Механическая коробка передач (МКПП) преобразует, передает и изменяет крутящий момент маховика двигателя. Переключение ступеней осуществляется посредством механических движений соответствующего рычага в салоне.
Рассмотрим принцип работы механической коробки передач.
Ступени МКПП передают крутящий момент на вторичный вал, а тот уже на привод колес. Сам принцип ступенчатой передачи основывается на использовании определенного передаточного числа (коэффициента передачи) в паре ведущего и ведомого валов, которые взаимодействуют шестернями.
Передаточное число определяется по соотношению количества зубьев взаимодействующих шестерен.
Максимальное передаточное число имеет меньшая ступень, соответствующая первой передаче автомобиля.
По количеству ступеней МКПП бывают 4,5 и 6-ступенчатыми. Четырехступка сегодня является практически раритетом, в то время как 5-ступенчатые коробки получили наибольшее распространение.
Современные МКПП могут быть трехвальными и двухвальными. Двухвальные МКПП могут использоваться только на автомобилях с передним приводом. Трехвальные коробки подходят для приводов любого типа.
Трехвальная механическая коробка передач
В коробках данного типа используются 3 вала: ведущий, промежуточный и ведомый. Крутящий момент передается от диска сцепления на ведущий вал.
От него вращение поступает на промежуточный вал, шестерни которого в свою очередь вращают шестерни ведомого. Сам ведомый вал при этом не вращается.
При повороте рычага включения передачи в нужную позицию происходит выбор соответствующей вилки для включения, который сопровождается продольным движением рычага.
Синхронизатор совмещает угловые скорости вала и шестерни, приводя в действие зубчатый венец. Тот входит в шестерню, жестко связывая её с ведомым валом.
Момент вхождения венца обычно сопровождается характерным щелчком фиксации на рычаге коробки передач.
После этого крутящий момент поступает на хвостовик коробки передач, а от него уже на ведущий мост автомобиля.
Вариация передаточных чисел возможна благодаря уменьшению количества зубьев на ведущей шестерне и увеличению на ведомой или ступенчатому уменьшению количества зубьев для ведомой шестерни.
Однако в определенный момент количество оборотов ведомого вала может сравняться с частотой оборотов двигателя и тогда передавать крутящий момент посредством шестерен станет бессмысленно.
Поэтому в трехвальных коробках реализована прямая передача, которая подразумевает соединение ведущего вала с ведомым валом через синхронизатор напрямую с коэффициентом передачи, равным единице.
Для передачи “задний ход” в трехвальных коробках предусмотрена дополнительная шестерня на отдельном вале.
Она включается между ведомым и промежуточным валом, что обеспечивает реверсное движение ведомого вала.
Комфортное включение передач в трехвальных механических коробках обеспечивается за счет использования косозубых шестерен.
Двухвальная механическая коробка передач
В коробках данного типа используются только 2 вала: ведущий и ведомый. Предназначение всех элементов конструкции аналогично рассмотренному выше случаю.
Основное отличие двухвальных коробок заключается в параллельном расположении валов, отсутствии прямой передачи и создании передачи не двумя, а одной парой шестерен.
Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу, между остальными шестернями расположены синхронизаторы.
Обычно в двухвальных коробках в одном корпусе совмещаются узлы переключения передач, блоки шестерен, валы, синхронизаторы и дифференциал.
Поэтому для уменьшения продольного размера могут использоваться несколько ведомых валов, которые попеременно вращают своими шестернями главной передачи ведомую шестерню, приводящую в действие дифференциал.
Для включения передач в двухвальных коробках задействуются рычаги выбора передачи и специальный шток переключения.
При повороте рычага в салоне приводится в движение рычаг выбора передачи.
После этого происходит продольное движение и включение штока переключения, который для блокировки шестерни толкает зубчатым венцом муфты синхронизатора соответствующую вилку на ведомом валу. Принцип работы передачи ”задний ход” аналогичен трехвальным коробкам.
Синхронизатор механической коробки передач
Задачей данного устройства является бесшумное включение передачи посредством выравнивания угловых скоростей вала и шестерни.
Стандартный синхронизатор МКПП включает ступицу (1), муфту (2), блокировочные кольца (3), сухари (4), проволочные кольца (5).
При включении передачи вилка перемещает муфту с блокировочным кольцом к нужной шестерне.
Вследствие разности угловых скоростей вала и шестерни блокировочное кольцо поворачивается до упора под воздействием возникающей на конической поверхности силы трения.
Дальнейшее движение муфты прекратится, как только её зубья сравняются с зубьями блокировочного кольца.
Далее скорости выравниваются, муфта свободно перемещается через блокировочное кольцо и соединяется с включаемой шестерней, что блокирует шестерню вместе с ведомым валом. В этот момент передача включается.
