Коробка передачє важливим вузлом у пристрої автомобіля та призначена для передачі потужності двигуна до провідних колес. У процесі передачі потужності, у вигляді моменту, що крутить, відбувається його трансформація (збільшення або зменшення), зміна напрямку і т.д. Друге призначення коробки – відключення крутного моменту від трансмісії, виняток – механічна коробка. У цьому вигляді коробок відключення моменту, що крутить, відбувається за допомогою окремого вузла - зчеплення.
Розглянемо нижче всі концепти коробок передач, їх основні плюси та мінуси, перспективи.
Розрізняють основні види коробок передач:
Механічна коробка (МКПП)
Автоматична коробка (АКПП)
Роботизована коробка (РКПП)
Варіативна коробка (Варіатор)
Механічна коробка керується ручним способом, це старіший вигляд, але дуже добре себе зарекомендував, особливо у водіїв, які люблять відчути всю міць свого залізного коня. Природний недолік таких КПП низький ККД через тертя зубів шестерень, опору трансмісійної олії.
На легкових автомобілях застосовуються коробки двох основних типів: механічні та автоматичні (гідромеханічні). Механічну коробку керує водій, включаючи потрібну передачу на свій вибір (залежно від режиму руху автомобіля). У гідромеханічній коробці передачі автоматично перемикаються в залежності від навантаження на двигун (частоти обертання колінчастого валу).
Принцип дії будь-якийкоробки передач заснований на зміні частоти обертання веденої шестерні при зміні числа зубів шестерні ведучої. При зменшенні числа зубів ведучої шестерні ведена обертатиметься з меншою частотою, при збільшенні – з більшою. Одночасно при зменшенні числа зубів ведучої шестерні на веденій шестерні підвищується момент, що крутить.
Зазвичай у коробках передач легкових автомобілів працюють чотири або п'ять пар шестерень із різними передатними числами. Залежно від числа коробка передач називається чотирьох-або п'ятиступінчастою. (Передача заднього ходу в це число не входить, хоча в будь-якій коробці передач є обов'язково.) Передатне число від нижчої (першої) передачі до вищої (четвертої або п'ятої) поступово знижується. Передатне число четвертої передачі у всіх коробках, як правило, дорівнює одиниці. Така передача називається прямою.
Перша передача призначена для рушання з місця та руху автомобіля з найнижчою швидкістю. При розгоні до 10...15 км/год можна перейти на другу передачу, потім при швидкості 30...40 км/год - на третю і, нарешті, при швидкості 60...70 км/год - на четверту передачу. У Посібнику з експлуатації конкретного автомобіля обов'язково вказано максимальну швидкість руху на кожній передачі.
Перемикати передачі вгору (від нижчої до вищої) слід лише послідовно. При уповільненні та перемиканні передач вниз деякі ступені можна пропускати, якщо дозволяє швидкість руху автомобіля. Наприклад, після руху по прямій зі швидкістю 60 км/год та уповільнення перед поворотом до 20 км/год можна переключитися з четвертою на другу передачу.
Останнім часом все більшого поширення набувають п'ятиступінчасті коробки передач. П'ята передача в них - підвищує (передавальне відношення менше одиниці, наприклад, 0,8, тобто число зубів веденої шестерні трохи менше числа зубів ведучої). Така передача дозволяє вести автомобіль із швидкістю понад 80 км/год при зниженій частоті обертання колінчастого валу, наприклад по рівному прямому шосе, і двигун витрачає менше палива.
У коробок передач сучасних легкових автомобілів усі пари шестерень перебувають у постійному зачепленні, а для довговічної та безшумної роботи зубці шестерень виконані косозубими. Синхронізатор дозволяє водію безшумно включати необхідну передачу.
Синхронізатор включає маточину, жорстко посаджену на вторинний вал, на поверхні якої виконані зуби. На зубцях маточини вміщена ковзна зубчаста муфта. Пристрій муфти дозволяє при її включенні плавно зрівняти частоту шестерні, що включається з частотою обертання веденого валу. Кільцеве виточення на поверхні муфти служить для вилки, яка з'єднана з деталями механізму перемикання передач. Шестерні вільно поміщені на вторинному (відомому) валу. Всі вони виготовлені як єдине ціле з вінцями шестерень, що мають прямі зубці.
Для включення передачі I переміщують задню муфту назад до з'єднання її з зубчастим вінцем найбільшої шестерні на веденому валу. При цьому зусилля, що обертає, від двигуна передається на вторинний вал через шестерні.
Для включення заднього ходу використовують проміжну шестерню. При русі заднім ходом обертання від первинного валу на вторинний передається через шестірню проміжного валу і шестерню на пересувну шестірню, яку переміщають до відмови назад по шліцях валу. При цьому вторинний вал змінює напрямок обертання на зворотний.
Автоматична коробка так само відома і застосовується давно в автомобілебудуванні. Перемикання ступенів швидкості відбувається в автоматичному режимі, а ось команда на початок руху або рух заднім ходом вимагає команди водія. Як і в МКПП, у автомата невеликий ККД з тих же причин і через наявність планетарних механізмів у пристрої коробки.
Любителями таких коробок є, звісно, наші дами. Багато хто просто не знає, що раніше існувала і третя педаль - зчеплення. До дам можна віднести і американського споживача, американці дуже рідко купують авто з механікою.
Як говорилося вище, МКПП найкращий варіант коробки, і навіть роботизована коробка передач виготовлена її основі, але з автоматичним управлінням. Керування роботом може навіть підлаштовуватись під стиль водіння. Недоліки ті ж, що й у механіки, а ось плюсів набагато більше. Застосувавши два вали, вдалося підвищити ККД, зменшити габаритні розміри, підвищити надійність коробки.
Автоматичні коробки передач (АКП) зустрічаються переважно на зарубіжних (особливо американських) автомобілях, та якщо з вітчизняних - деяких автомобілів Волга. Основна відмінність автоматичної коробки передач від механічної - у передачі моменту, що крутить, від двигуна до трансмісії за допомогою тиску потоку рідини в гідротрансформаторі (механізм зчеплення відсутня).
Гідротрансформатор - один з різновидів гідродинамічної передачі. Він складається з насосного та турбінного коліс та розміщеного між ними реактора, заповнених рідиною. Насосне колесо жорстко пов'язане з маховиком та провідним валом і при роботі двигуна створює потужний потік рідини, що обертає турбінне колесо. З лопаток турбінного колеса рідина потрапляє на лопатки реактора, у результаті виникає реактивна сила, спрямовану бік обертання турбінного колеса. Залежно від частоти обертання колінчастого валу двигуна реактивна сила збільшується або зменшується, і в ступінчастому механізмі (коробці передач), пов'язаному з гідротрансформатором веденим валом, здійснюється автоматичне перемикання передач відповідно, вгору або вниз (підвищене або знижене).
Застосування гідротрансформатора дозволяє плавно рушати з місця і плавно розганятися під навантаженням, безступінчасто змінюючи швидкість руху автомобіля.
Автомобілем з автоматичною коробкою передач керувати безумовно легше, ніж автомобілем з механічною коробкою. Однак такі автомобілі, як правило, дорожчі, а ремонт АКП при поломці складніший.
Для змащування деталей механічної коробки служить трансмісійне масло, певний обсяг якого заливається в картер коробки передач і головної передачі. Трансмісійна олія знижує витрати енергії на подолання тертя, зменшує знос деталей, запобігає їх перегріванню та корозії. На легкових автомобілях застосовують трансмісійні олії груп GL-4 та GL-5 (за міжнародною класифікацією API).
Їм відповідають вітчизняні олії груп ТМ-4 та ТМ-5. Трансмісійні масла поділяються за класами в'язкості: 75W, 85W, 90 та 140 (за класифікацією SAE залежно від сезону) або 9; 12; 18 і 34 (відповідно до вітчизняної класифікації). Чим більше число, тим більша в'язкість. Зазначені цифри входять у позначення марки олії. Імпортному всесезонному маслу 85W-90 групи GL-5 відповідає всесезонне масло ТМ-5-18. Для деяких автомобілів завод-виробник рекомендує застосовувати в агрегатах трансмісії моторне масло певної в'язкості. У гідротрансформаторах автоматичних коробок застосовується спеціальна рідина. Крім її кількості (рівня) та якості (відповідності даної моделі АКП) водію під час експлуатації необхідно стежити також за її температурою. Система охолодження рідини для АКП конструктивно поєднана із системою охолодження двигуна, тому автомобіль з АКП не можна буксирувати з непрацюючим двигуном довше певного часу: рідина, не отримуючи достатнього охолодження, перегріється, і деталі АКП можуть вийти з ладу.
Трансмісія будь-якого автомобіля – це система, яка виконує функції перетворення, розподілу та доведення крутного моменту від двигуна до провідних коліс. Коробка передач є найважливішим елементом цієї системи.
КПП: функції та основні типи
Коробка передач автомобіля призначена для перетворення і розподілу моменту, що крутить, двигуна для подальшого доведення його до провідних коліс, а також для зміни обсягу тягових зусиль за різних умов руху транспортного засобу. Крім того, вона покликана забезпечити роз'єднану роботу провідних коліс та двигуна (наприклад, при прогріванні двигуна або його роботі на нейтральній передачі).
На даний момент існує чотири основних типи коробки:
- механічні;
- роботизовані;
- автоматичні;
- варіатор.
Механічна КПП («механіка», МКПП) має найпростіший принцип роботи. Вона є циліндричний редуктор, для якого передбачається ручний спосіб перемикання передач.
Основні види МКВП
Акцентуємо увагу на "механіці". Це буде найбільш оптимальним хоча б тому, що знання МКПП дозволить за певних навичок та вмінь здійснити її поточне обслуговування і навіть ремонт.
"Механіка" - це ступінчаста коробка передач. Іншими словами, принцип роботи механіки полягає в наступному: крутний момент двигуна змінюється ступенями - парами шестерень, що взаємодіють один з одним. У кожному ступені певне передатне число, перетворює швидкість обертання колінвала двигуна і забезпечує обертання з необхідною кутовою швидкістю.
Число ступенів, якими комплектується коробка передач, є основою класифікації механічних КПП. Так, виділяють:
- чотириступінчасті;
- п'ятиступінчасті;
- шестиступінчасті та більше.
Найбільш оптимальним варіантом у фахівців вважається п'ятиступінчаста КПП, яка є найбільш поширеною в середовищі «механіки». 
Другим критерієм класифікації механічної коробки є кількість валів, що використовуються при перетворенні та розподілі крутного моменту двигуна. Існують тривальні КПП (що використовуються переважно на задньопривідних транспортних засобах) та двовальні (застосовуються на передньопривідних автомобілях).
Влаштування двовальної КПП та принцип її роботи
Обмежимося аналізом найпоширенішого виду механічної коробки передач - двовальної. Пристрій механічної коробки передач включає наступні деталі і вузли:
- первинний (чи провідний) вал;
- блок шестерень первинного валу;
- вторинний (або ведений) вал;
- блок шестерень вторинного валу;
- механізм перемикання передач;
- муфти синхронізаторів;
- картер;
- головну передачу;
- диференціал.
Функції первинного валу зводяться до передачі крутного моменту двигуна (за допомогою з'єднання зі зчепленням). Блок шестерень первинного валу жорстко закріплений на валу.
Вторинний вал розташовується паралельно до первинного. Його шестерні, що вільно обертаються на валу, знаходяться в зачепленні з шестернями первинного валу. Крім того, на веденому валу знаходиться в жорстко закріпленому стані шестерня – елемент головної передачі.
Призначення головної передачі та диференціала зводиться до передачі крутного моменту до провідних колес транспортного засобу. Механізм перемикання забезпечує вибір необхідної передачі у конкретних умовах руху автомобіля.
Незважаючи на те, що пристрій коробки (двох і тривальної) розрізняються, принцип їх роботи один і той же. 
Нейтраль виключає подачу моменту, що крутить, з двигуна на колеса. Переміщення важеля (ввімкнення передачі) означає переміщення муфти синхронізатора спеціальною вилкою. Муфта синхронізує кутові швидкості вторинного валу та відповідної шестерні. Потім зубчастий вінець муфти зачіплює зубчастий вінець шестерні, що забезпечує блокування шестерні вторинного валу на самому валу. У результаті коробка передає моменту, що крутить, з певним передатним числом від двигуна автомобіля на провідні колеса.
Принцип роботи механічної коробки при перемиканні передач є абсолютно ідентичним.
Основні несправності МКВП
Несправності МКПП визначаються особливостями її влаштування та експлуатації. Найбільш поширеними технічними проблемами механічної коробки є такі.
1. Утруднене перемикання (або увімкнення) передач.
Зазначена несправність обумовлена виходом з ладу механізму перемикання передач, зношуванням і заїданням синхронізаторів або шестерень, недостатнім рівнем або низькою якістю трансмісійної олії в картері.
2. Мимовільне вимкнення передач.
Ця обставина (яка називається просторіччям - «вилітає швидкість») визначається несправностями блокувального пристрою (наприклад, кульок-фіксаторів) і критичним зносом синхронізаторів і шестерень.
3. Стійкий шумовий фон під час роботи.
Цю несправність необхідно конкретизувати. Фахівці виділяють три її прояви:
- шум під час роботи коробки;
- шум при роботі лише однієї конкретної передачі;
- шум коробки при нейтральному положенні важеля керування.
Загальний шум коробки обумовлюється зношеністю або пошкодженням підшипників, шестерень, синхронізаторів, шліцевих з'єднань, а також зниженим рівнем трансмісійної олії в картері. Шум при роботі однієї з передач є показником зношеності чи пошкодження конкретних шестерень та синхронізаторів. А ось шумове тло в позиції «нейтраль» найчастіше свідчить про знос підшипника провідного (первинного) валу.
4. Підтікання трансмісійної олії.
Ця проблема коробки передач пов'язана з надлишком мастила в КПП або загальною негерметичністю картера, викликаної пошкодженням сальників, прокладок ущільнювачів, ослабленням кріплення кришок.
Найчастіше описані вище несправності, пов'язані зі зносом та пошкодженням деталей та вузлів, ліквідуються виключно їх заміною. Причому найкращим у цій справі є звернення до спеціалізованого автосервісу.
Основи експлуатація та обслуговування МКПП
При дотриманні правил експлуатації, правильному технічному та сервісному обслуговуванні у водія не повинно виникнути проблем із КПП автомобіля. І тут вона працює до закінчення терміну експлуатації транспортного засобу. 
У процесі роботи коробки необхідно постійно контролювати рівень мастила - трансмісійного масла - і витримувати необхідний показник, не допускаючи його перевищення, ні заниження. У першому випадку в КПП концентруватиметься надлишковий тиск, у другому – не забезпечуватиметься належного мастила вузлів, що труться, і деталей, що призведе до зменшення терміну їх роботи. Крім того, важливим профілактичним заходом є періодична повна заміна мастила, що здійснюється відповідно до технічної документації транспортного засобу. Цей принцип експлуатації КПП можна контролювати водієві самостійно, без залучення спеціаліста.
Дуже часті випадки виникнення механічних несправностей коробки внаслідок необґрунтовано агресивної та грубої роботи водія з важелем перемикання передач. Важливо пам'ятати, що перемикання швидкостей – це зміна режимів роботи коробки (зміна щаблів). Різка і швидка зміна передач може призвести до швидкого виходу з ладу механізму перемикання, синхронізаторів і валів з шестернями.
І ще один момент: важливо контролювати, як працює коробка перемикання передач. Ніхто і ніколи не замінить людський фактор: водію, що відчуває нестандартність роботи КПП, необхідно або самостійно знайти та усунути причину несправності, або (що краще) звернутися до сервіс-мену на СТО.
Коробка передач, або по-іншому трансмісія, передає силу обертання - так званий момент обертання - від двигуна автомобіля на колеса. При цьому в залежності від умов руху автомобіля вона може передавати момент обертання повністю або частково.
Машина, що йде в гору, повинна користуватися нижчою передачею в порівнянні з машиною, що мчить рівним швидкісним шосе. При більш низькій передачі на колеса передається більший момент, що крутить. А це потрібно тоді, коли машина рухається повільно, бо їй тяжко. Вищі передачі підходять для швидкого руху автомобіля.
Бувають коробки з ручним управлінням, але бувають і автоматичні. Щоб змінити передачу в ручній трансмісії, водій спочатку натискає на педаль зчеплення (малюнок зліва). При цьому двигун від'єднується від коробки. Потім водій переводить важіль керування іншу передачу і відпускає педаль зчеплення. Двигун знову з'єднується з коробкою і може знову передавати свою енергію колесам. В автоматичній коробці передач положення педалі газу (акселератора) співвідноситься зі швидкістю руху автомобіля і автоматично змінюється передача, якщо це необхідно.
Ручне керування передачею
Наведені поруч діаграми показують, як із допомогою важеля управління можна перейти з однієї передачі в іншу. Залежно від встановленої передачі різні частки моменту, що крутить, проходячи через коробку передач (червоні лінії зі стрілками), потрапляють на колеса.Нейтральна передача. Енергія двигуна не передається колесам.
Нейтральна передачаЕнергія двигуна не передається колесам.
Перша передача.Найбільша шестірня провідного валу з'єднується зі своєю парою на веденому валу. Машина рухається повільно, але може долати важкі ділянки колії.
Друга передачаДруга пара шестерень працює разом із механізмом зчеплення. При цьому швидкість руху автомобіля зазвичай від 15 до 25 миль на годину.
Третя передачаПрацює третя пара шестерень разом із механізмом зчеплення. Швидкість автомобіля ще більше, а момент, що крутить, на колесах менше.
Четверта передачаВхідний і вихідний вали з'єднуються безпосередньо (пряма передача) - швидкість руху автомобіля максимальна, а момент, що крутить, найнижчий.
Реверс.(5-я передача на зображенні)При включенні передачі заднього ходу його провідна шестерня обертає вихідний (провідний) вал у протилежний бік.
Робота акселератора
Число оборотів двигуна за хвилину залежить від того, скільки палива надходить з карбюратора в циліндри. Рух палива регулюється дросельною заслінкою карбюратора, а роботою заслінки керують за допомогою педалі акселератора, що знаходиться на підлозі перед водієм.
Коли водій натискає ногою на педаль акселератора, дросельна заслінка відкривається і в двигун надходить більше палива. Якщо водій відпускає педаль акселератора, заслінка прикривається і кількість палива, що надходить, зменшується. При цьому зменшуються обороти двигуна і швидкість автомобіля.
Автоматична коробка передач
Коли застосовується автоматична трансмісія, водій не має під ногою педалі зчеплення. Замість неї перетворювач моменту, що крутить, у парі з планетарною передачею (малюнок праворуч і знизу) автоматично відключають двигун від провідного валу, коли за умовами руху слід перейти на іншу передачу.
А після того, як передача змінилася, знову підключають провідний вал. Варто водієві поставити важіль управління в робоче положення, і механізм автоматичної коробки сам вибере потрібну передачу відповідно до умов руху автомобіля в даний момент.
24. Призначення, типи, загальний пристрій та принцип роботи коробки перемикання передач
Поняття про передавальне число.
Коробка передачназивається механізм трансмісії, що змінює при русі автомобіля співвідношення між швидкостями обертання колінчастого валу двигуна та провідних коліс. Коробка передач служить для зміни моменту, що крутить, на провідних колесах автомобіля, тривалого роз'єднання двигуна і трансмісії і отримання заднього ходу.
Зміна моменту, що крутить, на провідних колесах і швидкості руху автомобіля здійснюється шляхом збільшення або зменшення передавального числа коробки передач, що представляє собою відношення швидкості обертання ведучого валу до швидкості обертання веденого валу. Наявність коробки передач у трансмісії дозволяє підвищити тягово-швидкісні властивості, паливну економічність та прохідність автомобіля.
У ступінчастих коробках передач передатне число змінюється ступінчасто і тягова сила на провідних колесах автомобіля також ступінчасто змінюється. У безступінчастих коробках передач передавальне число і тягова сила на провідних колесах змінюються плавно, а при гідромеханічних коробках передач - і плавно, і східчасто. У неавтоматичних коробках передач перемикання передач здійснюється водієм вручну за допомогою важеля перемикання, розташованого на коробці або на рульовій колонці. У напівавтоматичних коробках передач вибір необхідної передачі здійснюється водієм, а включення передачі здійснюється автоматично. В автоматичних коробках перемикання передач відбувається автоматично без участі водія та залежно від умов руху. На більшості легкових і вантажних автомобілів застосовуються ступінчасті коробки передач, все більшого поширення на легкових автомобілях і автобусах набувають гідромеханічні коробки передач, що складаються з гідротрансформатора і ступінчастої механічної коробки передач.
Вимоги до коробки.Додатково до загальних вимог до конструкції автомобіля до коробки передаються спеціальні вимоги, відповідно до яких вона повинна забезпечувати:
Оптимальні тягово-швидкісні властивості та паливну економічність автомобіля;
Безшумність при роботі та перемиканні передач;
Легкість та зручність управління;
Високий ККД;
Можливість відбору потужності для додаткового обладнання.
Ступінчаста коробка передач являє собою зубчастий (шестеренний) механізм, в якому зміна передавального числа відбувається східчасто. Передатним числом зубчастої передачіназивається відношення числа зубів колеса (більшого з пари) до зубів шестерні (меншого з пари), або зворотне відношення їх частот обертання. Якщо у передачі бере участь кілька пар зубів, то загальне передатне число дорівнює добутку їх передавальних чисел. Передавальні числа ступінчастої коробки на всіх передачах, крім вищої, більше одиниці. При включенні цих передач зменшується швидкість обертання веденого (вторинного) валу коробки передач і майже в стільки ж разів збільшується крутний момент двигуна, що передається.
На автомобілях використовуються різні типи ступінчастих коробок передач. Найбільшого поширення на легкових та вантажних автомобілях та автобусах набули тривальні коробки передач. Ці коробки мають три вала - первинний (провідний), вторинний (відомий) і проміжний, на яких встановлені шестірні різних передач.
Конструкція тривальної коробки і кількість її передач багато в чому залежить від типу автомобіля. Однак широке застосування отримали чотири- та п'ятиступінчасті коробки передач на легкових та вантажних автомобілях та автобусах.
Механічна, чотириступінчаста, триходова, з постійним зачепленням шестерень, із синхронізаторами та неавтоматична (з ручним керуванням) коробка має чотири передачі для руху вперед та одну передачу для руху назад. Шестерні всіх передач (крім заднього ходу) - косозубі, що зменшує шум при роботі коробки, мають постійне зачеплення. Шестерні передачі заднього ходу – прямозубі. Передачі руху вперед включаються за допомогою синхронізаторів, а руху назад - пересуванням проміжної шестерні заднього ходу. Перемикаються передачі за допомогою важеля, який має три ходи вперед та назад для перемикання передач.
У відлитому з алюмінієвого сплаву картері 22 коробки передач на підшипниках встановлені первинний (провідний) 7, вторинний (відомий) 8 та проміжний 21 вали. Первинний вал виконаний як одне ціле з шестернею 3, що знаходиться в постійному зачепленні з шестернею 23 проміжного валу, що є блоком шестерень. На вторинному валу вільно встановлені шестерні 5, 6 і 9 відповідно III, II та I передач, що знаходяться у постійному зачепленні з відповідними шестернями проміжного валу. На вторинному валу також жорстко закріплені маточини синхронізаторів 4 і 7 і шестерня 10 заднього ходу. Проміжна шестерня 7 заднього ходу вільно встановлена на осі 18. При включенні I та II передач синхронізатор 7 з'єднує відповідно шестерні 6 і 9 свторинним валом коробки. При включенні III та IV передач синхронізатор 4 з'єднує відповідно шестерню 5 і первинний вал 1 із вторинним валом. Задній хід включається вилкою 15 шляхом введення в зачеплення шестірні 16 з шестернями 1 7 та 10. Картер коробки закривається кришками 2, 14 і 19. Під нижню 19 та задню 14 кришки встановлені прокладки.
Синхронізатор складається з маточини 31, ковзної муфти 32, блокуючих кілець 30 та пружин 29. Ступиця синхронізатора закріплена на вторинному валу коробки. Вона має зовнішні шліци, на яких встановлена ковзна муфта. 32 із внутрішніми конічними поверхнями. Блокуючі кільця 30 мають зовнішні конічні поверхні та внутрішні зуби зі скосами. Блокуючі кільця постійно віджимаються пружинами 29 до ковзної муфти 32. Робота синхронізатора ґрунтується на використанні сил тертя. Включення передачі можливе тільки після попереднього зрівнювання кутових швидкостей вторинного валу і шестерні передачі, що включається за рахунок тертя між конічними поверхнями ковзної муфти 32 та блокуючого кільця 30. Після цього зубці муфти входять у зачеплення із зубчастим вінцем синхронізатора, виконаним на шестірні; шестерня, що вільно обертається, на вторинному валу за допомогою синхронізатора з'єднується з вторинним валом, і передача включається. Механізм перемикання коробки передач включає важіль перемикання , повзуни з вилками, кулькові фіксатори та замок . Важіль притискається пружиною до сферичної поверхні кришки кульової опори. Фігурний кінець важеля під час перемикання передач входить у пази вилок. Виделки, встановлені на повзунах, входять у виточки ковзних муфт синхронізаторів 4 та 7 та проміжної шестерні 16 заднього ходу. Кулькові фіксатори утримують повзуни в нейтральному та включеному положеннях, а замок виключає одночасне включення двох передач. Замок складається з двох блокувальних сухарів та штифта між ними. При переміщенні середнього повзуна обидва сухарі виходять із його заглиблень і замикають крайні повзуни , виключаючи їх зміщення. При переміщенні одного з крайніх повзунів сухар виходить з його поглиблення, блокує середній повзун і, діючи через штифт на інший сухар, замикає інший крайній повзун, що виключає включення двох передач одночасно.
Коробка передач кріпиться до заднього торця картера зчеплення. У неї через різьбовий отвір із пробкою заливають трансмісійну олію. Внутрішня порожнина коробки через сапун повідомляється з атмосферою. Олія з коробки зливається через різьбовий отвір з пробкою, розташоване в нижній кришці .
У більшості ДВЗ є один великий недолік. Це розбіжність швидкості обертання маховика зі швидкістю обертання коліс. Найчастіше більшість силових агрегатів обертається з оборотами до 6000, обертати колеса таких оборотах просто неприпустимо. Для тих, хто знає пристрій автомобіля, коробка передач – механізм знайомий. Для тих, хто не знає, ця стаття прояснить ситуацію.
Крім цього, максимум моменту, що крутить, в більшості агрегатів можливий лише в невеликому проміжку оборотів. Це десь посередині мінімальної кількості оборотів і максимальної. Найбільшу потужність можна розвинути лише на максимальних оборотах маховика.
Наприклад, двигун ВАЗ-2106 видає робочі показники в 800-5400 оборотів. Але максимальний рівень моменту, що крутить, з'являється на середніх оборотах. Для того, щоб двигун міг працювати в оптимальних режимах за різних умов, застосовують системи трансмісії. У автомобілях як система трансмісії застосовується МКПП. Давайте розглянемо призначення та пристрій коробки передач.
Як це працює?
Якщо коротко розповісти про принципи роботи, то тут кілька зубчастих шестерень у корпусі коробки можуть входити та виходити із зачеплення волею водія. При цьому утворюються передачі з різними передатними відносинами.
Механічна коробка завжди використовується та працює разом із системою зчеплення. Це відключення ДВЗ та трансмісії. Вимикати двигун потрібно в момент перемикання передач. Пристрій механічної коробки передач не передбачає можливості, коли в момент зміни передачі через систему трансмісії проходить великий момент, що крутить.
Вали та зубчасті колеса
Традиційні механічні КПП - це певний набір валів, які змонтовані в корпусі або картері. Ці вали за допомогою підшипників обертаються довкола своїх осей. Шестерні встановлені безпосередньо на валах. Пристрій коробки може бути різним, залежно від кількості валів. Так, розрізняють двовальну систему та тривальну.
Трихвальні системи
Ці коробки перемикання передач використовуються у складі трансмісій авто, оснащених заднім приводом. Тут можна виділити наявність пристроїв для синхронізації, також спеціальні колеса, які жорстко на звичайних передачах. Ще тут є реверсивна шестерня для руху заднім ходом.
Пристрій коробки передбачає наявність спеціальних валів. Це первинний, вторинний вали, і навіть спеціальний вал з-поміж них.
Отже, головний або первинний вал через систему зчеплення працює безпосередньо з мотором. Ведений вал працює у парі з карданом. А ось проміжний призначений для того, щоб передати енергію обертання з ведучого валу на ведений.
Особливості конструкції трансмісії
У більшості конструкцій коробок і первинний вал і вторинний змонтовані один за одним. При цьому ведений має опору на базі підшипника, який, у свою чергу, змонтований у хвостовій частині провідного валу. Пристрій механічної коробки передач не передбачає будь-якого жорсткого зв'язку між цими валами. Вони можуть вільно працювати незалежно один від одного.
Що стосується проміжного валу, то він розташовується у більшості конструкцій між провідним та веденим. Усі ці вали оснащені блоком зубчастих коліс. Для того щоб знизити шуми та вібрації під час роботи цієї системи, зубці на колесах зроблені косими.
На провідному валу встановлено лише одне зубчасте колесо. Воно змонтоване жорстко. Воно відповідає за передачу моменту, що крутить, проміжному валу. Вторинний, або ведений, вал оснащений блоком шестерні, які можуть вільно обертатися, проте по поздовжній осі вони переміщатися не здатні. Для того щоб увімкнути передачу, вони можуть блокуватися за допомогою блокувального пристрою. У цьому стані вони матимуть змогу отримати енергію обертання від валу.
Проти кожного колеса первинного та вторинного валів розташовуються шестерні, які жорстко змонтовані на проміжному валу. Вони перебувають у зачепленні з іншими шестернями постійно. Ведучий вал оснащений лише одним зубчастим колесом, момент із первинного валу на проміжний передається завжди. Включення тієї чи іншої передачі відбувається завдяки підключенню певної шестерні, встановленої на веденому валику.
Як перемикаються передачі?
Пристрій коробки - це не тільки набір валів і зубчастих коліс. Це ще й спеціальні муфти. Вони не схожі на зубчасті колеса та мають іншу конструкцію. Вони міцно кріпляться кожна до свого валу і перебувають у обертанні разом із ним. Вони можуть рухатися по поздовжній осі.
З боку шестерень веденого валу, які спрямовані до муфт, встановлені спеціальні вінці або виделки. Інші вінці розташовані безпосередньо на муфтах.
Коли водій рухає важіль і хоче вибрати іншу передачу, через спеціальний привід за допомогою повзунів спрацьовують вилки, які рухають муфти поздовжньо. Спеціальна замкова система не дозволяє увімкнути кілька передач відразу. Це цілком можливо, якби важіль включав два повзуни. Замковий механізм фіксує повзуни в нейтральній позиції, коли рухається третій повзун. Так виключається робота двох передач одночасно.
Потім муфта прямує до потрібної шестерні. Вінці їх трапляються. Муфта весь час обертається разом зі своїм валом. Вона з'єднується з шестернею, тим самим блокуючи її. Потім вони починають обертатися разом, і КПП передає обертання колісний привід.
Синхронізатори
Пристрій коробки включає також спеціальні пристрої. При тому принципі роботи, який описано вище, КПП працюватиме з шумами, вібраціями та ударами. Також водій повинен буде сам вгадувати, коли муфта та шестерня працюватимуть на одних і тих же обертах. А інакше потрібна передача просто не ввімкнеться.
Сучасні коробки не використовують звичайні та найпростіші муфти. У таких моделях застосовують звані синхронізатори. Вони покликані зрівняти швидкість обертання зубчастого колеса та муфти. Також вони не дозволяють муфті блокувати колесо.
Пристрій та принцип роботи коробки передач двовального типу
Тут є ті самі, вже знайомі, ведений і провідний вал, а ось проміжний відсутній. Ці коробки встановлюють на передньопривідні автомобілі. Вали обертаються в паралельних осях, а вони змонтовані один за одним. Момент обертання віддається з одного із зубчастих коліс на фіксовану на веденому валу за допомогою синхронізатора ведену шестерню. Тут відсутня можливість прямої передачі, а принцип роботи такий самий, як і в тривальній системі.
Переваги
Серед переваг можна виділити компактні розміри та високий коефіцієнт корисної дії. Це виходить завдяки меншій кількості зубчастих коліс. Як недолік можна виділити неможливість використання прямої передачі. І ще така коробка може застосовуватися лише з легковими авто в силу складнощів з великими передатними числами.
Влаштування коробки передач ВАЗ
У автомобілях ВАЗ застосовуються п'ятиступінчасті механічні КПП. Найчастіше конструкція є двовальною системою. Ця система також має диференціал. На первинному валу встановлені провідні зубчасті колеса з 1 по 4 передачі, а 5-а шестерня - знімна. Вони з'єднуються з веденими шестернями.
Конструкція системи перемикання складається з важеля, кульової опори, системи тяг, механізму для вибору необхідної передачі.
Загалом більшість моделей оснащуються саме такою коробкою. Вона є модернізованою версією 4-ступінчастої моделі, а деталі звідти максимально уніфіковані.
Від механіки до автомата
Коли пристрій і робота коробки більш-менш зрозумілі, можна розглянути роботу автоматичної коробки. Це набагато цікавіше. Багато новачків впевнені, що автомат - це безпосередньо коробка та гідротрансформатор.
Гідротрансформатор - це окрема система. Складається він із двох машин із лопатями. Це відцентровий насос, а також турбіни. Між цими двома машинами розташований реактор. Це спеціальний напрямний пристрій. Колесо насоса жорстко скріплене з колінвалом ДВЗ. Турбінне колесо знаходиться у жорсткому з'єднанні з валом КПП. Залежно від того, в якому режимі працює двигун, реактор може обертатися, так і бути блокованим обгінною муфтою.
Пристрій автоматичної коробки трохи складніший. Енергія витрачається на перекачування олії. Тут з'їдається пристойна її кількість. Крім того, багато корисної енергії з'їдається і роботою насоса, що створює тиск у олії-каналах. У цих коробках ККД нижче, ніж у механіці.
Енергія обертання передається за допомогою олійних потоків. Вони відкидаються на турбіну насосом. Між насосом та турбіною є зазори, а лопаті мають спеціальну геометрію, яка покращує циркуляцію рідини. Так як тут немає жорсткого зв'язку з мотором і КПП, можна зупиняти мотор навіть з включеною передачею.
Планетарні передачі
Якщо обертати одні елементи, але фіксувати інші, тоді можна змінювати передавальні числа. Планетарні системи одержують обертання від валу гідротрансформатора.
Пристрій автоматичної коробки відрізняється від стандартної "механіки" тим, що будь-яку передачу можна включити, і при цьому не буде розриву потоків потужності. Якщо одна передача вимикається, інша відразу вмикається. Водій не відчуває ривків. Але це не про спортивні коробки.
