Основные виды МКПП, их особенности

Существует четыре главных вида коробок переключения передач: механическая, автоматическая, роботизированная и вариаторная. Но многим ли известны разновидности механической КПП? О том, какие же они бывают, далее в обзоре.

Трёхвальная МКПП

 
Классическая механическая коробка переключения передач обладает несколькими валами с находящимися на них зубчатыми колёсами, и всё это помещено в корпус, также известный, как картер. Трёхвальная КПП, например, содержит следующие валы:

• первичный, также именуемый ведущим, получающий движение от мотора;
• вторичный, он же – ведомый, напрямую соединённый с карданным валом;
• промежуточный, связывающий первые два.

Вторичный вал находится сразу за ведущим, а между ними стоит подшипник. Однако между собой эти валы жёстко не сопряжены, а их вращения независимы.

Что касается промежуточного вала, то он располагается под первыми двумя, причём параллельно им, и нередко с боковым смещением. В движение эту деталь приводит ведущая зубчатка с первичного вала. Традиционно промежуточные зубчатки имеют жёсткую привязку к одноимённому валу и нередко образуют с ним одно изделие.

Ну а ведомые зубчатки, оседлавшие вторичный вал, могут быть либо скользящими – способными кататься по его продольным бороздам, либо с постоянным зацеплением, вращающимися на одном месте и соединяющимися с валом передвигающейся блокирующей муфтой.

Кстати, для того, чтобы устройство работало потише, зубья шестерён зачастую выполняют косыми. Хотя МКПП с тремя валами весьма тяжёлая и громоздкая, зато она позволяет напрямую передавать энергию от первичного вала ко вторичному, связав их передвижной муфтой.

Двухвальная коробка передач

У неё всего лишь два вала: первичный и вторичный, находящиеся параллельно друг к другу и взаимодействующие при участии зубчаток, которые могут быть как скользящими, так и постоянного зацепления, включаемые передвижными муфтами. В коробке данного вида валы напрямую не соединяются.

Зато она проста и компактна. Её КПД при вождении на самой высокой передаче не слишком велик, но на промежуточных этот показатель выше из-за относительно небольшого количества элементов, задействованных в работе коробки.

Основное же достоинство подобных МКПП заключается в способности скомпоновать несколько ходовых агрегатов автомобиля в одну силовую установку.

Сколько валов лучше

Сегодня большинство легковых машин оборудованы двухвальными МКПП, особенно это касается переднеприводных. Однако, у грузовиков и внедорожников чаще всего встречаются коробки с тремя валами.

Большинство таких устройств обладают не менее, чем шестью скоростями переднего хода, как, например, у VW 0A5. Подобные коробки имеют не очень большую длину, что позволяет им прекрасно располагаться в заставленном подкапотном пространстве транспортных средств с передним и полным приводом, при этом характеризующихся поперечным размещением мотора.

Цепная КПП

Передавать мощность с ведущего или промежуточного вала на вторичный могут не только зубчатые колёса, но и зубчатые цепи. Именно цепной конструкцией особенно широко снабжались премиальные машины, пока ей на смену не пришла МКПП с малошумными косозубыми колёсами.

В коробке цепного типа одна из звёздочек составляет единое изделие с первичным валом, а сопряжённая с ней цепью другая, традиционно находящаяся на вторичном валу, могла быть привязана к своему месту посредством фиксирующей муфты.

Планетарная коробка передач

Автомобильные многоступенчатые МКПП такого типа вряд ли можно найти. К тому же, процесс их изготовления довольно сложен.

Впрочем, известна двухступенчатая планетарная КПП машины Ford T, которая обладает двумя степенями свободы, таким же количеством передних скоростей и одной задней.

Малоступенчатые устройства подобного типа на заре автопрома собирали не только Ford и не только для автомобилей, но и для тракторов прежде всего. Современные же КПП планетарного типа снабжаются гидроприводом и к механическим уже не относятся.

Секвентальная МКПП

Sequence в переводе с латинского означает «последовательность». Так и в МКПП секвентального типа ступени переключаются по очереди. Для этого используются качалки, джойстики или некие лепестки у руля.

Такие системы, как правило, обладают автоматизированным управлением сцеплением, часто устанавливаются на мотоциклах, а также встречаются в некоторых спорткарах.

Так, у большей части мотоциклов российского производства для смены скоростей служит сопряжённая с копирным валом педаль-качалка. Нисходящее воздействие на её переднюю часть приводит к понижению скорости на один уровень, приложение усилия к задней или приподнятие передней – повышению на столько же. А «нейтралка» занимает место между 1-й и 2-й ступенями.

Количество ходов на КПП

Это значение определяется количеством включающих муфт или установленных вместо них скользящих зубчатых колёс. Например, у трёхходовой коробки передач с зубчатками постоянного зацепления имеется 3 муфты, каждая из которых способна управлять двумя шестернями, соответствующими определённым ступеням. А значит, у такой КПП может быть 4-5 передних ступеней, и в придачу 1 задняя.

Коробка с 4 ходами может подключить для езды вперёд 6-7 скоростей и одну – для движения назад, а при отсутствии задней передачи все 8 ступеней будут доступны для переднего хода. Последняя схема реализуется преимущественно в сельскохозяйственной технике, где для езды назад применяется особый редуктор.

Наличие синхронизации в МКПП

Для того, чтобы процесс включения передачи проходил для МКПП более мягко, применяют специальные устройства, называемые синхронизаторами. Они не позволяют включающей муфте запустить определённую передачу, пока окружные скорости этой муфты и нужной шестерни не выровняются. Такие приспособления могут быть установлены на любом из валов коробки, и даже на нескольких.

У большей части современных легковых машин синхронизаторами оборудованы по крайней мере передние передачи, а нередко – и задние. Однако тяжёлые грузовики и тракторы, с количеством передач, достигающим порой двадцати, снабдить такими устройствами затруднительно. Это сулит значительным увеличением размеров, стоимости и веса коробки, а также существенным снижением срока её эксплуатации, поскольку синхронизатор является одной из наиболее подверженных износу деталей МКПП.

Кроме того, МКПП без синхронизаторов порой устанавливают на современных спортивных машинах и мотоциклах, исходя из следующих двух аргументов:

• несинхронизированные передачи можно быстрее переключать, чем синхронизированные;
• подобные коробки более устойчивы к значительным нагрузкам в процессе гонок.

Кстати, в такого рода транспорте, как правило, задействован кулачковый механизм включения скоростей, то есть зубчатые колёса закрепляются на валу не такой же зубчатой, а кулачковой муфтой. В какой-то мере облегчает работу водителя и секвентальный метод выбора ступеней.

Ступени в коробке

Исходя из числа ступеней, можно выделить несколько разновидностей МКПП:

• двухступенчатые: первые машины, запущенные в серийное производство, иногда снабжались КПП с 2 передними скоростями и 1-2 задними, как это было у Ford T;
• трёхступенчатые: в конце 50-х – начале 60-х годов прошлого века большая часть машин оснащалась тремя ступенями, а на советских дорогах даже выставлялись знаки, требовавшие от автомобилиста, подъезжающего к пересечению с железной дорогой, переходить с 3 на 2, а затем и на 1 передачу;
• четырёхступенчатые: в США они долгий период считались спортивным элементом, а в Европе с начала шестидесятых ими стали оснащать большую часть машин;
• пятиступенчатые: МКПП с 4 основными передними скоростями и дополнительной 5, повышающей, появились в 60-е годы прошлого века, а в 80-е получили широкое распространение;
• шестиступенчатые: в девяностые появились МКПП с шестью скоростями, среди них могли оказаться одна-две повышающие;
• семи- и более ступенчатые: такие МКПП вошли в обиход уже в нашем веке.

Полуавтоматизированные трансмиссии с электронным переключением скоростей просто по направлениям вверх-вниз, как на Bugatti Veyron, предлагают для использования практически неограниченное количество ступеней, предоставляя автомобилисту возможность комфортного управления ими. И всё же, популярные современные легковые машины в основном довольствуются 5-6.

Отличия по способу управления

Обычно выбор нужной ступени в МКПП производится с помощью рычага. Правда, порой для включения задней передачи необходимо ещё разблокировать специальный предохранитель. Ну, а местонахождение самого переключающего рычага и сопутствующих ему механизмов может зависеть от комплектации машины и модных веяний.

Основные способы управления «механикой» следующие:

• с помощью рычага, размещённого на картере МКПП, сверху или сбоку;
• дистанционное – с установкой ручки переключения на полу, у руля или приборной панели и сопряжением её с КПП посредством расположенных вне картера соединяющих приспособлений;
• гидравлическое или электронное, применяемое главным образом в случае, когда КПП расположена далеко от водителя.

Остаётся добавить, что у большинства МКПП, установленных на современных авто, переключатель передач находится прямо на полу, на центральной консоли или внизу приборной панели.

Заключение

Автомобили с механической КПП, ранее господствовавшие в Европе, повсеместно используются на постсоветском пространстве и доминируют в не очень богатых странах. Простота конструкции, устойчивость к неблагоприятным факторам и долгий срок эксплуатации такой трансмиссии обеспечивают её популярность у автолюбителей и производителей. Приверженцами «механики» остаются суровые внедорожники типа УАЗа или Нивы. И не только они.

Видео про виды коробок передач: