Устройство 4х ступенчатой кпп кратко

Обновлено: 05.07.2024

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; .

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:

В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
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.

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.

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

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.

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.

1. Нижняя крышка;
2. Пробка заливного и контрольного отверстия;
3. Шестерня второй передачи промежуточного вала;
4. Шестерня третьей передачи промежуточного вала;
5. Промежуточный вал;
6. Передний подшипник промежуточного вала;
7. Болт зажимной шайбы:
8. Зажимная шайба переднего подшипника промежуточного вала;
9. Шестерня постоянного зацепления промежуточного вала:
10. Шестерня постоянного зацепления первичного вала;
11. Пружинная шайба;
12. Стопорное кольцо;
13. Задний подшипник первичного вала;
14. Сальник первичного вала;
15. Передняя крышка коробки передач;
16. Установочное кольцо подшипника;
17. Картер сцепления;
18. Ведущий вал коробки передач;
19. Включатель фонаря заднего хода;
20. Шестерня заднего хода промежуточного вала;
21. Промежуточная шестерня заднего хода;
22. Вилка включения заднего хода;
23. Оттяжная пружина рычага переключения передач;
24. Болт оттяжной пружины;
25. Направляющая чашка рычага переключения передач;
26. Шаровая опора рычага;
27. Сферическая шайба;
28. Пружина;
29. Рычаг переключения передач;
30. Вилка включения 1 и 11 передач;
31. Вилка включения III и IV передач;
32. Шток вилки включения 1 и 11 передач;
33. Шток вилки включения 111 и IV передач;
34. Блокировочные сухари;
35. Шток вилки включения заднего хода;
36. Шариковый фиксатор штока;
37. Пружина фиксатора:
38. Крышка фиксатора;
39. Сапун;
40. Игольчатый подшипник переднего конца ведомого вала;
41. Упорная шайба пружины синхронизатора:
42. Зубчатый венец синхронизатора IV передачи;
43. Скользящая муфта синхронизатора III и IV передач;
44. Ступица скользящей муфты синхронизатора 111 и IV передач;
45. Стопорное кольцо синхронизатора;
46. Блокирующее кольцо синхронизатора;
47. Пружина синхронизатора;
48. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора III передачи;
49. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора 11 передачи;
50. Вторичный вал;
51. Шестерня и зубчатый венец синхронизатора 1 передачи;
52. Втулка шестерни 1 передачи;
53. Промежуточный подшипник вторичного вала;
54. Стопорная пластина промежуточного подшипника;
55. Шестерня заднего хода вторичного вала;
56. Стопорное кольцо шестерни заднего хода промежуточного вала;
57. Упругая подушка демпфера рычага переключения передач;
58. Резиновая втулка демпфера;
59. Распорная втулка демпфера;
60. Запорная втулка демпфера;
61. Дистанционная втулка штока;
62. Внутренний чехол рычага переключения передач;
63. Направляющий штифт рычага;
64. Сальник заднего подшипника вторичного вала;
65. Фланец эластичной муфты карданного вала;
66. Гайка;
67. Уплотнитель центрирующего кольца;
68. Центрирующее кольцо;
69. Стопорное кольцо;
70. Задний подшипник вторичного вала;
71. Пробка сливного отверстия;
72. Грязеотражатель;
73. Ведущая шестерня привода спидометра;
74. Привод спидометра;
75. Задняя крышка коробки передач;
76. Ось промежуточной шестерни заднего хода;
77. Задний подшипник промежуточного вала;
78. Шестерня 1 передачи промежуточного вала
79. Картер коробки передач;
80. Скользящая муфта синхронизатора 1 и 11 передач.

Коробка передач четырехступенчатая. Все детали ее расположены в двух базовых деталях: в картере 79 и задней крышке 75. В картере установлены первичный вал 18, вторичный вал 50 в сборе с шестернями и синхронизаторами и промежуточный вал 5. Первичный вал вращается в двух подшипниках, передний расположен в торце коленчатого вала, задний подшипник 13 в гнезде передней стенки картера. Его установочное кольцо зажато между картерами сцепления и коробки передач. На валу подшипник зажат между буртиком вала и пружинной шайбой И, которая запирается на валу стопорным кольцом 12. При такой фиксации подшипника в гнезде и на валу исключается осевое смещение вала. Первичный вал изготовлен вместе с косозубым венцом шестерни 10. находящимся в постоянном зацеплении с шестерней 9 промежуточного вала. С торца вала на обработанный поясок напрессован, а затем припаян медью прямозубый венец 42 синхронизатора IV передачи. В этом же торце вала проточено гнездо под игольчатый подшипник 40 вторичного вала. На шлицах вала расположен ведомый диск сцепления. Вторичный вал 50 является как бы продолжением первичного вала. Он опирается на три подшипника. Игольчатый подшипник 40 расположен в торце первичного вала, промежуточный 53 в задней стенке картера, а задний двухрядный подшипник 70 — в гнезде задней крышки коробки передач.

Промежуточный подшипник удерживается от смещения в гнезде установочным кольцом и стопорной пластиной 54, которая крепится к стенке картера винтами. На валу подшипник зажат между втулкой 52 и шестерней 55 заднего хода под усилием пружинной шайбы 11, которая удерживается на валу стопорным кольцом 12. Задний подшипник 70 зажат гайкой 66 между шестерней 73 привода спидометра и фланцем 65 эластичной муфты. Гайка контрится шайбой, которая отгибается на грань гайки. На выходе из крышки вторичный вал уплотнен сальником, рабочая кромка которого прилегает к шлифованной поверхности фланца 65. Сальник защищен грязеотражателем 72. На цилиндрический поясок гайки плотно посажен резиновый уплотнитель 67, затем на конец вала напрессовано центрирующее кольцо 68 и установлено стопорное кольцо 69. На термообработанных шейках вторичного вала вращаются шестерни 48 и 49 III и 2 передач. Шестерня 51 1 передачи вращается на стальной термообработанной втулке 52, зажатой на валу между подшипником 53 и ступицей синхронизатора. Указанные шестерни имеют по два венца. Косозубые венцы находятся в постоянном зацеплении с одноименными шестернями промежуточного вала, а с прямозубы- ми венцами соединяются муфты 43 и 80 синхронизаторов при включении 1, И или III передач. На двух поясках вторичного вала выполнены по три глубоких паза, в которые заходят выступы ступиц муфт синхронизаторов. Ступица 44 синхронизатора III и IV передач поджата к буртику вала пружинной шайбой и стопорится на валу кольцом.

Другая ступица зажата между втулкой 52 и буртиком вала. От осевого смещения она удерживается вместе с промежуточным подшипником 53 и шестерней 55 пружинной шайбой И и стопорным кольцом 12. Шестерня 55 заднего хода соединена с валом шпонкой. Синхронизатор — инерционного типа, обеспечивает безударное включение передач. Конструкция обоих синхронизаторов одинакова. Синхронизатор III и IV передач состоит из ступицы 44, скользящей муфты 43, двух блокирующих колец 46, пружин 47, стопорных колец 45 и венцов синхронизаторов первичного вала и шестерни 48 III передачи. Промежуточный вал 5 выполнен в виде блока четырех шестерен. Вал вращается в двухрядном шарикоподшипнике 6 и роликовом цилиндрическом подшипнике 77. Подшипник крепится на валу болтом 7 через пружинную и плоскую шайбы. Роликоподшипник зажат на валу между буртиком вала и шестерней 20 заднего хода. Эта шестерня установлена на шлицы вала и удерживается на них стопорным кольцом. Промежуточная шестерня 21 заднего хода расположена на оси 76 на металлокерамической втулке. Ось установлена в отверстиях стенки картера и прилива задней крышки коробки передач и стопорится пластиной 54.

Включение и переключение передач осуществляется через механический привод, состоящий из рычага 29. трех штоков с вилками, фиксаторов и замкового устройства. Рычаг переключения передач выполнен разъемным, чтобы облегчить снятие и установку коробки передач на автомобиле. Стержень рычага соединен с самим рычагом через эластичные втулки демпфера, которые поглощают вибрации и обеспечивают более мягкое включение передач. Рычаг переключения передач смонтирован в задней крышке 75. На трех шпильках гайками с пружинными шайбами к крышке крепятся направляющая чашка 25 рычага, шаровая опора 26 и фланец уплотнительного чехла 62. Между ними установлены уплотнительные прокладки. Рычаг 29 имеет опорный шар, который поджимается пружиной 28 к поверхности шаровой опоры. Эта же пружина поджимает сверху к шаровой опоре сферическую шайбу 27. Чтобы шарнир рычага не проворачивался в шаровой опоре, в опорный шар запрессован штифт 63. конец которого заходит в отверстие опоры. Шаровая опора защищена резиновым чехлом 62, а место выхода рычага в салон автомобиля уплотнено снизу манжетой. Перемещение муфт синхронизаторов и промежуточной шестерни заднего хода осуществляется вилками, которые закреплены на штоках болтами. Шток 33 вилки включения III и IV передач установлен в отверстиях передней и задней стенок картера, а штоки 32 и 35 в отверстиях задней стенки и прилива картера. В нейтральном и включенном положениях штоки удерживаются шариковыми фиксаторами, которые поджимаются к гнездам штоков пружинами 37. Фиксаторы закрываются общей крышкой 38. Чтобы исключить одновременное включение двух передач, в приводе имеется замковое устройство, состоящее из трех блокировочных сухарей 34. Два крайних сухаря большего диаметра установлены в отверстии задней стенки, а средний в отверстии штока 33.

Назначение и особенности устройства КПП. Принцип работы коробок переключения передач. Специфика и плюсы разных видов.

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

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

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

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.

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.

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.

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

низкая стоимость (как устройства, так и ремонта),
хорошая динамика,
простой ремонт.

в "пробках" требуется регулярное переключение передач,
сложность в управлении.

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.

можно выбрать ручной или автоматический режим работы,
топливная эффективность.

есть риски крена авто при разгоне,
возможны
рывки при переключении передач.

сниженная нагрузка на двигатель,
плавность езды.

высокая стоимость коробки и ее ремонта,
можно поставить только на маломощный двигатель.

базовый,
продвинутый,
специалист.

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

Читайте также: