Пятиступенчатая коробка передач и четырехступенчатая кпп: особенности мкпп и акпп

Четырехступенчатая коробка передач

Рис. Схема четырех-ступенчатой коробки передач:
1 — первичный вал; 2 и 7 — стопорные кольца; 3 — задний подшипник первичного вала; 4 и 54 — упорные кольца; 5 — передний подшипник вторичного вала; 6 и 19 — запорные кольца; 8 — сухарь синхронизатора; 9 — ступица синхронизатора; 10 — пружина синхронизатора; 11 — муфта синхронизатора; 12 — шестерня третьей передачи; 13 — шестерня второй передачи; 14 — блокирующее кольцо синхронизатора; 15 — шестерня первой передачи (она же муфта синхронизатора); 16 — распорная шайба; 17— сухарь синхронизатора: 18 — ступица синхронизатора; 20 — задний подшипник вторичного вала; 21 — упорная втулка; 22 — ведущая шестерня привода спидометра; 23 — стопорная шайба; 24 — гайка вторичного вала; 25 — вторичный вал; 26 — шплинт, вставляемый в отверстие для воздуха; 27 — удлинитель; 28 — подшипники удлинителя; 29 — сальник удлинителя; 30 — грязеотражательное кольцо; 31 — картер коробки передач; 32 — пробка маслоналивного отверстия; 33 — указатель уровня масла; 34 — сухарь вилки включения заднего хода; 35 — крышка люка; 36 — включатель света заднего хода; 37 — вилка включения заднего хода; 38 — вал рычага переключения заднего хода; 39 — пробка маслосливного отверстия; 40 — рычаг переключения заднего хода; 41 — рычаг переключателя; 42 — вал переключателя; 43 — боковая крышка; 44 — стержень вилок переключения передач; 45 — стопор осей 46 и 56; 46 — ось блока шестерен; 47 — блок промежуточных шестерен заднего хода; 48 — распорная втулка; 49 и 53 — упорные шайбы; 50 — промежуточная шайба; 51 — подшипник блока шестерен; 52 — блок шестерен промежуточного вала; 53 — распорная трубка; 55 — ось блока промежуточных шестерен

На автомобиле «Москвич-408» установлена та же четырех-ступенчатая коробка передач, которая применена на предыдущих автомобилях моделей 407 и 403. Отличие заключается лишь в том, что на коробку передач автомобиля «Москвич-408» установлен включатель света заднего хода и изменен корпус удлинителя вследствие того, что задняя опора двигателя перенесена с заднего конца удлинителя на его переднюю часть, к самой коробке передач. Изменен также стопор осей промежуточного вала и блока шестерен заднего хода. Передаточные числа коробки передач оставлены прежними.

Продольный и поперечный разрезы коробки передач показаны на схеме.

Основой коробки передач является картер 31, в котором установлен весь ее механизм. Картер отлит из серого чугуна. Передней плоскостью он присоединен к картеру сцепления четырьмя болтами. Наружное кольцо подшипника 3 входит при этом в отверстие картера сцепления и центрирует коробку передач относительно картера сцепления и, следовательно, относительно коленчатого вала двигателя.

В большое отверстие в задней стенке картера вставлен удлинитель 27 коробки, отлитый под давлением из алюминиевого сплава.

Он прикреплен к картеру пятью болтами. Назначение удлинителя — уменьшить длину карданного вала, что уменьшает его вибрацию во время работы.

Блок цилиндров двигателя, картер сцепления, картер коробки передач и удлинитель, собранные вместе, представляют собой одну жесткую конструкцию, укрепленную на раме автомобиля в трех точках: на двух передних опорах, расположенных на блоке двигателя, и на задней опоре, имеющейся на удлинителе.

С левой стороны картера имеется большое отверстие, закрытое боковой крышкой 43. На ней установлен механизм переключения передач.

Шестерни третьей и второй передач и шестерни привода блока шестерен промежуточного вала сделаны с косыми зубьями, чем достигается более плавное их зацепление, бесшумность работы шестерен и повышается их долговечность. Каждая пара этих шестерен находится в постоянном зацеплении друг с другом, и передачи включаются посредством запирания на вторичном валу ведомой шестерни данной передачи. Чтобы включение было бесшумным и безударным, на второй, третьей и четвертой передачах установлены синхронизаторы.

Шестерни первой передачи и заднего хода имеют прямые зубья. Первая передача включается передвижением ведомой шестерни 15 назад, в результате чего она входит в зацепление с ведущей шестерней первой передачи, а задний ход включается передвижением вперед блока 47 шестерен заднего хода, что приводит одновременно к его зацеплению с ведущей шестерней заднего хода и ведомой шестерней первой передачи.

Синхронизаторы для этих передач не предусмотрены. Первичный вал коробки вращается на двух шарикоподшипниках: передний конец вала — на подшипнике, запрессованном в отверстие фланца коленчатого вала, а задний — на подшипнике 3, запрессованном в отверстие картера коробки передач. Упорное кольцо 4 препятствует смещению подшипника и вала назад. От смещения вперед они удерживаются картером сцепления. На валу подшипник 3 удерживается кольцом 2.

Перед подшипником 3 на первичном валу нарезано несколько витков левой маслосьемной резьбы. Масло, случайно попавшее из подшипника на вал, отбрасывается резьбой обратно, на стенку картера коробки передач, и стекает вниз, не попадая в механизм сцепления. Кроме того, в подшипник с внутренней стороны вставлено маслоотражательное кольцо.

На переднем конце первичного вала нарезаны шлицы для посадки ведомого диска сцепления. На задней части первичного вала, находящейся внутри коробки передач, нарезана шестерня. Она служит для вращения блока шестерен промежуточного вала. Задний конец первичного вала имеет зубчатый венец с короткими прямыми зубьями и конус для синхронизатора, облегчающего включение четвертой (прямой) передачи.

Промежуточный вал коробки передач состоит из неподвижной оси 50, на которой на двух игольчатых подшипниках 51 вращается блок шестерен 52 с четырьмя зубчатыми венцами. Первый венец зацеплен с шестерней первичного вала, а остальные являются ведущими шестернями третьей, второй и первой (и заднего хода) передач. Подшипники блока шестерен имеют по 23 иглы каждый. Диаметр игл равен 2,5 мм и длина их 20 мм. В осевом направлении иглы удерживаются распорной трубкой 53 и тремя упорными кольцами 54.

При передаче крутящего момента косозубыми шестернями возникают осевые силы, но, так как игольчатые подшипники не могут воспринимать осевые нагрузки, для этой цели на оси промежуточного вала установлены бронзовые упорные шайбы 49 и 55. Чтобы по возможности уменьшить осевые силы, действующие на эти шайбы, направление наклона зубьев косозубых шестерен и величина угла этого наклона выбраны так, что осевая сила, действующая от шестерни первичного вала на блок шестерен, направлена вперед и по величине почти полностью уравновешена с направленными назад осевыми силами, возникающими на шестернях блока, когда включена третья или вторая передача. Шайбу 65 удерживает от проворачивания отогнутый язычок, который входит в паз на приливе стенки картера коробки. Шайба 49 плавающая, может свободно проворачиваться.

Осевые силы, действующие при работе шестерен на первичный и вторичный валы, воспринимаются шарикоподшипниками 3 и 20 этих валов.

Масло для смазывания игольчатых подшипников блока шестерен проходит из картера через отверстие в теле блока, видимое на рисунке. Кроме того, оно проходит через отверстия в упорных шайбах и в шайбе 50. Для лучшего прохода масла в отверстиях этих шайб, а также в бобышках на передней и задней стенках картера сделаны пазы.

Между торцом блока шестерен и шайбой 49 вставлена стальная шлифованная шайба 50, с помощью которой регулируется осевой зазор между блоком шестерен и картером. Для этой цели шайбы 50 изготовляют толщиной 1,5; 1,55 и 1,8 мм. Нормальный осевой зазор дли блока шестерен дол же и быть в пределах 0,05—0,15 мм.

Ось 56 промежуточного вала запрессована в отверстия картера. От продольного смещения и от проворачивания она удерживается стопором 45, так же как и ось блока промежуточных шестерен заднего хода.

Вторичный вал 25 установлен на трех подшипниках. Передний подшипник 5 расположен в торцовом отверстии первичного вала и состоит из 13 игл диаметром 4,5 мм и длиной 13 мм. В осевом направлении иглы удерживаются в гнезде запорным пружинным кольцом 6. Число игл и их диаметр подобраны так, что если вторичный вал вынуть из подшипника, то иглы не рассыпаются, образуя как бы свод. Точно также выполнены и игольчатые подшипники блока шестерен. Для смазки подшипника 5 в одной из впадин между зубьями шестерни первичного вала просверлено радиальное отверстие, через которое масло из картера попадает в подшипник.

Нельзя смешивать или заменять из разных коробок передач иглы переднего подшипника вторичного вала и подшипников блока шестерен, так как на заводе иглы сортируются точно по их диаметру на несколько групп и в каждый подшипник ставятся иглы только одной группы. При потере хотя бы одной иглы нужно заменить все иглы подшипника.

Задниц подшипник 20 вторичного вала шариковый. Он установлен в удлинителе 27 и удерживается в осевом направлении запорным разрезным стальным кольцом 19, которое входит в кольцевой паз и в отверстие удлинители (на рисунке подшипник кажется как бы висящим в воздухе из-за того, что в чертежный разрез продольные пазы попали в отверстие удлинителя). На вторичном валу подшипник закреплен распорной 48 и упорной 21 втулками и затянут гайкой 24 через ведущую шестерню 22 привода спидометра. Гайка 24 законтривается стопорной шайбой 23.

Подшипники 28 вторичного вала представляют собой биметаллические втулки, каждая из которых состоит из стального кольца, покрытого с внутренней стороны слоем баббита. Втулки запрессованы в заднее отверстие удлинителя, и в них вращается шейка передней вилки кардана. Конец вторичного вала входит своими шлицами в шлицы отверстия вилки и вращается вместе с ней во втулках. Масло для смазки заднего подшипника проходит через пазы, сделанные в отверстии удлинители по бокам подшипника 20.

Сзади подшипников 28 для предотвращения утечек поставлены два резиновых самоподжимных сальника 29, рабочие кромки которых должны быть направлены внутрь, «навстречу маслу». Задний подшипник вторичного вала несет значительно меньшую нагрузку, чем передний и средний, так как его основное назначение — лишь поддерживать передний конец карданного вала, однако от его состояния в большой степени зависит спокойная, без вибраций, работа карданного вала.

На переднем конце вторичного вала нарезаны шесть шлицев, на которые надета ступица 9 муфты 11 синхронизатора третьей и четвертой передач. Ступица запирается на валу в осевом направлении пружинным стопорным кольцом 7. За ступицей на вал установлена ведомая шестерня 12 третьей передачи. Если передача не включена, шестерня 12 свободно вращается на наружной шлифованной поверхности шлицев и на находящейся за ними цилиндрической части вала. Для лучшей смазки отверстия шестерни вал в этой части имеет продольные лыски, а шестерня — отверстие во впадине между ее зубьями. Осевой зазор между ступицей 9 и шестерней 12 должен быть в пределах 0,1—0,4 мм. Шестерня 12 постоянно зацеплена с ведущей шестерней третьей передачи на блоке шестерен.

Чтобы включить третью передачу, нужно муфтой 11 зафиксировать шестерню 12 на вторичном валу. Тогда крутящий момент от двигателя будет передаваться на вторичный вал посредством шестерен третьей передачи.

Ведомая шестерня 13 второй передачи, когда передача не включена, свободно вращается на гладкой шейке вторичного вала. В отличие от шестерни 12 в шестерню 13 запрессована тонкая бронзовая втулка. Шестерня 13 находится в постоянном зацеплении с ведущей шестерней второй передачи на блоке шестерен.

Осевой зазор для шестерни второй передачи рекомендуется брать в пределах 0,10—0,37 мм, а для шестерни третьей передачи — 0,05-0,39 мм.

Ступица 18 ведомой шестерни 15 первой передачи сидит на шлицах вторичного вала. Она же является ступицей синхронизатора второй передачи. Между ступицей и шестерней 13 второй передачи установлена плавающая стальная шлифованная шайба 16, а между ступицей и подшипником вторичного вала — стальная шлифованная распорная втулка 48. На наружные шлицы ступицы 18 своими внутренними шлицами надета ведомая шестерня 15 первой передачи. Она одновременно служит муфтой синхронизатора для включения второй передачи и в ней установлены блокирующее кольцо 14 и сухари 17. Если переместить шестерню 15 вперед, ее шлицы с помощью синхронизатора входят в зацепление с зубчатым венцом, нарезанным на шестерне 13 второй передачи, и удерживают от перемещения шестерню второй передачи на вторичном валу. Крутящий момент от двигателя теперь сможет передаваться через шестерни второй передачи на вторичный вал, т. е. вторая передача будет включена. При осевом перемещении шестерни назад она входит в зацепление с ведущей шестерней первой передачи на блоке шестерен. Так будет включена первая передача.

Блок 47 промежуточных шестерен заднего хода состоит из двух зубчатых венцов; он вращается на неподвижной оси 46, запрессованной в отверстие в задней стенке картера коробки и в отверстие специального прилива на боковой стенке картера. Ось удерживается на мосте тем же стопором 45, что и ось 56 промежуточного вала. В блок шестерен заднего хода также запрессована бронзовая втулка. Чтобы включить передачу заднего хода, необходимо переместить блок шестерен 47 вдоль оси 46 вперед, тогда большая шестерня блока войдет в зацепление с ведущей шестерней первой передачи, а меньшая — в зацепление с ведомой шестерней 15 первой передачи.

Картер коробки передач имеет два отверстия для масла, закрытые коническими резьбовыми пробками: верхней 32 для заливки масла и нижней 39 для его спуска. Наверху с правой стороны картера находится отверстие, в которое вставлен указатель 33 для проверки уровня масла. Нормально уровень масла в коробке должен быть примерно на высоте оси 56 промежуточного вала.

Шестерни привода спидометра и подшипник удлинителя смазываются маслом из коробки, попадающим в удлинитель вследствие разбрызгивания его шестернями. Чтобы при нагревании масла и воздуха во время работы коробки давление в картере не повышалось, в удлинителе имеется отверстие, в которое вставляется шплинт 26.

При движении автомобиля шплинт колеблется, в результате чего отверстие всегда остается чистым для прохода воздуха. Между картером коробки передач и картером сцепления установлена прокладка из автопрокладочного картона толщиной 0,5 мм. Из такого же картона сделана прокладка между удлинителем и картером коробки.

Пятиступенчатая коробка передач

Пятиступенчатая коробка передач

Пятиступенчатая коробка передач устанавливается на автомобилях ЗИЛ. Пять передач предназначены для движения вперед и одна передача для движения назад. Коробка передач пятиступенчатая трехходовая, имеет два синхронизатора для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Валы и шестерни расположены аналогично четырехступенчатой коробки передач, но на ведомом мосту и промежуточном добавлено по одной косозубой шестерне постоянного зацепления. Шестерни всех валов, кроме шестерен первой передачи, находятся в постоянном зацеплении. На промежуточном валу все шестерни закреплены шпонками, кроме шестерен первой передачи. Первую передачу включают перемещением вперед прямозубой шестерни 7.

Рис. Схема включения передач автомобиля ЗИЛ.

1 – первичный вал, 2 – синхронизатор четвертой и пятой передач, 3 и 15 – шестерни четвертой передачи, 4 и 14 – шестерни третьей передачи, 5 – синхронизатор второй и третьей передачи, 6 и 11 – шестерни второй передачи, 7 – подвижная шестерня первой передачи и заднего хода, 8 – вторичный (ведомый )вал, 9 и 12 – малая и большая шестерня блока шестерен заднего хода, 10 – шестерня первой передачи, 13 – шестерня заднего хода, 16 – шестерня постоянного зацепления, 17 – промежуточный вал, 18 – блокирующее конусное кольцо.

Сливное отверстие картера закрыто пробкой с магнитом для улавливания металлических частиц. Сверху коробка передач закрыта крышкой, в которой размещен механизм переключения передач.

Первая передача включается перемещением вперед шестерни первой передачи 7 ведомого вала 8.

Вторая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 и 5 второй и третьей передач. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне второй передачи, закрепляя ее на ведомом валу.

Третья передача включается перемещением вперед муфты синхронизатора. Внутренние зубья муфты входят в зацепление с венцом на шестерне третьей передачи, закрепляя ее на ведомом валу. При включении передних передач конусные блокирующие кольца 18 позволяют уравнять частоту вращения вторичного вала и включаемой шестерни, а затем синхронизатор жестко соединяет эту шестерню с валом.

Четвертая передача включается перемещением назад муфты синхронизатора 2 четвертой и пятой передач. Зубья муфты через венец закрепляют шестерню четвертой передачи на ведомом валу.

Пятая передача включается перемещением вперед этой же муфты синхронизатора 2. При этом наружные зубья муфты входят в зацепление с внутренними зубьями ведущего вала, жестко соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача), промежуточный вал в передаче крутящего момента не участвует.

Задний ход включается перемещением шестерни 7 первой передачи по шлицам ведомого вала назад до включения ее с шестерней 9 блока заднего хода. Чтобы заставить вторичный вал вращаться в обратную сторону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней ведомого вала, помещают шестеренку передачи заднего хода. Передача крутящего момента с промежуточного вала на ведомый будет происходить через эту шестеренку, вследствие чего ведомый вал будет вращаться в обратном направлении.

Механизм переключения передач смонтирован в крышке картера.

Для предотвращения движения назад, при включенных первых передачах, применяют предохранитель 7, который состоит из плунжера с пружиной и расположен в корпусе 10 рычага переключения передач.

Рис. Механизм переключения передач автомобиля ЗИЛ:

а – устройство, б – предохранитель включения заднего хода, в – схема переключения рычага передач, 1 – крышка, 2 – ползуны, 3 – рычаг переключения передач, 4 – пружина фиксатора, 5 – шарик фиксатора передачи, 6 – вилки, 7 – предохранитель включения заднего хода, 8 – шарики замка, 9 – штифт замка, 10 – корпус рычага, 11 – промежуточный рычаг включения первой передачи и заднего хода, I-V – передачи, 3Х – задний ход.

Два шарика замкового устройства размещаются в крышке между ползунами 2 и штифтом. Выемки, на ползунах, при нейтральной передаче, располагаются против шариков 8. при перемещении среднего ползуна, два других ползуна оказываются запертыми шариками. В случае перемещения крайнего ползуна, шарик выходит из паза, перемещает соседний шарик, который входит в паз среднего ползуна, перемещает штифт 9, который давит на вторые шарики и запирает средний и другой крайние ползуны.

Для фиксации включенной передачи служит фиксатор, состоящий из пружины 4 и шарика 5. При включении передачи шарик под действием силы пружины входит в углубление ползуна 2 и препятствует его передвижению при включенной передаче.

Такое замковое устройство механизма переключения передач предотвращает одновременное включение двух передач.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Устройство и принцип работы механической коробки передач

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. МКПП получила свое название от «ручного» (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

• 4-х ступенчатую;
• 5-и ступенчатую;
• 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

• двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

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

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:

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.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

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
Возможность буксировки автомобиля

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более «драйверскими» ощущениями от вождения 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.

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:

• 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:

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	Возможность буксировки автомобиля

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.

От четырех до пяти

ОТ ЧЕТЫРЕХ ДО ПЯТИ

ОТ ЧЕТЫРЕХ ДО ПЯТИ

В июльском номере за прошлый год мы рассказали о внешних отличиях деталей для четырехступенчатых коробок передач «жигулей». А как «вычислить» деталь от пятиступенчатой?

Алексей НИКОЛАЕВ, Сергей МИШИН

Стоит пояснить вначале, как появилась «пятиступка». Разработку «жигулевской» коробки с пятой, повышающей передачей вообще-то не планировали — уже в середине 80-х годов морально устаревшая «классика» считалась неперспективной. Помогло стечение обстоятельств. Вазовский вседорожник «Нива» пользовался неплохим спросом на Западе, но заказчиков не устраивала четырехступенчатая коробка; было решено включить в нее еще одну пару шестерен. Вторгаться в конструкцию проверенного временем итальянского агрегата не решились — проектирование доверили французским инженерам. Те взяли за основу коробку 2121–1700005 с рядом передаточных чисел 2106, изменили несколько ее основных деталей (картер, заднюю крышку, вторичный и промежуточный валы и др.), а также добавили оригинальные. Итогом стал пятиступенчатый агрегат, с которым «Нива» заметно тише идет по трассе.

О быстром освоении «пятиступки» для экспортных машин на ВАЗе не могло быть и речи (одна только борьба с «детскими болезнями» заняла бы годы), поэтому производство разместили там же, во Франции, на фирме «Сома». Коробка передач образца 1985 года получила обозначение 2121-1700005-30, а индексы ее оригинальных деталей начинались на 2112-, хотя не имеют никакого отношения к появившемуся только в 90-х «десятому» семейству. Разумеется, в прежние годы достать французскую «пятиступку» в магазине или на СТО было абсолютно невозможно: даже сами вазовцы, имевшие доступ к любым запчастям, лишь мечтали раздобыть такую для собственных «жигулей».

Скопировать и поставить на поток новые детали в Тольятти удалось лишь в конце 80-х, а в промежуточный период «пятиступки» собирали из вазовских и «сомовских» комплектующих. Первая российская пятиступенчатая для «жигулей» получила индекс 21074–1700005 (для «Нивы», то есть без редуктора спидометра, — 21074-1700005-40). Главное ее отличие от «сомовской» — унифицированный ряд 2105, для чего потребовалось внедрить новый промежуточный вал 2107–1701050. На его венце постоянного зацепления тоже 28 зубьев, но с большим, чем у «сомовского», модулем — он согласуется с первичным валом 2105–1701026. Кроме того, вазовцы не сумели выполнить вилку заднего хода заодно с головкой штока, нажимающей на шарик «лягушки» включения белых фонарей, сделав эти детали отдельными. И наконец, третье важное отличие от французского варианта — иное расположение шпилек крепления резинометаллической опоры на задней крышке картера.

Знать все эти подробности нужно, если придется перебирать агрегат с французскими деталями. Так, вместо изношенной вилки включения заднего хода и V передачи 2112-1702036-20 ставят вилку 2107–1702036 в сборе со штоком 2107-1702082-10 и головкой штока 2107-1702076-10. Дистанционная втулка штока 2101-1702084-10 ныне упразднена — с новым комплектом ее не ставят. Заднюю крышку «Сома» легко отличить от вазовской — там нет технологической заглушки напротив промежуточного вала: французы сумели обойтись глухой расточкой гнезда подшипника изнутри. Современную крышку 2107–1702010 можно поставить вместо французской только со своей резинометаллической опорой подвески агрегата: они бывают четырех разновидностей — две «сомовские» (для «жигулей» и «Нивы») и две вазовские. И самый тяжелый случай — замена промежуточного вала в коробке французской сборки. Достать блок шестерен «шестого» ряда (под первичный вал 2121–1701026 с 19 зубьями) и с резьбовым отверстием М10х1,25 в заднем торце практически невозможно — придется собирать «пятый» ряд, а для этого приобрести первичный вал 2105–1701026, промежуточный 2107–1701050 и шестерню первой передачи 2105–1701112.

Однако чаще бывают нужны детали для обычных, российских «пятиступок». Отличить их от запчастей для четырехступенчатых коробок помогут фото.

Картер: а — 2101–1701015 для четырехступенчатых коробок передач «жигулей» и «нив». В показанном стрелкой отверстии резьба М8; б — 2107–1701015 — для пятиступенчатых коробок всех модификаций с гладкостенным отверстием диаметром 9 мм и фрезерованной поверхностью под шайбу оси промежуточной шестерни заднего хода. Оба картера делают из одной и той же отливки с маркировкой «2101». «Первый» всегда можно превратить в «седьмой», рассверлив отверстие и подложив под гайку оси шестерни заднего хода гроверную шайбу вместо конической. Обратная замена («четырехступка» в картере для пятиступенчатой коробки) трудновыполнима. Кстати, в последние годы в картере 2101 поверхность в районе оси шестерни тоже отфрезерована.

Стопорная пластина оси шестерни заднего хода: а — 2101–1701094 — для четырехступенчатых коробок «жигулей» и «нив», показанный стрелкой выступ входит в паз оси 2101–1701092; б — 2107–1701094 — для пятиступенчатых агрегатов. Из первой детали нетрудно сделать вторую, удалив ножовкой выступ.

Вторичный вал: а — 2101–1701105 со шпоночным пазом на участке постоянного диаметра — для четырехступенчатых коробок «жигулей» и «нив»; б — 2107–1701105 (в зоне паза три разных диаметра) — для пятиступенчатых агрегатов 1985–1991 гг. выпуска в комплекте со ступицей 2107–1701174; в — 2107-1701105-10 нового образца (два разных диаметра в зоне шпоночного паза) — для пятиступенчатых коробок «жигулей» и «нив» с 1992 года в комплекте со ступицей 2107-1701174-10.

Ступица муфты синхронизатора V передачи: а — 2107–1701174 старого образца с глубокой выемкой под упорную шайбу 2108–1701148 — для пятиступенчатых коробок «жигулей» и «нив» выпуска до 1992 года; б — 2107-1701174-10 нового образца с мелкой выемкой, применяемая без шайбы в комплекте со вторичным валом 2107-1701105-10 в пятиступенчатых «жигулевских» коробках, выпускаемых с 1992 года.

Промежуточный вал 2105–1701050 с неглубокой лункой в заднем торце (показан стрелкой) и 2107–1701050 с внутренней резьбой М10х1,25. «Пятый» вал применим только на четырехступенчатых «жигулевских» коробках с передаточным рядом 2105 (единым с 1987 года), а «седьмой» — на любых коробках ряда 2105: в «пятиступках» к нему притягивают болтом блок шестерен задней и пятой передач, а в четырехступенчатых агрегатах просто насаживают на шлицы шестерню заднего хода. К сожалению, превратить «пятый» вал в «седьмой» невозможно — против заводской термообработки сверло и метчик бессильны.

Шток вилки включения I и II передач: а — 2101–1702060 с короткой головкой — для четырехступенчатых «жигулевских» коробок; б — 2107–1702060 с длинной головкой — для пятиступенчатых.

Шток вилки включения III и IV передач: а — 2101–1702071 с прямой головкой — для четырехступенчатых коробок «жигулей» и «нив»; б — 2107–1702071 с изогнутой головкой — для пятиступенчатых.

Шток вилки включения заднего хода и V передачи: а — 2101–1702082, короткий с одним резьбовым отверстием (показано стрелкой) — для четырехступенчатых коробок; б — 2107–1702082 старого образца и 2107-1702082-10 нового образца с двумя отверстиями (показаны стрелками) — для пятиступенчатых. Штоки 2107 отличаются друг от друга ближним к торцу отверстием для крепления головки штока: до 1995 года оно было с резьбой М6 под крепежный болт, а с 1995 года там просто лунка — резьбу делают в головке штока нового образца 2107-1702076-10.

Головка штока: а — 2107–1702076 старого образца с гладкостенным отверстием (показано стрелкой) — для пятиступенчатых «жигулевских» коробок российской комплектации, выпущенных до 1995 года; б — 2107-1702076-10 нового образца с резьбовым отверстием М8 (показано стрелкой) — для «пятиступок» выпуска с 1995 года — применяется в комплекте со штоком 2107-1702082-10 и болтом 2108–1703038 без шайбы, с нанесением на резьбу анаэробного герметика.

Шестерня заднего хода вторичного вала: а — 2101–1791140 — для четырехступенчатых коробок передач «жигулей» и «нив»; б — 2107–1701140, помеченная кольцевой канавкой диаметром 68 мм — для пятиступенчатых агрегатов.

Рычаг переключения передач: а — 2101–1703080 с отверстием для пружины (показано стрелкой) — для четырехступенчатых «жигулевских» коробок; б — 2107–1703080 — для пятиступенчатых.

Сверху вниз — шаровая опора рычага переключения, ее фланец и прокладка: а — 2101–1703091, 2101–1703092 и 2101–1703089 с тремя круглыми отверстиями под шпильки — детали старого образца — только для четырехступенчатых «жигулевских» коробок; б — 2107–1703091, 2107–1703092 и 2107–1703089 — универсальные нового образца (одно из отверстий — овальное) — для любых коробок передач «жигулей» и «нив».

Пружина рычага переключения: а — 2101–1703086 для четырехступенчатых агрегатов (длина в свободном состоянии 50 мм); б — 2107–1703086 — для пятиступенчатых (длина 36 мм).