Устройство механических коробок передач

Механические КПП не настолько распространены в автомобилях, как это было ранее, однако это не мешает им быть востребованными и актуальными. Такой тип трансмиссии предпочитают те водители, которые любят контролировать процесс перехода на повышенные или пониженные передачи. Для многих автомобилистов поездка не настолько интересна, если автомобиль оснащен автоматом или типтроником.

МКПП являются синонимом надежности и до сих пор пользуются спросом за счет своей ремонтопригодности и простоты устройства. Однако мало кто знает о том, что это за устройство, как оно работает. Предлагаем ознакомиться с «механикой» поближе и понять принцип работы коробки передач.

Принцип работы

Трансмиссия механического типа требуется для смены вращающего момента и его передачи от ДВС к колесам. Поступающий от двигателя крутящий момент с помощью педали сцепления поступает к первичному валу коробки. За счет этого он преобразуется связанными между собой парами шестерен (ступенями) и передается непосредственно на колеса автомобиля.

Все шестерные пары имеют свое передаточное число, отвечающее за количество оборотов и поступление крутящего момента от коленвала мотора на колеса. Увеличение крутящего момента передачей вызывает снижение оборотов коленчатого вала. При снижении – наоборот.
Перед тем, как сменить в механической КПП передачи, требуется выжимка педали сцепления, обеспечивающей прерывание потока мощности от ДВС. Начало движения авто всегда происходит с 1 ступени (кроме грузового автотранспорта), а последующее повышение передачи происходит постепенно, при последовательной смене ступеней КПП от низкой к высокой. Сам момент переключения определяется по скорости движения авто и показателям приборов: тахометра и спидометра.

Основные элементы агрегата

К основным элементам ручной коробки относятся:

• Сцепление. Данный механизм позволяет безопасно отсоединить первичный вал коробки от вращающегося коленчатого вала. Он крепится на маховик двигателя и состоит из двух дисков, находящихся в одном блоке (корзина сцепления). При нажатии на педаль сцепления эти диски разъединяются, и вращение вала коробки прекращается. Это позволяет переключить трансмиссию на нужную передачу. Когда педаль отпускается, крутящий момент, передающийся от коленвала на маховик, идет на кожух сцепления, затем на нажимной диск и поступает на ведомый диск. В ступицу ведомого диска при помощи шлицевого соединения вставлен ведущий вал коробки. Далее вращение передается на шестерни, которые выбираются водителем при помощи рычага переключения скоростей.

• Валы и шестерни. Эти элементы присутствуют в любой коробке передач. Их назначение – передавать крутящий момент от мотора на дифференциал, раздаточную коробку или на кардан, а также изменять скорость вращения ведущих колес. Набор шестерен обеспечивает надежное сцепление валов, благодаря чему мощностные усилия мотора передаются на ведущие колеса. Одна разновидность шестерен закрепляется на валах намертво (например, блок промежуточных шестерен, которые изготавливаются, как цельная деталь с промежуточным валом), другая  – подвижные (например, скользящие, которые устанавливаются на вторичный вал). Чтобы снизить шум во время работы коробки передач, шестерни изготавливаются с косыми зубьями.

• Синхронизаторы. Строение этих деталей обеспечивает выравнивание скорости вращения двух независимых валов. После того, как вращение первичного и вторичного валов синхронизировано, блокировочная муфта соединяется с шестерней передачи при помощи шлицевого соединения. Такой механизм исключает удары при включении скорости, а также преждевременный износ подсоединяемых шестерен.

На фото показан один из вариантов механической коробки в разрезе:

Виды механических КПП

Устройство МКПП бывает нескольких видов. В зависимости от количества встроенных валов различают:

• двухвальные (устанавливаются на легковые авто с передним приводом);
• трехвальные (применяются для заднеприводного и грузового транспорта).

По количеству ступеней (передач), КПП бывают 4, 5 и 6 ступенчатыми.

Устройство механической коробки передач

Конструкция механической коробки передач подразумевает наличие следующих компонентов:

1. Картера, содержащего в себе главные трансмиссионные детали.
2. Валов: первичный, вторичный, промежуточный и дополнительный (для заднего хода).
3. Синхронизатора. Он отвечает за отсутствие рывков и тихий ход элементов КПП при переключении ступеней.
4. Механизма для переключения передач, включающего замковый и блокировочный компоненты.
5. Рычага переключения (находится в салоне транспортного средства).

Детальнее разобраться со строением МКПП поможет представленная ниже схема: Цифра 1 указывает на место размещения вала первичного назначения, цифра 2 – на рычаг для смены передачи в КПП. Цифра 3 указывает на сам переключающий механизм. 4, 5 и 6 – на вал вторичного назначения, сливную пробку и промежуточный вал, соответственно. А цифра 7 обозначает картер.
Стоит учесть, что трансмиссия трехвального и двухвального типа кардинально отличаются между собой по строению и принципу работы.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В такой МКПП вращающий момент поступает от ДВС на первичный вал благодаря имеющейся муфте сцепления. Шестерни вала, размещенные в том же месте, что и синхронизаторы, постоянно оборачиваются вокруг оси. Крутящий момент от вторичного вала передается через основную передачу и дифференциал (отвечает за вращение колес с разной угловой скоростью) непосредственно к колесам авто. Ведомый вал имеет надежно закрепленную шестерню главной передачи. Механизм смены передачи размещен в корпусной части коробки и включает вилки и штоки, применяемые для изменения положения муфты синхронизаторов. Для включения заднего хода используется дополнительный вал со встроенной, промежуточной шестеренкой.

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Механическая коробка передач трехвального типа отличается от предыдущей наличием 3-х рабочих валов. Кроме ведущего и ведомого валов, здесь есть и промежуточный. Первичный функционирует в паре со сцеплением и отвечает за передачу крутящего момента к промежуточному валу через соответствующую шестерню. Из-за такой конструктивной особенности все 3 вала пребывают в постоянном зацеплении. Положение промежуточного вала по отношению к первичному – параллельное (необходимо для фиксации шестерен в одном положении). Специфика строения механической коробки подразумевает наличие на 1 оси двух валов: вторичного и первичного. Шестерни ведомого вала способны свободно крутиться, потому что не имеют жесткой фиксации. Механизм переключения здесь расположен на корпусной части КПП. Он оснащен рычагом управления, штоком и вилками.

Какие бывают неисправности

Зачастую, механическая трансмиссия ломается при грубом переключении водителем передач. При переводе передачи из одной в другую резкими движениями избежать поломки не удастся. Подобная практика использования КПП приведет к поломке механизма переключения и синхронизаторов.

Достоинства и недостатки КПП

Когда есть возможность использовать механизмы с разными характеристиками, автомобилисты склонны сравнивать их плюсы и минусы. У механической коробки тоже есть свои достоинства и недостатки.

К достоинствам относятся:

• Меньше вес и дешевле стоит по сравнению с автоматической коробкой;
• позволяет водителю контролировать интервал между переключениями скоростей, повышая динамику при разгоне;
• при умелом использовании автомобилист может снизить расход топлива;
• высокий КПД;
• конструкция простая, благодаря чему механизм обладает высокой надежностью;
• проще ремонтировать и обслуживать, чем автоматические аналоги;
• при езде по бездорожью легче выбрать подходящий режим, более щадящий для двигателя;
• навыку управления автомобилем с механической трансмиссией уделяется больше внимания при обучении новых водителей. В некоторых странах в правах новичков делается пометка «без права вождения авто с МКПП», если они сдавали вождение на машине с автоматической коробкой. В случае обучения на «механике» ему позволено управлять разными авто соответствующей категории;
• можно буксировать автомобиль. Машину на автомате тоже можно буксировать, только в этом случае есть определенные ограничения.

Недостатки механики:

• для любителей комфорта и тех, кого утомляет постоянный контроль текущей передачи, лучший вариант – АКПП;
• требует периодической замены сцепления;
• для плавного переключения требуется определенный навык (автоматический аналог обеспечивает разгон без рывков и провалов).

Буксировка автомобиля относится и к преимуществам, и к недостаткам. Недостаток свободной буксировки авто – его легче угнать. Но если машина не заводится из-за севшего аккумулятора (долго слушали музыку на пикнике), то ее можно завести, разогнав на нейтральной скорости и включив передачу. В этом случае крутящий момент идет в обратном направлении – от колес к мотору, имитируя работу стартера. Это плюс механики.

Со многими «автоматами» такого не получится, потому что диски сцепления прижимаются друг к другу за счет давления масляного насоса, работающего при заведенном моторе. Во время вращения колес в большинстве моделей работает и вся коробка, поэтому толкать машину гораздо трудней, чем ТС на «механике». Из-за отсутствия смазки шестерен автомеханики не рекомендуют буксировать авто с автоматическими коробками на большие расстояния.

Как видно, механическая коробка передач – неотъемлемый агрегат, без которого автомобиль не поедет, каким бы ни была мощность двигателя. «Механика» позволяет самому выбирать скоростной режим автомобиля, выжимая из мотора максимум мощности. Она дешевле и проще АКПП, хотя значительно уступает «автомату» в комфорте во время вождения.

Распространенные вопросы:

Что такое механическая коробка передач? МКПП – коробка передач, в которой выбор скорости полностью осуществляется водителем. При этом ключевую роль играет опыт автомобилиста и его понимание работы механизма переключения скоростей.

Из чего состоит коробка передач? МКПП состоит из корзины сцепления, которая соединяется с маховиком и первичным валом; промежуточного и вторичного валов с шестернями; механизма переключения и рычага переключения. Дополнительно установлен вал с шестерней задней передачи.

Где коробка передач в машине? В автомобиле МКПП стоит всегда возле мотора. Авто с задним приводом имеет продольное расположение коробки, а в переднеприводных – поперечное.