Коробка передач — устройство, назначение, виды

Коробка передач или коробка переключения передач (КПП) – это один из важнейших агрегатов трансмиссии – наряду с карданным валом, сцеплением и задним ведущим мостом. Как составляющая трансмиссии КПП характерна для всех автомобилей ДВС.

Назначение и устройство

КПП предназначена для нескольких задач:

• изменения крутящего момента,
• изменения скорости,
• коррекции направления движения автомобиля,
• разъединения ДВС и трансмиссии и, напротив, их соединения (такая потребность актуальна при переключении передач, необходимости получения малых «ползучих» скоростей, кратковременной остановки транспортного средства),
• блокировки гидротрансформатора (функция ценна для уменьшения потери полезной энергии «автомата» при передаче крутящего момента в ситуации, когда выравниваются обороты ведомой и ведущей турбин).

При этом одни КПП способны решать все эти задачи, а другие, как например, механическая, только базовые – изменение крутящего момента и скорости.

Схема устройства зависит от вида КПП.

В корпусе устройства коробки передач с “механикой” объединены валы (2, 3 или более),  синхронизатор, шестерни, рычаг для переключения скоростей, проволочные кольца, подшипники, сальники.

Устройство АКПП (КПП с “автоматикой”) представляет собой узел, в который входят гидротрансформатор, планетарный ряд, фрикционы, тормозная лента, узел управления (насос + маслосборник + клапанная коробка).

В основе роботизированных коробок могут лежать как решения механического типа с электрической либо гидравлической системой управления сцеплением и передачами, так и автоматические коробки, оборудованные электрогидравлическим приводом сцепления.

На сцеплении, шестернях, валах и синхронизаторах остановимся более подробно.

Сцепление

Предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленвала ДВС к первичному валу коробки передач.

Именно благодаря наличию сцепления двигатель на короткий промежуток времени можно аккуратно отсоединить от трансмиссии, а трансмиссию защитить от перегрузок.

Стандартная муфта сцепления большинства транспортных средств  с механической коробкой включает маховик, нажимной диск, ведомый диск, выжимной подшипник, привод, вилку и выключатель сцепления.

Один двигатель соединен с колёсами, другой — с ДВС. В момент, когда водитель отпускает педаль, диски прижимаются друг к другу и начинают совместное вращение.

Именно о классическом сцеплении как таковом чаще говорят при использовании механической коробки передач, а при езде с ДВС на АККП говорят о совмещенном решении сцепления и гидротрансформатора. Его непосредственная функция аналогична сцеплению. Но водителю не нужно совершать никаких рутинных действий и выжимать сцепление вручную. За него все будет делать сама КПП.

Что касается роботизированных решений типа DSG (с мехатроникой), то они располагают двумя сцеплениями. Наличие двух сцеплений ценно для повышения мощности транспортного средства, и при этом минимизации пробуксовок, оптимизации расхода топлива.

Ведь физически в момент переключения обороты двигателя при использовании двух сцеплений способны остаются на прежнем уровне.

На картинке ниже вы видите “поведение” сцепления в роботизированной коробке  DSG в момент после переключения на вторую передачу.

Шестерни и валы

Шестерни и валы –  главные «управляющие» крутящим моментом. Именно шестерни и валы помогают изменять передаточное отношение. Неотъемлемые элементы устройства всех механических КПП и некоторых АКПП (например, Honda).

Устройство механической коробки передач чаще всего сконструировано так, что оси валов находятся в параллельной плоскости. Сверху монтированы шестерни. 

Первичный или ведущий вал (ведвал) посредством корзины сцепления присоединен к маховику. Выступы способствуют продвижению второго диска сцепления и направления крутящего момента на промежуточный вал посредством шестерни.

Конец вторичного вала примыкает к подшипнику на хвостовике ведущего. Так как нет фиксированной связи, валы независимы, и нет препятствий для того, чтобы они вращались в разные стороны. Нет препятствий и для варьирования скоростей.

Устройство автоматической коробки передач вместо шестерён и валов предполагает планетарный редуктор. Вращаются шестерни и валы всегда как единое целое. Но конструктивно это могут быть как разные детали, так и неразборный узел.

Синхронизаторы

Синхронизаторы – неотъемлемый элемент КПП с шестернями – кроме решений со скользящими шестернями. Физически работа синхронизаторов обязана силе трения.

Функция синхронизаторов – выравнивание частоты вращения шестерен и валов, благодаря чему создаются все условия для плавного переключения скоростей. Благодаря синхронизаторам КПП меньше изнашивается и меньше шумит.

Синхронизаторы активно присутствуют у МКП и роботизированных КПП. У автомобилей с планетарными АКП альтернатива синхронизаторам – фрикционные управляющие элементы. Синхронизаторы состоят из муфты, блокировочных колец, стопорного кольца, пружины, шестерён.

Как работает стандартный синхронизатор?

• Муфта подается в сторону шестерни.
• Блокировочное кольцо муфты принимает на себя усилие.
• Поверхности зубьев начинают взаимодействовать.
• Блокировочное приобретает положение “на упор”.
• Зубья муфты оказываются напротив зубьев блокировочного кольца.
• Муфта оказывается в зацеплении с венцом на шестерне.
• Муфта и шестерня блокируется.

Казалось бы шагов достаточно много, но все это происходит за доли секунд – в момент  включения водителем передачи.

Принцип работы механических коробок переключения передач

КПП с “механикой” во время работы задействуют различные комбинации зубчатых колес.

Принцип работы МКПП базируется на создании соединений между первичным и вторичным валом. Благодаря использованию шестерен с разным количеством зубьев трансмиссия подстраивается под условия на дороге, цели водителя.

При возрастании скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного величина крутящего момента от ДВС к колёсной базе уменьшается.

При уменьшении скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного вала величина крутящего момента, от двигателя к ведущим колесам, наоборот увеличивается.

КПП различны по количеству ступеней. Каждая ступень имеет свое передаточное число. Оно представляет собой отношение зубьев количества зубьев ведомой шестерни по отношению к числу зубьев ведущей шестерни.

У пониженной передачи – наибольшее передаточное число, а у повышенной передачи, наоборот, наименьшее передаточное число.Чем ниже передаточные числа, тем быстрее транспортное средство способно разогнаться.

При изменении передаточных чисел и скорости транспортного средства  для кратковременного отключения коробки передач применяется сцепление.

В зависимости от конструкции КПП при этом могут быть двухвальные и трехвальные. И устройство, и процесс работы агрегатов несколько отличается.

2-х-вальная коробка передач: устройство и принцип работы

Двухвальные решения очень популярны на переднеприводных авто.

Конструкция включает следующие элементы:

• картер – несущий элемент, корпус. К нему крепятся все остальные детали устройства. Он же защищает агрегат  от внешнего воздействия, а человека – от вращающихся деталей, а также выполняет функцию хранилища для масла.
• валы – первичный и вторичный,
• шестерни (в блоках), часть крепится к ведущему, часть к ведомому валу,
• шлиц (соединяет ПВ и сцепление),
• синхронизаторы.

Важно! Главная передача и дифференциал также находятся внутри картера, но механизм переключения передач вынесен за его пределы.

Рычаг переключения – в нейтральном положении: шестерни прокручиваются, крутящий момент от ДВС не передается к колёсам.

Рычаг перемещен – муфта синхронизатора также изменяет положение. Уравниваются угловые скорости соответствующего вала и шестерни. Крутящий момент передаётся с первичного вала на вторичный. От ДВС на ведущие колеса с заданным передаточным числом .

передается крутящий момент.

Отдельно на картинке показан задний ход. Для него в КПП есть задняя передача. Для коррекции направления задействуется промежуточная шестерня. Она монтируется на отдельную ось.

3-вальная КПП: устройство и принцип работы

3-х вальные решения популярны у авто с задним приводом.

Устройство:

• Картер.
• Ведвал.
• Ведомый вал. Находится на одной оси с ведущим.
• Промежуточный вал. Монтирован параллельно первичному.
• Шестерни. Блок шестерен ведомого вала свободно вращается на нем. Блоку шестерен промежуточного и ведвала обеспечена жесткая связь, а шестерни на ведомом валу свободно вращаются, четкой фиксации нет.
• Синхронизаторы. Стоят  на всех передачах. Благодаря шлицу беспрепятственно перемещаются в продольном направлении.
• Механизм переключения (рычаг + ползунки + блокатор). Монтирован на картере.

Система функционирует схоже с двухвальной, но за счёт наличия промежуточного вала возможностей больше.  

Первичный вал работает в тандеме со сцеплением и отвечает за передачу крутящего момента к промежуточному валу. Все детали находятся в зацеплении. Принципиальное отличие – меньше потерь на трение при первой передачи и возможность обеспечить зацепление сразу двух пар зубчатых колёс. Соответственно у решения более высокий КПД на первой передаче.

Виды коробок переключения передач

Рассматривая устройство и назначение КПП,невозможно было не упомянуть, что они бывают разных типов: механические, автоматические, роботизированные. Кроме того, существует ещё такая подгруппа устройств как вариаторы. Рассмотрим эти КПП более подробно. 

Механические КПП

“Механика” — это классика. Для работы с “механикой” нужны навыки, понимание, как выполнять выбор передаточных чисел, но при умении управлять в ручном режиме, водитель виртуозно может подстроиться под любые условия движения.

Главное при езде на механике научиться чувствовать, когда точно переключать передачи и как достигать нужную динамику.

Впрочем, умение работать с “механикой” – это не только безупречная езда, но ещё и продление службы эксплуатации самой КПП.

Один из неудобных моментов – требуется постоянно следить за тахометром. Но это важно. ДВС работает правильно, если параметры варьируются от 2,5 до 3,5 тысяч оборотов в минуту, если цифры другие, требуется переключить передачу.

Автоматические КПП

Подбор оптимального передаточного числа осуществляется не водителем, а автоматически — посредством модуля управления. Именно посредством электроники (модуля управления) легко контролировать скорость движения транспортного средства.

Наиболее популярны гидравлические “автоматы”. Крутящий момент у них передаётся с помощью турбин через рабочую жидкость.

Несмотря на то, что для машины с “автоматом” нужно больше топлива, чем с механикой и даже больше времени на разгон, всё чаще водители предпочитают именно “автоматы”. Ведь с ними гораздо удобней, чем с “механикой”.

Тем более, что современные АКПП адаптивны и могут беспрепятственно подстраиваться под абсолютно разные стили вождения. В том числе, спортивный.

Роботизированные вариаторы

Роботизированные (автоматизированные, полуавтоматические) КПП как агрегаты – это промежуточные вариант между “механикой” и “автоматом”.

Переключение может быть и ручным, и автоматическим, а вот управление устройством  осуществляется посредством переключателя, джойстика.

Полностью вручную (при любом режиме) нужно только нажимать рычаг переключателя. А вот дальше при выборе автоматического режима работа будет возложена на робота. В том числе, автоматически согласуются частота вращения звеньев и оборотов ДВС.

Вариатор

Отдельно можно выделить вариатор. Это изменяющаяся трансмиссия или бесступенчатая КПП. Изменение передаточного числа производится в заданном диапазоне.

Вариаторы позволяют достигнуть наивысшую топливную экономичность, ведь нагрузки в таких решениях идеально согласованы с оборотами коленвала.

Есть вариаторы, которые по своему устройству ближе к МКПП (с центробежным сцеплением), есть решения, которые ближе к АКПП (такое устройство включает гидротрансформатор).

Но, увы, любая конструкция не позволяет создать очень мощный вариатор. Поэтому на практике поставить вариатор получается только на легковые автомобили, всевозможную мототехнику (очень популярный вариант для скутеров), но не на большегрузный коммерческий транспорт (автобусы, грузовики), т.е. транспортные средства, которые как раз и “съедают” больше всего топлива.

 Исключение составляют только лёгкая коммунальная, сельскохозяйственная техника.

Плюсы и минусы

Тип коробки	Плюсы	Минусы
Механическая коробка	низкая стоимость (как устройства, так и ремонта), хорошая динамика, простой ремонт.	в «пробках» требуется регулярное переключение передач, сложность в управлении.
Автоматическая коробка передач	не нужно думать, какую передачу выбрать, простота разгона (нет крена авто назад), защита ДВС от перегрева.	высокая стоимость агрегата, высокий расход топлива, высокая стоимость ремонта.
Роботизированная	можно выбрать ручной или автоматический режим работы, топливная эффективность.	есть риски крена авто при разгоне, возможны рывки при переключении передач.
Вариатор	сниженная нагрузка на двигатель, плавность езды.	высокая стоимость коробки и ее ремонта, можно поставить только на маломощный двигатель.

Обратите внимание, в нашем курсе “Автомобильные основы” на базе LCMS ELECTUDE КПП уделяется огромное внимание. При этом доступны учебные материалы для обучающихся всех уровней:

• базовый,
• продвинутый,
• специалист.

Огромное внимание уделяется не только теоретической части, но и оттачиванию навыков, выполнению сервисных операций.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть непосредственно в модулях LCMS LCMS ELECTUDE — платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов.

Устройство коробки переключения передач: схема, принцип работы МКПП

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.

Содержание статьи:

• Устройство механической коробки переключения передач;
  • Сцепление;
  • Шестерни и валы;
  • Синхронизаторы;
• Виды механических коробок переключения передач;
• Принцип работы механических коробок переключения передач;
  • 2-вальная коробка передач: устройство и принцип работы;
  • 3-вальная КПП: устройство и принцип работы;
• Преимущества и недостатки механических коробок передач;
• Как пользоваться механической КПП;
• Заключение.

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

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:

• 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.

Базовая анатомия. Как работает механическая коробка передач

Когда был построен первый автомобиль, крошечный двигатель был соединен непосредственно с карданным валом. Это сработало, но Benz Patent Motorwagen предлагал медленную и дерганую езду. Автомобиль будет наклоняться вперед, как только будет задействован единственный приводной ремень, а скорость немного изменится в зависимости от частоты вращения двигателя, но если двигаться еще быстрее, двигатель может быть поврежден. Тем не менее, поскольку двигатель был таким маленьким, это был приемлемый компромисс.

В конце концов, с развитием более мощных двигателей, потребовалось несколько передаточных чисел, что уменьшило рывки при взлете и позволило увеличить скорость и даже включить заднюю передачу. Кроме того, поскольку двигатель внутреннего сгорания является наиболее эффективным и наиболее мощным на разных скоростях, необходимо несколько передаточных чисел для извлечения наиболее полезной мощности или максимальной экономии топлива, в зависимости от требований водителя.

Benz Patent Motorwagen имел одноступенчатую механическую коробку передач без заднего хода, но большинство современных автомобилей с механической коробкой передач оснащены как минимум четырьмя или пятью передаточными числами, а некоторые автомобили доступны с шести- и семиступенчатой ​​​​механической коробкой передач. передачи.

Что такое механическая коробка передач?

По сути, механическая коробка передач представляет собой коробку передач, которая позволяет водителю выбирать между различными передаточными числами для управления автомобилем. Более низкие передаточные числа обеспечивают больший крутящий момент, но меньшую скорость, в то время как более высокие передаточные числа обеспечивают меньший крутящий момент, но более высокую скорость. Различные передаточные числа часто называют «скоростями», поэтому «шестиступенчатая» механическая коробка передач имеет шесть передаточных чисел переднего хода.

В простейшем случае механическая коробка передач состоит из трех валов с постоянно находящимися в зацеплении шестернями разного размера. Входной вал соединяется с двигателем через сцепление. Промежуточный вал постоянно находится в зацеплении с входным валом и имеет несколько шестерен. Выходной вал соединяет промежуточный вал с приводным валом и, в конечном итоге, с колесами. В полноприводных и полноприводных автомобилях выходной вал первым соединяется с раздаточной коробкой. Задняя передача обычно находится на четвертом валу для изменения направления.

Сами шестерни не закреплены на выходном валу, а имеют свободный ход. Стопорные кольца, с другой стороны, вращаются вместе с выходным валом , а могут сдвигаться или скользить вперед и назад для включения одной из шестерен. Вот почему мы называем это «переключением передач». В нейтральном положении, когда передача не включена, а сцепление выключено, первичный вал и промежуточный вал вращаются, как и шестерни вторичного вала, но выходной вал не двигается, потому что ни одно из стопорных колец не зацеплено.

Как работает механическая коробка передач?

Чтобы осуществить переключение передач, выбрав, например, первую передачу, водитель выжимает сцепление, отключая первичный вал. С помощью рычага переключения передач водитель выбирает первую передачу, и рычажный механизм перемещает вилку переключения для соединения стопорного кольца 1 ^st -2 ^nd с шестерней 1 ^st , блокируя ее на выходном валу. Теперь, когда сцепление отпущено, включая первичный вал, вторичный вал вращается, потому что шестерня 1 ^st зафиксирована на вторичном валу стопорным кольцом.

Когда водитель набирает скорость, выбор 2 ^-й -й передачи просто включает повторение процесса, но перемещение рычага переключения передач на 2 ^-ю -ю передачу. Вал переключения передач перемещает вилку переключения, чтобы выключить передачу 1 ^st и включить передачу 2 ^nd . При отпускании сцепления первичный вал снова входит в зацепление, на этот раз мощность направляется через шестерни 2 ^и . Переход на передачу 3 ^rd включает использование второй тяги переключения, вилки переключения и стопорного кольца, в данном случае между 3 ^-й и 4 ^-й шестерни.

Поскольку промежуточный вал и вторичный вал вращаются с разной скоростью, при переходе с 1 ^st на 2 ^nd передачу, попытка включить более высокую передачу, когда автомобиль движется медленнее, равносильна попытке провернуть вал с двумя разными скоростями , что невозможно. Кольца синхронизатора похожи на крошечные муфты, использующие трение, чтобы привести стопорную муфту и шестерню к одинаковой скорости, после чего они легко зацепляются, и мощность может быть повторно применена.

Базовое техническое обслуживание механической коробки передач

По сравнению с автоматической коробкой передач, механическая коробка передач проста в эксплуатации и обслуживании, и известно, что они служат сотни тысяч миль. На самом деле единственное, в чем нуждается механическая коробка передач, — это периодическая замена трансмиссионного масла — обычно каждые 30 000–60 000 миль, в зависимости от условий и привычки водителя. Если вы водите рабочий грузовик, гоночный автомобиль или просто агрессивный водитель, вам может потребоваться замена трансмиссионного масла механической коробки передач каждые 15 000 миль. Поскольку механические коробки передач нагреваются не так сильно, трансмиссионное масло не разлагается, но оно собирает частицы с шестерен, подшипников и синхронизаторов. Поскольку в механических коробках передач нет фильтров, некоторые из этих частиц просто плавают, застревая в других местах и ​​вызывая износ.

Ответственное вождение — единственный лучший способ продлить срок службы сцепления и механической коробки передач. Если вы не взлетаете на холме, не используйте сцепление. Когда вы держите ногу на сцеплении, она изнашивает пальцы выключения сцепления и выжимной подшипник. При замедлении полностью включайте и выключайте сцепление для переключения на пониженную передачу. Езда на сцеплении просто нагревает его и изнашивает. Чтобы ваше сцепление прослужило еще дольше, научитесь регулировать обороты при переключении на пониженную передачу. Это требует практики, но незначительное увеличение оборотов двигателя при включении сцепления на пониженной передаче уменьшает удары при переключении всей трансмиссии, и все, от втулок до сцепления и трансмиссии, прослужит дольше.

Dobbs Tire & Auto Centers знает механические коробки передач

Пока механические коробки передач существуют, и мы предполагаем, что в ближайшие десятилетия вам придется рассчитывать на профессионалов, таких как Dobbs Tire & Auto Centers. Если вам требуется базовое техническое обслуживание или у вас возникли проблемы, зайдите или позвоните в один из наших 43 офисов в районе Сент-Луиса. Пусть наш опыт работает на вас.

Как работают механические коробки передач и почему они лучше

Вот все, что вам нужно знать о механических коробках передач, принципах их работы и их многочисленных преимуществах

Напомнить позже

Возможно, вы не знакомы с технологией. Он существует дольше, чем ты живешь. Давайте ответим на четыре основных вопроса:

1. Из каких компонентов состоит механическая коробка передач?
2. Как работает механическая коробка передач?
3. Что делать с короткоходными переключателями?
4. Каковы преимущества ручного управления по сравнению с автоматическим?

1.

Компоненты механической коробки передач

Педаль сцепления:

Печально известная третья педаль. Это отключает сцепление, когда вы нажимаете на него. Обычно это управляется гидравлически.

Сцепление:

Это система компонентов, которая используется для передачи крутящего момента двигателя на коробку передач. Он состоит из нажимного диска, диафрагменной пружины, диска сцепления, выжимного подшипника и других более мелких компонентов. Диск сцепления представляет собой фрикционную накладку, зажатую между маховиком и нажимным диском.

Маховик:

Что касается механических коробок передач, то маховик является компонентом, передающим крутящий момент двигателя на диск сцепления. Эта круглая масса имеет гладкую поверхность, с которой взаимодействует диск сцепления.

Понимание того, как работает сцепление, очень важно для понимания трансмиссии в целом. В следующем видео это кратко объясняется и содержит информацию о том, что представляет собой производительное сцепление:

Вилка переключения передач
Этот рычаг используется для перемещения муфт вдоль выходного вала (для выбора передач) и может перемещаться с помощью переключателя передач.

Хомут(ы)
Хомут используется для выбора различных передач. Он скользит между шестернями и может сцепляться с ними. Втулка соединена шлицами с выходным валом, где шестерни вращаются вместе с промежуточным валом (и, таким образом, находятся на подшипниках выходного вала). При блокировке муфты выбранной передачей крутящий момент двигателя передается с промежуточного вала на вторичный вал.

Синхронизаторы
Они расположены между шестернями и муфтой и позволяют муфте зацепить шестерню даже при разнице скоростей между ними. По сути, это помогает согласовать скорость шестерни и ошейника.

Промежуточный вал
Мощность двигателя направляется на промежуточный вал, который содержит шестерни, зацепляющиеся с шестернями вторичного вала. Это также упоминается как промежуточный вал.

Выходной вал
На вторичном валу находятся шестерни, которые находятся на подшипниках и поэтому вращаются вместе с промежуточным валом. Единственный раз, когда выходной вал и промежуточный вал вращаются вместе, это когда шестерня находится в зацеплении с соответствующим кольцом, и выходной вал будет вращаться со скоростью, с которой вращается включенная шестерня.

Шестерни
Шестерни различных размеров используются для обеспечения разной скорости вращения колес. Большие шестерни обеспечивают больший крутящий момент, но имеют более низкие максимальные скорости. Шестерни меньшего размера (с меньшим количеством зубьев) обеспечивают меньший крутящий момент, но позволяют автомобилю двигаться с более высокой скоростью.

Замена производительности: по мере улучшения трансмиссии с двойным сцеплением и сокращения времени переключения все больше энтузиастов переходят на темную сторону

2. Как работает механическая коробка передач?

Процесс переключения передач выглядит следующим образом:

1. На стоящем автомобиле педаль сцепления выжата.
2. При нажатии на педаль сцепления выжимной подшипник давит на диафрагменную пружину, которая освобождает диск сцепления между нажимным диском и маховиком. Двигатель и трансмиссия больше не связаны напрямую.
3. Первая передача выбирается путем перемещения рычага переключения передач на место, в результате чего вилка переключателя зацепляет муфту между первой и второй передачами на первой передаче.
4. Слегка нажимая на педаль газа, педаль сцепления плавно отпускают левой ногой, одновременно с этим правой ногой нажимая больше на газ, пока сцепление не будет полностью отпущено. Теперь автомобиль находится на первой передаче (и движется), а двигатель и трансмиссия полностью связаны.
5. Процесс повторяется для переключения передач. Отпустите правую ногу от дроссельной заслонки, одновременно нажимая левую ногу, чтобы выключить сцепление. Селектор передач перемещается во второе положение, вытягивая муфту из первого положения и зацепляя ее со следующей передачей. При отпускании сцепления включается дроссельная заслонка, идеально согласовывая скорость двигателя со скоростью трансмиссии, чтобы переход был плавным. Процесс продолжается для остальных шестерен.
6. Когда автомобиль останавливается, вы выжимаете сцепление, переводите рычаг переключения передач в среднее/нейтральное положение (таким образом, никакие передачи не включаются), а затем отпускаете сцепление. Лучше всего оставить автомобиль в нейтральном положении, а не выжимать сцепление на остановке, так как это может привести к износу выжимного подшипника.

Вот видео, в котором подробно рассказывается о том, как работают механические коробки передач, а также чем они отличаются от планетарных автоматов:

3. Что делать с короткоходными переключателями?

Обычной модификацией механических коробок передач является замена селектора передач короткоходным переключателем. По сути, как это работает, меняется плечо рычага, и за счет увеличения усилия броска расстояние, которое селектор передач проходит между переключениями, становится короче. Это действительно все зависит от ощущений и сводится к предпочтениям водителя. Некоторые могут утверждать, что короткие переключатели обеспечивают более быстрое переключение, но разница будет невероятно минимальной, если есть какая-то польза. Помните, чтобы произошло переключение передач, ваша нога должна нажать на педаль сцепления, а затем отпустить ее. Это два движения, а не единственное движение переключения передач в нужное положение (оно перемещается либо вперед, либо назад). Кроме того, механически трансмиссия работает одинаково; синхронизаторы не смогут внезапно сцепиться быстрее.

В конечном счете, единственное, что вы делаете, — это сокращаете расстояние, на которое перемещается ваша рука, и одновременно увеличиваете силу нажатия, чтобы включить следующую передачу. Стоит ли оно того? Чисто зависит от ваших предпочтений.

4. Каковы преимущества механической коробки передач?

Вам даже не нужно упоминать о том, что управлять автомобилем очень весело, чтобы понять, почему механическая коробка передач — одна из лучших трансмиссий. Преимущества многочисленны:

1. Простота
Трудно выразить словами, почему простота так важна, если не заходить слишком далеко в этой философии (кто-то сказал Apple?). В конечном счете, более простое решение проблемы всегда лучше. В этом случае с механическими коробками передач часто проще работать, их проще проектировать и производить, и часто у них меньше элементов, которые могут выйти из строя, если что-то пойдет не так.

2. Стоимость
Меньшая сложность и меньшее количество материалов приводят к снижению стоимости. Это выигрыш для потребителя, умеющего обращаться с обеими ногами, поскольку автомобили с механической коробкой передач часто значительно дешевле, чем их автоматические аналоги.

3. Вес
Без громоздких преобразователей крутящего момента, сложной системы сцепления и планетарных передач традиционной автоматической коробки передач снижение веса может быть значительным для вариантов с механической коробкой передач. Например, Subaru WRX 2015 года с механической коробкой передач более чем на 160 фунтов легче, чем его близнец с вариатором (хотя у автомобиля также другая система полного привода). Глупо платить больше за машину с худшими характеристиками; возьми палку!

4. Эффективность
Гидравлические муфты выделяют тепло. Тепло – это потерянная энергия. Когда сцепление полностью включено, 100 процентов крутящего момента, достигающего его, передается на трансмиссию (придерживайтесь технической поправки, обязательно часть теряется из-за инерции вращения).