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:
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:
Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.
По количеству валов МКПП подразделяются на:
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
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП | Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП |
| Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД | Утомляющий для водителя процесс переключения передач |
| Высокая надежность за счет простоты конструкции | Необходимость периодической замены сцепления |
| Простое и недорогое обслуживание | Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП |
| Возможность более эффективного движения по бездорожью | При неправильной эксплуатации повышенные нагрузки на ДВС |
Как пользоваться механической коробкой
Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.
Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:
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:
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.
Как пользоваться механической коробкой передач
Главная » Блог » Как переключать скорости на механической коробке передач
24.08.2020
Комментариев нет
Автомобили с механической коробкой передач имеют массу преимуществ перед автомобилями с автоматической коробкой. Они сложнее в управлении, но стоимость их ремонта гораздо ниже по сравнению с автоматом. К тому же, если вы научитесь пользоваться МКПП, то машина на автомате покажется вам в управлении очень простой. Сегодня рассмотрим, что такое механическая коробка и как научиться ею управлять.
Как устроена МКПП
Механическую коробку в отличие от автоматической водитель должен переключать сам. Большинство машин с механикой имеют 4-5 передних и одну заднюю скорость передачи. Чтобы научиться управлять МКПП, необходимо знать нахождение и назначение каждой из скоростей. Рассмотрим каждую подробнее:
Перед тем, как сесть за руль, стоит выучить положение каждой скорости на рычаге управления. Это важно, потому что во время движения нужно смотреть на дорогу, а не на рычаг. Скорость переключения придет с опытом. По началу каждый водитель мысленно вспоминает, где находится нужная скорость. Со временем вы привыкните к местоположению, и переключение будет происходить без лишних мыслей.
Расположение педалей
В автомобиле с механической коробкой передач есть три педали:
Расположение одинаково как для праворульных, так и для леворульных машин.
Педаль сцепления служит разделителем работы двигателя и колес и позволяет переключать КПП. Ее необходимо нажимать перед каждым переключением. Понятно, что педаль тормоза необходима для остановки, а педаль газа – для движения.
Для правильного переключения КПП необходимо полностью нажимать на педаль сцепления. В противном случае включение каждой скорости будет сопровождаться скрежетом, что неизбежно приведет к поломке.
Принцип переключения передач на механике
Принцип работы механической коробки основывается на соединениях между входным и выходным валом через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Иными словами, работа двигателя происходит за счет изменения количества оборотов, регулируя усилие на ведущих колесах. Это позволяет добиться оптимального режима работы двигателя при начале движения, разгоне и снижении скорости. Принцип работы не зависит от привода, но в каждой модели будут свои особенности.
Механическая коробка предназначена для плавного и равномерного распределения крутящего элемента. МКПП включает в себя несколько передач, управление которыми происходит с помощью рычага. Связующим элементом между коробкой и двигателем является сцепление. Постоянно вращающийся коленчатый вал зацеплен с первичным валом коробки передач. А сцепление позволяет разъединять и соединять эти элементы, благодаря чему происходит движение.
Как научиться ездить на механике
1. Старт.
При первых попытках научиться вождению на механике важно не торопиться, а все делать последовательно. Перед началом движения первое, что необходимо сделать, это пристегнуть ремень безопасности. Если обучение происходит в теплое время года, можно открыть окна, чтобы лучше слышать и понимать двигатель
Далее следует отрегулировать сиденье, чтобы дотягиваться до педалей и нажимать на них без усилий. В этот момент можно поучиться плавно отпускать сцепление.
Затем нужно перевести рычаг переключения в нейтральное положение, из которого он может свободно двигаться в разных направлениях. После этого можно запустить двигатель с помощью ключа зажигания и нажатой до конца педали сцепления.
Для начала движения нужно нажать педаль сцепления, переключиться на первую передачу, немного поднять ногу со сцепления и нажать на педаль газа. Чтобы начать движение, машине нужно приложить много усилий, именно поэтому в этот момент может заглохнуть двигатель. Плавное начало движения обеспечивает одновременное нажатие педалей газа и сцепления.
Для того, чтобы включить передачу, нужно до конца нажать педаль сцепления и плавно подвинуть рычаг. В случае сопротивления и наличия непонятных звуков следует вернуть рычаг в исходное положение, отпустить сцепление и снова нажать. Когда нужное положение включится, усилие рычага снизится, а его движение остановится, поскольку он столкнется с ограничителем.
При морозной погоде можно стартовать со второй передачи, чтобы избежать пробуксовки или заноса. Для этого надо выбрать вторую передачу и плавно балансировать между педалями сцепления и газа.
2. Движение.
Для плавного движения автомобиля необходимо понять:
Грамотное переключение скоростей при движении обеспечивает правильную динамику всей системы механической коробки, продлевает срок ее службы и позволяет снизить расход топлива. Самая главная рекомендация для начинающих водителей, это следить за показателями тахометра. При показателях от 2,5 до 3,5 тысяч оборотов в минуту работа двигателя происходит наиболее правильно и нет необходимости переключаться на другую передачу.При более высоких показателях тахометра необходимо переключиться на более высокую передачу, чтобы снизить нагрузку. Педаль сцепления при этом стоит жать до конца. При снижении оборотов необходимо произвести переключение на более низкую передачу. Чтобы ехать без рывков.
При разгоне переключать КПП необходимо поочередно, начиная от первой и доходя до нужной. Переключаться через несколько ступеней в целом не запрещено, но стоит делать это, предельно обращая внимание на сцепление. При неполной выжатой педали вероятен риск повреждения валов коробки.
Благодаря МКПП можно заранее подготовиться к сложной дорожной обстановке. Например, если следовать правилам дорожного движения, переключение передач на более низкую ступень необходимо:
МКПП может помочь даже в тех ситуациях, когда нельзя воспользоваться тормозом. Например, по скользкой дороге или при движении под уклоном. В этих случаях можно тормозить с помощью двигателя. Нужно отпустить газ и переключаться с высокой передачи до низкой, пока скорость не снизится. Но не стоит сильно повышать обороты и, при возможности, использовать тормоз.
3. Снижение скорости и остановка.
Для снижения скорости нужно переключаться на более низкую передачу. При слишком медленной скорости для текущей передачи автомобиль будет вибрировать, как будто вот-вот заглохнет. Для снижения скорости нажмите сцепление, отпустите газ, сделайте переключение скорости, отпустите сцепление, надавив при этом на педаль газа. Чтобы остановиться, переключайте передачи поочередно, пока не включите первую передачу.
При необходимости остановки нажмите правой ногой на тормоз. Во время достижения скорости в 15 км в час машина завибрирует. В этот момент нужно до конца нажать сцепление, перевести рычаг в нейтральное положение и нажать на тормоз, чтобы окончательно остановиться.
Сделать остановку можно на любой передаче. Для этого необходимо до конца нажать на сцепление, нажать на тормоз и переключиться на нейтральную. Но в этом случае контроль за автомобилем ослабевает, поэтому пользоваться этим способом можно только в крайнем случае. В любом случаем можно посмотреть уроки вождения на механике для начинающих, как правильно трогаться с места на механике, пошаговая инструкция.
Важные правила управления МКПП
Машины с механической коробкой более выносливы и надежны, чем автомобили на автомате. Но управление МКПП также требует к себе особого внимания. Необходимо знать несколько простых правил, чтобы автомобиль на механике прослужил дольше:
Эти простые правила позволят сохранить работоспособность автомобиля с механической коробкой и прослужить ему как можно дольше.
Основные ошибки начинающих водителей
Начинающие водители часто делают одни и те же ошибки:
Когда вы знаете, чем грешат начинающие водители, вы заранее будете помнить и не допускать таких ошибок.
Секреты экономии расхода топлива
Существует несколько особенностей, которые могут помочь снизить расход топлива и нагрузку на двигатель:
Многие начинающие водители боятся управлять машиной с механической коробкой. Но если вы освоите и поймете принцип управления, то любой автомобиль на автоматической коробке окажется для вас простым для вождения. Каждый водитель выбирает сам, на какой коробке ездить. Но освоив механику, вы получите незабываемый опыт и навык управления автомобилем, который сможет помочь вам при возникновении трудной ситуации. Просмотреть урок вождения на механике можно здесь https://youtu.be/MWtxwEqZyl8
Коробка переключения передач: виды, чем отличаются и как работают
Коробка переключения передач (КПП) — элемент трансмиссии автомобиля, который передает мощность от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на ведущие колеса, при этом расширяя диапазон частоты вращения и крутящего момента мотора. Этот узел отвечает за эффективную работу мотора, влияет на динамику движения и расход топлива. Базовым для КПП считается предустановленный набор передаточных чисел — это коэффициент, на который увеличивается или уменьшается крутящий момент, поступающий от двигателя.
Передача, а в современных авто их может быть от 5 до 10, помогает работе двигателя в каждом из диапазонов скоростей. Для старта обычно применяется 1-я передача, но реже — 2-я (например, на грузовиках).
В зависимости от степени участия водителя, «коробка» может быть с ручным управлением (механическая) или автоматическая, где выбор передачи выполняет электроника. К таким агрегатам, как правило, относят не только классическую гидромеханику, но также «роботов» и вариаторы [1]. Отдельный класс — секвентальные КПП, которые чаще всего используют для гоночных автомобилей. Разбираемся в устройстве каждой из них и в том, как они работают.
Механическая
Самый простой и надежный в эксплуатации тип трансмиссии. Визуально определить МКПП несложно: по третьей педали (это педаль сцепления) и рычагу переключения передач. В современных автомобилях ступеней может быть 5, 6 или даже 7, плюс нейтральное положение и режим заднего хода.
Основные рабочие элементы механической коробки, в самом упрощенном варианте, это:
Все они расположены на валах, которых может быть два или три.
Первичный или ведущий вал напрямую связан с двигателем через сцепление. Это сделано для возможности «отсоединять/присоединять» трансмиссию к ДВС. Для передачи крутящего момента на конце входного вала жестко зафиксирована шестерня, которая вращает следующий, промежуточный вал.
На нем равно числу передач установлены разноразмерные ведущие зубчатые шестерни. Каждая работает в сцепке с шестеренками (ведомыми) на вторичном или выходном валу. На нем шестерни, в отличие от первых двух валов, свободно вращаются на оси. Образованные зубчатые пары отвечают за передаточное число и динамические характеристики передачи («короткая», «длинная» итд).
В МКПП переключение происходит в ручном режиме. Переводя в салоне рычаг в нужное положение, водитель двигает в сторону соответствующей зубчатой пары муфту. Чтобы избежать удара при смыкании, нужно выровнять частоты вращения валов — для этого применяются синхронизаторы.
Плюсы: долгий опыт эксплуатации в автопроме, простое устройство и ремонт, возможность вручную влиять на динамику авто.
Минусы: утомительное «втыкание» передач и нажатие педали сцепления в плотном трафике, ограниченный набор передач.
Автоматическая
Под классической АКПП, как правило, подразумевают гидромеханическую коробку переключения передач. В этом случае у водителя всего две педали, а вместо рычага КПП — селектор, который может быть выполнен в виде шайбы или кнопок, или подрулевой переключатель режимов: P — парковка, D — движение, N — нейтральная и R — задний ход.
В отличие от «механики» передача крутящего момента здесь сложнее, а электронный блок управления (ЭБУ) отвечает за выбор передачи. В современных автоматических трансмиссиях их может быть до 10 включительно.
Принцип работы строится на силе давления трансмиссионной жидкости, отсюда и слово «гидро» в названии. Главные рабочие элементы — гидротрансформатор и планетарная КПП [2].
Плюсы: за редким исключением — надежный и проверенный временем агрегат; обычно обеспечивает плавную и тихую езду.
Минусы: очень привередлив к качеству трансмиссионной жидкости, простые агрегаты могут быть «задумчивыми», дорогой и сложный ремонт в случае поломки.
Бесступенчатая
CVT или вариатор — это кардинально другой в техническом плане тип КПП [3], который, по большому счету, даже нельзя называть коробкой передач, так как передач в нем как раз-таки нет.
В отличие от классического «автомата» или «механики», он не имеет фиксированного количества предустановленных передач и выдает по сути неограниченное количество передаточных чисел. Такая гибкость достигается за счет работы двух противоположных шкивов конической формы, которые соединены цепью или ремнем.
В бесступенчатой коробке один конус соединен с валом двигателя, а другой — направляет мощность на ведущие колеса. Передаточные числа изменяются по мере того, как шкивы перемещаются все ближе и дальше друг от друга. Решение, на сколько сдвинуть шкивы, принимает электроника.
Эти изменения теоретически происходят все время, чтобы двигатель работал на наиболее эффективных оборотах. Однако современные CVT умеют имитировать фиксированные ступени, так как такое поведение более привычно водителям.
Плюсы: теоретически вариаторы считаются более капризными, чем классические «автоматы», однако наиболее удачные варианты по сроку службы не уступают гидромеханическим КПП.
Минусы: вариаторы не любят пробуксовки и заезда на высокие препятствия, от чего цепь (или ремень) стачивает поверхность шкивов.
Роботизированная
РКПП или просто «робот» — это гибрид автоматической и механической коробки передач. Для начала движения водитель, также как и на «автомате», выбирает один из режимов (D, P, N, R).
Механическая схема в ней аналогична МКПП, но для переключения передач и смыкания/размыкания сцепления здесь отвечают сервоприводы. Момент выбора нужной ступени контролируется электроникой.
Проще говоря, вместо педали сцепления и рычага коробки стоят электромоторы, которые по команде электроники «выжимают» сцепление и меняют ступени.
Плюсы: недорогая в обслуживании; освобождает водителя от необходимости переключать передачи вручную
Минусы: электронике нужно время, чтобы понять действия водителя и включить передачу, из-за этого разгоны происходят с характерными провалами потока мощности; высокая стоимость актуаторов.
Преселективная
По сути это та же роботизированная коробка переключения передач. Главное ее отличие в количестве сцеплений — их два [4]. Этот тип трансмиссии относительно новый — активно внедрение началось с 2003 года. Сегодня их ставят на все классы автомобилей: от небольших хэтчбеков до спорткаров.
Принцип работы такой коробки заключается в том, что каждое из сцеплений управляет своим набором передач: четными и нечетными. В итоге, когда автомобиль работает на одной передаче, следующая уже выбрана и готова к включению.
Например, машина едет на второй передаче и ускоряется. В этот момент электроника подает сигнал, и автоматика двигает муфту к следующей, 3-й передаче. Когда приходит время муфта, которая была включена для 2-й передачи, отключается, и теперь включается та, на которой была предварительно выбрана 3-я передача. В это время освободившееся сцепление уже выбирает 4-ю передачу.
Плюсы: быстрое переключение передач; высокая экономичность.
Минусы: инженерам не сразу удалось сделать этот тип КПП надежным, из-за чего автомобилисты часто избегают таких коробок; «преселективы» не всегда аккуратно работают на низких скоростях — в пробках могут чувствоваться толчки.
Секвентальная
Секвентальная или последовательная коробка передач — это разновидность механической трансмиссии, которая чаще всего используется в спортивных и гоночных автомобилях.
В отличие от классической «механики», где переключение происходит по Н-образной схеме, здесь «движение» возможно только последовательно [5]. То есть водитель не может стартовать со 2-й и сразу уйти на 4-ю передачу. В случае с «секвенталкой» ему понадобится пройти все передачи по очереди: от 1-й до 4-й.
Техническое устройство такой коробки схоже с классической «механикой», но есть ряд существенных отличий:
Плюсы: очень высокая скорость переключения между передачами; нет потери мощности в момент смены; экономия топлива.
Минусы: высокий износ деталей; дорогая в ремонте.
Неисправности коробки переключения передач
Как и любой рабочий элемент, КПП подвержены износу и поломкам. Хотя при бережном уходе некоторые «коробки» готовы служить по несколько сотен тысяч километров. Причину неисправности и особенно ремонт данного узла лучше доверять проверенным мастерам, например, официальным дилерам или специалистам в клубных сервисах.
