Двохвальна КПП: як влаштована та працює

Механічна коробка передач (МКПП) сьогодні має менший попит, ніж різні види АКПП, проте аж до сьогодні залишається найпоширенішим агрегатом на території СНД та інших країн. Як і будь-яка інша коробка передач, зазначений тип трансмісії отримує, змінює і потім передає крутний момент від двигуна автомобіля на провідні колеса.

При цьому цей тип КПП, на відміну від автоматичних коробок, повністю управляється вручну, тобто водієм. Коробка «механіка» є ступінчастою, крутний момент змінюється ступінчасто шляхом перемикання між передачами (ступенями). Кожен ступінь фактично є парою шестерень з різним передатним числом.

По конструкції механічні коробки можуть мати різну кількість ступенів, а також конструкцію. При цьому найчастіше виділяють двовальні та тривальні коробки. У цій статті ми розглянемо, що таке двовальна коробка передач, як влаштована двовальна КПП, в чому її особливості, переваги та недоліки.

Двохвальна коробка передач: схема пристрою та принцип роботи

Отже, як було зазначено вище, МКПП можуть мати різну кількість щаблів (передач). Кожна з ступенів має своє передатне число, яке є ставленням числа зубів веденої шестерні до зубів провідної шестерні.

При цьому найнижчий ступінь (знижена передача) має найбільше передатне число, тоді як найвища (підвищена передача) відрізняється найменшим передатним числом.

Самі коробки прийнято ділити за загальною кількістю щаблів (чотириступінчаста МКПП, п'ятиступінчаста, шестиступінчаста коробка тощо). До речі, сьогодні найбільш широке поширення має п'ятиступінчаста коробка передач. Також по конструкції виділяються тривальні та двовальні КПП.

При цьому тривальна коробка зазвичай ставиться на легкові машини із заднім приводом, тоді як на передньопривідних авто двовальна механічна коробка передач набула найширшого поширення.

Зверніть увагу, за схемою конструкції та принципами роботи дані коробки помітно відрізняються. Далі ми окремо розглянемо двовальну коробку, оскільки переважна більшість сучасних автомобілів із переднім приводом.

Загальна конструкція механічної двовальної коробки передач (на відміну від тривальної з проміжним валом) передбачає наступні складові елементи:

• картер коробки;
• провідний (первинний) вал;
• ведений (вторинний) вал;
• блоки шестерень та синхронізатори;
• у картері коробки встановлено головну передачу, а також диференціал.

Картер виготовляється із алюмінію або магнієвих сплавів. У картері КПП розміщуються основні елементи коробки та механізми, також він є резервуаром для трансмісійного масла. Провідний вал з'єднаний зі зчепленням за допомогою наявного шліцевого з'єднання. На валу жорстко кріпиться блок шестерень.

Ведений вал встановлений паралельно, також на ньому закріплений набір шестерень. При цьому шестерні веденого валу знаходяться в постійному зачепленні з шестернями ведучого валу, а також мають можливість вільно обертатися на валу. Також на веденому валу жорстко кріпиться провідна шестерня головної передачі.

Ще між шестернями веденого валу розташовані муфти синхронізаторів (синхронізатори). Їх робота є вирівнювання, тобто синхронізацію кутових швидкостей шестерень веденого валу з кутовою швидкістю самого валу за допомогою сили тертя.

Синхронізатори знаходяться у жорсткому зачепленні з веденим валом, а також мають можливість подовжньо рухатися валом завдяки шліцевому з'єднанню. Більшість сучасних КПП сьогодні мають синхронізатори всіх передач. Винятком можна вважати бюджетні моделі, де перша та задня передача не синхронізовані.

Через головну передачу та диференціал здійснюється передача крутного моменту від вторинного валу через ряд елементів трансмісії на провідні колеса. Диференціал за певних умов дозволяє реалізувати обертання коліс так, що у них буде різна кутова швидкість.

Що стосується механізму перемикання передач (на відміну від тривальних КПП, де механізм знаходиться всередині), на двовальній коробці він розташований окремо (винесений назовні з корпусу).

Коробка пов'язана з механізмом перемикання за допомогою тросів (тросова коробка) або спеціальних тяг. Як правило, найпростішим і доступнішим є з'єднання тросиками, яке широко використовується у пристрої механізмів перемикання.

Сам механізм перемикання передач двовальної коробки включає важіль управління, який з'єднаний тросиками з важелями вибору, а також включення передач. Зазначені важелі приєднані до центрального штока перемикання передач, а шток має вилки.

Для вибору передачі потрібно здійснити поперечний рух важелем керування по відношенню до осі кузова авто, тоді як для включення тієї чи іншої передачі потрібно здійснити поздовжній рух щодо згаданої осі. У цьому полягає основна відмінність роботи механізму перемикання передач двовальних КПП від тривальних.

Якщо інакше, всі рухи важеля КПП можна поділити на поперечні та поздовжні. Коли відбувається поперечний рух, зусилля передається на трос вибору передач, який впливає на важіль вибору передач. Важель провертає центральний шток навколо осі, дозволяючи вибрати передачу.

Далі, коли відбувається поздовжнє переміщення важеля, зусилля передається на трос перемикання передач, який впливає на важіль перемикання передач. Зазначений важіль ініціює горизонтальне переміщення штока з вилками. Та чи інша вилка на штоку здійснює усунення синхронізатора КПП, блокуючи шестерні веденого валу.

Ще додамо, що для зменшення розмірів КПП, а також з метою додавання ступенів у деяких агрегатах може стояти не один ведений вал, а кілька (два або три вали). На кожному з таких ведених валів жорстко кріпиться шестерня головної передачі, що знаходиться в зачепленні з шестернею. Фактично, така коробка має одразу кілька головних передач.

Принцип роботи двовальної механічної коробки передач

Загальний принцип роботи двовальної та тривальної коробки ідентичний. Коли важіль управління знаходиться в положенні "нейтраль", передача крутного моменту, від двигуна на провідні колеса не відбувається. Після того, як водій переміщає важіль, вилка також зміщує муфту синхронізатора.

Синхронізатор вирівнює кутові швидкості шестерні вибраної передачі та веденого валу.

Потім зубчастий вінець синхронізатор входить у зачеплення із зубчастим вінцем шестірні. Результат - шестерня на веденому валу блокується (включається передача, шестірні якої формують пару з тим чи іншим передавальним числом).

Таким чином, коробка передач починає передавати крутний момент від двигуна на колеса. Зазначимо, що задній хід реалізований окремою задньою передачею. Сама зміна напрямку обертання стає можливою завдяки використанню проміжної шестерні заднього ходу, яка ставиться на окрему вісь.

Що в результаті

Як видно, конструкція двовальної КПП відносно проста у порівнянні з тривальними аналогами. Більше того, механізм керування тросикових коробок дозволяє зробити перемикання чіткішими. Також відсутній ряд характерних проблем з механізмом вибору та включення передачі, які притаманні коробкам, де зазначений механізм знаходиться всередині корпусу коробки в маслі.

Насамкінець зазначимо, що при дотриманні правил експлуатації та своєчасному обслуговуванні, а також якісних налаштуваннях та регулювання «куліси» та інших елементів, двовальна коробка передач відрізняється досить великим ресурсом і високою надійністю.

Ремонт двовальної коробки також не становить особливих складнощів для досвідчених фахівців. Такі якості роблять цю КПП надійним та комфортним рішенням для багатьох легкових автомобілів з переднім приводом.