Типы автоматических коробок передач

Удобный «автомат»

Водители современных авто, особенно новички, предпочитают выбирать модели, укомплектованные автоматической коробкой. Простота эксплуатации и отсутствие необходимости работы со сцеплением подкупают многих. Но так ли велик вес этих достоинств по сравнению с недостатками АКПП?

Все виды коробок передач, по сути, нацелены на одно: принять, преобразовать, передать и изменить направление крутящего момента. АКПП не исключение, и разновидностей их бывает несколько. Для примера возьмем классику: трехступенчатую КП, снабженную гидравлическими приводами и гидротрансформатором.

Итак, основные элементы АКПП:

• гидротрансформатор, «симбиоз» сцепления и гидромуфты. Именно этот механизм отвечает за преобразование и передачу момента силы, а рабочим элементом при этом выступает жидкость (трансмиссионное масло);
• планетарный редуктор – главный узел АКПП. Основой его выступает планетарная передача и три основных звена: солнце, водило и эпицикл. В качестве ведущего может быть выбрано любое из звеньев, в зависимости от задумки конструктора.
• гидравлическая система управления. Цель работы данного механизма – управление планетарным редуктором.

По своему строению АКПП подразделяются на адаптивные и регулируемые. В первом случае коробка передач «запоминает» манеру вождения водителя и переключает скорости в соответствующем режиме. Регулируемый тип автоматов зависит от действий водителя. Такие коробки могут функционировать в нескольких заданных режимах, которые можно переключать вручную.

Достоинства АКПП

Среди главных достоинств АКПП обычно указывают простоту и удобство вождения, а также отсутствие рычага сцепления. Но есть и еще несколько положительных моментов:

• автоматические коробки просты и неприхотливы;
• АКПП обеспечивают более высокий уровень безопасности;
• отсутствует риск перегрузки мотора;
• работа автомата плавная, без рывков;
• снижается риск ДТП, особенно по скользкой дороге, поскольку автоматические КП оснащаются разными удобными функциями, обеспечивающими лучшие условия передвижения.

Недостатки АКПП

Из недостатков автоматики можно выделить:

• дорогое техобслуживание и ремонт;
• запрет на торможение в режиме «драйв» и пробуксовку;
• более медленный разгон по сравнению с МКПП;
• увеличенный расход горючего;
• больший вес коробки.

О целесообразности использования АКПП на большегрузных автомобилях можно спорить. Есть модели (те же Volvo), которые неплохо справляются со своими задачами при условии бережливости водителя, хороших дорог и отсутствия перегруза. Отечественные же реалии требуют от транспорта большей выносливости узлов. Для этих целей оптимально использование КПП ЯМЗ 236 и аналогичных моделей механических коробок.

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Плюсы и минусы механической коробки передач

Плюсы механики:

• Разрешается буксировка машины разными способами на любое расстояние. Буксировать авто можно, даже если его мотор запустить невозможно;
• Допустима попытка запуска силовой установки методом толкача при сильном разряде аккумуляторной батареи или некоторых поломках. Но, если двигатель после нескольких попыток не заработал, перестать пытаться завести авто до устранения неисправности;
• Относительно небольшой вес и габариты, в отличие от других трансмиссий;
• Надёжность;
• Значительный ресурс;
• Отличная динамика автомобиля;
• Возможность ездить в удобной манере;
• Максимальное использование всех возможностей мотора. При этом нужно следовать рекомендациям автопроизводителя и избегать излишних нагрузок на силовой агрегат или неправильного выбора передач;
• Быстрый разгон машины;
• Экономичность. При правильном использовании МКПП можно добиться заметного снижения расхода топлива;
• Отличные возможности для автоспорта или экстремального вождения. Они зависят от мощности двигателя и модели авто;
• Большие, по сравнению с другими типами трансмиссий, возможности на бездорожье или глубоком снегу;
• Простое и понятное устройство. Диагностировать и устранить неисправности узла можно самим при наличии опыта;
• Доступная стоимость обслуживания, ремонта и запасных частей. На цену влияет модель и бренд транспортного средства. Но обычно она ниже, чем для других трансмиссий. На большинство МКПП запчасти продаются во многих магазинах или быстро доставляются на заказ;
• Возможность самостоятельного ремонта или обращения в неофициальные мастерские. Многие виды автоматов, роботов или вариаторов можно восстановить только в дилерских центрах или крупных профильных СТО. Стоимость работ там завышена;
• Невысокая цена подержанной или даже новой коробки. Поэтому при значительных дефектах многие водители не ремонтируют, а меняют её. Для авто с АКПП, вариатором или роботом такая замена  бывает дорогостоящей.

Минусы:

• Определённые сложности управления. Особенно часто испытывают трудности начинающие автолюбители или женщины-водители;
• Сцепление требует бережного обращения. Его можно повредить при неумелом использовании или частом застревании в грязи или снегу;
• Возможность повреждения деталей узла при неправильном включении задней передачи;
• Необходимость следить за оборотами мотора и вовремя включать нужную скорость. АКПП это делает автоматически. Если своевременно не переключаться, мотор будет быстро изнашиваться. Его ремонт может потребоваться даже на небольшом пробеге;
• При неправильном переключении теряется мощность силовой установки. Иногда авто может заглохнуть в неподходящий момент;
• Быстрая утомляемость водителя, особенно при недостаточном опыте или езде по городским пробкам. На автомобилях с механикой ему приходится постоянно контролировать действия, выжимать сцепление и переключать скорости.

Назначение и устройство МКПП

МКП на данный момент не самые распространенные, хотя тоже широко используются благодаря надежности, простоте конструкции, ремонтопригодности. Скорость выбирает и переключает водитель вручную. Главное назначение МКПП — преобразование крутящего момента и его передача от мотора на колеса, изменяя передаточное число.

Устройство МКПП:

1. корпус, он же картер;
2. два, три или больше валов: ведущий, ведомый (может быть два или больше), промежуточный (если модель с тремя валами);
3. шестерни валов;
4. рычаг переключения скоростей;
5. синхронизатор (2 блокировочных кольца, муфта, сухари),
6. проволочные кольца;
7. подшипники, сальники.

По количеству валов МКП делятся на:

• двухвальные;
• трехвальные.

По количеству ступеней бывают

• 4-ступенчатые;
• 5;
• 6.

Неотъемлемая часть МКП сцепление, отсоединяющая коробку от мотора, не повреждая в процессе переключения агрегаты. Говоря упрощенно, сцепление выключает крутящий момент, переключая двигатель и колеса на холостую работу.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

МКПП с двумя валами устанавливаются в легковые авто с передним приводом. Какое-то количество шестеренок вращаются, остальные закреплены, шестерни ведущего и ведомого валов зацеплены. На каждый вал обязательно установлен хотя бы один синхронизатор.

Принципиальная схема устройства двухвальной коробки передач

Для чайников принцип работы можно объяснить как соединение шестерен с разным количеством зубьев, чтобы приспособить работу двигателя (обороты) к постоянно меняющейся скорости автомобиля при разгоне или торможении.

Первичный вал через маховик соединен с коленвалом двигателя, передаточные числа передаются с него на вторичный, потом на передние колеса через главную передачу и дифференциал. Благодаря отсутствию промежуточного вала у такой КПП небольшие размеры.

Для соединения шестерен используются муфты синхронизаторов. При необходимости увеличить количество ступеней в КП устанавливают 2 или 3 вторичных вала.

Переключающий скорости механизм располагается отдельно от трансмиссии, связывается с ней тягами или тросиками.

Устройство механизма для переключения скоростей:

• рычаг выбора передачи, оснащенный тросом для ее включения;
• шток, оснащенный вилками;
• рукоятка для переключения скорости;
• блокирующий замок.

В процессе изменения скорости рычаг перемещается вертикально и горизонтально, переводя усилие на устройство, выбирающее нужную передачу.

Трехвальная коробка передач — устройство и принцип работы

Трехвальные коробки передач монтируются на автомашины с задним приводом, устройство и принцип работы мало отличается от агрегата с двумя валами, основное отличие конструкции — присутствие дополнительного (промежуточного) вала.

Устройство 3-вальной, 5-ступенчатой коробки передач

1 — первичный вал; 2 — крышка подшипника; 3 — выключатель света заднего хода; 4 — манжета первичного вала; 5 — задний подшипник первичного вала; 6 — шестерня привода промежуточного вала; 7 — сапун; 8 — шестерня 3-й передачи; 9 — передний картер; 10 — шестерня 1-й передачи; 11 — шестерня заднего хода; 12 — штоки переключения передач; 13 — шарик-фиксатор; 14 — пружина; 15 — рычаг переключения; 16 — защитный уплотнитель; 17 — колпак рычага; 18 — корпус рычага переключения; 19 — задний картер; 20 — вторичный вал; 21 — манжеты удлинителя заднего картера; 22 — сталебаббитовая втулка; 23 — шестерня привода спидометра; 24 — привод спидометра; 25 — задний подшипник промежуточного вала; 26 — шестерня 5-й передачи; 27 — болты крепления оси промежуточной шестерни заднего хода; 28 — промежуточная шестерня заднего хода; 29 — промежуточный вал; 30 — маслозаливная пробка.

Соединенный со сцеплением первичный вал через шестеренчатую передачу передает крутящий момент промежуточному, все шестерни которого жестко зафиксированы. Первичный и вторичный валы вращаются в одной оси, но независимо друг от друга. Шестерни первичного вала не зафиксированы, вторичный с промежуточным сцеплены постоянно. Между шестеренками вторичного вала монтируются выравнивающие скорость вращения синхронизаторы.

Механизм переключения (шток, рычаг, вилки), монтируется на корпус коробки. Устанавливается так же устройство, предотвращающее одновременное включение двух скоростей.

Существуют типы механических КПП с большим количеством ступеней (от 4-х до 6-и), оснащенные дополнительными коробками передач, которые называют редукторами. Они бывают понижающие (демультипликаторы), повышающие (мультипликаторы). Первые с двумя, тремя скоростями монтируются за КПП, до 3-х раз уменьшает передаточное число. Вторые монтируются перед КПП, в 2 раза увеличивают количество передач.

Что думают автолюбители о принципе работы механической коробки переключения передач

1. АКПП или МКПП? Вот в чем вопрос.

   «В автошколе я учился водить машину с механической коробкой. После того как получил права, купил автомобиль с автоматической. Конечно, ездить на нем комфортнее, особенно, когда часто в пробки попадаешь. Однако рука постоянно тянется к ручке. А если в сугробе сядешь или еще где-нибудь застрянешь, на «автомате» выбираться в разы сложнее. И это его очень большой минус, кроме стоимости обслуживания и ремонта. В общем, я за «механику», а супруга за «автомат». Хотя, в целом, я не против АКПП».

2. Механика лучше.

   «Автоматическая коробка, конечно, удобна, но КПД у нее очень низкий. Я за механическую трансмиссию, хотя, безусловно, здорово, когда передачи самостоятельно переключаются. У меня авто с роботизированной коробкой. Если надо спокойно ехать, то пользуюсь им в автоматическом режиме, если возникает необходимость в более динамичной езде, переключаюсь на ручной режим. А вообще, мне нравятся автоматические коробки в сочетании с мощным мотором».

3. «Автомат» рулит.

   «Поклонники «механики» говорят о полном контроле, что никакая автоматика не сможет лучше, чем они определить необходимость переключения передач и т. п. Я ездил и на «автомате», и на «механике». Знание принципов работы механической коробки передач осталось, переключаюсь без затруднений, однако за несколько лет езды на «автомате», скучать по МКПП не доводилось. Что бы там ни говорили, а в городах, в условиях постоянных пробок, лежачих полицейских, светофоров, плохих дорог и прочих «радостей», постоянно дергать за ручку – удовольствие сомнительное».

4. Механическая коробка удобнее.

   «Автоматическая коробка передач подразумевает большое количество механизмов, некоторые из которых, например, не дают возможности тормозить двигателем, другим категорически противопоказаны быстрые, резкие торможения. Этот недостаток я считаю существенным, поскольку он не позволяет эффективно проехать ямку или искусственную неровность. С помощью АКПП нельзя перегазовать, переключаясь на передачу или две ниже.

   Принципы работы механической коробки передач позволяют без проблем и торможений входить и выходить из любых поворотов, не терять крутящий момент, въезжая на клеверную развязку и сбрасывая скорость со 110 до 60 км/ч, чтобы войти в поворот. А когда колеса принимают прямое положение, я повышаю передачу и набираю скорость, чтобы безопасно встроиться в транспортный поток, двигающийся со скоростью свыше 120 км/ч.

   Знание принципов работы механики позволяет парковать автомобиль в таких местах, в каких с этой задачей не справиться ни один «автопарковщик». Достаточно отпустить педаль и ехать со скоростью пешехода. В общем, я за хорошую «механику», главное, чтобы у нее была настроена кулиса, короткие ходы и присутствовала информативная педаль сцепления».

5. Нужно сравнивать.

   «Исходя из принципов работы механической коробки передач, к достоинствам МКПП я отнесу возможность заводить авто «с толкача», сколько угодно буксовать и ее неубиваемость (актуально для иномарок), хотя сцепление, конечно, менять придется. Среди плюсов «автомата» отмечу комфортность езды, что особенно чувствуется в пробках. Изучив основы работы, поменять «механику» на «автомат» очень просто, пересесть обратно на МКПП гораздо сложнее. Что касается динамических характеристик, я особой разницы не увидел».

Переключаем передачу

Вот здесь мы вплотную подходим к ответу на вопрос, что такое КПП. Тяговое усилие, которое сообщает коленвал главной передаче, находится в довольно ограниченном диапазоне. В настоящее время существуют машины и механизмы, которые снимают передаваемый момент вращения напрямую от двигателя, но они либо специально разработаны под такой режим работы (например, промышленные автоклавы), либо служат для работы и маневрирования на малых скоростях (сейфти-кары на больших производственных площадях). Однако основная масса машин и автомобилей передаёт момент вращения от вала двигателя на их колесные оси посредством КПП. Расшифровка (что это такое и как правильно читать это обозначение) довольно проста: коробка переключения передач. Если рассматривать этот узел в упрощенном виде, то мы имеем два независимых вала с одной шестернёй на одном из них (он называется ведущий, а эта шестерёнка — ведущая), и с пятью — шестью, а иногда и больше, на другом (ведомый вал и ведомые шестерни). Добавляем ко всему этому устройство, позволяющее двигать ведомый вал по отношению к ведущему и зацеплять необходимые нам в данный момент времени, шестерни. Это устройство называется сцепление.

Трёхвальная МКПП

Главная ее особенность – число валов. В конструкции используется три вала. Это:

• Ведущий (он же первичный).
• Ведомый (иное название – вторичный).
• Промежуточный.

Первичный соединен с узлом сцепления. Энергия от него передается на промежуточный посредством определенной шестерни. Ведущий и промежуточный вал всегда находятся в зацеплении. Промежуточный находится параллельно относительно первичного. Ведомый установлен на одной оси с первичным. В устройстве КПП имеется упорный подшипник. Элемент установлен на ведущем валу, в который входит вторичный. Шестерни первичного при этом могут свободно вращаться, поскольку они не закреплены жестко. Шестерни вторичного вала МКПП взаимодействуют с шестернями промежуточного постоянно. Это значит, что на «нейтралке» вращательный момент от первичного вала идет на промежуточный, а затем на шестерни вторичного. Но автомобиль не совершает движения, так как шестерни КПП не закреплены и вращаются свободно.

На трёхвальной МКПП синхронизаторы расположены на валу и не вращаются. Но они могут перемещаться в осевом направлении благодаря шлицевому соединению. Чем еще особенный данный тип МКПП? Узел переключения скоростей находится на корпусе КПП. Он состоит из:

• Рычага.
• Нескольких штоков с вилками.

Дополнительно данный узел оснащается блокирующим устройством, которое защищает от включения нескольких скоростей сразу.

Управление вилкой КПП может осуществляться дистанционно. Такая конструкция используется, когда нет возможности установить рычаг напрямую в коробку. В этом случае конструкция предполагает наличие шарнирных тросов или кулисы. Данный вариант часто используется на автобусах и грузовиках.

Как работает трёхвальная МКПП:

• Когда рычаг КПП находится в «нейтрали», вращательный момент не передается от ДВС на колеса. Когда водитель меняет положение рычага КПП, вилка двигает синхронизатор.
• Муфта выравнивает обороты ведомого вала коробки и шестерни, а далее входит в зацепление.
• Шестерня вторичного вала МКПП блокируется.
• Трансмиссия передает вращательный момент на колеса с определенным передаточным числом.

Переключения осуществляются менее, чем за полсекунды. Каждая ступень работает в определенном диапазоне скорости движения авто.

Особенности РКПП

Работа роботизированной коробки передач.

Приводы переключения скоростей на роботах оснащаются либо электрическими моторчиками, либо поршневой гидравлической системой. Но выполняют они одну и ту же задачу — передвигают синхронизаторы шестеренок вторичного вала и выжимают сцепление.

Главное отличие в том, что гидравлика работает быстрее и мягче. Но она более дорогая в производстве, поэтому такими РКПП снабжены в основном автомобили высокого класса. Самой востребованной является DSG от немецкого концерна Volkswagen.

ЭБУ для коробок делают и отдельным, и совмещенным с блоком управления ДВС. Последний вариант наиболее целесообразен, если алгоритм управления робота учитывает показания тех же систем, что и управление двигателем, например ABS или ESP.

Механическая коробка для начинающих

Эксплуатация механической коробки является сложной задачей для «чайников», как часто называют начинающих водителей. Необходимо контролировать обороты двигателя, переключать скорости, при этом не терять концентрации и следить за дорогой.

Для управления механической коробкой необходимо:

• запомнить алгоритм переключения передач;
• контролировать значения скорости и оборотов визуальным методом (по приборам);
• нажатие и отпускание педали сцепления выполняется плавно и до упора.

Если у водителя нет уверенности в своих силах, то рекомендуется потренироваться в управлении на свободной площадке. Постепенно человек начинает распознавать моменты переключения передач на слух. После этого для него не возникает трудностей при эксплуатации механической трансмиссии.

Скоростные диапазоны движения и схема переключения скоростей

Для автомобилей с двигателями объемом 1,2-2,0 л производители рекомендуют выдерживать скорости на передачах:

• первая — трогание с места и движение до скорости 20-30 км/час;
• вторая — разгон до 30-40 км/час;
• третья — движение со скоростью до 40-60 км/час;
• четвертая — 60-80 км/час;
• пятая — быстрее 80 км/час.

Рекомендуем: Устройство задней подвески

Значения указаны для движения по дороге с твердым покрытием. При эксплуатации автомобиля по бездорожью или скользкой трассе значения скоростей будут иными. Кроме того, для интенсивного разгона скорость на передаче может превышаться.

Пример графика скоростных диапазонов механической трансмиссии

Двигатели современных автомобилей не позволяют раскрутить коленчатый вал свыше допустимых оборотов, поскольку оборудованы электронным ограничителем.

Рекомендации со скоростными режимами движения на каждой передаче приведены в инструкции по эксплуатации автомобиля. В период обкатки возможно снижение показателей, необходимое для приработки деталей.

Подробный алгоритм переключения скоростей выглядит следующим образом:

1. Быстрым и плавным движением левой ноги выжать педаль сцепления до упора. Педаль газа при этом отпущена.
2. В момент достижения педалью сцепления низшей точки перевести рычаг выбора передачи в желаемую точку.
3. Плавно отпустить педаль сцепления, одновременно немного прибавляя обороты правой ногой. Этот пункт позволяет компенсировать снижение скорости транспортного средства за время переключения.
4. Добавить газ для достижения желаемой скорости.

Основные ошибки новичков — чего следует избегать

Неточности, которые допускают начинающие водители при работе с механической коробкой:

1. Сложности с троганием. Малоопытный водитель не может определить момент начала функционирования сцепления и работает им слишком быстро или медленно. Из-за этого мотор либо глохнет, либо подгорают фрикционные накладки сцепления.
2. Отсутствие слухового определения числа оборотов. Новичок продолжает ехать на повышенной частоте вращения, вместо того чтобы перейти на другую передачу. Или наоборот, не чувствует снижения оборотов мотора, продолжая попытки разгона на повышенной скорости. В обоих случаях двигатель подвергается сильным нагрузкам, снижающим ресурс. Кроме того, повышается расход топлива.
3. Попытки тронуться с места на повышенной передаче. Теоретически, опытный водитель может поехать с места со 2-й или 3-й передачи.
4. Удержание левой ноги на педали сцепления. Из-за этого устает ступня, постоянно находящаяся в напряжении. Немного поджатая педаль частично отключает сцепление, увеличивая его пробуксовку и износ.
5. При переключении левая рука неопытного водителя смещает руль в сторону, отклоняя авто от движения по выбранной траектории.

Как переключаться и слушать двигатель?

В процессе движения автовладельцу необходимо распознавать число оборотов двигателя на слух. Помощником малоопытным водителям является тахометр. При эксплуатации бензинового двигателя рекомендованный диапазон оборотов лежит в пределах 2-3 тыс. об/мин, для дизеля — 1,5-2,5 тыс. об/мин.

«Автоматы»

Владельцы особого агрегата трансмиссии, «автоматов», получают автоматизированную работу крутящего момента. Различия между ними заключаются в количестве, способе передач, типе сцепления. Они единственные, которые имеют до 8-ми передач.

Главной деталью здесь является редуктор. Преобразует крутящий момент гидротрансформатор, а регулирует планетарный редуктор — гидравлика. В таком типе КПП автовладельцы отыщут несколько режимов передач:

• спорт;
• классика;
• зима;
• ручное переключение.

Такое устройство позволяет не зависеть от погодных условий и других обстоятельств. АКПП характеризуется удобством управления, возможностью концентрироваться только на движении авто. Данный тип подходит для начинающих автолюбителей и женщин, имеет экономный режим эксплуатации двигателя. В противовес очевидным плюсам вы почувствуете повышенный расход топлива, высокую стоимость обслуживания, незначительную потерю в динамике и скорости. С «автоматами» практически невозможно выбраться из грязи, снежного завала путем «раскачки» машины.

Ступени в коробке

Исходя из числа ступеней, можно выделить несколько разновидностей МКПП:

• двухступенчатые: первые машины, запущенные в серийное производство, иногда снабжались КПП с 2 передними скоростями и 1-2 задними, как это было у Ford T;
• трёхступенчатые: в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого века большая часть машин оснащалась тремя ступенями, а на советских дорогах даже выставлялись знаки, требовавшие от автомобилиста, подъезжающего к пересечению с железной дорогой, переходить с 3 на 2, а затем и на 1 передачу;
• четырёхступенчатые: в США они долгий период считались спортивным элементом, а в Европе с начала шестидесятых ими стали оснащать большую часть машин;
• пятиступенчатые: МКПП с 4 основными передними скоростями и дополнительной 5, повышающей, появились в 60-е годы прошлого века, а в 80-е получили широкое распространение;
• шестиступенчатые: в девяностые появились МКПП с шестью скоростями, среди них могли оказаться одна-две повышающие;
• семи- и более ступенчатые: такие МКПП вошли в обиход уже в нашем веке.

Полуавтоматизированные трансмиссии с электронным переключением скоростей просто по направлениям вверх-вниз, как на Bugatti Veyron, предлагают для использования практически неограниченное количество ступеней, предоставляя автомобилисту возможность комфортного управления ими. И всё же, популярные современные легковые машины в основном довольствуются 5-6.

Устройство механической коробки передач

Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

• картера;
• первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
• дополнительного вала и шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
• рычага переключения.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки. Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.

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.

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.

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.