Принцип работы двухвальной механической коробки передач
Принцип работы аналогичен трехвальной коробке. Основное отличие заключается в особенностях работы механизма переключения передач.
Движение рычага управления при включении конкретной передачи разделяется на поперечное и продольное. При поперечном движении рычага управления усилие передается на трос выбора передач. Тот, в свою очередь, воздействует на рычаг выбора передач. Рычаг осуществляет поворот центрального штока вокруг оси и, тем самым, обеспечивает выбор передач.
При дальнейшем продольном движении рычага усилие передается на трос переключения передач и далее на рычаг переключения передач. Рычаг производит горизонтальное перемещение штока с вилками. Соответствующая вилка на штоке перемещает муфту синхронизатора и осуществляет блокирование шестерни ведомого вала. Крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса.
Валы и шестерни
Любая коробка передач представляет собой набор расположенных в едином корпусе (называемом картером) параллельных валов с расположенными на них шестернями.
В трёхвальной КП автомобиля классической компоновки имеются первичный, вторичный и промежуточный валы.
· Первичный (ведущий) вал через сцепление соединяется с маховиком двигателя.
· Вторичный (ведомый) вал жёстко соединён с карданным валом.
· Промежуточный вал служит для передачи вращения от первичного вала вторичному.
Первичный и вторичный валы расположены последовательно, вторичный опирается при этом на подшипник, установленный в хвостовике первичного. Жёсткой связи они не имеют и вращаются независимо друг от друга. Промежуточный вал расположен под первичным и вторичным валами параллельно им, нередко со смещением вбок. На валах находятся блоки шестерён. Чтобы уменьшить шумность работы, шестерни обычно делают косозубыми.
На первичном валу находится ведущая шестерня, приводящая промежуточный вал в движение. На промежуточном валу расположен блок шестерён, шестерни которого жестко соединены с валом и часто изготавливаются как единое целое с ним. На вторичном валу расположены ведомые шестерни, которые могут находиться на шлицах вала и перемещаться по ним, либо вращаются на ступицах, в этом случае их продольное перемещение исключено, а передача включается путём подключения шестерни к валу скользящей муфтой, часто снабженной механизмом, выравнивающим угловые скорости вала и шестерни — синхронизатором. В несинхронизированных КП спортивных автомобилей или спецтехники для этой же цели часто используются кулачковые муфты.
Переключение передач
Между шестернями ведомого вала расположены муфты включения передач (или шлицевые муфты). В отличие от шестерен, они закреплены на валу и вращаются вместе с ним, но могут двигаться вдоль его оси (вперёд-назад).
По числу муфт включения (или скользящих шестерён, если они использованы в конструкции вместо муфт) разделяют коробки передач двухходовые, трёхходовые, и так далее. Так, у трёхходовой коробки передач имеются три муфты включения, каждая из которых может блокировать на валу по две шестерни, соответствующие определённой передаче — то есть, у трёхходовой коробки передач может быть от 4 до 5 передач переднего хода (плюс задний ход). Четырёхходовая коробка может иметь 6, 7 (плюс задний ход) или 8 передач (без заднего хода) — последний вариант обычно применяется в сельхозтехнике, где задний ход обеспечивается отдельным реверс-редуктором.
На сторонах шестерён вторичного вала, обращённых к муфтам включения передач, имеются зубчатые венцы. Такой же венец имеет задний торец ведущего вала. Ответные зубчатые венцы находятся на муфтах включения.
При движении рычага переключения передач, при помощи специального привода через ползуны приводятся в движение вилки переключения передач, которые могут перемещать муфты включения в продольном направлении. Специальный блокирующий механизм (замок) при этом не допускает одновременного включения двух передач. Замок фиксирует два ползуна в нейтральном положении при движении третьего (в трехходовой КП), что исключает одновременное включение двух передач.
Когда муфта включения движется в направлении шестерни нужной передачи, их зубчатые венцы встречаются, и муфта включения, которая вращается вместе с валом, соединяется с шестернёй передачи, блокируя её. После этого они вращаются вместе, и коробка передач начинает передавать вращение от двигателя на главную передачу через карданный вал.
Механизмы управления
В классической РКП для выбора нужной передачи служит рычаг переключения передач. С его помощью в любой момент можно включить любую из имеющихся передач (кроме заднего хода, включение которого допустимо после разблокирования специального предохранителя).
Расположение рычага и система привода могут в значительной степени варьироваться в зависимости от компоновки автомобиля.
Рычаг расположен на крышке коробки передач (обычно сверху или сбоку), либо на специальном удлинителе, и непосредственно либо при помощи расположенных внутри удлинителя штоков воздействует на вилки выбора передач. В этом случае все механизмы переключения расположены внутри корпуса коробки и рычаг непосредственно перемещает вилки переключения передач, воздействующие на муфты переключения передач или скользящие шестерни. Основной плюс такой схемы — наивысшая чёткость переключения передач, причём практически не страдающая даже после длительной эксплуатации. Кроме того, для неё характерны высокие надёжность и долговечность. Недостатки — из-за особенностей компоновки рычаг, расположенный на корпусе коробки, может оказаться относительно места водителя сильно вынесен вперёд либо — при вагонной компоновке — смещен назад (РАФ-2203, ГАЗ-66), что делает переключение передач неудобным; также ввиду того, что рычаг расположен непосредственно на силовом агрегате, на него передаются вибрации, что особенно заметно при использовании неуравновешенных двигателей, вроде рядных «четвёрок». Применимость такого привода резко ограничена компоновкой автомобиля, при которой КП расположена относительно недалеко от водителя.
Виды и конструкция МКПП
Коробка МКПП может быть выполнена по одной из двух распространенных концепций: трехвальной илидвухвальной. Коробки первого типа устанавливаются преимущественно на заднеприводные машины, а вторые применяются на заднемоторных и переднеприводных авто. Схема коробки передач каждого типа имеет свои принципиальные отличия, поэтому рассматривать их следует по отдельности.
Достоинства и недостатки
Механическая коробка является не единственным, но самым распространенным типом КПП. У нее есть как очевидные достоинства, так и явные недостатки, которых все же гораздо меньше.
Ремонт коробки передач достаточно сложная процедура и доверить её стоит лишь специалисту.
Так, преимуществами МКПП можно назвать:
· минимальную стоимость и массу;
· хорошую динамику разгона;
· простоту и понятность конструкции;
· надежность;
· дешевизну в обслуживании.
Механическая ступенчатая коробка передач жестко подключает силовой агрегат к ведущей паре, что позволяет достичь максимальной эффективности езды на гололедице и в условиях бездорожья. Кроме того, механическая коробка передач может полностью разъединяться с двигателем, что позволяет запускать автомобиль с применением внешнего усилия (буксирование, толкание) без ограничений.
Но есть у данной системы и определенные недостатки, среди которых:
· необходимость постоянно переключать передачи, что утомляет при продолжительном нахождении за рулем;
· продолжительная выработка навыков правильного переключения передач;
· только ступенчатое изменение передаточных чисел;
· относительно невысокий ресурс сцепления.
По этим причинам сегодня коробка механика является основной, но не единственной востребованной системой переключения скоростей.