Коробка переключения передач – один из важнейших органов управления и движения автомобиля. Ее прототип был разработан в далеком 1886 году. А с 1940-х они стали устанавливаться в автомобили. Так что же делает трансмиссия, и для чего она нужна?
Варианты трансмиссии
На сегодня в автомобилях используются несколько видов трансмиссий: автоматическая, «робот», «вариатор» и МКПП (механическая коробка передач, иногда называется еще «ручная»). Первая имеет несколько видов и более сложна технологически, но о ней мы расскажем в другой раз. Ниже мы расскажем о том, какими бывают механические трансмиссии и их автоматические собраты.
Кстати, тут нужно упомянуть об одном интересном факте. В суперкарах и гоночных болидах устанавливается семиступенчатая коробка передач. Как говорят специалисты, именно такой подход позволяет выжать из автомобиля все. Также, они говорят, что огромное значение будет иметь то, каким приводом оснащена машина: передним или задним.
Устройство механической КПП
Механическая коробка передач переключает передаточные числа с помощью соединения шестеренок разного диаметра, надетых на главный и вспомогательный валы. Главный привод крутится коленвалом, а вспомогательный – вращает кардан. Принцип действия, по которому работают механические трансмиссии можно хорошо пронаблюдать на велосипедном переключателе. Если одновременно задействована малая шестерня на приводе и большая на вторичном валу, то на выходе мы получим большую тягу, а если наоборот – то скорость. Как видите, все предельно просто.
Если же вдаваться более глубоко и разбирать устройство механической коробки передач более детально, то можно выделить несколько основных элементов, которыми обладают механические трансмиссии:
- первичный вал;
- вторичный вал;
- сцепление;
- шестерни главной передачи (зачастую, четвертая скорость);
- шестерня заднего хода;
- шестерни остальных скоростей;
- штоки включения передач (их бывает три или четыре);
- муфты включения передач (еще их называют блокираторами шестеренок);
- блокиратор самопроизвольного включения передач.
Принцип работы КПП
Механическая трансмиссия работает по следующему принципу: рычаг переключения передач передвигает штоки, которые двигают муфты. Они в свою очередь блокируют определенные шестерни на первичном валу (те при включенной «нейтралке» находятся в свободном положении). Заблокированная шестерня передает вращение на вторичный вал. За счет того, что все шестерни разного диаметра, меняется передаточное число, которое заставляет вращаться колеса с большим усилием или быстрее. Чем больше усилие – тем меньше скорость и наоборот. Поэтому первую передачу в МКПП называют «тяговой» — она передает на привод большее усилие, хотя и не может обеспечить высокой скорости автомобилю.
Недалеко от предыдущей в плане устройства ушли и «робот» с «автоматом». А вот у вариаторной КПП все немного иначе. Тут для передачи вращения используется ремень, который накидывается на разного диаметра кольца, закрепленные на приводах. Плюсы этой коробки передач в удобстве (не нужно переключать передачи вручную) и экономичность (хотя ей и далеко до МКПП). Минус только один: ее использование бессмысленно на мощных моторах и тяжелом транспорте, ремень быстро износится, привод будет вращаться, а колеса – нет.
Как работает пятиступка
Схема работы устроена таким образом, что пятиступенчатая коробка передач имеет первичный вал, который вращается с помощью коленчатого вала двигателя. Шестерни, надетые на него, находятся в свободном положении. Вторичный же вал не вращается. В момент включения какой-либо передачи муфта подталкивается специальным штоком, который надевает ее на одну из шестеренок. В этот момент шестерня блокируется и начинает вращаться вместе с первичным валом. Такое вращение передается на шестерню вторичного вала, после чего тот также начинает вращаться. В итоге, усилие передается на привод колес, и машина начинает ехать.
По такому принципу работает механическая пятиступенчатая коробка передач. Вся ее прелесть заключается в том, что она позволяет значительно экономить топливо (по сравнению с АКПП), и опытный водитель сможет «выжать» из авто с этим типом коробки передач лучшую динамику разгона.
Чаще всего «механика» устанавливается в бюджетные автомобили в силу своей дешевизны и в спортивные машины – так пилоты смогут лучше контролировать движение своего автомобиля.
Но в этом случае используется не обычная пятиступенчатая коробка передач, а семи и даже восьмиступенчатая коробка передач. Хотя раньше довольно широко использовалась четырех ступенчатая коробка, но впоследствии от нее отказались.
Почему одновременно невозможно включить две передачи
Физически этого нельзя сделать, потому что рычаг переключения может находиться лишь в одном положении. Но данная проблема присутствовала, пока не изобрели блокиратор самопроизвольного включения скоростей. Блокиратор очень прост – это маленький шарик, который катается между штоками в специальной камере и при включении одного, он полностью блокирует ход другого. Как говорится, все гениальное просто, вот и такая важная штука, как блокиратор – тоже элементарная вещь.
Синхронизированная и несинхронизированная КПП
С самого начала механическая трансмиссия была устроена таким образом, что все шестерни в ней постоянно вращаются. В противном случае водитель автомобиля просто не мог бы переключать скорости. Под действием вращения привода зубья шестеренок в КПП не попадали бы друг на друга. Но даже такой подход не мог избавить их от бешеного износа и появления очень громких звуков при переключении, поскольку зубья терлись друг о друга в момент переключения, и металл издавал душераздирающие стоны.
В 1952 году Porsche решили применить другой подход: в момент переключения передач шестерни блокировались. А синхронизация зубьев производилась с помощью добавочной шестерни с коническими зубьями, которые помогали лучше их состыковывать. Именно тогда и появился пяти и шестиступенчатый тип коробки передач, поскольку данная инновация позволила увеличить количество ступеней в КПП, и конструкторы смогли отойти от привычных четырех скоростей.
Кстати, не отдаляясь от темы истории, поблагодарим того гения, который додумался рисовать расшифровку расположения передач на самой рукоятке их переключения. Этим он спас множество новичков от серьезных поломок в первую же их поездку.
Почему рычаг переключения бывает длинным и коротким, и почему иногда он выносится на руль?
Мы уверены, вы неоднократно видели, что помимо обычного длинного рычага используется и короткий. А задавались ли вы вопросом, почему сделано именно так? Все дело в том, какие колеса у автомобиля являются ведущими. Как правило, у автомобилей с задним приводом МКПП находится прямо под рычагом переключения и последний входит в нее напрямую. У машин же с передним приводом все немного иначе: коробка передач устанавливается не под салоном, поэтому к ней протянут удлинитель, который соединяет рычаг переключения и саму коробку.
В американских фильмах мы все неоднократно видели, что в старых пикапах переключение передач осуществляется одним из четырех рычагов на рулевой колонке. Он туда вынесен для удобства переключения, а КПП находится в моторном отсеке под капотом и к ней протянут удлинитель. Вот так все просто.
Кстати, про длину рычага МКПП нужно сказать, что она различается от того, какую силу нужно приложить для переключения передач. В автомобилях с коротким рычагом переключение происходит с меньшим усилием, поэтому не нужно использовать рычаг, чтобы облегчить переключение для водителя.
Почему МКПП ломаются?
Дадим пару советов для чайников:
- Скорости включаются «через силу». Скорее всего, изношены или муфты или синхронизаторы. Зубцы уже не конусовидной формы, что мешает им нормально входить в зацеп.
- Скорости включаются самостоятельно. Неисправен блокиратор. Шарик, который служит блокиратором, начинает свободно ходить в пазах, что позволяет передачам включаться самопроизвольно.
- «Выбивает» кулису. Проблема все в том же блокираторе.
- КПП шумит. Срочно нужно проверить детали на износ. Особенное внимание уделите зубцам шестеренок, но также стоит проверить и подшипники.
- Подтекает масло. Зачастую виноваты прокладки. Кроме того, нужно проверить все болты на крышке корпуса КПП, а при вкручивании обязательно мазать их блокиратором резьбы.
Заключение
Ну и напоследок помните, что КПП в машине требует постоянного ухода, будь она старым агрегатом с четырех ступенчатой МКПП или спорткаром с АКПП. Постоянно меняйте масло, проводите регулярные ТО и используйте блокиратор КПП (раздвижная штанга с замком посредине) – он спасет вас от угонов. Тогда ваша «Ласточка» будет ездить долго и хорошо!
