Види коробки. Принцип роботи механічної коробки передач Що означає механічна коробка передач

Кожен автолюбитель бачив чи навіть керував автомобілем з МКПП, адже навчання у більшості автошкіл проходить, як правило, на «механіці». Але не кожен знає історію походження цього агрегату, принцип його роботи, переваги та недоліки. Саме про це ми й поговоримо у цій статті.

Автоледі та механічна коробкапередач – поняття несумісні. Повірте, керувати автомобілем, фарбувати губи, розмовляти по телефону та перемикати передачі – реально складно.

Спочатку давайте розберемося яка розшифровка у аббревіатури МКПП і що це взагалі означає. МКПП розшифровується як механічна коробка перемикання передач і це те, що перемикання передач здійснюється механічним шляхом, тобто вручну.

Якщо спробувати провести короткий описмеханічної коробки, то можна сказати, що вона є блоком з безліччю шестерень всередині, який впритул прилягає до двигуна і передає його енергію на колеса. Взаємодія з МКПП відбувається за допомогою важеля перемикання передач та педалі зчеплення.

Появі механічної коробки ми зобов'язані жінці. Так-так, ви не дочули і цією жінкою була ніхто інша, як дружина Карла Бенца Берта Бенц. Саме вона, після завершення свого знаменитого турне на автомобілі Motorwagen, висловила чоловікові своє невдоволення з приводу того, що тяги двигуна не вистачало, щоб подолати навіть невеликий пагорб. Це сталося 5 серпня 1888 року. Не наважившись сперечатися з жінкою, Карл Бенцв 1893 році випускає автомобіль Benz Velo, на якому крутний момент від двигуна до колес передавала 2-ступінчаста планетарна механічна коробка передач.

Берта Бенц - дружина Карла Бенца, перший автомобіль Бенца "Motorwagen" і знамените турне з Мангейма до Пфорцгейму і назад, яке здійснила Берта Бенц в 1888 році.

Далі ручна трансмісія або МТ (механічна трансмісія) еволюціонувала тільки за рахунок збільшення кількості передач і цей процес був досить швидким. Перші двоступінчасті коробкиіз задньою передачею ставилися ще на перші серійні автомобілі марки Fordвже на початку 20 століття. Триступінчасті коробки також не змусили на себе довго чекати і з'явилися вже в 1910 році. Вони застосовувалися на європейських автомобілях, а згодом і на американських. Триступінчасті МКПП мали велике поширеннядо початку 1960-х років.

Далі у світ виходять чотириступінчасті коробки, які, до речі, з'явилися дуже давно, але через те, що перші зразки були без синхронізаторів, вони не користувалися популярністю. Коли ж у 1960-х роках 4-ступінчаста коробка передач отримала синхронізатори, тоді вона і отримала своє широке застосування. У США «чотириступки» ще довго використовувалися тільки на спортивних автомобілів, а Європі відразу стали встановлюватися практично скрізь.

Перша 5-ступінчаста коробка з'явилася також у 1960-х, але масове застосування вона отримала лише через 20 років. У таких коробках було чотири основні передні передачі, а п'ята, що підвищувала, була вбудована в саму коробку. До цього підвищуюча передача (вона ж «овердрайв») являла собою окремий агрегат.

У 1990-х з'являються шестиступінчасті МКВП. Вони теж мали чотири основні швидкості, але тих, що підвищували у них, вже було дві. Ще через 10 років з'являється 7-ступінчаста «коробка», яка володіє п'ятьма базовими та двома підвищуючими передачами.

Механічні семиступінчасті коробки передач встановлювалися на спортивні автомобілі Porsche 911 та Chevrolet Corvette Stingray, з метою більш ефективного використання крутного моменту потужного двигуна.

На цьому розвиток МКПП поки що закінчився – конструкторська думка пішла у розвиток автоматичних коробок передач. на Наразінащадками «механіки» є роботизовані коробкипередач. Вони мають такий самий пристрій і технічні характеристики, Що і МТ, але перемикають швидкості і керують зчепленням самостійно.

Пристрій

Механічна коробка передач є набором валів з шестернями. Всі ці деталі розміщуються в одному корпусі. «Механіка» буває тривальної та двовальної.

Перший варіант встановлюється на автомобілях з класичним компонуванням - передньомоторна задньопривідна. Це наші улюблені «копійки» і «шістки». У такі МКПП входять первинний, вторинний та проміжний вали.

Малюнок механічної коробки передач, на якому видно, що конструкція "механіки" досить проста - набір шестерень, ведучий і ведучий вали, муфти перемикання.

Первинний вал (він ведучий) забезпечує з'єднання коробки з маховиком двигуна через зчеплення. Вторинний (відомий) з'єднується з карданним валом, а проміжний служить передачі обертання від первинного валу до вторинного.

На первинному валу знаходиться провідна шестерня, яка рухає проміжний вал, а на ньому, у свою чергу, розташований свій блок шестерень. Вони жорстко з'єднані з валом і найчастіше є з ним одним цілим. На вторинному валу розташовується набір ведених шестерень, які у шлицах вала і переміщаються ними. Також вони можуть обертатися у маточині.

Тривалі МКПП мають великі габаритиі вага, ніж двовальні, але в них може бути реалізована пряма передача моменту, що крутить, від первинного валу відразу на вихідний. Також тривальні МКПП мають можливість досягнення більших передавальних чисел і ширшим силовим діапазоном, ніж їх двовальний конкурент.

Трихвальні «коробки» в даний момент встановлюються на всі автомобілі з класичним компонуванням, а також на вантажівки та позашляховики.

На цій простій схемі вказані основні вузли механічної тривальної коробки передач.

На більшості сучасних передньопривідних автомобіляхвстановлюються двовальні МКПП. У них момент, що крутить, передається від шестерень первинного валу на шестірні. вторинного валу. Первинний вал, як і в тривальних МКПП, з'єднується з двигуном, а вторинний передає крутний момент на колеса. Розташовуються вали паралельно один до одного.

Через відсутність проміжного валу такі коробки компактніші і мають меншу вагу, але через велику кількість додаткових шестерень ККД у цього типу МКПП нижче. Перевага двовальних МКПП полягає в можливості компонування об'єднання двигуна і трансмісії в єдиний силовий агрегат відносно невеликого розміру. Такі характеристики дозволяють використовувати цей тип МКПП в автомобілях заднім моторомта переднім приводом, а також на важких мотоциклах.

Принцип перемикання передач

У МКПП між шестернями вторинного валу розташовуються муфти увімкнення передач. Залежно від числа муфт коробки діляться на кілька типів – двоходові, триходові, чотириходові тощо. Наприклад, триходові МКПП мають три муфти включення, кожна з яких може блокувати дві шестерні на кожному валу. Звідси випливає, що триходова МКПП може мати 4 або 5 передач переднього ходу. Чотирьохходові можуть мати вже 6, 7 або 8 передач. Йдемо далі.

На шестірнях вторинного валу є зубчасті вінці. Вони з'єднуються із задніми торцями ведучого валу, а вінці у відповідь знаходяться на муфтах включення. Коли ви перемикаєте швидкості, пересуваючи важіль перемикання передач, то за рахунок спеціального приводу через повзуни починають рухатися вилки перемикання передач, які і переміщують вищевказані муфти. У МКПП є спеціальний блокуючий механізм, який допускає включення кількох передач відразу.

Коли муфта, що включає, підходить до необхідної шестерні, їх вінці з'єднуються і муфта блокує шестерню передачі. Тоді вони починають спільне обертання, і таким чином момент, що крутить, прямує до колес.

Анімована схема перемикання 4-ступінчастої коробки. Перший шток включає першу та другу передачі, другий шток - третю та четверту, а третій шток для задньої передачі.

Щоб перемикання передач проходили без ударів та поштовхів, у МКПП передбачені синхронізатори. Вони вирівнюють швидкості обертання шестірні та муфти і не дають муфті зробити свою роботу, поки зазначені швидкості не зрівняються.

Управління "механікою"

Класичний спосіб перемикання передач МКПП здійснюється за допомогою спеціального важеля. Він знаходиться прямо на кришці коробки, або з'єднується з нею через подовжувач. Він і впливає на вилки перемикання передач, а управління самим важелем здійснюєте ви самі.

За такої схеми управління швидкості включаються найбільш чітко. Також ця схема відрізняється довгим терміном експлуатації, але вона має й недоліки. Класична схема управління МКПП дуже залежить від компонування автомобіля. У багатьох випадках важіль може бути винесений уперед або назад щодо водія, створюючи незручні умови для перемикання. До того ж, через те, що важіль має безпосередній контакт із коробкою, на нього передається вібрація від двигуна.

Друга схема управління МКПП - коли важіль розташовується на відстані від коробки та з'єднується з нею за допомогою тяг. Таке рішення дозволяє встановлювати важіль у зручному для водія місці незалежно від компонування автомобіля. До того ж, за такої схеми на важіль не передається вібрація. Але такі коробки мають свої особливості. По-перше, тяги з часом розбовтуються, внаслідок чого їх необхідно регулювати або навіть міняти, а по-друге, спостерігається знижена чіткість перемикання передач.

Важіль перемикання передач та педаль зчеплення – обов'язкові атрибути для керування механічною коробкою. Якщо з педаллю зчеплення ще якось можна змиритися, то важіль перемикання завдає труднощів у керуванні автомобілем, особливо у новачків та жінок.

Дві вищезгадані схеми є основними. Але існують також інші. Наприклад, перемикання за допомогою пневматичних або електромеханічних приводів. Такі схеми використовуються в основному на вантажівках, автобусах та сільськогосподарській техніці, тому ми не будемо їх докладно розглядати. Також існує секвентальне управління "механікою". У ньому швидкості перемикаються послідовно за допомогою важеля-качалки, джойстика або пелюсток. Секвентальне перемиканнязастосовується в основному на спортивних автомобілях та мотоциклах. На таких МКПП зазвичай зчеплення автоматизоване.

Переваги і недоліки

І насамкінець, давайте розглянемо, у чому плюси та мінуси механічних коробок передач. Почнемо із приємного.

Вартість МКПП нижче, ніж будь-які інші коробки. Також дешевше їх ремонт та вартість обслуговування, та й потрібні вони рідше, ніж на автоматичних коробках. Крім того, механічна коробка передач має більше. довгий термінслужби та при експлуатації її важче зламати. В середньому в залежності від моделі механічна коробка «ходить» 200-300 тисяч кілометрів, що в деяких випадках можна порівняти з терміном служби автомобіля. Особливості ж автоматичних коробок передач у тому, що вони мають купу будь-яких правил, які усвідомлено або несвідомо автомобілісти часто порушують, тим самим скорочуючи термін служби коробки.

Механічна коробка передач збільшує динамічні якості автомобіля, оскільки має більше високий ККДта технічні характеристики, які сприятливо впливають на розгін автомобіля. До того ж, враховуючи скільки важить МКПП (25-30 кг), у порівнянні з «автоматами», вага яких щонайменше 50 кг, також веде до зниження загальної масиавтомобіля.

До плюсів можна віднести також великий набір технік водіння на «механіці». Водій має право сам визначати, як йому їхати. Особливо це актуально під час їзди бездоріжжям або слизькою дорогою.

Добра МКПП і в «зламаних» ситуаціях. Якщо у вас "механіка", то ви зможете завести автомобіль "з штовхача", а також буксирувати його на будь-яку відстань і на будь-якій швидкості без шкоди для коробки, чого категорично не можна робити на "автоматі".

Такі особливості, як відсутність необхідності в окремій системі охолодження та низька витратапалива, також характеризують «механіку», як виграшний варіант.

Мабуть, єдиним недоліком механічної коробки є сам факт взаємодії з нею - водієві постійно потрібно перемикати швидкості, синхронно маніпулювати педалями газу та гальма і стежити за оборотами двигуна. Особливо це заважає в пробках і створює незручності для водіїв-початківців і для представниць прекрасної статі.

Хтось звикає до цієї необхідності, а хтось так і не може змиритися, але механічні коробки передач поступово відживають своє століття і на думку експертів скоро настане час, коли нові автомобілі взагалі не будуть комплектуватися механічною трансмісією. Технічний прогресневблаганний і чим швидше вдосконалюватимуться автоматичні коробки передач, тим швидше людибудуть відмовлятися від механічних, але фанати, для яких відчуття повного контролю за автомобілем цінніші, ніж комфорт, будуть завжди.

На відео продемонстровано як зробити механічну коробку передач своїми руками… із 116 деталей Lego. Мінус цієї коробки в тому, що ви не зможете на ній їздити, плюс - їй не потрібне трансмісійне масло.

Механізм управління, за допомогою якого здійснюються включення і вимикання передач, знаходиться зазвичай в кришці коробки передач і приводиться в дію важелем, що коливається.

Розглянемо пристрій механізму керування (перемикання) п'яти ступінчастою коробкоюпередач.Важіль перемикання передач вільно хитається у сферичному гнізді кришки коробки передач, спираючись на нього кульовим потовщенням та утримуючись у ньому пружиною та фіксатором (штифтом).

Мал. Механізм перемикання передач:
1 - повзун; 2 – верхня кришка картера коробки передач; 3 - вилка перемикання 1 передачі та ЗХ; 4 - вилка перемикання II та III передач; 5 - вилка перемикання IV та V передач; 6 - кулька замкового пристрою; 7 – корпус фіксатора; 8 – пружина фіксатора; 9 – штифт замкового пристрою; 10 - кулька фіксатора; 11 – вентиляційний ковпачок; 12 - пружина запобіжного пристрою; 13 – шток; 14 - штовхач

Нижній кінець важеля входить у паз однієї з трьох виделок, кожна з яких переміщає каретку синхронізатора або шестерню передачі I і заднього ходу. Для зменшення ходу важеля перемикання передач при включенні передачі I або передачі заднього ходу є проміжний важіль, встановлений на осі.

Фіксація включеного або вимкненого положення в коробці забезпечується за допомогою фіксаторів, що складаються з кульок 10 і пружин 8, розміщених вертикально в припливах верхньої кришки 2 картера коробки. Кульки входять у верхні поглиблення повзунів. На кожному повзуні 1 є три поглиблення: одне (середнє) — для нейтрального становища і дві — для відповідних передач. Відстань між поглибленнями вибрано такими, щоб забезпечити зчеплення відповідних зубчастих вінців на всю довжину зубів.

Для запобігання випадковому включенню одночасно двох передач служить замковий пристрій, що складається зі штифта 9 і двох кульок 6. Для кульок на повзунах є бічні заглиблення, а штифт встановлений горизонтальному отворі середнього повзуна. Сума діаметрів усіх кульок і довжини штифта дорівнює відстані між крайніми повзунами, підсумовуваною з величиною одного заглиблення на повзуні. Внаслідок цього при переміщенні одного з повзунів два інших замикаються кульками в нейтральному положенні. Для включення передачі I або передачі заднього ходу необхідно докласти додаткове зусилля, щоб важелем перемикання передач стиснути до упору пружину запобіжного пристрою і тим самим запобігти можливості випадкового включення передачі заднього ходу при русі вперед.

Привід перемикання передач у коробках передач ТЗ встановлюється як важільний безпосередньо на кришці коробки передач, так і дистанційний (наприклад, у автомобіля КамАЗ).

Потреба наявності коробки передач (КПП) викликана фактом: будь-який сучасний двигун має відносно неширокий діапазон оборотів коленвала, в якому і крутний момент, і потужність мають свої максимальні значення при заданій величині витрати палива. Крім того, будь-який двигун не можна розкручувати безмежно - для будь-якого мотора існує якась "червона зона", тобто така частота обертання коленвала, яку перевищувати просто неприпустимо, інакше не уникнути серйозних поломок.

Що це – коробка передач?

Коробкою передач прийнято називати механізм, головним призначенням якого є передача руху обертального характеру з колінвалу двигуна на кардан або передні півосі (у задній або передньопривідних моделяхвідповідно), тим самим керуючи цим автомобілем за допомогою зміни таких параметрів, як швидкість обертання і момент, що крутить, а також напрям руху (вперед або назад).

Природно, ніяка коробка не здатна збільшити потужність мотора, але вона здатна змінювати те, що є, для найкращого його узгодження з реальними умовами експлуатації, змінюючи для цього передавальне число між своїми входом і виходом так, щоб забезпечувалися найвигідніші паливо-економічні і тягово-швидкісні властивості. Крім того, до «зобов'язань» коробки передач відноситься реалізація холостого режиму роботи двигуна і можливості автомобіля пересуватися заднім ходом.

Необхідність застосування коробок передач обумовлена ​​відмінністю кутових швидкостей колінвала та провідних коліс, що не дозволяє здійснювати привід провідних коліс безпосередньо від колінвалу. Так, колінвал сучасного двигунамає, як правило, кутову швидкість в діапазоні між 500 і 9000 об/хв, а кутова швидкістьпровідних коліс може бути в діапазоні між 0 і 1800 об/хв.

З цього випливає, що поєднати одне з одним за цим параметром, не застосовуючи коробку передач, ніяк не вийде. Нарешті, мають досить вузький діапазон, в якому вони мають вигідні характеристики по крутному моменту – від 3000 до 7000 об/хв, «прив'язати» який до реальних умов експлуатації ніяк не виходить, якщо намагатися обійтися без пристроїв типу КПП.

Як оминути ці проблеми?

Найпростіше - змінюючи такі параметри, як частота обертання веденої шестерні і момент, що крутить, на її валу за допомогою спеціально підібраних шестерень. Тепер, починаючи рух, вибір першої передачі означатиме, що ми вибрали пару шестерень з тим значенням передавального числащо відповідає включеній першій передачі. Оскільки зазвичай передавальні числа зменшуються зі зростанням номера передачі, то даному випадкуматимемо найбільше значення передавального числа, найменшу частоту обертання провідних коліс, але максимально можливе значення крутного моменту.

Протягом подальшого розгону одна за одною включаються наступні передачізавдяки чому підвищується частота обертання коліс, але падає крутний момент. Навіть цей короткий опис показує - коробка передач виконує важливі функції, без яких ні про яку їзду не було б жодної розмови. Отже, коробка передач, по суті, є багатоступінчастим редуктором, за допомогою якого забезпечується можливість перетворення обертального руху коленвала поступальний рухавтомобіля.

Передатне число – що це за звір?

Цим поняттям позначається відношення швидкостей обертання двох шестерень, що взаємодіють. Інакше кажучи, відношення між кількостями зубів у ведучої і веденої шестерень – це і є передатне число. Різні передачі, природно, вимагають різних передавальних чисел - максимальне передатне число застосовується на найнижчій передачі (1-й), а мінімальне - на вищій. «Пряма» передача відповідає передатному числу, що дорівнює 1. При доборі передавальних чисел їх прагнуть вибрати такими, щоб вони були цілими.

Можна навести такий приклад: маємо дві пов'язані один з одним шестірні, на кожній з яких ставимо маркером за позначкою один проти одного. Якщо дана пара шестерень має передатне число, рівне, наприклад, двом, це означає, що через два обороту від початку обертання нанесені на шестірні мітки знову збігатимуться. І кожні два оберти ця картина повторюватиметься – збігатиметься та сама пара зубів, тобто саме ця пара навантажена більше за інших, і з цієї причини набагато швидше зламається або зноситься. Тому підбір передавальних чисел – досить відповідальна операція, які значення вибираються дробовими.

Влаштування механічної коробки

Схема тривальної коробки передач заднього приводу автомобіля

Влаштування механічної коробки передач тривального виконання (про відмінності двовального виконання згадаємо далі) передбачає розміщення в картері коробки трьох валів - первинного, вторинного та проміжного. Первинний вал (або провідний) завдяки механізму зчеплення може зчленовуватися і обертатися разом з ним. Вторинний вал (або ведений) має постійне з'єднання з карданним валом. Обертання первинного валу за допомогою проміжного вала може передаватися вторинному.

Розташовані первинний і вторинний вали послідовно, а опорою вторинного валу є підшипник, запресований хвостовик первинного валу. Таким чином, жорсткого зв'язку між собою два ці вали не мають, а їх обертання відбувається незалежно. Проміжний вал змонтований паралельно названим валам.

На всіх валах встановлені шестірні. Первинний вал несе на собі провідну шестерню, що обертає проміжний вал. Останній несе на собі блок шестерень, що жорстко з ним з'єднаний і часто виконується з ним як єдине ціле. Вторинний вал несе у собі ведені шестерні – ці шестерні мають можливість переміщення по шлицам вздовж валу.

На останньому валу розташовуються також муфти, які включають ті чи інші передачі. Залежно від числа муфт коробки передач бувають двоходові, триходові і т.д. Сучасна чотириходова коробка, наприклад, може мати 6 або 7 прямих передач плюс задній хід.

У ручній коробці перехід від однієї передачі в іншу здійснює водій за допомогою спеціального важеля, що знаходиться всередині салону автомашини. Щоб уникнути включення двох передач одночасно (небезпечно поломкою коробки), в ній встановлений спеціальний замок, а щоб уникнути мимовільного вимкненняпередач є спеціальний блокуючий механізм.

Принципи функціонування

Припустимо, швидкість обертання коленвала становить 1000 об/хв, і завдяки механізму зчеплення відповідний момент, що крутить, отримує первинний валкоробки передач. Якщо тепер включити першу передачу, то жорстко закріплена на цьому валу шестерня увійде в зачеплення з іншою шестернею, яка більша за розміром і має вчетверо, наприклад, більше зубів.

Отже, вал, на якому встановлена ​​друга шестерня, обертатиметься зі швидкістю в чотири рази менше швидкостіколінвала, тобто 250 об/хв. Швидкість обертання зменшилася в чотири рази відповідно до співвідношення зубів шестерень, а момент, що крутить, в таке ж число разів збільшиться на другій шестерні.

Застосування різних передавальних чисел пар шестерень дозволяє отримувати від двигуна і передавати далі на провідні колеса автомобіля різні моменти, що крутять. Інакше кажучи, обертання колінвала двигуна 1000 об/хв можна перетворити, при виборі відповідних передач, обертання провідних коліс автомобіля зі швидкістю, наприклад, 333 або 250 об/хв і т.д.

Задня передача

Реалізація можливості пересування автомобіля заднім ходом забезпечується наявністю в коробці передач відповідного механізму, що складається з додаткового валу та встановленої на ньому шестерні заднього ходу. Якщо вибрати задній хід, то між вторинним і проміжним валами буде додатково включена ця шестерня, завдяки якій вторинний вал коробки передач обертатиметься в протилежний, у порівнянні зі звичайним напрямком, бік за рахунок непарної кількості зчеплених один з одним шестерень.

Класифікації сучасних ручних коробок

За кількістю передач

Всі коробки умовно поділяються на види в залежності від кількості ступенів передач, що реалізуються ними. Розрізняють 4-, 5-, 6-, і навіть 7-ступінчасті коробки. Збільшення числа передач ґрунтується на необхідності передавати крутний момент у найбільш ефективних межах. Так, якщо двигун має найбільше значення моменту, що крутить, на порівняно невисоких оборотах, то розганяти його до більш високих оборотівнемає сенсу - потужність, що розвивається ним, лише падати при підвищенні частоти обертання. У таких ситуаціях набагато ефективнішим рішенням буде застосування відповідної коробки;

За кількістю валів

Коробки передач бувають 3- та 2-вальними залежно від того, скільки валів вони містять. 3-вальними коробками (описані вище) обладнуються автомашини як з переднім, так і з заднім приводом, а 2-вальними коробками обладнуються, в основному, передньопривідні. легкові автомобілі. 2-вальна коробка, як випливає з назви, містить у собі лише два вали, хоча в цілому їх розташування та призначення аналогічні 3-вальної коробки. Відмінності полягають у розташуванні валів щодо один одного – воно паралельне у 2-вальній коробці. Друга відмінність полягає у схемі створення передач – у 3-вальній коробці одна передача реалізується двома парами шестерень, а у 2-вальній – лише однією парою. 2-вальні коробки не мають прямої передачі, зате можуть мати не один, а відразу кілька ведених валів.

Переваги механічних коробок:

• вартість та маса «механіки» відносно нижча, ніж ті ж параметри в інших типів коробок;
• ККД "механіки" вище, ніж у коробок інших типів;
• завдяки своїй високої надійності, "механіка" має великий термін служби;
• механічна коробка надає великий вибірстилів їзди в різних умовахексплуатації автомобіля, наприклад, бездоріжжя, бруд, ожеледиця;
• машину з «механікою» за необхідності можна буксирувати будь-куди, не побоюючись неприємних наслідківз боку коробки;
• наявність саме ручної коробки забезпечує можливість запуску автомобіля з штовхача і допускає від'єднання трансмісії від двигуна.

Недоліки механічних коробок:

• в умовах тривалої їздипо місту або в пробках значно більше втомлює водія;
  потребує водія певних навичок керування автомобілем типу плавного переходуміж передачами;
• порівняно великий час зміни передач, оскільки він потребує тимчасового відключення коробки від двигуна (вимкнення зчеплення);
• відносно невеликий ресурс механізму зчеплення

Нові розробки у світі КПП

Нинішня різноманітність коробок передач – це не застиглий металозбірник, а вбираючи в себе все нове - світ коробок передач. Тим не менш, звичайні коробки, що з'явилися одночасно з появою автомобіля, мають найменші темпи розвитку, а роботизовані - найвищі, при цьому останні перестають бути звичайними модернізованими коробками, все далі йдучи від них - дається взнаки повне управлінняелектронікою та приводами, а їх проектування йде вже за своєю особливою технологією. Тобто ці коробки фактично все більше віддаляються від механіки, яка їх породила.

Це видно і за результатами - кращі коробки-роботивід Ferrari забезпечують перемикання передач протягом не більше 60 мс, а коробки передач типу DSG (Volkswagen) здатні включати окремі передачі за 8 мс! Завдяки цьому Volkswagen Golf, наприклад, оснащений 7-ступінчастою коробкою цього типу, приблизно на 20% економічніше, ніж той самий автомобіль, але обладнаний традиційною «механікою».

У Останніми рокамирізко покращилися характеристики систем мастила - коробки передач, що нині випускаються, нерідко оснащені системою мастила під тиском, а іноді - ще й спільного використання з двигуном. Таке рішення дає можливість різко збільшити ресурс роботи коробки передач щодо звичної для всіх системи мастила за рахунок присутнього в картері двигуна масла, а також забезпечити необхідне охолодження коробки завдяки постійної циркуляції масла. Сьогодні існує вже досить велика кількість механічних коробок, але використовують для свого змащення олія ATF, тобто олія для .

Насамкінець варто сказати, що тенденцією нашого часу є і те, що пристрій механічної коробки передач все більше ускладнюється в гонитві за динамікою, швидкістю, економічністю ... Якою вона буде в майбутньому, важко сказати, напевно, ніхто і не скаже.

Autoleek

Сьогодні ми розглянемо пристрій механічної коробки передач, її позитивні та негативні сторони, а також несправності, що найчастіше зустрічаються. Незважаючи на дуже широкий вибіравтомобілів забезпечених автоматичною трансмісією, транспортні засоби з МКПП також актуальні. Це пов'язано з тим, що надійність і запас ресурсу механіки відчутно вище, ніж у автоматичних аналогів. Крім того, автомобілі з механікою набагато швидше, а їх керування вимагає від водія більше активності при їзді.

На фото - ручка 7-ступінчастої КПП

Трансмісія призначена для зміни частоти крутного моменту, що передається від ДВЗ. У ручному агрегаті водій сам приймає рішення, яке передатне число потрібно включити у конкретній ситуації.

Сучасні легкові автомобілі зазвичай постачаються п'ятьма ступінчастими трансмісіями: чотири базові, і одна підвищує. Це, мабуть, найбільш оптимальний варіантдля більшості водіїв. До подібних моделей відносяться вітчизняні та безліч імпортних транспортних засобів, таких як . Однак є моделі і з великою кількістющаблів. МКПП з шістьма чи сімома передачами мають зазвичай п'ять базових щаблів і дві чи одну підвищують.

Овердрайв, або передача, що підвищує, має передатне число менше одиниці. Іншими словами, при включеній підвищувальній передачі ведений вал обертається швидше за ведучого.

Шість чи сім'ю ступінчастою механікоюукомплектовано дорожчі транспортні засоби. Наприклад, КПП або має шість передавальних положень, а Porsche 911 останнього поколінняоснащений семи ступінчастою механічною коробкою.

Вже й бюджетні моделінаприклад, Kia Rioабо Hyundai Solaris 2016-2017 років випуску оснащуються 6-ступінчастою кпп.

Переваги шестиступінчастої трансмісії

Природно, шести чи семи ступінчаста КППвигідно відрізняється від п'яти ступінчастих агрегатів. Насамперед варто відзначити, що процес перемикання значно менше вичерпує ресурс ДВС, так як перехід від одного швидкісного режимудо іншого більш плавний. Крім того, витрата палива на шести ступінчастих МКПП дещо нижча, особливо в заміському циклі руху. Динаміка розгону набагато вища завдяки тому, що передачі короткі.

В кожному сучасному автомобілі, укомплектованому шести ступінчастою механікою, є електронне обладнання, яке сповіщає водія про необхідність перемикання. Подібне є й у машинах із п'яти ступінчастою коробкою, але далеко не завжди.

Пристрій механічної КПП

Трансмісія автомобіля є багатоступінчастим редуктором, принцип роботи якого полягає в черговому зачепленні окремих зубчастих пар.

Зчеплення

Плавність перемикання з однієї передачі на іншу у механіці відбувається завдяки наявності вузла зчеплення. Він дозволяє на час перемикання перервати зв'язок трансмісії із силовим агрегатом. Його механізм є проміжною ланкою між двигуном автомобіля і коробкою передач. Крім забезпечення плавності перемикання, вузол зчеплення знижує коливання передані від ДВЗ.

Зчеплення ділиться за типом конструкції і три види: фрикційний, гідравлічний та електромагнітний.

Фрикційний вигляд найпопулярніший і може бути однодисковим, дводисковим, багатодисковим.

Сьогоднішні транспортні засоби зазвичай обладнані саме однодисковими моделями.

Принцип роботи вузла є досить простим. Маховик, що встановлюється на колінвалі ДВС, працює як провідний диск. До нього притискається ведений диск за допомогою диска, а натискання на зчеплення послаблює цей зв'язок. Діафрагмова пружина забезпечує оптимальне стиснення веденого диска з маховиком.

Натискний диск з діафрагмою є цільною конструкцією – кошиком зчеплення. Кошики бувають як натискні, і витяжні, але найчастіше зустрічається саме перший тип.

За допомогою шліць ведений диск стикується з первинною віссю МКПП. Плавність увімкнення передачі відбувається завдяки демпферним пружинам, розташованим на маточині диска. Крім того, ведений оснащений фрикційними накладками, які здатні короткочасно при включенні зчеплення витримувати високі температури.

Переключення передач

У кожній КПП паралельно розташовані вали, на яких знаходяться зубчасті колеса. Існують тривальні та двовальні трансмісії. Вали називаються провідний (первинний), ведений (вторинний), а також у тривальному типі є ще проміжний.

Трихвальний тип

Первинний вал приймає від ДВС, і з його осі з допомогою жорсткого зачеплення з шестернею провідного валу, обертання передається на проміжний вал. Вторинна та первинна вісь знаходяться в одній площині та стикуються між собою підшипником. Завдяки цьому їхнє обертання відбувається або абсолютно незалежно або через проміжний вал. Зубчасті колеса на вторинному валу не мають жорсткої фіксації і розмежовані між собою синхронізаторами, які щільно сидять на валу, але можуть ходити по його осі за допомогою шліців. Торець синхронізатора має зубчасті вінці, що дозволяють йому увійти до зачеплення з аналогічними вінцями на зубчастому колесі.

У нейтральному положенні колеса обертаються на валу безперешкодно, а синхронізатори розімкнуті. Коли вмикається передача, вилка зміщує муфту і ставить її в зачеплення з певним зубчастим колесом.

З вторинної осі обертання переходить до , або в передньопривідних машинах. Для включення заднього ходу КПП встановлено проміжне колесо, яке змінює обертання від проміжної осі на зворотне.

Тривісні агрегати найбільш популярні і встановлюються практично в кожному сучасному автомобілі.

Двохвильовий тип

Первинний вал двовісного агрегату має безліч шестерень, а не одну. Оскільки проміжна вісь відсутня, її місце займає ведена із встановленими на ній муфтами-синхронізаторами та шестернями. за великому рахункурізниця полягає у наявності лише однієї пари зачеплень між осями для кожного ступеня, а не двох.

Перемикання здійснюється аналогічним методом - вилка, керована ручкою перемикання за допомогою штока, зміщує муфту по вторинному валу у відповідне положення.

Двухвалий тип відрізняється великим ККД, але обмежений у підвищенні передавального числа, чому даний типКонструкція використовується вкрай рідко. Завдяки можливості поєднання КПП, вузла зчеплення, і самого ДВС в єдиний агрегат, майже всі малолітражки комплектуються саме цим типом трансмісії. Прикладом використання двовісної механіки в автомобілі з переднім розташуванням силового агрегатуможна вважати Citroen C3.

Важливо пам'ятати!

У зв'язку з тим, що проміжна шестерня, що забезпечує зворотне обертання вихідного валу для заднього ходу, не має синхронізатора, включення задньої передачі повинно відбуватися тільки після повної зупинки транспортного засобу. В іншому випадку КПП вийде з ладу після такого перемикання.

Муфта синхронізатора

Кожна сучасна трансмісіямає муфти-синхронізатори. Їх наявність важлива для спрощення режиму перемикання. Без синхронізаторів для перемикання довелося б робити подвійний вижимзчеплення, щоб зрівняти частоту обертання осей. На деяких видах спецтехніки де КПП мають велика кількістьщаблів, муфти не застосовуються, оскільки це неможливо.

На внутрішньому колі маточини розташовані шліцеві пази, які дозволяють синхронізатору переміщатися вздовж власної осі. При перемиканні вилка зміщує синхронізатор по шліцях, до стикування зі своєю парою на кінці певної шестерні. При перемиканні щаблі на одне з блокувальних кілець подається значне зусилля. У кінцевому рахунку, блокувальний кільце провертається до упору.

На фото — зняття муфти синхронізатора

Подальше зміщення муфти-синхронізатора без перемикання ступеня неможливе. При вході синхронізатора в зачеплення з вінцем шестерні відбувається надійна фіксаціяелементів.

Плюси та мінуси механіки

Ручний агрегат має як свої переваги, так і недоліки.

Плюси:

Менш витратне обслуговування трансмісії.

Високий ККД.

Чи не вимагають окремого охолодження.

Машини з МКПП менш ненажерливі та відрізняються кращою динамікою.

Простота механіки значно збільшує надійність агрегату.

Більш широкий діапазон вибору режиму керування.

Транспортний засіб дозволяється буксирувати.

Мінуси:

Плавність початку руху та перемикання передач вимагають водійських навичок, які приходять лише з часом.

Невеликий ресурс вузла зчеплення.

При тривалих поїздкахводій транспортного засобу з механікою значно сильніше втомлюється, ніж водій машини з АКПП.

Обмеженість сходів не дозволяє плавно змінювати передатне число.

Можливі неполадки

Незважаючи на простоту конструкції, агрегат може поламатися. При виявленні ненормальної роботиКПП рекомендується якнайшвидше звернутися в автосервіс. Проблему можна спробувати вирішити і самостійно, але це вимагатиме як відповідних інструментів, так і певних навичок.

Перше, на чому варто зупинитися, це виникнення стороннього шумупри включенні нейтральної передачі. Таке може відбуватися, якщо олія в коробці давно вичерпала свій ресурс або її зовсім не залишилося. Зазвичай водії змінюють його дуже рідко, але при некоректній роботі трансмісії перше, на що варто звернути увагу, це стан олії.

Воно також може підтікати через поганий стан сальників та ущільнювальних прокладок. У такому разі при заміні олії слід поміняти інші дефектні елементи. Однак, виною даної неполадки можуть бути і підшипники, що зносилися, зубчасті колеса, зміщення осей валів. При цьому коробку варто демонтувати і повністю перебрати, замінивши елементи конструкції, що зносилися.

Виникають ситуації, коли водієві доводиться докладати більше зусиль для перемикання передачі, ніж зазвичай. Це може бути з виходом з ладу самого механізму перемикання чи неповноцінного відключення зчеплення. Однак, ймовірно, причиною проблеми стало пошкодження важеля штока. Для усунення необхідно відрегулювати механізм перемикання або зчеплення, а також, можливо, доведеться замінити пошкоджені елементи.

Деякі водії стикалися із проблемою передачі. Це часто пов'язано зі зносом зубчастих коліс, виделок, штоків, підшипників веденого або проміжного валів, а також послаблення їх фіксації. Оскільки причин може бути досить багато, щоб позбутися від несправності МКПП потрібно повністю перебрати із заміною всіх дефектних елементів конструкції.

Неповне вичавлювання педалі зчеплення або рух автомобіля при частково вичавленому зчепленні може призвести до поломки деталей вузла. Відбувається стрімке зношування диска зчеплення, а також пелюстки діафрагмової пружини можуть просто відламатися. Крім того, неповноцінне відключення зчеплення при перемиканні незабаром обов'язково призведе до зализування зубчастих коліс.

Також варто згадати, що сильна вібраціятрансмісії при заведеному ДВС свідчить, що стикування двох агрегатів ненадійно. Найімовірніше в такому разі виною послаблення болтових з'єднань; у такому разі їх достатньо буде лише сильніше підтягти. Однак, можливо, вібрація пов'язана з руйнуванням опор і тоді вже буде потрібно дуже трудомісткий ремонт.

Виникнення некоректного шуму під час включення передач найчастіше пов'язані з несправністю зчеплення. Також виною може стати підшипник вторинного валу.

Дбайливе користування будь-яким механізмом, запорука його довговічності. Невибагливість механічного агрегату приваблює автовласників. І все ж є деякі рекомендації щодо користування МКПП.

Перше, що слід запам'ятати, це важливість повного вичавлювання педалі зчеплення перед перемиканням передачі. Це, мабуть, найважливіший моменту користуванні механікою. Також включена передача має відповідати режиму їзди. Крім того, варто пам'ятати, що перед перемиканням на знижену передачу, швидкість має бути обов'язково знижена.

Незважаючи на те, що на відміну від автомата, механіка може працювати взагалі без олії, це досить сильно відбивається на її загальному стані. Рекомендується проводити перевірку рівня та стану змащувальної рідини після проходження 20 000 км. Незважаючи на те, що більшість навіть досвідчених автовласниківвзагалі ніколи не змінюють масло в механіці, це все ж таки зовсім не правильно. Міняти його бажано не рідше ніж після кожні 70 000 км пробігу.

Якщо ви водій-початківець або досі водили тільки машину з автоматичною коробкою передач, думка про механіку спочатку може привести вас в жах. На щастя, зрозуміти, як завести автомобіль з механічною коробкою і як перемикати передачі, може кожен. Для цього потрібно розібратися, що таке зчеплення, навчитися користуватися важелем перемикання передач і потім практикуватися рушати з місця, зупинятися і перемикати передачі на різних швидкостях. Єдиний спосіб по-справжньому навчитися – це практика та ще раз практика.

Кроки

Частина 1

Запуск двигуна

Почніть навчатися на рівній поверхні.Якщо ви вперше сідаєте за кермо автомобіля з механічною коробкою передач, не поспішайте. Як тільки ви сядете в автомобіль, пристебніть ремінь безпеки. Поки ви навчаєтесь, найкраще опустити вікна. Це дозволить вам краще чути двигун та відповідно перемикати передачі.

• У машині з механічною коробкою передач три педалі. З лівого боку знаходиться педаль зчеплення, посередині – гальмо, а праворуч – газ. Розташування педалей однаково як для автомобілів з лівим кермом, так і правим.

1. Розберіться із призначенням зчеплення.Перш ніж натискати на незнайому педаль зліва, ознайомтеся з її функціями.

   • Зчеплення роз'єднує працюючий двигун і колеса і дозволяє переключити передачу без скрегота зубців окремих передач.
   • Перед перемиканням передач необхідно вичавити зчеплення.

2. Відрегулюйте положення сидіння так, щоб ви могли вільно вичавити педаль зчеплення (ліву, поряд з педаллю гальма) повністю в підлогу лівою ногою.

   Натисніть на педаль зчеплення і утримуйте її в такому положенні.Це гарний момент, щоб відчути різницю між педаллю зчеплення та педалями газу та гальма, а також повчитися повільно відпускати зчеплення.

   • Якщо раніше ви їздили тільки з коробкою-автоматом, вам може бути незручно натискати на педаль лівою ногою, але згодом ви до цього звикнете.

3. Переведіть важіль перемикання передач у нейтральне положення.Це середнє становище, у якому важіль може вільно рухатися із боку убік. Автомобіль не працює на передачі, коли:

   • важіль перемикання передач знаходиться в нейтральному положенні та/або
   • педаль зчеплення повністю натиснута.
   • Не намагайтеся перемикати передачі, не вичавивши зчеплення.

4. Запустіть двигун за допомогою ключа запалювання при повністю стиснутій педалі зчеплення.Переконайтеся, що важіль перемикання передач перебуває в нейтральному положенні. З метою безпеки перед запуском двигуна поставте машину на ручне гальмоособливо якщо ви ще новачок.

   • Деякі автомобілі заводяться на "нейтралці" без стисненого зчеплення, але це рідкісний випадок.

5. Заберіть ногу зі зчеплення (за умови, що важіль перемикання передач перебуває у нейтральному положенні).Якщо ви на рівній поверхні, автомобіль залишиться нерухомим, якщо схилі – поїде вниз. Якщо ви готові перейти безпосередньо до керування автомобілем, не забудьте зняти машину з ручного гальма.

   Зупиніться.Щоб зупинка пройшла під контролем, перемикайте передачі в міру зменшення, доки не дійдете до першої. Коли потрібно повністю зупинитися, перенесіть праву ногу з газу на гальмо і натисніть. Як тільки ви сповільнитеся до швидкості близько 15 км/год, ви відчуєте вібрацію. До кінця вичавіть педаль зчеплення і переведіть важіль перемикання передач у нейтральне положення. Скористайтеся педаллю гальма, щоб зупинитись повністю.

   • Зупинитись можна на будь-якій передачі. Для цього потрібно повністю вичавити зчеплення і натиснути на гальмо, одночасно переключившись на нейтральну передачу. Використовуйте цей спосіб тільки в тому випадку, якщо вам потрібно швидко зупинитися, тому що при цьому ви менше контролюєте автомобіль.

Частина 4

Практика та вирішення проблем

1. Візьміть кілька простих уроківу досвідченого водія.Якщо у вас вже є водійські праваВи можете практикуватися самостійно на будь-якій дорозі, однак досвідчений інструкторабо партнер допоможе вам швидше освоїти перемикання передач. Почніть на рівному порожньому майданчику (наприклад, на порожньому паркуванні), потім виїжджайте на тихі вулиці. Практикуйтеся на тому самому маршруті, поки не почнете опановувати всі необхідні навички.

2. Спочатку уникайте зупинятися і починати рух на крутих пагорбах.Коли ви тільки вчитеся їздити з механічною коробкою передач, вибирайте маршрути, які не передбачають зупинок (скажімо, світлофорів) на вершині пагорба. Вам знадобиться дуже хороша реакція та координація, щоб тримати під контролем важіль перемикання, зчеплення, гальмо та газ, інакше при перемиканні на першу передачу ви можете відкотитися назад.

   • Вам потрібно навчитися швидко (але плавно) переносити праву ногу з гальма на газ, одночасно відпускаючи лівий зчеплення. Щоб не відкочуватися назад, можете користуватися ручним гальмом, але не забудьте зняти автомобіль, щоб рухатися вперед.

3. Навчіться паркуватися, особливо на пагорбі.На відміну від автоматичної коробки, у ручній немає паркувальної передачі. Якщо ви просто перемкнетеся на "нейтралку", автомобіль може відкотитися вперед або назад, особливо якщо дорога, де він знаходиться під ухилом. Завжди ставте машину на ручне гальмо, але пам'ятайте, що його одного недостатньо, щоб утримати її на місці.

   • Якщо ви паркуєтеся на підйомі (машина "дивиться" вгору), зупиніть двигун на нейтральній передачі, потім перейдіть на першу і увімкніть ручне гальмо. Якщо ви паркуєтеся на спуску (машина "дивиться" вниз), проробіть те саме, але перейдіть на задній хід. Так ви не дозволите автомобілю скотитися з пагорба.
   • На особливо крутих схилах або з додаткової обережності, ви можете зафіксувати колеса упорами противідкатними.

4. Перед перемиканням із переднього на задній хід (і навпаки) зупиняйтесь повністю.Повна зупинка при зміні напрямку руху допоможе уникнути серйозного пошкодження та дорогого ремонту коробки.

   • Перед тим, як перейти з заднього ходу на передній, рекомендується зупинитися повністю. У більшості автомобілів з ручною коробкоюможна переключитись на першу або другу передачу під час повільного руху назад, проте робити це не рекомендується, щоб уникнути надмірного навантаження на зчеплення.
   • У деяких автомобілях є механізм, що блокує задній хід, щоб ви не увімкнули його випадково. Перед тим як використовувати задній хід, вам необхідно дізнатися про цей механізм і як його відключити.

• Якщо автомобіль глухне, відпускайте зчеплення якомога повільніше. Зупиніться в момент тертя (коли машина починає рухатися) і продовжуйте відпускати зчеплення дуже повільно.
• Під час морозів не рекомендується залишати автомобіль надовго на ручному гальмі. Волога замерзає, і ви не зможете опустити ручне гальмо. Якщо автомобіль припаркований на рівній поверхні, залиште його на першій передачі. Не забувайте піднімати ручне гальмо, коли вичавлюєте зчеплення, інакше машина почне рух.
• Не плутайте педалі гальма та зчеплення.
• З ручною коробкою передач ви легко можете зробити прокручування коліс.
• Автомобілі з ручною коробкою передач належать до стандартної комплектації.
• Навчіться розпізнавати звуки вашого двигуна, ви повинні зрештою бути в змозі зрозуміти, коли потрібно перемикати передачі, не покладаючись на тахометр.
• Якщо вам здається, що автомобіль заглухне або двигун працює не рівно, натисніть на зчеплення і зачекайте, поки робота двигуна стабілізується.
• Не забувайте вичавлювати зчеплення до кінця, перш ніж переключити передачу.
• Якщо на важелі перемикача передач немає позначення розташування передач, порадьтеся з кимось, хто добре в цьому розуміється. Адже ви не хочете в'їхати задом у будь-що або в когось у той час, як ви думаєте, що включили першу передачу.
• Якщо ви знаєте, що доведеться паркуватися на крутому схилі, візьміть із собою камінь або цеглу, яку необхідно обережно помістити під колесо. Це не погана ідея, тому що гальма, як і всі деталі, зношуються і можуть не утримати вашу машину на схилі.