Приобретая автомобиль, каждый покупатель задается вопросом, какая коробка передач лучше. От правильного выбора КПП зависят такие факторы, как маневренность, комфортность управления, экономичность транспортного средства. Коробка перемены передач является ключевым агрегатом трансмиссии, с ее помощью изменяется величина крутящего момента, выбирается направление (вперед-назад), а также скорость движения автомобиля.

Виды коробок передач, основные отличия

Современные автомобили комплектуются не только , помимо механики существуют также:

1. Коробки автоматы.
2. Роботы.

Все виды коробок передач автомобилей характеризуется как определенными достоинствами, так и некоторыми недостатками. Среди покупателей популярностью пользуются различные виды коробок передач. Выбор разновидности КПП зависит от следующих факторов:

• принадлежности покупателя к определенной возрастной категории;
• общественного статуса;
• материальных возможностей человека;
• условий эксплуатации авто и пр.

Механические коробки передач МКПП

Механическая коробка передач представлена в виде многоступенчатого цилиндрического редуктора. Классический вариант – 4-х ступенчатая коробка. Современные легковые автомобили разделяются на виды, в зависимости от количества ступеней: они часто оборудуются 5- и даже 6-ступенчатыми коробками передач.

Что означает понятие ступенчатой системы переключения передач? Момент вращения передается от на ходовую часть автомобиля не напрямую, а через зубчатые зацепления различных пар шестерен. При этом величина момента вращения претерпевает изменения, в соответствии с соотношением числа зубьев на ведущем и ведомом колесах (передаточное отношение). Как правило, ведущее колесо имеет меньший диаметр, чем ведомое, поэтому вращающий момент уменьшается, пропорционально заданному передаточному числу.

Зубчатые зацепления шестерен переднего и заднего хода отличаются по форме. Для передних передач разработаны косозубые шестерни оригинальных очертаний. Такая форма зуба дает возможность передавать мощность постепенно без громких скрежещущих звуков. При включении задней передачи в зацепление входят колеса с прямыми зубьями. КПД зубьев прямой конфигурации заметно увеличен. При этом передается больший момент вращения, но одновременно появляются такие негативные явления, как шумовые эффекты.

Виды трансмиссий. Конструктивно, механические КПП разделяются на:

1. 2-вальные.
2. 3-вальные

Двух-вальные виды КПП предназначены для машин, оснащенных ведущим передним приводом. Трех-вальные устанавливаются на автомобилях повышенной мощности (спецтехника, грузовики, тягачи, вездеходы).

Среди представленных видов коробок различают еще такие КПП автомобилей, как , где переход на следующую передачу производится в строгой последовательности.

В механической коробке передач скорости переключаются ручным способом при помощи специального рычага в салоне автомобиля.

Виды автоматических коробок передач

Современные автомобили, оснащенные коробкой автомат, набирают все большую популярность среди автолюбителей. Это обусловлено многочисленными , в сравнении с традиционной механикой. Водители оценили комфортность управления транспортным средством с установленной АКПП и при покупке нового авто многие покупатели отдают предпочтение именно таким механизмам.

Во время движения машины здесь не придется отвлекаться от дороги, чтобы переключить скорость. Новички быстро обучаются технике вождения, т. к. не нужно запоминать, в какое положение установить рычаг скоростей для изменения режима. Здесь все просто: чтобы машина начала движение, достаточно перевести селектор в точку «D» и отключить тормоз.

Рабочим элементом автомата является планетарная передача, которая состоит из набора шестерен:

1. Главная передача.
2. Входной редуктор.
3. Обратный редуктор.

При помощи зубчатых зацеплений главной передачи производится передача момента вращения от выходного вала двигателя к ходовой части автомобиля.

Кроме шестерен в состав АКПП входят:

• синхронизирующие муфты сцепления;
• рычаг переключения передач – селектор;
• смазочная система.

Скорости коробки автомат переключаются, благодаря сложным управляющим воздействиям бортового компьютера. перераспределяют направление потоков в гидроблоке. Трансмиссионная жидкость под давлением направляется к муфте-синхронизатору, в работу включается зубчатое соединение выбранной передачи.

Благодаря автоматической коробке передач, силовой агрегат транспортного средства выбирает наиболее эффективный диапазон мощности. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, компьютер управляет включением передач, в зависимости от условий дорожного движения и пожеланий водителя.

В автомобилях, оснащенных АКПП, нет механизма сцепления и привычной педали в салоне. Передача мощности от двигателя к автоматической трансмиссии осуществляется при помощи . В сравнении с механическим сцеплением, гидротрансформатор АКПП позволяет выравнивать скорость вращения выходного вала двигателя с коробкой передач более плавно без ощутимых рывков. При его работе статические и динамические нагрузки на рабочие элементы трансмиссии существенно снижены.

Внешне гидротрансформатор АКПП напоминает форму тора, за что в просторечии ему дали название «бублик».

В состав гидротрансформатора входят:

1. Турбинное колесо с лопастями.
2. Блокировочная муфта и муфты свободного хода.
3. Насос.
4. Реакторное колесо.

Все составные части устройства расположены в едином корпусе, они работают в масляной среде. Насос напрямую соединен с коленчатым валом мотора. разгоняется лопастями колеса и вовлекает в движение турбину, сопряженную с зубчатыми зацеплениями шестерен коробки передач.

Виды автоматических коробок

Коробки автомат отличаются от механики методом передачи от коленвала двигателя к трансмиссии. Отличительна особенность АКПП – отсутствие прямого контакта между силовым агрегатом и элементами коробки передач. Момент вращения и мощность передаются через турбины гидротрансформатора АКПП и трансмиссионную жидкость. Такая конструкция называется «гидравлическая автоматическая коробка передач».

Управление автоматом осуществляется, благодаря работе специализированных электронных устройств. Современная коробка автомат получила дополнительные возможности:

• зимний режим;
• спортивный;
• режим экономичной езды;
• переключение передач как в автоматическом, так и в ручном режимах (типтроник);
• адаптация управления под индивидуальный стиль вождения оператора.

В отличие от механики, автомат гидравлического типа потребляет больше топлива, причина – низкий КПД гидротрансформатора. Это является своеобразной платой за комфорт.

– одна из разновидностей коробок автомат, в которой, наряду с автоматикой, имеется возможность участвовать человеку в самостоятельном управлении режимами. Автоматическое управление классических АКПП не всегда способно регулировать скорость в следующих случаях:

1. Когда нужно добавить дополнительное ускорение авто (повышение передачи).
2. Понизить передачу на крутых виражах.
3. Тормозить при помощи двигателя и пр.

Без человеческого фактора не обойтись, когда нужно точно установить селектор АКПП в специальную прорезь на кулисном механизме.

Одновременно при этом требуется самостоятельно выбрать знак «+» либо «–». Только после правильного выбора режима, соответствующий сигнал поступает на ЭБУ для дальнейшего запуска алгоритма по переключению передач. В последних разработках новых моделей все чаще стали появляться для этих целей специальные «лепестки» – переключатели, которые размещены под рулевой колонкой.

Список видов коробок автомат можно дополнить названиями Autostick, Steptronic, Geartronic. Это та же коробка автомат Типтроник, которая представлена различными фирмами-автопроизводителями: АУДИ, БМВ, Вольво.

Важно: Несмотря на то, что в данном варианте частичное управление скоростями переложено на человека, коробка передач не является механической. Это все равно автомат, можно назвать полуавтомат, т. к., вне зависимости от ручного метода переключения селектора, комплексный контроль за работой автомобиля производится при помощи компьютерных программ.

Робот или роботизированная коробка передач (РКПП)

Коробка робот отличается от автомата устройством и принципом действия. По своей конструкции роботизированные коробки ближе к механике. Только управление сцеплением и переключением передач здесь осуществляется в автоматическом режиме. Для электроники необходимы входные данные: дорожные условия и требования водителя. Современные транспортные средства, оборудованные , имеют двойное фрикционное сцепление. Это позволяет минимизировать потери мощности, передаваемой с силового агрегата на роботизированную трансмиссию и дальше на колеса авто. Для передачи момента вращения здесь используется принцип параллельного многодискового сцепления вместо гидротрансформатора АКПП.

Управление коробкой робот производится при помощи специальной электронной системы. В состав системы входят:

1. коробкой передач (ЭБУ).
2. Датчики скорости, температуры, давления масла в гидроблоке и прочих важных параметров.
3. Исполнительные механизмы.

Преселективный метод переключения скоростей

В отличие от АКПП, в роботизированной коробке всегда находятся во включенном состоянии одновременно две передачи – одна четного, другая нечетного рядов. При переключении скоростей происходит мгновенный переход муфты сцепления с одной на другую шестеренную пару. При этом поток передаваемой мощности практически не прерывается.

Большое преимущество роботов – их компактные размеры и сравнительно небольшой вес. Два ведомых вала КПП с рабочими шестернями четных и нечетных передач расположены один внутри другого. Благодаря такому решению, коробка занимает минимальный объем в подкапотном пространстве.

Интересно: Роботизированные коробки передач считаются самыми выносливыми, надежными и экономичными механизмами среди всех видов КПП. Это обусловлено повышенной прочностью механической части конструкции. Многие автовладельцы и механики отмечают пониженный расход как топлива, так и трансмиссионного масла у авто, оборудованных коробкой робот.

Коробка передач – вариатор

Коробки передач вариаторного типа относятся к бесступенчатым устройствам. В отличие от коробок передач, описанных выше, здесь нет привычных валов и шестеренных зацеплений. Конструкция состоит из следующих рабочих элементов:

1. Два конусообразных шкива, позволяющих изменять радиус охвата.
2. Металлический ремень (цепь), состоящий из набора отдельных пластин, изготовленных из высокопрочных легированных сплавов.

Скорость автомобиля плавно изменяется, благодаря степени натяжения ремня и перемене соотношения передаточного числа между подвижными дисками шкивов.

Самая основная задача коробки передач — распределение крутящего момента от мотора автомобиля к его колесам, а также изменение объема тяги, зависящее от различных условий передвижения авто. Современные машины оснащают различными видами коробок передач. На сегодняшний день автопроизводители представляют несколько видов КПП: механические, автоматические, роботизированные и бесступенчатые, которые еще называют вариаторами. Все они имеют отличия в работе и функциональности. Об этих отличиях и поговорим.

Механические коробки передач

Механической коробке передач уже более сотни лет и за этот период она претерпела не малую эволюцию, которая позволила довести механику, если не до совершенства, то до максимально возможных ее лучших качеств. Переднеприводные современные автомобили оснащают двухвальными КПП, которые соединяются одним валом с мотором, а вторым — с трансмиссией двигателя. Обычные шестеренки позволяют создавать крутящий момент в двигателе.

Если говорить обычным языком, то механическая КПП — это наиболее простая конструкция из всех прочих.

Правда это утверждение распространяется только на коробки, где не более пяти ступеней. Сегодня все же стремятся к максимальной экономичности автомобилей, поэтому коробки все больше изготавливают шестиступенчатыми. В этом случае обычная двухвальная система слабовата и инженеры усложняют конструкцию коробки передач. Но это не мешает «механике» вырабатывать достаточный коэффициент полезного действия, то есть быть максимально эффективной.

Роботизированные коробки передач

Роботизированные КПП в чем-то практически идентичны механическим. Основное их различие лишь в том, что в «роботах» управление сцеплением осуществляется по средствам специальных сервоприводов, работа которых полностью контролируется электроникой.

Плюсы такой схемы очевидны — водитель тратит меньше усилий на управление автомобилем и может не обременять себя постоянным переключением передач.

Помимо этого, сходство «роботов» с «механикой» и в том, что они также обладают высоким КПД, только вот плавностью своей работы этот вид КПП похвастать, увы, не может. Поэтому-то их используют чаще на бюджетных моделях авто, как альтернативу автоматике. Есть, правда, исключения. Роботизированную КПП можно увидеть и на суперкарах, например, на «Ferrari», правда многое в этих КПП заимствовано из мира спорткаров и автомобильных гонок, что, естественно, ведет к удорожанию таких машин.

Отдельно можно выделить новшество в автомобилестроении — разработки «роботов» с двумя сцеплениями. Впервые данную трансмиссию опробовал на своих моделях автоконцерн Volkswagen, разработку свою компания назвала Direkt-Schalt-Getriebe. Позже ее приняли во внимание и другие компании Volvo, Ford, Mitsubishi. Роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями в силу своей высокой функциональности отличаются более быстрой работой. Инженеры утверждают, что за подобными разработками большое и перспективное будущее.

Автоматические коробки передач

Автоматические коробки передач — это альтернативное решение, пришедшее на смену механическим КПП еще в середине прошлого столетия. Сегодня автоматические коробки передач имеют высокую популярность и очень востребованы, и это вполне обосновано.

Все потому что, как и в случае роботизированных КПП, переключение передач происходит полностью автоматически, плюс к этому «автоматы» более плавны в своих действиях, чем «роботы».

Автомобиль с автоматической КПП более ровно держится на дороге, так как вся тяга мотора без разрыва потоков мощности передается с мотора непосредственно на все колеса автомобиля.

Но есть у автоматических КПП и весомые минусы. Во-первых, автоматы намного тяжелее других своих собратьев. Обусловлено это заменой обычных шестерен в двигателе планетарными передачами; тяги и рычаги в нем заменены довольно сложной гидравликой, а сцепление представлено гидротрансформатором, который, к слову сказать, эффективность своей работы может проявлять только в довольно узком диапазоне действий, поэтому число передач инженерам приходится увеличивать.

Сегодня не редкость автомобили и с восьмиступенчатой автоматической коробкой передач.

Но при всех инновациях и разработках «автоматы» пока что проигрывают «механике» по эффективности работы.

Давайте посмотрим, что такое автоматическая коробка передач:

Вариаторы

Вариаторы любопытны тем, что совсем не имеют в своей конструкции передач. Разработок вариаторов множество, но максимальную реализацию получила клиноременная схема. В данном случае имеются два шкива, соединенных один — с двигателем, второй — с трансмиссией. Специальный ремень и цепь приводят в действие крутящий момент мотора.

В теории такой тип коробки передач идеален, так как способен постоянно поддерживать максимально экономичное и динамичное передаточной число.

Но на практике все не так оптимистично, потому как для работы вариатора требуется наличие узла, который чаще всего представляют гидротрансформатором или гидромуфтой. А работа их, как уже было отмечено выше, снижает коэффициент полезного действия двигателя.

Какие бы новшества не появлялись в нашем автомире, «механика» как была классикой, так и остается по сей день. Если вы решили получить права , то и не думайте учиться на машинах с автоматами, вариаторами или роботами. Каждый должен пройти через классику — механическую КПП. Иначе после обучения у вас могут возникнуть проблемы с ездой по городу.

Удачного переключения передач и будьте аккуратны!

В статье использовано изображение с сайта www.t-company.kia.ru

3956 Просмотров

С каждым годом автолюбителей становится все больше. Комфорт, удобство и быстрота передвижения на личном транспорте едва ли сопоставимы с общественным, а количество дополнительных опций, полезных и нужных технологий, применяемых для авто, не могут не радовать потенциального покупателя. Однако мало кто знает техническую начинку машины, различные узлы и составляющие, их функции и предназначение. Сегодня мы расскажем про такой механизм, как КПП, рассмотрим основные виды коробок передач и их особенности.

Краткая справка

Прежде чем выяснить, какие бывают КПП, стоит подробнее узнать их устройство, назначение и, наконец, функции. Тем, кому не довелось сталкиваться с необходимостью собственноручного ремонта того или иного узла авто, коробка передач кажется таким загадочным механизмом, который заставляет одним движением менять разгонные характеристики, изменять передаточное число и крутящий момент путем смены одной передачи на другую.

На самом деле, так оно и есть.

Документация, которая описывает основные механизмы и агрегаты современного автомобиля, утверждает, что КПП - это не что иное, как устройство, обеспечивающее передачу на ведущую ось, обеспечивая их постоянную связь.

При этом главная функция, которую обеспечивают все, без исключения, виды трансмиссии - это изменение крутящего момента для улучшения разгонных характеристик машины и более оптимального распределения мощности силового агрегата в целях экономии топлива и ресурса двигателя.

Какие же бывают коробки передач? Какой принцип работы на автомобиле они имеют? На данный момент, основные типы коробок передач составляют механическая, автоматическая и роботизированная трансмиссии, а также вариатор. Каждое из устройств имеет свои преимущества и недостатки. Об их особенностях и предназначении их составляющих читайте далее.

Механика

Самый распространенный и классический тип - это . Принцип ее работы наиболее примитивен и прост, а потому позволяет наилучшим образом погрузиться в данную тематику и разобраться в устройстве столь сложного механизма.

Ручная коробка позволяет выбирать передаточное число самому. В салоне располагается рычаг переключения скоростей, и в зависимости от выбранного его положения, можно изменять работу узлов машины и их свойства.

По сути, все сводится к тому, чтобы определенным образом соединить друг с другом два вала, расположенные в колоколе КПП. Оба вала имеют на себе набор шестерен разного размера. Один идет к двигателю авто, а другой - к ведущим колесам.

Так, уменьшается размер ведомой шестерни и увеличивая размер ведущей, и постепенно достигается максимальная скорость автомобиля с минимальным вращением маховика мотора. Это приводит к более рациональному использованию механизмов и достижению максимального их ресурса.

Автомат

Не являются чем-то новым и ультрасовременным. История создания агрегатов подобного типа относится к середине 20 века, и примитивные механизмы КПП, способные автоматически переключать скорости, в зависимости от выбранного режима и скорости езды, насчитывают не одно десятилетие.

Главная функция подобного агрегата на авто - по-прежнему соединять двигатель и ведущую ось, обеспечивать рациональное распределение мощности и крутящего момента при максимальной экономичности.

Тем не менее, принцип работы механизма на авто несколько иной.

Как бы то ни было, устроен он куда более сложнее, чем в случае с механикой, а потому имеет меньшую надежность, да и ремонтировать автомат гораздо труднее и дороже.

О основе автоматической КПП лежит набор фрикционов. Каждый из фрикционов представляет собой диск, который имеет на своей плоскостной поверхности определенные шероховатости и рельеф, что позволяет ему получить неплохие сцепные свойства. Чтобы понять смысл подобного механизма, стоит вспомнить автомобиля: здесь все происходит практически так же.

Иными словами, фрикционы различного размера поочередно соединяются друг с другом и вращаются синхронно. Смена фрикционов осуществляется посредством системы подачи масла высокого давления и цепочки клапанов. При достижении маслом максимального давления, клапан открывается в ту или иную сторону, и происходит смена одних фрикционов на другие.

Робот

Рассмотрев механическую и автоматическую коробки передач, можно перейти и к более сложным разновидностям КПП, которые возникли в истории создания автомобилей сравнительно недавно.

Так, одним из наиболее современных типов . По своей сути, данный тип является гибридом механики и автомата и сочетает в себе все их преимущества. Так, принцип работы взят от механической трансмиссии. То есть здесь в роли ведущего и ведомого звеньев предстают металлические шестерни на валах, которые поочередно сменяются и изменяют передаточное число.

Также здесь есть и сцепление, но его управление на авто происходит автоматически, равно как и само переключение скоростей. Такие операции производит искусственный интеллект, построенный на системе чипов и плат. К сожалению, наряду с удобством, стоимость ремонта такого оборудования значительно возрастает, а надежность агрегатов теряется.

Вариатор

Последним рассматриваемым на сегодня типом является вариатор, или бесступенчатая коробка передач.

Механизм представляет собой два конуса, имеющих ступенчатую форму и шестеренчатый рельеф. Посредством электронного чипа, при возрастании скорости конусы постепенно надвигаются навстречу друг другу. Выходит так, что размер шестерен постоянно изменяется, и передаточное число становится иным.

Данный вид трансмиссии на авто не имеет большой популярности из-за некоторого психологического эффекта: при разгоне число оборотов двигателя остается неизменным. Это привело к тому, что производители внедряют функции имитации переключения скоростей, чтобы нивелировать данный недостаток окончательно.

Резюме

В данной статье мы рассмотрели все существующие виды трансмиссий. КПП - это сложный механизм, который, тем не менее, является незаменимым в каждом современном авто. Современные агрегаты имеют разительное отличие от тех, что устанавливались на авто еще несколько десятилетий назад, а потому есть все основания полагать: в скором времени будет достигнуто абсолютное совершенство механизма, которое полностью решит все проблемы ныне существующих и выпускающихся устройств.

Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от «ручного» (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

• 4-х ступенчатую;
• 5-и ступенчатую;
• 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

• двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье .

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Преимущества	Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП	Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД	Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции	Необходимость периодической замены сцепления

Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.

Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.

Современная МКПП

Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.

Принцип работы и устройство

Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.

Сцепление

Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.

Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.

Шестерни и валы

В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.

В трехвальных имеется три вала:

• первый – ведущий;
• второй – промежуточный;
• третий – ведомый.

Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.

Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.

Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.

Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.

В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.

Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.

Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.

Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.

Синхронизаторы

Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.

Синхронизатор МКПП

Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.

Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.

Работает синхронизатор таким способом. Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Работа синхронизаторов

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Процесс переключения передач

За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.

• простое в конструкционном плане решение;
• обеспечение четкости переключения;
• более долговечная конструкция для эксплуатации.

• нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
• не используется на переднеприводных автомобилях.

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

• напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
• на рулевой колонке;
• в районе панели приборов.

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

• комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
• вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
• обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.

• меньшая долговечность;
• со временем могут появляться люфты;
• требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
• четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.

Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.

Механизм переключения передач Лада Гранта

Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.

Преимущества и недостатки механических коробок передач

Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.

Достоинства :

• конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
• в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
• не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
• среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
• простота и инженерная отработанность конструкции;
• высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
• не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
• водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
• авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
• есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.

Недостатки :

• для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
• необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
• неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
• невысокий ресурс узла сцепления;
• у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.