Коробка передач как работает. Устройство и принцип работы механической коробки передач

Трансмиссия современного автомобиля порой имеет более сложную конструкцию, чем двигатель. Она делает работу мотора гибче и адаптирует крутящий момент к условиям движения. Несмотря на появление разных суперсовременных автоматических и роботизированных трансмиссий с электронным управлением, механическая коробка передач всегда была и будет генералиссимусом трансмиссии, и ключом к пониманию принципа работы любой сложной КПП.

Зубчатая теория

Вначале стоит определить основные понятия и предназначение каждой шестеренки в простейшей коробке передач, тогда и любая сложная конструкция не будет казаться высшей математикой. Все понимают, что механическая коробка передач нужна в автомобиле для изменения передаточного отношения оборотов коленвала мотора к количеству оборотов ведущих колес в конечном итоге. Также КПП служит для изменения направления вращения выходного вала.

Теперь немного цифр, чтобы все стало по местам. Диапазон рабочей частоты оборотов двигателя внутреннего сгорания находится в пределах от 400 до 5-8 тысяч оборотов в минуту. Причем максимальный крутящий момент, который он способен отдать, достигается совсем не на каждой частоте, а в среднем, в пределах 3-4 тысяч оборотов. В других диапазонах двигатель не способен выдавать высокий крутящий момент.

Скорость же вращения ведущего колеса машины составляет примерно 1600-1900 об/мин, следовательно, для синхронизации работы двигателя с ведущими колесами необходим механизм, который будет максимально эффективно подстраивать скорость вращения колес к оборотам двигателя. На практике получается наоборот, тем не менее этим механизмом стала механическая коробка передач со ступенчатой передачей крутящего момента.

Основы конструкции трехвальной КПП

Любая традиционная коробка передач с механическим типом управления конструктивно состоит из таких элементов:

КПП может иметь трехвальную конструкцию или двухвальную. Вращение коленвала передается на КПП при помощи сцепления, которое временно разъединяет двигатель и первичный вал КПП. Первичный и вторичный валы на двухвальной конструкции расположены соосно, но не соединены между собой. Вращение от первичного вала передается посредством промежуточного вала, он входит в зацепление с вторичным.

Принцип работы КПП

Первичный вал имеет одно зубчатое колесо, которое жестко закреплено на нем и передает момент на промежуточный вал. Вторичный же вал имеет целый блок разных шестерен, они могут как свободно вращаться, так и быть жестко зафиксированы на нем с помощью специального механизма. Нa современных автомобилях применяются только косозубые зубчатые соединения, поскольку они менее шумны, чем прямозубые.

Переключение и выбор нужной пары шестерен для передачи наиболее подходящего крутящего момента для конкретных условий движения, осуществляется при помощи вилок переключения, они приводятся в движение селекторным механизмом управления. Механизм переключения передач перемещается вдоль и в поперечном направлении при помощи рычага КПП. Он может быть расположен непосредственно на картере КПП, а может быть вынесен отдельно и фиксироваться на кузове машины или иногда на рулевой колонке.

В этих случаях применяют кулисную конструкцию привода механизма переключения. Весь принцип работы коробки передач основан только на зубчатом зацеплении косозубыми шестернями, а смазываются они трансмиссионным маслом, которое залито в картер коробки передач.

Принцип работы двухвальной КПП схож с трехвальной конструкцией, с одной только разницей. В конструкции нет промежуточного вала, а первичный и вторичный валы расположены параллельно. И еще одно принципиальное различие - вращение передается только одной парой зубчатых колес, в то время, как в трехвальной конструкции вращение передается при помощи третьей шестерни на промежуьочном валу. Еще одно конструктивное отличие заключается в том, что в двухвальной КПП не может быть прямой передачи. То есть передаточного отношения 1:1.

Задняя передача. которая вращает вторичный вал в сторону, противоположную вращению коленвала, осуществляется при помощи отдельной шестерни на собственном валу. Такая же схема задней передачи реализована в трехвальной КПП. Передачи в двухвальной КПП переключаются при помощи штока, а не вилки. Шток толкает нужную шестерню, она входит в зацепление с парной и фиксируется на валу специальным фиксатором. В двухвальных коробках, как правило, дифференциал скомпонован в одном корпусе с КПП.

В общих чертах, так работает механическая коробка передач двухвального и трехвального типа. Не хрустите шестернями, и удачи всем в дороге.

Автомобилю необходима коробка передач, из-за физических свойств двигателя внутреннего сгорания. У двигателя есть определенный максимум оборотов, за которые заходить нельзя. К тому же у двигателя есть диапазон оборотов, достаточно узкий, где крутящий момент и мощность на максимальном уровне.

Как работает коробка передач?

Коробка передач работает таким образом, что позволяет менять передаточные числа между двигателем и ведущими колесами при ускорении или замедлении машины. При переключении передач двигатель должен находиться в районе диапазона оборотов своей эффективной работы.

Устройство коробки передач, если это , таково, что соединяется с двигателем через . Входной вал трансмиссии вращается со скоростью вращения двигателя. Устройство коробки передач имеет в себе столько передаточных чисел для того, чтобы изменить скорость выходного вала. Первичный вал соединяется с двигателем через сцепление – устройство, позволяющее соединять и отсоединять двигатель от трансмиссии. Первичный вал и шестерня вращаются со скоростью вращения двигателя при работающем сцеплении.

Промежуточный вал совместно вращает все шестерни. Первичный и промежуточный валы соединены между собой и вращаются совместно. Следующий вал именуется выходным и напрямую соединяется с карданным валом, а затем через дифференциалы с колесами автомобиля. Выходной вал вращается при вращении колес. Пазы в выходном валу предназначены для фиксации шестерни определенной передачи, и далее соединяются от двигателя к ведущим колесам.

И если выключен и машина едет свободным ходом, то выходной вал вращается внутри шестерен соответствующих передач, когда шестерни находятся без движения, потому как они держатся на подшипниках и могут свободно вращаться вокруг выходного вала, даже если не включена ни одна передача.

Из чего состоит коробка передач?

Коробка изготовлена таким образом, что для соединения шестерни передачи с выходным валом созданы муфты, которые соединяются через шлицы напрямую с выходным валом и вращаются с ним вместе. Муфта способна скользить по сторонам вдоль вала для того, чтобы вводить зацепление с выходным валом – включая одну из шестерен. Муфта входит в зацепление с ведомой шестерней.

Промежуточный вал поворачивает первичный вал от двигателя и промежуточный вал вращает включенную шестерню выбранной передачи. Затем энергия вращения передается через муфту к ведущему валу и вместе с этим шестерня второй передачи вращается свободно на подшипнике без зацепления с выходным валом.

Переключения передач – устройство, необходимое каждому автомобилю с двигателем внутреннего сгорания. Необходимость этого механизма обусловлена тем, что у любого двигателя довольно узок диапазон оборотов, где крутящий момент и мощность достигают своего максимума. И, кроме того, у каждого двигателя существует так называемая «красная зона» — предел частоты оборотов, который нельзя превышать во избежание поломок мотора.

Данная статья будет полностью посвящена тематике КПП, а именно – ее механической разновидности (МКПП). Ведь и «бывалому» водителю, и автолюбителю-новичку необходимо знать устройство механической коробки передач и ее принцип работы. Также в статье будут представлены графические схемы МКПП, рассмотрены ее основные неисправности и даны советы по правильной эксплуатации этого жизненно важного для автомобиля механизма.

Разновидности коробок передач

Помимо механической, существуют и другие виды КПП – вариаторная, и автоматическая.

Вариаторная коробка передач является бесступенчатой. Самые важные детали вариатора – это раздвижные шкивы (их два) и ремень, который их соединяет. Соединительный ремень в разрезе имеет форму трапеции. Основной плюс вариатора – это постоянная работа мотора авто в оптимальном режиме. Также есть и дополнительные преимущества, к которым относится динамичность разгона, плавность движения и экономичность. В сравнении с «автоматом» ( , автоматической коробкой переключения передач), вариатор отличается весьма простой конструкцией. Но если сравнивать его с механической коробкой, то вариатор все же уступает ей в плане динамики и экономичности.

Кроме того, вариаторную коробку передач практически невозможно совместить с мощным мотором, поскольку этого не позволит недолговечность ремня. Обслуживать и ремонтировать вариатор – достаточно дорогое удовольствие, проще и дешевле будет заменить КПП. И еще один минус – это необходимость дополнительных механизмов для движения задним ходом и трогания с места.

Роботизированная КПП почти ничем не отличается от механической – крутящий момент так же передается от мотора к трансмиссии при помощи классического «сухого» однодискового сцепления. Но все же имеется такой нюанс: в роботизированной коробке автоматизированы процессы переключения передач и вкл./выкл. сцепления. Поэтому «робот» способен значительно упростить процесс управления транспортным средством – исчезает нужда вручную и, теряя драгоценное время, думать над тем, какую из передач включить в данный конкретный момент. Также к плюсам коробки-«робота» можно добавить ее относительную дешевизну, экономичность и малый вес.

Однако существуют и недостатки. Роботизированная КПП работает не слишком плавно, а переключение передач происходит со значительной задержкой. Кроме того, при высокой скорости движения, «робот» может реагировать на переключения рывками и толчками. Ручной режим здесь не поможет, поскольку сцеплением «командует» все та же электроника. Если сравнивать роботизированную коробку даже с простой АКПП, то четкость переключений «робота» значительно уступает «автомату». Следует также помнить, что при начале движения автомобиль с роботизированной коробкой делает небольшой откат. Исходя из всех перечисленных минусов, РКПП традиционно ставят на самые «бюджетные» модели авто.

Устройство механической коробки передач

Теперь перейдем к нашему «виновнику торжества», которому и посвящен данный материал – к . Как известно, МКПП – это механизм, передающий, преобразующий и меняющий направление крутящего момента от маховика двигателя. В «механике» ступени переключаются соответственно механически – передвижениями рычага переключения передач. Крутящий момент сперва передается на вторичный вал, а затем на колесный привод.

Что же подразумевается под термином «ступенчатая передача»? Традиционно им определяется устойчивый коэффициент передачи (так называемое передаточное число) между взаимодействующими шестернями валов – ведущего и ведомого. Этим «механик» отличается от, например, вариатора, где упомянутый коэффициент не привязан к передаточному числу и является плавающим. Другими словами, отношение количества зубьев шестерни ведомой к количеству зубьев шестерни ведущей и дает передаточное число. Эти числа отличаются на разных ступенях КПП. Наибольшее передаточное число получается на низшей ступени, а наименьшее наоборот – на высшей.

В целом принцип работы механической КПП достаточно прост, а комплект ее деталей невелик

Механической коробки передач можно назвать относительно несложным. В комплектацию МКПП входят:

• валы с шестернями (первичный, промежуточный и вторичный);
• дополнительный вал с шестернями движения задним ходом;
• картер;
• синхронизаторы;
• непосредственно механизм переключения передач, оснащенный устройствами для блокировки и замками;
• рычаг переключения.

В картере установлены подшипники, в которых вращаются валы КПП. Валы оборудованы наборами шестерен с различным количеством зубьев. Для бесшумности и плавности включения передач служат синхронизаторы – они уравнивают угловые скорости шестерен в процессе их вращения. Работа механизма переключения передач заключается в смене передач – ею и управляет водитель при помощи рычага. Блокировочное устройство позволяет удерживать передачи от нежелательного самовыключения. Замковое устройство предназначено для избегания включения одновременно двух передач.

Ступени и валы МКПП

Как уже говорилось выше, передаточное число определяется через соотношение числа зубьев шестерен, находящихся во взаимодействии. Например: первая передача = меньшая ступень = наибольшее передаточное число. Все механические коробки передач делятся на виды по количеству ступеней. Различают четырех-, пяти- и шестиступенчатые МКПП. В наши дни наиболее распространена «пятиступка» – 5-ступенчатая коробка – а вот 4-ступенчатую удастся встретить уже очень редко.

Помимо количества ступеней, МКПП делятся на виды также и по числу валов. Существуют трехвальные и двухвальные коробки. Трехвальными оснащаются машины с и задним приводом (в том числе и большегрузы), а двухвальные коробки передач чаще всего ставят преимущественно на легковые автомобили с передним приводом.

Устройство трехвальной кпп

В комплектацию трехвальной КПП входят:

• ведущий вал, также называемый первичным и его шестерня;
• вал промежуточный с блоком шестерен;
• вторичный вал (ведомый), также с блоком шестерен;
• корпус коробки передач, называемый картером;
• муфты синхронизаторов;
• непосредственно механизм переключения передач.

В трехвальных КПП, как видно из их названия, работают три вала – ведущий (первичный), промежуточный и ведомый (вторичный). Ведущий вал обеспечивает передачу крутящего момента на промежуточный, с которым соединен при помощи шестерни. Вал промежуточный тоже оборудован блоком шестерней. Вторичный (ведомый) вал вращается независимо от первичного, хотя и расположен на одной оси с ним и также имеет блок своих шестерен.

Корпус механической коробки передач изготавливается из легкого металла. Внутри корпуса крепится весь механизм КПП, туда же заливается смазка (чаще всего – трансмиссионное масло, хотя в старых моделях советского образца использовался нигрол).

Расположения рычага переключения может быть различным: иногда рычаг находится непосредственно в коробке, а иногда монтируется на кузове. Механизм, отвечающий за дистанционное переключение передач в просторечии зовется «кулиса».

Устройство двухвальной кпп

В комплектацию двухвальной КПП входят:

• ведущий (первичный) вал, оборудованный блоком шестерен;
• ведомый (вторичный) вал, тоже с блоком шестерен;
• механизм переключения передач;
• главная передача;
• муфты синхронизаторов;
• дифференциал;
• картер КПП.

Итак, этот вид МКПП имеет только два вала. В целом же расположение и предназначение деталей двухвальной коробки аналогично трехвальной. Отличие состоит только в расположении валов (они стоят параллельно) и в принципе создания передачи – если в трехвальной она создается двумя парами шестрен, то в двухвальной работает одна пара. У двухвальной МКПП отсутствует прямая передача. Также в двухвальных коробках может применяться не один, а сразу несколько ведомых валов.

Для передачи заднего хода и в двух-, и в трехвальных коробках применяется дополнительный вал и промежуточная шестерня. Чтобы удерживать передачу включенной (также для всех видов КПП), используются фиксаторы. Чтобы одновременно не включались две передачи – предусмотрено устройство блокировки.

Синхронизаторы в коробках передач служат для бесшумного включения передачи за счет выравнивания угловой скорости шестерни и вала. В обычную комплектацию синхронизатора входят два блокировочных кольца, муфта, сухари и проволочные кольца. При помощи синхронизатора можно поочередно включить две шестерни вторичного (ведомого) вала.

Основные поломки КПП и их причины

1. Подтекание масла. Чаще всего оно может быть связано с повреждениями сальников и прокладок-уплотнителей. Также причиной может стать ослабленное крепление крышки корпуса (картера). Чтобы избавиться от протечки, необходимо поменять сальники и прокладки на новые и/или подтянуть крышки.
2. КПП шумит. Вероятней всего, шум коробки связан с неисправностью синхронизатора. Также причиной может являться износ шестерен, шлицевых соединений и/или подшипников. В этом случае следует определить изношенные детали и заменить их.
3. КПП включается с трудом. Это может быть следствием поломки какой-то из деталей механизма переключения. Также возможен износ шестерен и/или синхронизаторов. Проверьте эти детали и, при необходимости, замените.
4. Передачи выключаются сами по себе. Наиболее часто это происходит по причине неисправности устройства блокировки, а также при сильном износе синхронизаторов и/или шестерен. Метод устранения поломки все тот же – замена блокировочного устройства, шестеренок, синхронизаторов – в зависимости от того, с чем именно из них связана поломка.

Чтобы КПП долгое время служила вам верой и правдой – обращайтесь с ней соответственно. Главный совет при использовании рычага переключения – будьте грамотны в этом процессе. Также не забывайте время от времени менять масло в картере коробки. Если соблюдать эти простые пункты – коробка передач способна прослужить столько же, сколько и сам автомобиль, не напоминая о себе никакими неисправностями.

Основная часть поломок КПП связана именно с некорректным обращением с рычагом управления. Не дергайте рычаг быстрыми и резкими движениями – такая жесткая эксплуатация может в итоге повлечь за собой капитальный ремонт всей коробки, поскольку механизм переключения и синхронизаторы выйдут из строя очень быстро (собственно, это же касается и валов с шестернями).

Переводите рычаг плавно, делайте мини-паузы в нейтральной позиции – тогда будут срабатывать синхронизаторы, которые защитят от поломок шестерни.

Не забывайте периодически проверять уровень масла в картере! Доливайте его, если возникнет такая необходимость. Также в свое время потребуется полная замена масла – ее сроки указаны в инструкции по эксплуатации машины.

Видео — Принцип работы механической коробки передач МКПП

Заключение!

И, конечно – классический, всегда актуальный совет: прислушивайтесь к своей машине! Хороший водитель всегда чувствует своего железного друга и относится к нему бережно. При таком подходе вам не придется ремонтировать ни коробку передач, ни другие устройства вашего автомобиля.

• Новости
• Практикум

Генпрокуратура начала проверку автоюристов

Как утверждают в Генпрокуратуре, в России резко возросло количество судебных разбирательств, которые ведут «недобросовестные автоюристы», которые работают «не для защиты прав граждан, а для извлечения сверхприбылей». Как сообщают «Ведомости», информацию об этом ведомство направило в правоохранительные органы, ЦБ и Российский союз автостраховщиков. В Генпрокуратуре поясняют, что посредники пользуются отсутствием должной осмотрительности...

Владельцы кроссовера Tesla пожаловались на качество сборки

По словам автомобилистов, проблемы возникают с открытием дверей и стеклоподъемниками. Об этом в своём материале сообщает The Wall Street Journal. Стоимость Tesla Model X составляет около 138 000 долларов, но, если верить первым владельцам, качество кроссовера оставляет желать лучшего. К примеру, сразу у нескольких владельцев заклинили открывающиеся вверх...

Парковку в Москве можно будет оплатить картой Тройка

Пластиковые карты «Тройка», использующиеся для оплаты общественного транспорта, этим летом получат полезную для автомобилистов функцию. С их помощью можно будет оплатить стоянку в зоне платной парковки. Для этого паркоматы оборудуют специальным модулем для связи с центром обработки транспортных транзакций Московского метрополитена. Система сможет проверять, достаточно ли средств на балансе...

О пробках в Москве будут предупреждать за неделю

На такую меру специалисты центра пошли из-за работ в центре Москвы по программе «Моя улица», сообщает Официальный портал Мэра и правительства столицы. В ЦОДД уже сейчас анализируют автомобильные потоки в ЦАО. На данный момент на дорогах в центре бывают затруднения, в том числе на Тверской улице, Бульварном и Садовом кольце и Новом Арбате. В пресс-службе ведомства...

Отзыв Volkswagen Touareg добрался до России

Как сказано в официальном сообщении Росстандарта, причиной отзыва послужила вероятность ослабления фиксации стопорного кольца на опорном кронштейне педального механизма. Ранее компания Volkswagen объявила об отзыве 391 тысячи «Туарегов» по всему миру по той же причине. Как поясняет Росстандарт, в рамках отзывной кампании в России на всех автомобилях будет...

Владельцы Mercedes забудут, что такое проблемы с парковкой

По словам Цетше, которые приводит Autocar, в ближайшем будущем автомобили станут не просто транспортными средствами, а персональными помощниками, которые здорово упросят жизнь людям, перестав провоцировать стрессы. В частности, гендиректор Daimler заявил, что вскоре на автомобилях Mercedes появятся специальные датчики, которые «будут отслеживать параметры организма пассажиров и корректировать ситуацию...

Названа средняя цена нового автомобиля в России

Если в 2006 году средневзвешенная цена машины составляла примерно 450 тыс. рублей, то в 2016 - уже 1,36 млн рублей. Такие данные приводит аналитическое агентство «Автостат», изучившее ситуацию на рынке. Как и 10 лет назад, самыми дорогими на российском рынке остаются иномарки. Сейчас средняя цена нового автомобиля...

Названы регионы России с самыми старыми автомобилями

При этом самый молодой автопарк числится в Республике Татарстан (средний возраст - 9,3 года), а самый старый - в Камчатском крае (20,9 года). Такие данные в своем исследовании приводит аналитическое агентство «Автостат». Как оказалось, помимо Татарстана, лишь в двух российских регионах средний возраст легковых автомобилей менее...

Фото дня: гигантская утка против водителей

Путь автомобилистам на одной из местных автотрасс преграждала… огромная резиновая утка! Фотографии утки моментально разошлись по соцсетям, где у них нашлось немало поклонников. Как сообщает The Daily Mail, гигантская резиновая утка принадлежала одному из местных автомобильных дилеров. Судя по всему, на дорогу надувную фигуру снес...

Внедорожник GMC превратили в спорткар

телье Hennessey Performance всегда славилось своим умением щедро добавлять дополнительных скакунов «прокачиваемому» автомобилю, но в этот раз американцы явно поскромничали. GMC Yukon Denali мог бы превратиться в настоящего монстра, благо, что 6,2-литровая «восьмерка» позволяет это сделать, но мотористы Hennessey ограничились достаточно скромным «бонусом», увеличив мощность мотора...

КАК выбрать и купить автомобиль, Покупка и продажа.

Как выбрать и купить автомобиль Выбор автомобилей, как новых, так и подержанных, на рынке огромен. И не потеряться в этом изобилии поможет здравый смысл и практичный подход к выбору машины. Не поддавайтесь первому желанию купить понравившийся автомобиль, внимательно изучите все...

Самый дорогой во всём мире автомобиль

В мире существует огромное количество автомобилей: красивых и не очень, дорогих и дешёвых, мощных и слабых, своих и чужих. Однако самая дорогая в мире машина одна – это Ferrari 250 GTO, именно 1963 года выпуска и только этот автомобиль считается...

Самая дешевая машина в мире – ТОП-52018-2019года

Кризисы и финансовая ситуация не слишком располагают для покупки нового автомобиля, тем более в 2017 году. Только ездить приходится всем, а покупать автомобиль на вторичном рынке готов не каждый. На то есть индивидуальные причины - кому происхождение не позволяет ездить...

К ним можно относиться как угодно - восхищаться, ненавидеть, любоваться, испытывать отвращение, но равнодушным они не оставят никого. Часть из них - это просто памятник человеческой бездарности, выполненный из золота и рубинов в натуральную величину, часть настолько эксклюзивны, что при...

Какой автомобиль купить новичку Когда долгожданные водительские права наконец-то получены, наступает самый приятный и волнительный момент — покупка автомобиля. Автопром наперебой предлагает покупателям самые навороченные новинки и неискушенному водителю очень сложно сделать правильный выбор. А ведь часто именно от первого...

Требования, которые предъявляются к дополнительному оборудованию в салоне автомобиля, растут стремительными темпами. Вплоть до того, что в салоне элементарно не хватает места для размещения всей необходимой аппаратуры. Если раньше обзору мешали только видеорегистраторы и ароматизаторы воздуха, то сегодня перечень девайсов, ...

Где можно купить новую машину в Москве? Количество автосалонов в Москве скоро достигнет отметки в тысячу. Сейчас в столице можно купить практически любой автомобиль, даже Ferrari или Lamborghini. В борьбе за клиента салоны идут на всевозможные хитрости. Но ваша задача...

Самые покупаемые машины в 2018-2019 году в России

Как выбрать новый автомобиль? Кроме вкусовых предпочтений и технических характеристик будущего автомобиля, вам может помочь список или рейтинг самых продающихся и популярных автомобилей в России в 2016–2017 году. Если автомобиль пользуется спросом, значит, он заслуживает вашего внимания. Очевидный факт россияне...

• Обсуждение
• Вконтакте

Существующие разновидности коробок переключения передач, по сути, являются ответом на спрос автолюбителей. Коробка совместно с рулевым колесом дает возможность эффективно управлять возможностями современного автомобиля. Кому-то нравится комфорт, кто-то быстро устает от управления, кто-то вообще ничего не умеет и всего боится. В современной классификации различают три основных вида коробок передач и их варианты:

• механическая система, ручного способа переключения передач;
• автоматическая многоступенчатая КПП;
• бесступенчатая система вариатора;
• роботизированная коробка.

Несмотря на то, что последний вид считают вариантом механической коробки передач, существующие отличия от классической схемы позволяют ее выделять в отдельной строке. Можно смело определять ее в отдельный вид коробки передач.

Двигатель внутреннего сгорания не способен эффективно работать в широчайшем диапазоне оборотов вращения, поэтому используют различные виды коробок передач, понижающие скорость вращения рабочих валов трансмиссии. Это происходит либо с помощью набора зубчатых шестерен и колес, как в основных видах коробок передач, либо с помощью толкающих ремней и шкивов - в вариаторной схеме коробки.

Вариаторная КПП более всего отвечает образу жизни современного человека и позволяет вообще отказаться от управления трансмиссией. Первая требует максимального участия водителя в управлении скоростью и крутящим моментом колес. Автомат сильно облегчил жизнь человека за рулем, но требует тщательного отношения к своей работе.

Прежде чем ответить на вопрос - какой вид коробки передач лучше выбрать, следует определить свое отношение к машине и степень своего участия в управлении автомобилем.

Простые и надежные ручные системы

Механическая система переключения, именуемая еще «механикой» или «ручкой» - самый распространенный и простой вид коробки переключения передач. В современных автомобилях она представлена двумя видами:

• многовальной, в которой шестерни находятся на двух или трех параллельных валах и входят в зацепление поочередно в зависимости от требуемого передаточного числа;
• планетарной, в которой шестерни и зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении в нескольких рядах, выбор пары с необходимым передаточным числом выполняется с помощью фрикционов или фрикционных пакетов.

В колесном транспорте планетарный вид механики используется только в автоматических коробках, в горных велосипедах и военной технике. Планетарка компактнее и легче многовального вида механизма, но значительно дороже в производстве.

Современные легковые машины с приводом на передние колеса имеют двухвальную схему и минимум 5 ступеней передач для движения вперед и одну назад. Более дорогие модели авто могут быть оснащены шестиступенчатыми коробками передач. При этом 5-я и 6-я являются повышающими - выходной вал коробки передач вращается с более высокими оборотами коленвала двигателя. Этого более чем достаточно для ручного управления.

Основная проблема механической коробки передач состоит в том, чтобы при переключении по команде ручки плавно и безударно вводить в зацепление пары косозубых шестерней, имеющих разные угловые скорости. Для выравнивания оборотов в коробке каждая пара шестерней оснащена кольцом синхронизации, изготовленным из бронзы.

При переключении передачи водитель выключает сцепление, тем самым дает возможность синхронизаторам выровнять скорости вращения шестерен. После чего ручкой переключения либо напрямую, либо через систему тяг или тросовых приводов, перемещают зубчатую муфту включения внутри корпуса коробки, тем самым введя в зацепление необходимую пару шестерен. Остается только отпустить педаль сцепления и продолжить движение.

Такие механические коробки называются синхронизированными. Управлять ими достаточно просто и удобно при наличии определенного навыка вождения автомобиля. Правда, неполное выключение сцепления, пробуксовка или иные проблемы с отключением трансмиссии приводят к тому, что синхронизаторы механики начинают интенсивно изнашиваться, вплоть до невозможности включения передачи без промежуточной постановки ручки на нейтральное положение. Переход на следующую передачу происходит после повторного выжимания сцепления. Подобный способ переключения широко использовался ранее и используется сейчас на грузовом транспорте с механикой, не оснащенной системой синхронизаторов.

Важно! Изношенные синхронизаторы, кроме затрудненного включения передачи, ведут к интенсивному износу венцов шестерен, местному выкрашиванию отдельных участков зубьев.

Механическая коробка передач - самая надежная и экономичная, требует от водителя достаточной квалификации и тяжелого труда по постоянному переключению передач в паре с отработкой педалью выключения сцепления. Но, как ни странно, многими водителями сознательно делается выбор в пользу механики. По их мнению, механика, даже при повышенной физической нагрузке, доставляет большее удовольствие от управления авто, чем роботизированные или автоматические коробки.

Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики

Точнее будет назвать эту коробку - механической коробкой передач с секвентальным, или рядным способом переключения. Идея пришла из области разработок для спортивных скоростных машин. Современная секвентальная коробка передач построена по схеме обычной механической коробки с электронным управлением привода сцепления и гидравлическим приводом переключения передач. Особенностью секвентальной коробки является соблюдение строгой последовательности передач.

Из преимуществ секвентального механизма можно отметить:

• высочайшая скорость переключения передачи;
• соблюдение последовательности переключения дает возможность «безболезненно» работать с очень большими оборотами двигателя и мощностями;
• способ управления с помощью подрулевых лепестков позволяет достаточно комфортно контролировать движение даже на больших скоростях или в непростых дорожных условиях.

В подобных коробках используют прямозубые шестерни и не применяют синхронизаторы включения. Выравнивание скоростей вращения шестерни и колеса осуществляется компьютером по датчику скорости. Вместо зубчатой муфты стоит кулачковый механизм включения передач. Благодаря этому время включения скорости примерно на 70-80% меньше, чем у обычной механики. Для работы гидроприводов используют отдельный узел - аккумулятор рабочей жидкости высокого давления.

Роботизированные системы коробки передач

В отличие от секвентальных систем, роботизированный вид коробки имеет электромеханический привод включения пары шестерен. Основу схемы составляет механическая коробка передач, построенная на системе двух рабочих валов-рядов передач. Четные номера собраны на одном валу, нечетные - на другом. Каждый из валов имеет собственный диск сцепления и может включаться-выключаться независимо.

Такой вид коробки использует преселективный режим. Хитрость конструкции состоит в том, что компьютер заранее, используя данные о режиме работы трансмиссии, вычисляет наиболее подходящую для включения следующую передачу. С помощью соленоида выполняет ее зацепление на противоположном ряду передач при выключенном сцеплении. В момент переключения останется только включить сцепление и продолжить движение. Благодаря этому переключение происходит с очень высокой скоростью.

В своем роде коробки-роботы занимают промежуточное положение между автоматическими коробками и механикой. При этом по выполняемым функциям и степени компьютеризации этот вид коробки можно назвать более автоматическим, чем существующие гидромеханические системы.

Наиболее известным и разрекламированным роботизированным видом КПП называют семиступенчатые коробки системы DSG, устанавливаемые на модели VW с небольшим объемом двигателя. Отзывы о работе - от рекламно-хвалебных восторгов до открыто негативных.

Если вы надумали купить авто с подобной системой передач, стоит учитывать следующее:

1. Роботизированная коробка - очень сложный механизм, меньше всего этот вид коробки предназначен для скоростного прожига резины в сумасшедших гонках. Коробки сложно управляются, обслуживаются и ремонтируются.
2. К управлению на DSG следует привыкать не менее двух недель. Поклонникам механики этот вид кажется медленным и непредсказуемым, водителям, пересевшим с гидромеханических коробок - дергающим невпопад.
3. Уже сейчас качество роботов позволяет предоставлять 5-ти летнюю гарантию и 150 тыс. пробега.

Интересно! При всех критических замечаниях роботы дешевле в изготовлении, имеют более высокий КПД и, по заявлениям экспертов, возможно, именно этот вид вытеснит устаревшую гидромеханику с рынка легковых автомобилей.

Самый сложный вид трансмиссии - автоматы и вариаторы

Чем больше функций выполняет коробка передач, тем сложнее ее производство, ниже надежность и выше стоимость. Наиболее дорогими и неэкономичными всегда были и остаются все виды автоматических коробок передач автомобиля. Конструкция этого вида представлена гидромеханическими и адаптивными коробками передач. В основе схемы лежат два основных агрегата - гидротрансформатор и планетарная коробка передач.

В современных автоматических коробках передач гидротрансформатор исполняет роль компенсатора, увеличивающего или уменьшающего на небольшую величину основную передачу планетарного механизма. Таким образом, совместная работа двух агрегатов обеспечивает оптимальное число передачи трансмиссии в конкретных условиях.

Большие потери в гидравлике заставили инженеров несколько усовершенствовать работу этого вида автомата. Теперь работа гидротрансформатора на скоростях более 20 км/ч блокируется муфтой, а передача крутящего момента выполняется напрямую через фрикционы на планетарную коробку.

В ряде случаев, вместо подключения гидротрансформатора, его функции на переходных режимах обеспечиваются пробуксовкой пакетов фрикционных накладок, что проще и эффективнее.

Одной из разновидностей автоматической трансмиссии является адаптивная автоматическая коробка, в которой компьютерным блоком управления осуществляется подбор наиболее подходящего передаточного числа в планетарной коробке.

Этот вид автоматической коробки пока остается вне конкуренции в трансмиссии авто повышенной проходимости, внедорожниках и машинах с большим объемом двигателя. В обслуживании и ремонте сложен, требует высокой квалификации и качественных расходных материалов.

Вариаторные системы

В результате 30 лет эволюции первых вариаторов для маломощных мотоколясок и скутеров технологам удалось довести уровень надежности и долговечности толкающего ремня (основного элемента бесступенчатого вариатора) до вполне приемлемой величины пробега в 150 тыс. км. Сам толкающий ремень представляет чудо инженерной мысли. Он изготовлен из большого числа абсолютно одинаковых металлических элементов, благодаря чему ремень может быть гибким и жестким одновременно.

В работе он взаимодействует с двумя шкивами - входным и выходным, обеспечивая практически любое передаточное значение коробки передач. Современные вариаторы получили приемлемо высокий КПД и возможность работать с двигателями мощностью до 100 л.с. Вариатор можно назвать первой из систем, по-настоящему способных непрерывно изменять передаточное число трансмиссии.

Этот вид автоматики не любит пробуксовки, крайне уязвим при низком качестве гидравлической жидкости. В большинстве случаев вариатор комплектуют с гидротрансформатором.

Преимущества - очень точный подбор необходимого передаточного числа трансмиссии. Этот вид коробки капризен, дорог в изготовлении и обслуживании и в ближайшем будущем вряд ли выйдет из ниши малолитражных автомобилей.

Еще информации о различных видах КПП на видео:

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.

• 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.

Схема работы: 1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.
Картер содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .

Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

• Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
• высокий КПД
• легкость управления
• безударное переключение и бесшумность работы
• невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
• надежное удержание передач во включенном положении
• простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
• удобство обслуживания и ремонта

Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни?

а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону , обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал.

Передаточные числа

Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности?

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.