Механічна коробка перемикання передач (МКПП)

Будь-яка силова установка складається з джерела енергії і трансмісії, що служить для передачі енергії. В автомобілебудуванні трансмісією називають якого всі деталі, що служать для передачі крутного моменту від двигуна до коліс (тобто коробку передач, приводи, диференціал і тп), або тільки одну коробку передач.

Чому МКПП називають "ручною коробкою передач"?

Користуючись механічною коробкою, водій, натискаючи педаль, розмикає механізм зчеплення і переставляє важіль в положення, відповідне потрібної передачі, тобто робить все "вручну", без допоміжних механізмів.

Які бувають механічні коробки?

Звичайна механічна коробка передач дозволяє водієві перемикатися з першої передачі відразу на третю або з п'ятої на другу. Особливий випадок представляють із себе так звані секвентальные коробки передач, які використовуються в автоспорті. Секвентальна коробка дозволяє перемикати передачі тільки послідовно – з першої на другу, потім на третю, і так далі.

Гідність МКПП в тому, що вона дозволяє водієві вибирати передачу в довільному порядку. За це їх люблять спортсмени, які використовують всі можливості автомобіля

У базове оснащення сучасних автомобілів може входити механічна коробка передач з п'ятьма або шістьма передніми передачами і однієї задньої. Чотирирівневі коробки зараз практично не використовуються, оскільки не дозволяють використовувати всі можливості сучасних двигунів. На «спеціалізованих» автомобілях (наприклад, на спорткарах) може бути вісім і більше передніх передач. Збільшення їх числа обґрунтовано необхідністю передавати крутний момент в тих межах, які є ефективними для даного автомобіля. Наприклад, якщо двигун видає максимальний крутний момент на низьких обертах (що характерно для багатоциліндрових двигунів, таких як V6, V8), «розкручувати» його до високих оборотів безглуздо – видавана потужність буде тільки падати з підвищенням обертів. Для того, щоб уникнути цього ефекту, збільшують кількість передач. В цьому випадку навіть при досягненні максимальної швидкості на найвищій передачі двигун продовжує працювати у своєму ефективному діапазоні.

Популярна у повоєнні роки механічна триступенева коробка передач з переключенням на кермі заслужила у американців прізвисько "Three on the Tree"

До речі, цей алгоритм вірний і при діаметрально протилежних умовах. Наприклад, щоб подолати лежачого поліцейського, необхідно знизити швидкість і починати розгін на тій зниженій передачі, яка відповідає поточній швидкості.

Механічна коробка перемикання передач

Історія створення механічної коробки передач

Механічна коробка передач – перше в історії пристосування для передачі крутного моменту, що з'явилося в той момент, коли максимальна швидкість автомобіля почала перевищувати можливості прямої, тобто єдиною передачі. Прийнято вважати, що перший прототип МКПП був винайдений Луї Панаром і Емілем Левассором в кінці дев'ятнадцятого століття. В їх механічної трансмісії, як і в сучасній, застосовувався набір зубчастих коліс з різним передавальним числом для передніх передач і одна шестерня для задньої.

В автомобілях Subaru Impreza WRX, Subaru Impreza WRX STI короткоходний важіль перемикання МКПП входить в набір штатних деталей. Для сучасних Porsche 911 важіль доступний в якості опції

Як і зараз, шестерні передніх передач, були укріплені на вторинному валу, який рухався вздовж своєї осі, що дозволяло різних за розміром зубчастим колесам входити в зачеплення з нерухомою шестернею на первинному валу.

Несинхронізовані і синхронізовані МКПП

У коробках передач раннього періоду, щоб для перемикання передач не було потреби зупиняти автомобіль, всі шестерні перебували в постійному обертанні. Це рішення на тій стадії технічного прогресу було єдиним і, звичайно ж, у нього були свої недоліки. Тільки постійне обертання шестерень дозволяв перемикати передачі, інакше ввести їх в зачеплення один з одним на ходу було б неможливо. Природно, маніпулювання такий «несинхронизированной» коробкою передач вимагало від водія неабиякої майстерності – потрібно було перемикати передачі суворо вчасно - в момент, коли автомобіль досягав певної швидкості. Однак навіть за цієї умови робота коробки в момент перемикання супроводжувалася жахливим скреготом, який виробляли зуби шестерень, не відразу потрапляють в зачеплення.

Спочатку спорт-купе Tesla Roadster планувалося оснащувати "псевдо" ручною коробкою передач, але із-за складності у виробництві виробник відмовився від цієї ідеї

У сучасних автомобілях, завдяки застосуванню спеціальних пристосувань, іменованих синхронізаторами, ця проблема зведена практично до мінімуму. Суть їх дії у тому, що шестерні по раніше постійно обертаються, але в потрібний момент їх обертання припиняється і вони фіксуються на валу. Потім шестерні, підкоряючись важелю, входять у зачеплення і знову починають обертатися, вже разом. Сучасна синхронізована коробка була вперше застосована на Porsche 356 1952 року. У коробці були встановлені конічні синхронізатори. Це винахід забезпечило механічних коробок аналогічної конструкції, якими незабаром почали оснащувати всі автомобілі, назва «Тип Порше». Воно ж відкрило шлях до збільшення кількості передач, і до 80-м рокам п'ятиступінчасті коробки, побудовані на тій же, але вдосконаленій конструкції, стали нормою. Надалі кількість передач продовжило рости, і на Porsche 911 2012 року, приміром, їх сім.

Принцип роботи МКПП

Якщо не заглиблюватися в подробиці, принцип роботи МКПП полягає в з'єднанні обертових вхідного і вихідного валів. Для того, щоб змінювати швидкість обертання вихідного валу, використовуються шестерні з різними передавальними числами.

Всі деталі коробки передач знаходяться в єдиному корпусі (картера), де вони безперервно змащуються трансмісійним маслом. Між шестернями вторинного (веденого) вала встановлені муфти включення передач.

Шестерні вільно обертаються на валу, а муфти жорстко закріплені на валу і обертаються разом з ним, зате можуть рухатися вздовж його осі в обмеженому просторі. Для зчеплення з муфтами включення передач всі шестерні, розташовані на вторинному валу, забезпечені зубчастими вінцями. На муфтах є відповідні зубчасті вінці.

Пристрій під назвою Overdrive спочатку використовувалося з МКПП для економії палива на довгих перегонах з постійною високою швидкістю. Надалі механізм увійшов в конструкцію АКПП

Синхронізатори, які також знаходяться на вторинному валу, не дають муфті заблокувати що вільно обертається шестерню, поки швидкість її не зрівняється зі швидкістю шестірні ведучого вала. Коли це сталося, шестірня блокується і починається передача крутного моменту через неї.

Розташування важеля коробки передач

Розташування важеля може бути різним. Зазвичай у задньопривідних автомобілях нижній кінець важеля вставлений безпосередньо в кришку коробки передач – зверху або збоку, в залежності від конструкції.

Якщо можливості вставити важіль немає (а це майже завжди так у передньопривідних автомобілях), використовуються подовжувачі. Всі механізми перемикання знаходяться всередині коробки, конструкція подовжувачів залежить цілком від того, де розташований важіль.

Як правило, важіль знаходиться на підлозі між сидіннями (і в цьому випадку він найчастіше застосовується без подовжувачів), або на кермі. В історії автомобілебудування зустрічалися й інші рішення, але всі вони були екзотикою і надалі не прижилися.

Цікаві факти про МКПП

За однією з версій, ідеєю встановити на автомобіль механізм, що дозволяє перемикати передачі, світ зобов'язаний жінці. Справа в тому, що Берта Бенц, що взяла без дозволу автомобіль чоловіка 5 серпня 1888 року, вирушила з дітьми з Мангейма в Пфорцгейм, де жила її матінка. Їм належало подолати відстань у 106 км. По дорозі кілька разів попадалися підйоми, що автомобіль Бенца без перемикання передач подолати не міг - він просто глухнув. Влізти в гору Берті Бенц вдалося тільки за допомогою людей, що штовхали візок ззаду. Повернувшись, Берта описала чоловікові проблему і запропонувала оснастити автомобіль пристроєм, що полегшує роботу двигуна на підйомах.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read