В настоящее время существуют различные виды коробок переключения передач, которыми оборудуют автомобили, — это может быть автомат вариатор или робот. В статье дана общая информация о коробках передач, рассмотрены их виды, чем они отличаются, приведена сравнительная характеристика разных КПП.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выигрывает перед электромотором легкостью и экономичностью установки, а также рядом других характеристик. ДВС проигрывает электрическому двигателю тем, что у него неравномерный крутящий момент. Решить эту проблему удалось путем переключения передач. Для этого автомобиль оснастили КПП.
[ Скрыть ]
Все о коробке передач
Коробка передач является частью конструкции трансмиссии автомобиля с ДВС. Ее назначение — перенаправлять крутящий момент от двигателя с помощью соответствующих валов к ведущей колесной паре. Она обеспечивает тягу авто, его задний ход, разъединяет соединение между мотором и трансмиссией, если автомобиль находится без движения или продолжает движение по инерции.
Все составляющие конструкции находятся в картере. Так как они постоянно испытывают значительные нагрузки, то нуждаются в постоянной смазке. Для смазывания используется специальная трансмиссионная жидкость. В зависимости от количества передач, обеспечивающих движение вперед, различают 3-х, 4-х и 5 ступенчатые КПП. Самыми сильными по тяге являются передняя и задняя передачи. Нижние передачи дают более сильный крутящий момент, но при этом низкая.
Крутящий момент обеспечивает тягу автомобилю и меняется в зависимости от испытываемых нагрузок. При трогании с места и подъеме с прицепом он намного выше, чем при движении по ровной горизонтальной плоскости, когда сопротивление меньше. Крутящий момент изменяется согласно передаточному числу, которое зависит от деталей, входящих в конструкцию трансмиссии. На многоступенчатой КПП используются пары шестерен. От их размеров зависит крутящий момент и скорость вращения.
Одна шестерня является ведущей и имеет меньший диаметр. Шестерня, имеющая больший диаметр, является ведомой. Кроме того, они отличаются количеством зубьев. Соотношение между зубьями определяет передаточное число. Если применяется несколько пар шестерен, то подсчитывается общее передаточное число.
Шестерни и передаточное число
Каждая пара имеет свое передаточное число, что дает возможность изменять крутящий момент. Ведущие и ведомые шестерни обеспечивают движение машины вперед. Промежуточная, которая находится между ними, меняет направление вращения на противоположное, заставляя автомобиль двигаться назад.
Коробка передач — надежный механизм, который исправно работает в течение всего срока службы автомобиля, если ее правильно эксплуатировать. Основная ее задача — обеспечить наилучший режим работы ДВС в разных условиях при движении машины. Автоматические коробки удобны для неопытных водителей, так как они не требуют отжимать, отпускать сцепление, переключать передачи вручную.
Сравним разные виды
Коробки передач принципом действия разделяются на многоступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. К многоступенчатым относятся механические и роботизированные, в них крутящий момент изменяется ступенчато. К бесступенчатым относится вариатор, в котором крутящий момент меняется плавно. Оба предыдущих принципа действия присутствуют в автоматических коробках переключения передач (АКПП). Ниже будет рассмотрен каждый вид КПП: отличия и особенности.
В механической коробке (МКПП) передачи переключаются ручным способом. Она состоит из набора шестерен, которые в разных сочетаниях создают передачи (ступени), имеющие различные передаточные числа, стабилизатора, валов, механизма переключения передач. Преимущество этих коробок в высоком КПД, хорошей динамике, простоте конструкции, низкой цене, надежности и длительном сроке службы. Расход топлива меньше, чем в других КПП. Основным недостатком является неудобство передвижения по городским пробкам, когда приходится постоянно переключать передачи.
Главное отличие автоматической коробки от механической — то, что переключение передач в ней осуществляется автоматически. Основой коробки является планетарная передача. АКПП включает в себя планерный редуктор, гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления и обеспечивающий изменение передаточного числа.
Редуктор представляет собой конструкцию из нескольких видов шестерен и водила. Планетарные (сателлиты) шестерни крепятся на водиле, они движутся вокруг солнечной шестерни, расположенной в центре. Вся конструкция размещена внутри внешней кольцевой шестерни, имеющей с сателлитами внутреннее зацепление. Когда детали занимают определенное положение по отношению друг к другу, создаются разные передаточные числа. Современные автоматы оснащены несколькими планерными передачами, что позволяет достичь широкого диапазона передаточных чисел.
Вариатор – это коробка передач, в которой отсутствуют ступени. В нее входит 2 шкива, которые соединены ремнем. В сечении данная конструкция выглядит в виде трапеции. Сближаясь, половинки ведущего шкива выталкивают наружу ремень, таким образом, увеличивается радиус, по которому движется ремень. Это способствует увеличению передаточного отношения. Когда половинки раздвигаются, то ремень проваливается вниз и радиус его движения уменьшается, а вместе с ним уменьшается передаточное число. Если радиусы совпадают, то включается прямая передача.
Поначалу ремень изготавливался из резины, что не позволяло создать большой крутящий момент из-за его недолговечности. Затем вместо него стали использовать металлический. Он состоял из металлических пластин, которые были нанизаны на две ленты. Пластины оказывают толкающее действие друг на друга. В качестве ремня может использоваться цепь. Принцип работы цепи и ремня похож, отличие состоит в том, что ремень передает толкающее усилие, а цепь – тянущее. Благодаря толкающему действию, при ременной передаче передается значительно большее усилие.
В конструкцию вариатора входит:
- механизм, который обеспечивает движение задним ходом и плавное трогание с места;
- система управления дисками;
- гидронасос.
Для движения с места применяется пакет фрикционов или гидротрансформатор, который блокируется как только автомобиль начинает двигаться. Для движения задним ходом используется планерная передача. В систему управления входит блок управления, датчики, гидравлическая система, управляющая шкивами. Гидронасос служит для поддержания рабочего давление в гидросистеме и смазывания деталей коробки.
Роботизированная коробка – это механическая КПП, оснащенная блоком управления с двумя приводами. Крутящий момент передается с помощью стандартного однодискового сцепления. Приводы служат для автоматизации процессов. Один из них обеспечивает включение и выключение сцепления, с помощью второго происходит управление механизмом переключения передач. Приводы могут быть электрическими и гидравлическими. Во роботах наряду с автоматическим режимом предусмотрен ручной.
Для устранения недостатков «простого» робота коробку передач модернизировали двумя сцеплениями. Одно сцепление действует только при включении четных передач, другое при включении нечетных. Во время движения автомобиля работает только одно сцепление, в котором диск сомкнут, по нему передается крутящий момент. При этом во 2-м сцеплении диск разомкнут, но передача, которая должна включиться следующей, находится во включенном состоянии. Электроника сама определяет необходимость переключения на другую передачу. В нужный момент диск первого сцепления размыкается, а на втором автоматически смыкается. Благодаря этому переключение происходит без рывков, а мощность непрерывно поступает от мотора к колесам.
В автомобиле тысячи запчастей и компонентов. Но , поэтому они играют более важную роль по сравнению с другими агрегатами автомобиля. К примеру, к очень важным частям любой машины относится коробка передач. Без нее крутящий момент от двигателя не смог бы достичь колес и ваш автомобиль не тронулся бы с места.
Да, мы не должны владеть углубленными знаниями об устройстве автомобиля. Но, что такое коробка передач обязан знать каждый водитель. Об этом сегодня и поговорим.
Есть два основных типа коробок передач, которые используются в большинстве автомобилей на мировом авторынке - ручная КПП и автоматическая. Сегодня мы остановимся на этих двух основных коробках передач, хотя стоит отметить, что в последние годы набирают популярность другие виды трансмиссий. К примеру, коробка передач с двойным сцеплением, которая работает по принципу механической трансмиссии, но с компьютерным управлением сцепления. Электроника сама автоматически выжимает сцепление, но скорости переключает водитель. Также получили распространение бесступенчатые автоматические коробки вариатор (CVT). Принцип действия подобной коробки основан на ременном приводе по аналогии с велосипедной цепной передачей. Также в последние годы на рынке стали появляться автомобили без коробок. Как правило, автомашины без трансмиссии используют только электрический двигатель.
Прежде чем углубиться в описание принципа работы коробки передач, давайте обозначим основные термины:
Передача: В данном понимании передача представляет в коробке набор определенных шестерёнок, которые работая синхронно вместе, регулируют соотношение между скоростью двигателя и скоростью колеса. Также этот термин используется для описания каждой скорости коробки передач. К примеру, в автоматической коробки электроника автоматически выбирает какой вал с шестернями использовать для оптимальной передачи крутящего момента. В механической трансмиссии водитель самостоятельно выбирает необходимую скорость.
Передаточное отношение: это отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего.
Сцепление: Механизм подключения или отключения двигателя к (от) системы передачи (коробки).
Коробка передач: Механизм передачи крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.
Рычаг переключения передач: Рычаг, который водитель использует для управления коробкой передач и выбора нужной скорости.
Теперь перейдем непосредственно к описанию, как работают две наиболее распространенные коробки передач.
Механическая коробка передач
Несомненно, во всем мире в настоящий момент автоматическая коробка передач стала самой популярной. Согласно статистике мировых продаж автомобилей, львиная доля всех проданных новых транспортных средств в 2014 года, были оснащены автоматической трансмиссией. Но тем не мене, . Как правило, механическая трансмиссия более проста по своей конструкции и по своему принципу работы. Именно с нее мы и начнем.
По своей основной конструкции механическая коробка представляет собой набор зубчатых шестерен и валов (входные и выходные валы). Шестерни одного вала взаимодействуют с шестернями другого вала. В результате соотношения между включенной передачей на входном валу и включенной передачи на выходном валу определяет общее передаточное число определенной передачи.
Водитель выбирает нужную передачу , перемещая . Рычаг управляет движением передач вдоль входного вала. Перемещая рычаг вперед или назад, выбирается нужный набор шестеренок для включения необходимой передачи. Как правило, при переключении рычага верх или вниз два набора шестерней находятся на одном валу. При переключении рычага влево или вправо выбор набора шестеренок происходит на разных валах.
Чтобы включить передачу в механической коробке передач водитель нажимает сначала на педаль сцепления, в результате чего крутящий момент двигателя при выжатом сцеплении не передается на коробку, поскольку двигатель отключается от входного вала КПП. Это позволяет с помощью рычага коробки выбрать нужную скорость, подключив нужный набор шестерен. После выбора необходимой передачи водитель отпускает педаль сцепления, и крутящий момент начинает передаваться на первичный вал и далее на выбранный вал, который в свою очередь передает крутящий момент на привода и колеса.
Автоматическая коробка передач
Одно из самых заметных различий между механической и автоматической коробкой, это то, что автоматическая трансмиссия не использует муфты. Как правило, автоматическая коробка использует гидротрансформаторы, которые и отключают двигатель от коробки (от вала с набором шестерен).
Функция гидротрансформаторов основана на принципах гидродинамики, которую в рамках этой статьи объяснить реально сложно. Для этого необходимо подключить математику и другие естественные науки. Но основной смысл прост. Когда двигатель работает на небольших оборотах, небольшой крутящий момент передается с помощью жидкости и различные каналы на набор шестеренок. Когда двигатель работает быстро, то крутящий момент передается на валы напрямую.
Благодаря преобразованию крутящего момента, шестерни в коробки могут свободно делать свою работу без участия водителя. Но как коробка автоматически выбирает необходимую скорость, которую в механической трансмиссии выбирает водитель вручную?
В отличие от механики где, как правило, конструкция коробки представляет два параллельных вала, использует планетарное расположение валов с шестернями. В отличие от механической коробки, в автоматической трансмиссии используется огромный выбор различных наборов шестерен, которые автоматически подключаются к передаче крутящего момента в зависимости от скорости.
Вместо ручного переключения скоростей используется гидравлическое автоматическое переключение скоростей, которое управляется электроникой. Коробка управляется специальным модулем, в который запрограммированы все соотношения передаточных чисел. В зависимости от подключаемого набора планетарного механизма, электронная программа определяет какую передачу включить с помощью гидравлического автоматического управления.
Главным элементом в любом автомобиле является двигатель внутреннего сгорания.
В результате сгорания топлива энергия передается на поршни, которые через шатуны передают вращение на коленчатый вал. Коленвал через маховик связан с трансмиссией — системой распределения крутящего момента на ведущие колеса. Так вот коробка передач как раз и распределяет этот момент вращения, то есть при одинаковом уровне оборотов коленвала автомобиль может передвигаться с разными скоростями, или вообще ехать задним ходом.
Коробок передач есть несколько основных видов:
- механика;
- автомат;
- вариатор;
- роботизированная.
Использовалась еще на заре автомобилестроения. В наиболее простом виде, она представляет из себя два вала — первичный и вторичный, на которые надеты шестерни. Для каждой передачи есть своя пара взаимодействующих шестерен. На первичный вал усилие передается от коленвала, а вторичный вал распределяет этот момент движения на колеса.
Водитель самостоятельно выбирает нужную передачу вручную в зависимости от условий движения с помощью рычага КПП.
Рычаг КПП связан с шестеренками через вилки переключения передач. Выжимая сцепление, водитель отсоединяет КПП от двигателя, как раз в этот момент и происходит переключение передач. Надавливая на рычаг и передвигая его, водитель отключает одну передачу и включает другую — при этом вилка одной передачи отсоединяется от пары шестеренок, а другая вилка задействуется и входит в сцепление с другой парой шестеренок.
По своему строению и принципу работы схожа с механической. Вся разница состоит в том, что за сцепление отвечает специальный блок — гидротрансформатор. Водителю не нужно выжимать сцепление, поскольку такой педали в автомобилях с АКПП попросту нет.
Чтобы увеличить скорость, водитель жмет на газ, чтобы уменьшить скорость — на тормоза, а переключение передач происходит в автоматическом режиме.
Переключать передачи нужно только в том случае, если вы желаете включить задний ход, припарковаться или поставить автомобиль на нейтраль. Автоматика пользуется большим спросом, поскольку значительно упрощает процесс вождения, однако для ее бесперебойной работы используется большое количество разнообразных датчиков, анализирующих режим езды и выбирающих оптимальные передачи.
— это что-то среднее между механикой и автоматом. Переключение передач происходит с помощью электронного блока, который самостоятельно регулирует режимы поездки, автоматически смыкает и размыкает сцепление. Роль водителя сводится лишь к выбору желаемого режима езды, а автоматика уже сама выбирает нужные передаточные числа и шестерни.
Роботизированные коробки чаще всего выпускаются с двумя дисками сцепления, один из которых отвечает за четные передачи, другой — за нечетные. Такой тип трансмиссии называется преселективным, то есть водитель выставляет нужную передачу, а все остальное делает электроника.
— это образец КПП, построенной совершенно по другому принципу. Здесь нет шестеренок, вместо них установлены два конусоподобных шкива, между которыми натянут клиновидный ремень или цепь. Ремень передвигается по шкивам и в результате этого меняется передаточное число. Ход такой коробки передач очень плавный, правда использовано большое количество электроники. Вариатор называют также бесступенчатой трансмиссией.
Водителю не нужно выжимать сцепление и переходить с передачи на передачу. Селектор используется только для включения заднего хода, включение нейтрали и режима парковки.
Любой тип трансмиссии имеет свои подвиды, которые различаются количествами передач, конструкцией, принципами работы. На данный момент все больше людей склоняется к вариаторам и роботизированным КПП, хотя настоящий водитель должен без труда ездить с любой коробкой передач.
Одним из ключевых агрегатов любого автомобиля является коробка переключения передач (КПП). Выбор типа КПП зависит от многих факторов. Различные виды коробок передач имеют как свои достоинства, таки и недостатки. На автомобилях используют четыре основных вида КПП. Это механика, классический автомат, роботизированная коробка или робот, а также вариатор.
Основное предназначение любой автомобильной коробки переключения передач является изменение крутящего момента, передаваемого от двигателя к колесам, изменение скорости движения и изменение направления движения (вперед/назад). Некоторые типы коробок предусматривают также отключение двигателя от колес, в других КПП эту роль выполняет дополнительный узел, называемый «сцепление».
Механические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.
Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.
Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.
Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.
Коробка автомат
Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.
Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.
Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие муфты планетарных шестеренок.
Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.
Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива.
Роботизированная КПП
, или «роботы», как их иногда называют, объединяют два предыдущих вида коробок. По своей сути, это механическая коробка переключения передач с двумя валами и сцеплением, которыми управляет компьютер. Таким образом, КПД такой коробки выше, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, что позволяет получать максимум комфорта от езды.
Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков.
Двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, так и дизельные, имеют достаточно узкий рабочий диапазон. Механическая коробка передач необходима для обеспечения оптимального режима работы силового агрегата.
Изменения передаточного соотношения осуществляется вручную, обычно переводом рычага из одного положения в другое. Для обеспечения переключений производится разрыв потока мощности при помощи механического сцепления.
Экскурс в историю
На первых автомобилях не было привычного для нас редуктора с зубчатыми передачами, усилие на ведущие колеса передавалось ремнем. Такое устройство использовал Карл Бенц — для увеличения скорости водителю необходимо было перекинуть кольцо с одной пары шкивов на другую. Зубчатые колеса в трансмиссии впервые применил Вильгельм Майбах, в автомобилях его конструкции были механические коробки.
Передача крутящего момента от нее на ведущие колеса осуществлялась при помощи стальной цепи. Соосная коробка в начале 20 века появилась на автомобилях Луи Рено, который также является изобретателем карданного вала.
На первых порах в автомобилестроении преобладала разнесенная компоновка агрегатов, при которой редуктор располагался отдельно от силового агрегата. Передача крутящего момента в них происходила через специальный вал, как было на модели BMW 501.
Механические коробки первых выпусков были очень сложными, управление ими требовало значительных усилий и хороших навыков. В 1928 году американский инженер Шарль Кетеринг из General Motors предложил устройство для синхронизации. Первая удачная коробка, снабженная таким механизмом, была установлена на автомобиле «Корвет». На европейском континенте лидером в разработке трансмиссий стала компания ZF.
Прочно закрепившееся название МКПП имеет следующую расшифровку аббревиатуры -механическая коробка переключения передач. Ранее в названии под первой буквой П понималось слово перемены, однако со временем оно было заменено на более подходящее по смыслу. Сокращенное наименование механической коробки в технических описаниях часто фигурирует с числом, обозначающим количество ступеней.
Современная МКПП имеет достаточно совершенное устройство, обеспечивающее, помимо переключения передач в движении, выполнение ряда функций:
- обеспечение перемещения автомобиля задним ходом;
- разобщение трансмиссии и работающего двигателя автомобиля во время кратковременных остановок;
- наличие нейтрального положения коробки позволяет выполнять пуск двигателя.
Автомобили, оснащенные такого рода трансмиссиями, при прочих равных показателях экономичнее машин с автоматической трансмиссией.
Принцип работы МКПП
Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.
КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.
Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.
Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.
Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.
Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.
Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.
Видео — механическая коробка передач, принцип работы:
Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.
Устройство
Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:
- картер;
- входной, выходной и промежуточный валы;
- синхронизаторы;
- ведущих и ведомых шестерней;
- механизма переключения передач.
Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.
Валы и блоки шестерней
В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.
С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые. При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей.
На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.
Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:
- подвижно на шлицах;
- фиксировано на ступицах.
Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.
В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.
Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:
Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.
Механизмы управления
За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.
Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- рычага;
- приводов;
- ползунов;
- вилки;
- замка;
- муфты переключения передач.
Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.
Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.
При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.
Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.
Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:
Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.
Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.
Как переключать скорости на механической коробке передач
Эксплуатация автомобилей с МКП и управление ими имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать водителю. Возникает закономерный вопрос: как пользоваться механической коробкой передач? Обучение этому начинается во , начиная от показа инструктором до наработки автоматического навыка в переключении передач.
Как переключать скорости на механической коробке передач обычно указано на схеме, нанесенной на наружную поверхность рукоятки рычага. В целом процесс выглядит следующим образом:
- водитель выжимает сцепление левой ногой;
- рукой переводит рычаг из одного положения в другое;
- плавно отпускает педаль сцепления и плавно нажимает на акселератор.
Переключения передач у механической коробки осуществляется в соответствии со схемой, которая указывается в технической документации к автомобилю. Опытные водители рекомендуют придерживаться приведенных ниже правил, которые позволят увеличить ресурс агрегата:
- использование прямой передачи (обычно четвертой) позволит значительно уменьшить потребление топлива;
- переключение скоростей на механической коробке передач следует выполнять строго в соответствии с разработанной производителем инструкцией;
- включение задней передачи производить только после полной остановки автомобиля;
- педаль сцепления выжимается быстро и до упора ее в пол, отпускать же следует плавно без рывка;
- на обледенелой или мокрой дороге движение накатом недопустимо;
- при прохождении поворотов не рекомендуется производить переключений передач;
- эффективным на свободной дороге является приемом торможения двигателем путем последовательного понижения передачи до минимальной;
- периодический контроль уровня масла в коробке и своевременная замена в процессе технического обслуживания обеспечит увеличение ее ресурса.
Видео — советы как переключать скорости на механической коробке передач:
Освоение приемов управления автомобилем требует постоянной практики. Действия инструктора показаны в мельчайших подробностях, наблюдение за ними позволит сформировать правильные мышечные реакции у начинающего водителя.
Масло для механической коробки передач
Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За этот период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие свойства.
При ТО следует лить для механической коробки передач, указанное в руководстве по эксплуатации. Особенно это касается машин иностранного производства, применение несоответствующего масла может привести к износу и даже поломке агрегата.
Для ответа на вопрос какое масло в МКПП следует ознакомиться с записями в сервисной книжке, где делаются отметке о марке технической жидкости.
