесступенчатая система варіатора;
• роботизована коробка.

Незважаючи на те, що останній вид вважають варіантом механічної коробки передач, існуючі відмінності від класичної схеми дозволяють її виділяти в окремому рядку. Можна сміливо визначати її в окремий вид коробки передач.

двигун внутрішнього згоряння не здатний ефективно працювати в найширшому діапазоні оборотів обертання, тому використовують різні види коробок передач, що знижують швидкість обертання робочих валів трансмісії. Це відбувається або за допомогою набору зубчастих шестерень і коліс, як в основних видах коробок передач, або з допомогою штовхають ременів і шківів - в вариаторной схемою коробки.

Варіаторная КПП найбільше відповідає образу життя сучасної людини і дозволяє взагалі відмовитися від управління трансмісією. Перша вимагає максимальної участі водія в управлінні швидкістю і обертовим моментом коліс. Автомат сильно полегшив життя людини за кермом, але вимагає ретельного ставлення до своєї роботи.

Перш ніж відповісти на питання - який вид коробки передач краще вибрати, слід визначити своє ставлення до машини і ступінь своєї участі в управлінні автомобілем.

Прості і надійні ручні системи

механічна система перемикання, іменована ще «механікою» або «ручкою» - найпоширеніший і простий вид коробки перемикання передач. В сучасних автомобілях вона представлена \u200b\u200bдвома видами:

• многовальной, в якій шестерні знаходяться на двох або трьох паралельних валах і входять в зачеплення по черзі в залежності від необхідного передавального числа;
• планетарної, в якій шестерні і зубчасті колеса знаходяться в постійному зачепленні в декількох рядах, вибір пари з необхідним передавальним числом виконується за допомогою фрикційних або фрикційних пакетів.

У колісному транспорті планетарний вид механіки використовується тільки в автоматичних коробках, в гірських велосипедах і військовій техніці. Планетарка компактніше і легше многовального виду механізму, але значно дорожче у виробництві.

сучасні легкові машини з приводом на передні колеса мають двохвальною схему і мінімум 5 ступенів передач для руху вперед і одну назад. Дорожчі моделі авто можуть бути оснащені шестиступінчастими коробками передач. При цьому 5-я і 6-я є підвищують - вихідний вал коробки передач обертається з більш високими оборотами клонували двигуна. Цього більш ніж достатньо для ручного управління.

Основна проблема механічної коробки передач полягає в тому, щоб при перемиканні по команді ручки плавно і безударно вводити в зачеплення пари косозубих шестерень, що мають різні кутові швидкості. Для вирівнювання оборотів в коробці кожна пара шестерень оснащена кільцем синхронізації, виготовленим з бронзи.

При перемиканні передачі водій вимикає зчеплення, тим самим дає можливість синхронізатором вирівняти швидкості обертання шестерень. Після чого ручкою перемикання або безпосередньо, або через систему тяг або тросових приводів, Переміщають зубчасту муфту включення всередині корпусу коробки, тим самим ввівши в зачеплення необхідну пару шестерень. Залишається тільки відпустити педаль зчеплення і продовжити рух.

Такі механічні коробки називаються синхронізованими. Керувати ними досить просто і зручно при наявності певного досвіду водіння автомобіля. Правда, неповне вимикання зчеплення, пробуксовка або інші проблеми з відключенням трансмісії приводять до того, що синхронізатори механіки починають інтенсивно зношуватися, аж до неможливості включення передачі без проміжної постановки ручки на нейтральне положення. Перехід на наступну передачу відбувається після повторного вичавлювання зчеплення. подібний спосіб перемикання широко використовувався раніше і використовується зараз на вантажному транспорті з механікою, що не оснащеної системою синхронізаторів.

Важливо! Зношені синхронізатори, крім утрудненого включення передачі, ведуть до інтенсивного зносу вінців шестерень, місцевим викришування окремих ділянок зубів.

Механічна коробка передач - найнадійніша і економічна, вимагає від водія достатньої кваліфікації і важкої праці по постійному переключення передач в парі з відпрацюванням педаллю виключення зчеплення. Але, як не дивно, багатьма водіями свідомо робиться вибір на користь механіки. На їхню думку, механіка, навіть при підвищеному фізичному навантаженні, доставляє більше задоволення від керування авто, ніж роботизовані або автоматичні коробки.

Секвентальная КПП, як найвища точка розвитку механіки

Точніше буде назвати цю коробку - механічною коробкою передач з секвентальним, або рядним способом перемикання. Ідея прийшла з області розробок для спортивних швидкісних машин. Сучасна секвентальная коробка передач побудована за схемою звичайної механічної коробки з електронним управлінням приводу зчеплення і гідравлічним приводом перемикання передач. особливістю секвентальною коробки є дотримання суворої послідовності передач.

З переваг секвентального механізму можна відзначити:

• висока швидкість перемикання передачі;
• дотримання послідовності перемикання дає можливість «безболісно» працювати з дуже великими оборотами двигуна і потужностями;
• спосіб управління за допомогою підрульових пелюсток дозволяє досить комфортно контролювати рух навіть на великих швидкостях або в непростих дорожніх умовах.

В подібних коробках використовують прямозубиє шестерні і не застосовують синхронізатори включення. Вирівнювання швидкостей обертання шестерні і колеса здійснюється комп'ютером по датчику швидкості. Замість зубчастої муфти варто кулачковий механізм включення передач. Завдяки цьому час включення швидкості приблизно на 70-80% менше, ніж у звичайної механіки. Для роботи гідроприводів використовують окремий вузол - акумулятор робочої рідини високого тиску.

Роботизовані системи коробки передач

На відміну від секвентального систем, роботизований вид коробки має електромеханічний привід включення пари шестерень. Основу схеми складає механічна коробка передач, побудована на системі двох робочих валів-рядів передач. Парні номери зібрані на одному валу, непарні - на іншому. Кожен з валів має власний диск зчеплення і може включатися-вимикатися незалежно.

Такий вид коробки використовує преселективний режим. Хитрість конструкції полягає в тому, що комп'ютер заздалегідь, використовуючи дані про режим роботи трансмісії, обчислює найбільш підходящу для включення наступну передачу. За допомогою соленоїда виконує її зачеплення на протилежному ряду передач при вимкненому зчепленні. У момент перемикання залишиться тільки включити зчеплення і продовжити рух. Завдяки цьому перемикання відбувається з дуже високою швидкістю.

У своєму роді коробки-роботи займають проміжне положення між автоматичними коробками і механікою. При цьому по виконуваних функцій і ступеня комп'ютеризації цей вид коробки можна назвати більш автоматичним, ніж існуючі гідромеханічні системи.

Найбільш відомим і розрекламованим роботизованим видом КПП називають семиступінчасті коробки системи DSG, що встановлюються на моделі VW з невеликим об'ємом двигуна. Відгуки про роботу - від рекламно-хвалебних захоплень до відкрито негативних.

Якщо ви надумали купити авто з подібною системою передач, варто враховувати наступне:

1. роботизована коробка - дуже складний механізм, найменше цей вид коробки призначений для швидкісного запису гуми в божевільних гонках. Коробки складно управляються, обслуговуються і ремонтуються.
2. До управління на DSG слід звикати не менше двох тижнів. Шанувальникам механіки цей вид здається повільним і непередбачуваним, водіям, пересів з гідромеханічних коробок - смикає невпопад.
3. Уже зараз якість роботів дозволяє надавати 5-ти річну гарантію і 150 тис. пробігу.

Цікаво! При всіх критичних зауваженнях роботи дешевше у виготовленні, мають більш високий ККД і, за заявами експертів, можливо, саме цей вид витіснить застарілу гідромеханіку з ринку легкових автомобілів.

Найскладніший вид трансмісії - автомати і варіатори

Чим більше функцій виконує коробка передач, тим складніше її виробництво, нижче надійність і вище вартість. Найбільш дорогими і неекономічними завжди були і залишаються всі види автоматичних коробок передач автомобіля. Конструкція цього виду представлена \u200b\u200bгідромеханічними і адаптивними коробками передач. В основі схеми лежать два основних агрегату - гідротрансформатор і планетарна коробка передач.

В сучасних автоматичних коробках передач гідротрансформатор виконує роль компенсатора, що збільшує або зменшує на невелику величину основну передачу планетарного механізму. Таким чином, сумісна праця двох агрегатів забезпечує оптимальне число передачі трансмісії в конкретних умовах.

Великі втрати в гідравліки змусили інженерів кілька удосконалити роботу цього виду автомата. Тепер робота гідротрансформатора на швидкостях понад 20 км / год блокується муфтою, а передача крутного моменту виконується безпосередньо через фрікціони на планетарну коробку.

У ряді випадків, замість підключення гідротрансформатора, його функції на перехідних режимах забезпечуються пробуксовкою пакетів фрикційних накладок, що простіше і ефективніше.

Однією з різновидів автоматичної трансмісії є адаптивна автоматична коробка, в якій комп'ютерним блоком управління здійснюється підбір найбільш відповідного передавального числа в планетарної коробці.

цей вид автоматичної коробки поки залишається поза конкуренцією в трансмісії авто підвищеної прохідності, Позашляховиках і машинах з великим об'ємом двигуна. В обслуговуванні та ремонті складний, вимагає високої кваліфікації і якісних витратних матеріалів.

вариаторні системи

В результаті 30 років еволюції перших воротарів для малопотужних мотоколясок та скутерів технологам вдалося довести рівень надійності і довговічності штовхає ременя (основного елемента безступінчатого варіатора) до цілком прийнятної величини пробігу в 150 тис. Км. Сам штовхає ремінь представляє диво інженерної думки. Він виготовлений з великого числа абсолютно однакових металевих елементів, Завдяки чому ремінь може бути гнучким і жорстким одночасно.

У роботі він взаємодіє з двома шківами - вхідним і вихідним, забезпечуючи практично будь-яке передавальне значення коробки передач. Сучасні варіатори отримали прийнятно високий ККД і можливість працювати з двигунами потужністю до 100 к.с. Варіатор можна назвати першою з систем, по-справжньому здатних безперервно змінювати передавальне число трансмісії.

Цей вид автоматики не любить пробуксовки, украй уразливий при низьку якість гідравлічної рідини. У більшості випадків варіатор комплектують з гидротрансформатором.

Переваги - дуже точний підбір необхідного передавального числа трансмісії. Цей вид коробки примхливий, доріг у виготовленні і обслуговуванні і в найближчому майбутньому навряд чи вийде з ніші малолітражних автомобілів.

Ще інформації про різних видах КПП на відео:

Автомобілі з механічною коробкою передач, яку скорочено називають МКПП, до недавнього часу становили абсолютну більшість серед інших ТЗ з різними.

Більш того, механічна (ручна) коробка і сьогодні залишається досить поширеним пристроєм для зміни і передачі крутного моменту двигуна. Далі ми поговоримо про те, як влаштована і працює «механіка», як виглядає схема КПП даного типу, а також які переваги і недоліки має дане рішення.

Читайте в цій статті

Схема механічної коробки передач і особливості

Почнемо з того, що механічним даний тип КПП називається через те, що подібний агрегат передбачає ручне перемикання передач. Іншими словами, на машинах з МКПП передачі перемикає сам водій.

Йдемо далі. Коробка «механіка» є ступінчастою, тобто крутний момент змінюється ступенями. Багато автолюбителів знають, що фактично коробка передач має шестерінки і вали, проте не всі розуміють, як працює агрегат.

Отже, щаблем (вона ж передача) є пара шестерень (ведуча і ведена шестерня), взаємодіючих між собою. Кожна така щабель забезпечує обертання з тієї чи іншої кутовий швидкістю, тобто має своє передавальне число.

Під передавальним числом слід розуміти відношення числа зубів веденої шестерні до числа зубів на провідній шестерні. При цьому різні ступені коробки отримують різні передавальні числа. сама низька ступінь (знижена передача) Має найбільше передавальне число, а найбільш висока ступінь ( підвищена передача) Має найменше передавальне число.

Стає зрозуміло, що кількість ступенів дорівнює кількості передач на тій чи іншій коробці (четирехступенчатая КПП, п'ятиступінчаста і т.д.) Відзначимо, що на переважній більшості авто сьогодні встановлюється п'ятиступінчаста коробка передач, рідше зустрічаються МКПП на 6 і більше щаблів, а досить поширені раніше 4-х ступінчасті механічні коробки передач поступово відійшли на задній план.

Пристрій механічної коробки передач

Отже, хоча конструкцій такої коробки з тими чи іншими особливостями може бути багато, проте на початковому етапі можна виділити два основних типи:

• трехвальние КПП;
• двухвальні коробки;

На автомобілі з заднім приводом зазвичай встановлюється трехвальная механічна коробка передач, в той час як двухвальная КПП ставиться на передньопривідні легкові авто. При цьому пристрій механічних коробок передач як першого, так і другого типу може помітно відрізнятися.

Почнемо з трехвальной механічної коробки. Така коробка складається з:

• провідного вала, який ще називається первинним;
• проміжного вала КПП;
• веденого вала (вторинного);

На валах встановлені шестерні з синхронізаторами. Також в пристрій КПП включений механізм перемикання передач. зазначені складові елементи розташовані в корпусі коробки передач, який ще називають картером КПП.

Завданням ведучого вала є створення з'єднання зі зчепленням. На ведучому валу виконані шліци для веденого диска зчеплення. Що стосується крутного моменту, вказаний момент від ведучого вала передається через шестерню, яка знаходиться з ним в жорсткому зачепленні.

Торкаючись роботу проміжного вала, цей вал розташовується паралельно первинному валу КПП, на ньому встановлена \u200b\u200bгрупа шестерень, яка знаходиться в жорсткому зачепленні. У свою чергу, ведений вал встановлений на одній осі з ведучим валом.

Така установка реалізована за допомогою торцевого підшипника на ведучому валу. В цей підшипник входить ведений вал. Група шестерень (блок шестерень) на відомому валу не має жорсткого зачеплення з самим валом і тому вільно обертається на ньому. При цьому група шестерень проміжного валу, веденого вала і шестерня ведучого вала знаходяться в постійному зачепленні.

Синхронізатори (муфти синхронізаторів) встановлені між шестернями веденого вала. Їх завданням є вирівнювання кутових швидкостей шестерень веденого вала з кутовою швидкістю самого вала за допомогою сили тертя.

Синхронізатори знаходяться в жорсткому зачепленні з веденим валом, а також мають можливість переміщатися по валу в подовжньому напрямі завдяки наявності шліцьового з'єднання. Сучасні коробки передач мають муфти синхронізаторів на всіх передачах.

Якщо розглядати механізм перемикання передач на трехвальние КПП, найчастіше цей механізм встановлений на корпусі агрегату. Конструкція включає в себе важеля управління, повзуни і вилки.

Корпус коробки (картер) виготовлений з алюмінієвих або магнієвих сплавів, необхідний для установки валів з шестернями і механізмів, а також ряду інших деталей. Ще в картері коробки передач знаходиться трансмісійне масло (масло коробки передач).

• Щоб зрозуміти, як працює механічна (ручна) коробка передач трехвальние типу, давайте в загальних рисах розглянемо принцип її дії. Коли важіль перемикання передач знаходиться в нейтральному положенні, передачі крутного моменту від двигуна на ведучі колеса автомобіля не відбувається.

Після того, як водій зробить переміщення важеля, вилка перемістить муфту синхронізатора тієї чи іншої передачі. Потім синхронизатор вирівняє кутові швидкості потрібної шестірні і веденого вала. Потім зубчастий вінець муфти увійде в зачеплення з аналогічним вінцем шестірні, що забезпечить блокування шестерні на відомому валу.

Ще додамо, що задний ход автомобілі забезпечує задня передача КПП. В цьому випадку проміжна шестерня заднього ходу, встановлена \u200b\u200bна окремій осі, дозволяє змінити напрямок обертання.

Двохвальна механічна коробка передач: пристрій і принцип роботи

Розібравшись з тим, з що складається коробка передач з трьома валами, перейдемо до двохвальним коробок. даний тип КПП має в своєму пристрої два вала: первинний і вторинний. Первинний вал є провідним, вторинний веденим. На валах закріплені шестерні і синхронізатори. Також в картері коробки знаходиться головна передача і диференціал.

Ведучий вал відповідає за з'єднання зі зчепленням, також на валу знаходиться блок шестерень в жорсткому зачепленні з валом. Ведений вал розташований паралельно ведучому, при цьому шестерні веденого вала в постійному зачепленні з шестернями ведучого вала, а також вільно обертаються на самому валу.

Також на відомому валу жорстко закріплюється провідна шестерня головної передачі, а між самими шестернями веденого вала розташовані муфти синхронізаторів. Додамо, щоб зменшити розміри КПП, а також збільшити кількість передач, в сучасних коробках нерідко замість одного відомого валу може бути встановлено 2 або навіть 3 вала.

На кожному такому валу жорстко закріплена шестерня головної передачі, причому така шестерня має жорстке зчеплення з відомою шестернею. Виходить, конструкція фактично реалізує 3 головних передачі.

Сама головна передача, а також диференціал в пристрої КПП здійснюють передачу крутного моменту від вторинного вала на провідні колеса. При цьому диференціал також може забезпечити таке обертання коліс, коли провідні колеса обертаються з різними кутовими швидкостями.

Що стосується механізму перемикання передач, на двохвальним КПП він винесений окремо, тобто за межі корпусу. Коробка пов'язана з механізмом перемикання тросами або спеціальними тягами. Найчастіше зустрічається з'єднання за допомогою тросів.

Сам механізм перемикання 2-х вальної коробки має важіль, який з'єднується тросами з важелем вибору і важелем включення передачі. Зазначені важелі з'єднуються з центральним штоком перемикання передач, який також має вилки.

• Якщо говорити про принцип роботи двохвальною механічної коробки передач, він схожий на принцип трехвальной КПП. Відмінності полягають у тому, як працює механізм перемикання передач. У двох словах, важіль може здійснювати як поздовжні, так і поперечні руху щодо осі автомобіля. Під час поперечного руху відбувається вибір передачі, так як зусилля йде на трос вибору передач, який впливає на важіль вибору передач.

Далі важіль рухається поздовжньо, а зусилля йде вже на трос перемикання передач. Відповідний важіль горизонтально переміщує шток з виделками, вилка на штоку зміщує синхронізатор, що і призводить до блокування шестерні веденого вала.

Наостанок зазначимо, що також механічні коробки різних типів мають додаткові блокувальні пристрої, які перешкоджають включенню одночасно двох передач або ж непередбаченого виключення передачі.

Читайте також

Вижим зчеплення перед запуском двигуна: коли потрібно витискати зчеплення і в яких випадках робити це не рекомендується. Корисні поради і рекомендації.

Причини утрудненого включення передач на заведеному моторі. Трансмісійне масло і рівень в КПП, знос синхронізаторів і шестерень коробки, зчеплення.

Більшість сучасних транспортних засобів комплектуються наступними типами коробок перемикання передач:

• механічна;

Кожен тип КПП має свою, відмінну від інших конструкцію, свої достоїнства і недоліки, виходячи з яких, автолюбитель під час покупки автомобіля може віддавати перевагу тому чи іншому влаштуванню. Пристрій механічної коробки передач (МКПП), яке буде детально розглянуто в даній статті, відрізняється своєю простотою, тому зрозуміти принцип його дії досить легко.

механізм

Перед тим як приступити до вивчення пристрою механічної коробки передач (МКПП) і принципів її роботи, слід докладно описати даний механізм. Механічна коробка передач - це невід'ємна частина будь-якого транспортного засобу, обладнаного двигуном внутрішнього згоряння. Її обов'язкова наявність обумовлено специфікою роботи сучасних моторів, Що мають досить невеликий діапазон оборотів, в межах якого досягаються максимальні значення потужності і крутного моменту. Крім цього будь-який двигун має критичну величину частоти обертів, перевищення якої незмінно призводить до передчасного зносу агрегату, аж до виходу його з ладу. Перед передачею крутного моменту на вторинний вал і на колісний привід транспортного засобу МКПП змінює напрямок даної векторної фізичної величини і перетворює її. Перехід на кожну новий щабель в МКПП здійснюється за допомогою механічного пересування важеля в ту чи іншу позицію.

Безпосередньо механізм КПП знаходиться в металевому корпусі, всередину якого заливаються мастильні матеріали, Що забезпечують стабільну роботу механізму. Важіль переключення швидкостей може розташовуватися як в самій коробці перемикання передач, так і за її межами (в кузові автомобіля). У разі дистанційного процесу перемикання передач застосовується тяга приводу управління (куліса).

Складові частини МКПП:

• первинний вал;
• проміжний вал;
• вторинний вал;
• додатковий вал;
• картер;
• синхронізатори;
• пристрій перемикання передач, в комплектацію якого входять замки і блокувальні механізми;
• рукоятка перемикання передач.

Принцип дії

Підшипники, що знаходяться в картері, сприяють обертанню валів пристрою. Кожен вал має в своєму оснащенні набори шестерень, на яких в різній кількості розташовані спеціальні зуби.

Функція синхронізаторів полягає в врівноважені кутових швидкостей шестерень, що виникають в процесі їх обертання. Завдяки їх роботі передачі перемикаються плавно без стороннього шуму.

Блокувальні механізми запобігають можливість самовільного вимкнення передач, тоді як замки перешкоджають одночасному включенню декількох передач.

Кількість ступенів і валів

Сьогодні найбільшою популярністю користується п'ятиступінчаста КПП, проте, нерідко можна зустріти чотириступінчасті і шестиступінчасті механізми.

У комплектацію МКПП можуть входити два або три вала. Трехвальние механізмами оснащуються передньопривідні і задньопривідні транспортні засоби (В т.ч. вантажні автомобілі).

Двохвальним коробками найчастіше комплектують передньопривідні легкові машини.

Основні відмінності КПП з різною кількістю валів:

• Місцезнаходження валів. У двохвальною КПП вали розміщуються паралельно один одному;
• Процес здійснення передачі. У КПП з трьома валами передача створюється за допомогою роботи однієї пари шестерень, в трехвальной - за допомогою взаємодії двох пар;
• Пряма передача. Двохвальна КПП не має прямої передачі.

В іншому пристрій МКПП істотних відмінностей в конструкції і в принципі роботи не має.

Відео

Принцип роботи МКПП наочно показаний в наступному відеоматеріалі:

Будь-який автомобіль з двигуном внутрішнього згоряння має в своїй конструкції коробку передач. Існує безліч різновидів цього агрегата, але найбільш поширеним типом є механічна коробка передач (МКПП). Нею оснащуються як вітчизняні, так і зарубіжні автомобілі.

Коробка передач використовується для того щоб змінювати передавальне відношення швидкості обертання від двигуна до коліс. Спосіб перемикання між ступенями (передачами) цього редуктора - ручний (механічний), що дало назву всьому вузлу. Водій самостійно приймає рішення про те, яке з фіксованих значень передавального числа (шестерні, що входять в зачеплення) має бути включено в поточний момент.

сучасна МКПП

Крім цього, МКПП дозволяє перемикатися на режим заднього ходу, в якому автомобіль рухається в зворотному напрямку. Також є нейтральний режим, коли відсутня передача обертання від мотора до коліс.

Принцип роботи і пристрій

Коробка передач є багатоступеневим закритим редуктором. Косозубі шестерні мають можливість почергово бути в зачепленні та змінювати частоту оборотів між вхідним валом і вихідним. У цьому полягає принцип роботи коробки передач.

зчеплення

Механічна коробка працює в парі зі зчепленням. Цей вузол дозволяє тимчасово роз'єднувати двигун від трансмісії. Така операція дає можливість безболісно переключити передавання (ступені) не вимикаючи обертів двигуна.

Блок зчеплення потрібен, так як через МКПП проходить значний крутний момент.

Шестерні і вали

У будь-КПП традиційної конструкції розташовуються паралельно осі валів, на яких базуються шестерні. Загальний корпус прийнято називати картером. Найбільш популярними є трехвальние і двухвальні компанійки.

У трехвальние є три вала:

• перший - провідний;
• другий - проміжний;
• третій - ведений.

Перший вал з'єднаний з зчепленням, з його поверхні нарізані шліци, по яких переміщається ведений диск зчеплення. З цієї осі обертання передається на проміжну вісь, жорстко з'єднану з шестернею первинного вала.

Ведений вал МКПП має специфічне розташування. Він Соос з ведучим і з'єднаний з ним через підшипник, що знаходиться всередині першого валу. За рахунок цього забезпечується їх незалежне обертання. Блоки шестерень з відомою осі не мають жорсткої фіксації з ним, а також шестерні розмежовані спеціальними муфтами-синхронізаторами. Останні якраз жорстко сидять на відомому валу, але здатні переміщатися уздовж осі по шліцах.

Торці муфт оснащені зубчастими вінцями, здатними з'єднуватися з такими ж вінцями, розташованими на торцях шестерень веденого вала. Сучасне пристрій коробки передач передбачає наявність таких синхронізаторів на всіх передніх передачах.

Під час включення нейтрального режиму відбувається вільне обертання шестерень, а все муфти-синхронізатори знаходяться в розімкнутому положенні. Коли водій вичавить зчеплення і перемкне важіль на одну зі сходинок, то в цей час вилка в КПП переміщує муфту в зачеплення зі своєю парою на торці шестерні. Так шестерня жорстко фіксується з валом і не прокручується на ньому, а забезпечує передачу обертання і зусилля.

У більшості МКПП застосовуються шестерні з косим зубом, здатні витримувати великі зусилля, ніж прямозубі, також вони менш гучні. Виготовляються вони з високолегованої сталі, після чого проводиться гарт на ТВЧ і нормалізація для зняття напружень. Завдяки цьому забезпечується максимальний термін служби.

Для двохвальною коробки також передбачено з'єднання ведучого вала з блоком зчеплення. На відміну від тривісною конструкції на провідній осі розташовується блок з шестерінок, а не одна. проміжного вала немає, а паралельно веде йде ведений вал. Шестерні на обох осях вільно обертаються і знаходяться весь час в зачепленні.

Ведений вал обладнаний жорстко закріпленої провідною шестернею головної передачі. Між іншими шестернями розташовуються Синхронізаційні муфти. Така схема механічної коробки передач в плані роботи синхронізаторів схожа з трехвальной схемою. Різниця полягає у відсутності прямої передачі, і в тому, що кожен ступінь має лише одну пару з'єднаних шестерень, а не дві пари.

Двохвальн пристрій механічної коробки передач має більший ККД, ніж трехвальние, однак, має обмеження щодо підвищення передавального числа. За рахунок такої особливості конструкція застосовується лише в легкових автомобілях.

синхронізатори

Всі сучасні механічні коробки перемикання передач оснащені синхронізаторами. Без них машинами доводилося робити подвійний вижим, Щоб окружні швидкості шестерень зрівнялися, і забезпечити можливість перемикання ступенів. Також синхронізатори не ставляться на КПП з великим числом передач, іноді до 18 ступенів, характерним для спецтехніки, так як це технічно неможливо. Для швидкості перемикання швидкостей спортивні авто можуть в МКПП не мати синхронізаторів.

синхронізатор МКПП

Легкові автомобілі, що використовуються більшістю водіїв, оснащені синхронізаторами, так як працює коробка передач автомобіля без них менш дружелюбно. Ці елементи забезпечують безшумність експлуатації і вирівнювання швидкостей шестерень.

Внутрішній діаметр маточини має шліцьові пази, завдяки яким здійснюється переміщення уздовж осі вторинного вала. При цьому така жорсткість забезпечує передачу великих зусиль.

Працює синхронизатор таким способом. Під час включення водієм передачі муфта подається в сторону потрібної шестерінки. Під час переміщення зусилля переходить на одне з блокувальних кілець муфти. За рахунок різних швидкостей між шестернею і муфтою конічні поверхні зубів взаємодіють за допомогою сили тертя. Вона повертає блокувальний кільце на упор.

Робота синхронізаторів

Зуби останнього встановлюються проти зубів Муфти, тому подальше зміщення муфти стає неможливим. Муфта заходить без протидії в зачеплення з малим вінцем на шестірні. Шестерня за рахунок такого з'єднання жорстко блокується з муфтою. Такий процес здійснюється за частки секунди. Один синхронизатор зазвичай забезпечує включення двох передач.

Процес перемикання передач

За процедуру перемикання відповідає відповідний механізм. Для автомобілів, що мають задній привід, Важіль встановлюється безпосередньо на корпусі МКПП. Весь механізм ховається всередині корпусу агрегату, а ручка перемикання безпосередньо керує ним. Таке розташування має свої переваги і недоліки.

• просте в конструкційному плані решение;
• забезпечення чіткості перемикання;
• більш довговічна конструкція для експлуатації.

• немає можливості для застосування конструкції з заднім розташуванням двигуна;
• не використовується на передньопривідних автомобілях.

Машини з переднім ведучим мостом обладнуються важелем перемикання передач в таких місцях:

• напольно між водійським і переднім пасажирським кріслом;
• на рульовій колонці;
• в районі панелі приладів.

Дистанційне керування коробкою для передньопривідних авто здійснюється за допомогою тяг або лаштунків. У такій конструкції також є свої особливості.

• комфортне більш незалежне розташування важеля для перемикання передач;
• вібрація від коробки не передається на важіль МКПП;
• забезпечується більша свобода для дизайну та інженерної компонування.

• менша довговічність;
• згодом можуть з'являтися люфти;
• потрібно періодична кваліфікована регулювання тяг;
• чіткість менш точна, на відміну від розташування безпосередньо на корпусі.

Хоча існують різні приводи для механізму включення / вимикання передач, але сам механізм в більшості КПП має схожу конструкцію. В його основі рухливі штоки, які знаходяться в кришці корпусу, а також вилки, жорстко зафіксовані на штоках.

Механізм перемикання передач Лада Гранта

Вилки півколом входять в проточку муфти синхронізатора. Додатково в МКПП розташовуються пристосування, які вбережуть механізм від недовключена або від самовільного виходу із зачеплення шестерень, а також від одночасної активації двох ступенів.

Переваги і недоліки механічних коробок передач

Всі типи механізмів володіють своїми достоїнствами і недоліками. Розглянемо їх у МКПП.

переваги:

• конструкція має найменшою вартістю при порівнянні з аналогами;
• на відміну від гидромеханической має меншу масу і більш високий ККД;
• не потребує особливих умовах охолодження в порівнянні з автоматичними КПП;
• середньостатистичне авто з МКПП володіє більш економічними параметрами і динамікою розгону на відміну від середнього автомобіля з АКПП;
• простота і інженерна отработанность конструкції;
• високий ступінь надійності і великий експлуатаційний ресурс;
• не потребує специфічному обслуговуванні і дефіцитних витратних або ремонтних матеріалах;
• водій має більш широкий діапазон використання технік водіння в екстремальних умовах ожеледиці, бездоріжжя і т.д .;
• авто легко заводиться штовханням і може буксируватися із будь-якою швидкістю й на будь-яку відстань;
• є технічна можливість повного роз'єднання мотора і трансмісії на відміну від гидромеханической АКПП.

недоліки:

• для перемикання передачі використовується повне роз'єднання силової установки і трансмісії, що позначається на часі операції;
• необхідні специфічні навички водіння для забезпечення плавності перемикання передач;
• нездатність плавного перемикання передавального відносини, Так як кількість ступенів обмежена зазвичай числом від 4 до 7;
• невисокий ресурс вузла зчеплення;
• біля водія при тривалому управлінні автомобілем з МКПП з'являється велика стомлюваність, ніж при їзді на «автоматичної» трансмісії.

У більшості країн з більш високим доходом населення кількість випущених авто з МКПП зменшено практично до 10-15%.