МКПП — механическая коробка переключения передач

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

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

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

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

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

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

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

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

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

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

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

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

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

Устройство трехвальной МКПП

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества МКПП

1. Возможность буксировки автомашины без применения эвакуатора на любые расстояния на гибкой либо жесткой сцепке.
2. Возможность запуска мотора, если вышла из строя аккумуляторная батарея и зажигание.
3. Меньший вес, чем у АКПП.
4. Отличная приемистость автомашины, при которой автомобилист может сам выбирать манеру вождения (быстрота увеличения оборотов мотора).
5. Возможность применять всю мощность мотора и крутящего момента (высокий коэффициент полезного действия).
6. Высокая динамика разгона и экономия топлива в сравнении с АКПП.
7. Большой ресурс эксплуатации.
8. Относительная дешевизна обслуживания и ремонта.
9. Простота конструкции.

АКПП

Общий вид АКПП Основу автоматической трансмиссии составляют гидротрансформатор, система управления и непосредственно сама планетарная КПП с набором фрикционов и шестерен. Такая конструкция автомата позволяет ему самостоятельно переключать скорости в зависимости от оборотов двигателя, нагрузки и режима движения. Участие водителя здесь не требуется.

Автомат устанавливается на легковых и грузовых автомобилях, применим он также и в автобусах. Главная передача и дифференциал дополняют конструкцию АКПП в случае ее установки на переднеприводную машину.

Плюсы и минусы автоматической КПП

Автоматическая коробка передач обладает как преимуществами, так и недостатками:

Преимущества АКПП	Недостатки АКПП
1. Плавное движение и разгон	1. Дорогостоящие обслуживание и ремонт
2. Комфорт водителя и пассажиров	2. Низкий КПД
3. Простота управления автомобилем	3. Более высокий расход топлива
4. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления	4. Высокая стоимость

Синхронизаторы

Это важная составляющая любой механической трансмиссии. Служат синхронизаторы для сглаживания скорости вращения шестерни и вала. Переключение передач благодаря синхронизаторам происходит быстро и мягко. В устройство входит:

• Блокировочное кольцо.
• Ступица.
• Шестерня, имеющая фрикционный конус.
• Муфта включения.

Ступица – это главный элемент узла. Она имеет два шлица (наружные и внутренние). За счет них механизм соединяется с валом трансмиссии, двигаясь по нему в разную сторону. Благодаря наружному шлицу элемент соединяется с муфтой включения. Также устройство ступицы предполагает наличие трёх пазов. Каждый установлен под углом в 120 относительно друг друга. Данные пазы служат для установки «сухарей». Что это такое? Это подпружиненные элементы, фиксирующие муфту в положении «нейтраль». При такой установке муфты синхронизатор коробки не работает. Маховик свободно вращается, не передавая момент на коробку. Сама муфта соединяет шестерни с валом коробки. Деталь устанавливается на ступице. С внешней стороны она соединяется с вилкой КПП.

Изображение взято с сайта carnovato.ru

Для выравнивания угловых скоростей используется блокировочное кольцо. Сглаживание вращения происходит за счёт трения. Кольцо не дает муфте замкнуться, пока шестерня и вал не будут иметь равные обороты вращения. Внутренняя часть блокировочного кольца обладает конусной формой.

Как работает синхронизатор в МКПП:

• Муфта при нерабочем состоянии находится в среднем положении. Шестерни на валах трансмиссии свободно вращаются.
• При выборе водителем передачи, муфта двигается к шестерне посредством вилки. При этом муфта двигает блокировочное кольцо. Последнее прижимается к конусу шестерни.
• Кольцо прокручивается и блокирует последующее движение муфты.
• За счет трения, обороты вала и шестерни выравниваются.
• Муфта зацепляет вал и шестерню КПП.
• Передается крутящий момент от маховика ДВС.

Начинаем движение на автомобиле с «механикой»

Главный вопрос – как тронуться с места на автомобиле, оснащенном механической коробкой передач? Запустив двигатель и убедившись, что рычаг переключения скоростей стоит в нейтральном положении, нажмите до упора на педаль, которая находится с левой стороны и переведите руку КПП в нейтраль. Попытка поставить рычаг МКПП в нейтральное положение при невыжатом сцеплении грозит серьезными повреждениями коробки передач. Левая нога водителя должна быть всегда в состоянии готовности взаимодействия с педалью сцепления. В этих действиях и заключен смысл управления автомобилем с механической коробкой передач.

Подготовившись к началу движения, настройтесь на выполнение следующих действий. Выжимайте левой ногой, педаль сцепления до самого пола и включите первую передачу правой рукой. В то же время левой контролируйте руль вашего авто. После включения передачи (схема переключения скоростей обычно располагается на рычаге) вы готовы тронуться с места. Для того, чтобы не отвлекаться во время движения на коробку передач, следует довести эти действия до автоматизма. Потренироваться можно с выключенным двигателем.

Многое зависит от работы сцепления конкретной машины. Обычно, сцепление «схватывается» в середине движения педали. В этот момент правой ногой начинайте нажимать педаль газа. Не забывайте – резкое нажатие повлечет за собой остановку работы двигателя.

Устройство автоматической коробки передач

Автоматическая коробка передач имеет сложное строение и сам механизм, посредством которого обеспечивается переключение передач, сложен. Суть этого процесса сводится к включению и выключению муфт и тормозов посредством давления рабочей жидкости.

Есть несколько видов АКПП, которые имеют некоторые различия в конструкции, но основные элементы у них одинаковые.

• Гидравлический трансформатор (гидротрансформатор). Представляет собой металлический корпус, который заполнен специальной рабочей ATF-жидкостью (маслом). Его основная задача — передавать вращение от мотора к коробке переключения передач. По факту — это аналог сцепления в механической КПП. Состоит из насосного, турбинного и реакторного колес, блокировочной муфты и муфты свободного хода. Колеса имеют лопасти с отверстиями для циркуляции рабочей жидкости. Муфта свободного хода нужна, чтобы реакторное колесо могло вращаться в обратную сторону. Блокировочная муфта позволяет заблокировать гидротрансформатор при определенных режимах работы автомобиля.
• Планетарный механизм. Это редуктор, который переключает скорости в результате изменения передаточного числа на шестеренках. Состоит из: планетарных рядов (солнечная шестерня, сателлиты, коронная шестерня, водило), валов, барабанов с фрикционными муфтами, обгонной муфты и ленточного тормоза. Блокировка одного из элементов планетарного ряда приводит к передаче вращения и изменения крутящего момента. Планетарный ряд может блокироваться ленточным тормозом, обгонной муфтой и фрикционными муфтами. Планетарный механизм выполняет функции блока шестерней в механической коробке.
• Гидросистема. Состоит из масляной помпы, фильтра, толкателей, гидрораспределителя. Рабочая жидкость создает рабочее давление в коробке и защищает внутренние элементы от перегрева и коррозии.

Электронный блок управления. Собирает входящую информацию от педалей, систем АБС и ЕСП, датчиков, ручки АКПП и других систем, обрабатывает ее. После чего формирует сигналы, которые отправляются на исполнительные клапаны гидроблока. Блок управления регулирует работу фрикционных муфт и направляет потоки рабочей жидкости в ту или иную муфту, что ведет к переключению скорости. То есть блок управления — буквально «мозг» АКПП, он производит управление коробкой передач. Поломка блока управления ведет к переключению работы автомата в аварийный режим.

Механика

Механическую КПП еще называют «ручной» или «механикой». Эти названия пошли от того, что тут передачи нужно переключать вручную с помощью специального рычага, а непосредственно само переключение происходит абсолютно без использования электроники.

Данный тип трансмиссий распространен в сегменте недорогих автомобилей. Также, невозможно встретить жигули (самый популярный автомобиль в России) с АКПП. А учитывая, что в большинстве случаев, это и есть первая машина, то ездить на МКПП умеет практически любой водитель. Именно поэтому нас удивляют и веселят такие моменты в иностранных кино, когда один герой спрашивает у другого, умеет ли он ездить на ручной КПП. Дело в том, что за границей, как правило, уже осталось крайне мало машин с механической коробкой передач.

Давайте вкратце рассмотрим принцип работы механической КПП. В ней установлены два вала. На один из них передается вращательное усилие от двигателя, а другой соединяется с карданом. Причем, вопреки расхожему заблуждению, оба вала в МКПП вращаются постоянно. А в момент переключения передач просто меняются шестерни. Учитывая, что диаметр шестеренок разный, то и усилие от одних к другим передается разное.

На пятой ступени получается диаметрально противоположная ситуация: на ведущем валу (который соединен с коленчатым валом двигателя) задействуется шестерня большого диаметра, а на ведомом (соединен с карданом) – самая маленькая. Вот и получается, что при одинаковой скорости вращения мотора, на выходе мы получаем разную скорость и усилие.

Так вот, в МКПП, в отличии от автоматической, переключение осуществляет человек. Рычаг, который мы двигаем в кабине, в свою очередь, перемещает штоки в КПП. Эти штоки подталкивают муфты, которые блокируют шестерни на обоих валах. Шестерни блокируются и, вследствие этого, вторичному валу передается вращательное усилие. В момент зацепа двух шестеренок машина начинает ехать.

Масло для механической коробки передач

Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За этот период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие свойства.

При ТО следует лить специальное трансмиссионное масло для механической коробки передач, указанное в руководстве по эксплуатации. Особенно это касается машин иностранного производства, применение несоответствующего масла может привести к износу и даже поломке агрегата.

Специалисты рекомендуют использовать один ее вид при замене, что позволит свести к минимуму негативное воздействие на резиновые сальники. Замена масла в МКПП процедура несложная и может осуществляться самостоятельно без привлечения специалистов из автотехцентров. Это позволит сократить издержки на эксплуатацию автомобиля.

Механическая коробка передач отличается простотой конструкции и, как следствие, высокой надежностью. В Европе почти 80 процентов автомобильного парка оснащены МКПП, в нашей стране их доля еще выше.

Помимо высокой надежности, водителей привлекают и такие достоинства, как меньший расход топлива при одинаковых характеристиках двигателя. Неудобство, связанное с необходимостью ручного переключения передач, становится незаметным по мере выработки автоматизма действий.

Видео — как переключать скорости на механической коробке передач:

Устанавливаем шестерню шестой скорости

Инструкция по установке и порядок выполнения:

• Взять стандартный набор инструмента для снятия и разборки коробки и инструмент, описанный выше
• Необходимо выполнить все процедуры и принять меры безопасности, как при снятии коробки
• Выполнить снятие КПП(см.ВАЗ 2109 ремонт КПП: как выполняется правильно) по всем правилам с помощником
• Выполнить разборку коробки до снятия с нее корпуса включительно

Коробка, разобранная до снятия корпуса

• Заменяем шток для вилки 5-той скорости на шток 5-той-6-той скорости
• Закручиваем корпус обратно
• Если сходу не удалось установить шестерни 5-той передачи вторичного вала, из за нехватки места для игольчатого подшипника, тогда берем болгарку и шлифуем либо подшипник, либо дистанционное кольцо (выполняем стачивание на один миллиметр)
• Потом выполняем надевание нижнего стопорного кольца ступицы синхронизатора на втулку нашего вторичного вала
• Затем вставляем снизу сточенное нами дистанционное кольцо, напрессовываем на вторичный вал втулку (при этом возможно понадобиться поработать молотком)
• При разборке, скорее всего, надо будет пожертвовать ступицей синхронизатора, вряд ли будет возможно спрессовать ее без повреждения
• Вставляем игольчатый подшипник 5-той передачи
• Затем устанавливаем дистанционное кольцо для шестерни 5-той скорости
• Вставляем шестерню 5-й скорости совместно с блоком шестеренок 5-той-6-той скоростей первичного вала
• Затем устанавливаем блок. Кольцо для синхронизатора 5-той передачи
• За ним следом устанавливаем на ступицу синхронизатора для первой-второй передач наш синхронизатор (от бывшей 5-той передачи)
• Напрессовываем на втулку от вторичного вала ступицу в комплекте (сборе) с вилкой и муфтой, пока вилку не привинчиваем к штоку
• Надеваем второе стопорное колечко
• Устанавливаем блок
• Затем кольцо синхронизатора 6-той скорости
• Просовываем шестеренку 6-той скорости вторичного вала на ее место, для этого приподнимаем блок 5той-6-той передачи первичного вала
• Это делается без подшипника, потому что иначе просто не лезет
• Если выполнить эту манипуляцию не получится, придется собирать блок 5-той-6-той скоростей в руках
• Затем можно вставлять игольчатый подшипник 6-той передачи
• Включаем 2-рую передачу при помощи штока
• Руками включаем 5-тую передачу, при этом, не выключая вторую
• Ключом 6-гранником на 12, закручиваем гайку первичного вала
• Затем делаем отметку под болтик М6 на гаечке напротив отверстия блока 5-той-6-той скоростей
• Откручиваем гайку обратно
• Делаем на ней специальную фиксирующую лунку, применяем для этого болгарку (вам по месту будет понятно, где именно)
• Уменьшаем высоту головки болтика от РДТ , чтоб он больше не задевал ей за подшипник
• Непременно смазываем «Локтайтом» все гайки валов, затем закручиваем их
• Закручиваем фиксирующий болтик с резьбой М6
• Напрессовываем внутренние части от роликовых подшипников на гайки валов
• Впрессовываем в крышку коробки оставшиеся детали подшипников
• Заменяем две шпильки в корпусе КПП на приобретенные
• Надеваем крышку. Она будет задевать за стальную пластинку
• Поэтому, при установке ее нам придется стачивать крышку дрелью с шарошкой

Что выбрать и почему

Подводя итог, следует ответить на вопрос о том, какую коробку передач лучше выбрать и почему. Это достаточно сложный вопрос, поскольку найти однозначный и объективный ответ на него практически невозможно.

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, отбросив некоторые условности, всё же можно сказать, с какой именно коробкой передач конкретно в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль. Это будет классический автомат. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор. Роботы подойдут владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди коробок передач, то тут первое место наверняка займёт классическая механика. На вторую строчку уверенно поднимается гидротрансформатор, а дальше уже последние места делят между собой вариаторы и роботы.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, автоматов будет постепенно становиться всё меньше, механика останется, но её популярность резко упадёт. А вот будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.