Устройство коробки переключения передач: схема, принцип работы МКПП

Устройство коробки переключения передач

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно). Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности.

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер. 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.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

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

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

• двухвальные, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные, устанавливаемые на легковые заднеприводные, а также на грузовые автомобили.

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.

Преимущества и недостатки МКПП

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

• выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
• при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
• при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

• отпустить педаль газа;
• левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
• рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
• аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

8 видов необычных коробок передач и их отличия

Вопреки логике, или Коробочки с секретом: нетипичные трансмиссии

На фоне того, что Hyundai недавно представила нестандартную во многих планах «двухпедальную» механическую коробку передач, у которой отсутствует педаль сцепления, мы решили вспомнить, какие еще самые необычные КПП делали автопроизводители за историю автомобилестроения. Ведь «умная» механика без сцепления — это далеко не самый топовый вариант технического прогресса. Вот еще семь не менее странных трансмиссий.

Hyundai iMT

Но начнем список с новинки. Итак, Hyundai недавно показала новую версию своей «интеллектуальной механической трансмиссии» iMT. Как вы уже поняли, эта шестиступенчатая коробка является гибридом механической и автоматической систем.

В коробке передач используется сцепление с электроприводом, которое разъединяет двигатель с приводом колес. При этом, управляя автомобилем с новой коробкой, водитель самостоятельно выбирает момент переключения передач, отработанным движением перебрасывая привычную ручку в одно из шести положений, соответствующих одной из шести передач.

Каждый раз, когда водитель переключает передачу, трансмиссия определяет этот момент с помощью «датчика намерения» и запускает гидравлический привод переключения. Затем повышение гидравлического давления приводит в действие рабочий цилиндр, который, в свою очередь, управляет сцеплением и нажимным диском. И вот сцепление включается и выключается в нужный момент.

Hyundai назвала эту систему «первой в отрасли», но, как мы узнали, ранее уже были подобные технологии, и не только они.

Alfa Romeo Q-System

Трансмиссия Q-System появилась в далеком 1998-м году и устанавливалась исключительно на самые мощные версии Alfa Romeo 156 с 190-сильным 2.5-литровым мотором V6.

Эта четырехступенчатая автоматическая коробка передач работает так же, как и любая другая, если ее использовать в автоматическом режиме, но переместите селектор в левую сторону, и можно будет менять передаточные числа по традиционной ручной H-образной схеме!

Toyota GR HV

Но итальянцы делали эту уникальную коробку не самостоятельно. Q-System поставляла на «сапог» японская компания Aisin, контрольный пакет акций которой принадлежит Toyota. Возможно, именно с этим связано подозрительное совпадение, а именно, что в 2017 году Toyota представила концепцию GR HV с аналогичной концепцией коробки передач.

Концепт был построен на основе серийного купе Toyota GT86, и необычным в нем была не только внешность, но и технические решения. В концепции купе Токийского автосалона трехлетней давности также используется автоматическая коробка передач Aisin, но в салоне явно виднелся рычаг механической коробки передач. «Ручкой» можно было переключать шесть передач коробки, предварительно выбрав ручной режим при помощи кнопки на консоли.

Более свежая система работала лучше итальянской Q-System.

VW Autostick

А вот у Volkswagen уже в 1968 году была система КПП, аналогичная iMT от Hyundai. Впервые она стала использоваться на Beetle и Karmann Ghia и звали ее «Autostick». КПП производилась восемь лет. Трехступенчатая коробка работала при помощи кнопки в верхней части ручки переключения передач, которую водитель нажимал при «втыкании» новой передачи.

Нажатие кнопки включало 12-вольтный соленоид, который затем приводил в действие вакуумную муфту. Когда водитель отпускал кнопку, сцепление снова включалось.

Saab Sensonic

Saab также разработал двухпедальную механическую коробку передач несколькими десятилетиями спустя, воспользовавшись технологическими достижениями для более изощренного подхода к нишевой трансмиссии.

Микропроцессор в системе Sensonic определял, когда должно произойти переключение (это происходило за сотые доли секунды), запускал электромотор, который и приводил в действие главный цилиндр в ключевой момент переключения.

Популярным вариантом это не стало, и система просуществовала недолго — Sensonic был доступен всего несколько лет, когда проект закрыли в 1998 году.

Кулачковая коробка передач Abarth 695 Biposto

И без того невероятно дорогой для небольшой машинки Abarth 695 Biposto имеет в своем арсенале опциональную кулачковую коробку передач, стоимость которой составляла 8 500 фунтов стерлингов на момент выхода машинки в 2014 году.

Тем не менее мы можем понять, почему покупатели могли захотеть приобрести именно эту КПП, поскольку это истинно гоночная коробка переключения передач.

Трансмиссия обходится без синхронизаторов, вместо этого каждая шестерня имеет ряд особых «зубьев», позволяющих шестерням «сцепляться» вместе без выжима сцепления (необходимо было только сбрасывать газ).

Плюсы коробки очевидны: передачи можно намного быстрее щелкать вверх. Но только умудренный опытом водитель может научиться сбрасывать ступени, подгадывая моменты переключения, без сцепления.

Коробка уникальна и тем, что впервые ставилась на автомобиль, предназначенный для дорог общественного пользования.

Honda i-MMD

Несмотря на явное отсутствие коробки передач, эта Honda с гибридной трансмиссией Intelligent Multi-Mode Drive должна войти в наш список.

Двухмоторная гибридная система Intelligent Multi-Mode Drive представляет собой сочетание из ДВС, электрической вариаторной трансмиссии и двух встроенных двигателей с муфтой блокировки.

На более низких скоростях электродвигатель мощностью 181 л. с. приводит в движение колеса, разряжая батарею на 1 кВт · ч, которая затем заряжается рядной четверкой, действующей как генератор.

На более высоких скоростях этот бензиновый двигатель приводит в движение колеса через заблокированную муфту и единственную передачу.

Таким образом, в Honda убили сразу двух зайцев: повысили экономию энергии и не понизили динамику.

Corvette C4 4+3 «Doug Nash»

Опциональная коробка передач «Дуг Нэш» — это четырехступенчатая механическая коробка передач, но с необычным овердрайвом.

Овердрайв доступен на второй, третьей и четвертой передачах (отсюда и обозначение «4 + 3») и активируется с помощью кнопки в верхней части ручки переключения передач. Система разработана и применена во имя эффективности и экологичности, при сохранении динамических возможностей машины.

Коробка передач – виды и принцип работы

Читайте про коробку передач автомобиля, какие виды существую, принцип работы, а также видео про преимущества и недостатки автомата и ручной механики.Читайте про коробку передач автомобиля, какие виды существую, принцип работы, а также видео про преимущества и недостатки автомата и ручной механики.

Трансмиссия автомобиля состоит из многих элементов. Одним из главных элементов является коробка передач. Она используется для того, чтобы менять крутящийся момент, направление движения и скорость автомобиля. А ещё применяется для разъединения двигателя от трансмиссии.

Эта очень важная деталь в автомобиле, подразделяется на три вида:

В зависимости от того, какая коробка передач, определяется и вид трансмиссии машины.

Для ступенчатой трансмиссии применяется крутящий момент, меняющийся ступенчато. Ступенчатую коробку передач можно подразделить на два вида:

Коробка передач механическая.

Механическая коробка передач

Короба передач механическая (ещё можно встретить аббревиатурное название МКПП или просто — механика) состоит из многоступенчатого цилиндрического редуктора, где переключать передачи необходимо вручную. Смотря сколько автомобиль имеет передач, коробка бывает: четырёхступенчатая, пятиступенчатая, шестиступенчатая, семиступенчатая и больше. Смотрите пример МКПП — схема коробки передач ВАЗ 2110.

Механическая трансмиссия является самой распространённой во всём мире. Этому способствует простая конструкция и надёжная, а также то, что во время различных манипуляций при езде на автомобиле применяется ручное управление. Кроме надёжности и полного контроля водителем переключения передач она ещё и экономичнее в плане расхода топлива по сравнению со своим автоматическим аналогом. Но для простоты вождения всё больше людей хотят иметь автомобиль с автоматической коробкой передач.

Механическая КП относится к ступенчатым видам, т.е. крутящий момент в ней изменяются ступенями. Ступенью (или передачей) называется пара взаимодействующих шестерён. Каждая из ступеней обеспечивает вращение с определённой угловой скоростью или, другими словами, имеет своё передаточное число.

Передаточным числом называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни. Разные ступени КП имеют разные передаточные числа. Низшая ступень имеет наибольшее передаточное число, высшая ступень — наименьшее.

Видео про принцип работы:

Автоматическая коробка передач

Роботизированная коробка передач, — это та же механическая, только оснащена автоматизированными функциями, где автоматически выключается сцепление, и переключаются передачи. Роботизированную называют ещё автоматизированной коробкой передач или роботом. В более новых автомобилях стали применять двойное сцепление, чтобы передача крутящего момента шла без разрывов потока мощности. Такой тип снижает расход топлива, и автомобиль намного быстрее разгоняется с места. Поэтому коробки-роботы с каждым годом становятся всё более популярными. Сейчас такие аналоги устанавливают на такие марки автомобилей, как Volkswagen, Mercedes-Benz, Opel, Ford и прочие другие, а также даже на такие спортивные марки, как Bentley и Porsche. Самыми распространёнными автоматизированными агрегатами являются коробки марки DSG (Direct Shift Gearbox), Изитроник, SMG (Sequential M Gearbox).

Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора. Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определённое положение:

Р — режим парковки;

На отдельных коробках реализуется т.н. режим «Кик-Даун» (Kick-Down), предполагающий резкое ускорение автомобиля путём быстрого переключения передач.

Бесступенчатые КП

Для лучших характеристик автомобиля в бесступенчатых коробках передач применяют вариатор (ещё его называют вариаторной коробкой передач). В таких видах происходит преобразование механического или гидравлического крутящего момента, что помогает передаточному числу изменяться плавно, чего нет в ступенчатых коробках. Но также в вариаторных коробках передач существуют и недостатки — величина передающего крутящего момента имеет ограничения. Также некоторыми моделями вариаторов недовольны их надёжностью и сроком эксплуатации. Вариаторные виды применяются у таких производителей, как Nissan, Subaru и Honda (японские марки автомобилей). Из них самые известные марки — это Экстроид и Мультитроник.

Видео, про принцип работы бесступенчатой КП :

Комбинированная КП

Для автоматической коробки переключения передач (АКПП, или просто АКП) применяют комбинированный принцип действия. Такая разновидность состоит из механической коробки и гидротрансформатора. В механической КП используется редуктор планетарного типа, а гидротрансформатор применяется вместо сцепления и бесступенчатое регулирование крутящего момента. В новейших коробках-автоматах используется семь или восемь ступеней передач.

Плюсами АКПП является то, что передачи переключаются плавно и надёжность работы намного выше. А минусом автомата является то, что разгон происходит медленнее и намного больший расход топлива. В некоторых видах автоматической коробки передач применяют имитацию ручного переключения передач Стептроник, Типтроник (Tiptronic).

В наше время к АКП относится как гидротрансформаторная коробка, так и вариатор и роботизированная коробка передач, так как у всех есть электронное управление.

К автоматической коробке передач относится ещё адаптивная, которая учитывает стиль вождения хозяина автомобиля.

Автоматическая и механическая коробки передач: плюсы и минусы

Это видео наглядно демонстрирует основные преимущества и недостатки МКП и АКП. Далее при покупке автомобиля вы уже будите в курсе принципов работы различных видов коробки передач и вам, будет без проблем сделать дальнейший выбор.

Источник https://wikers.ru/articles/ustrojstvo-kpp.html

Источник https://1gai.ru/publ/525636-8-vidov-neobychnyh-korobok-peredach-i-ih-otlichija.html

Источник https://fastmb.ru/auto_shem/81-korobka-peredach.html