Современные производители устанавливают на автомобили самые разные коробки передач, и речь здесь не только об автоматических системах трансмиссии. Даже конструктивно простые разделяются на различные типы и имеют особенности. Давайте рассмотрим существующие виды Фото и не только - далее в статье.
Механическая трансмиссия
Со времен изобретения механической трансмиссии прошло уже более ста лет. За все эти годы конструктора и инженеры вносили в механизм коробки переключения передач массу изменений, которые позволили довести данный механизм практически до совершенства, и теперь в механической коробке практически не осталось серьезных недостатков.
Механическая трансмиссия сегодня считается одной из самых простых и удобных, хотя существуют и более сложные виды коробок передач. Но называть простой и удобной можно лишь ту коробку, где количество ступеней не более 5 - это самый оптимальный вариант. Современные производители производят МКПП и с большим количеством ступеней, к примеру, есть и некоторые виды механических коробок передач с шестью ступенями. Однако это никак не влияет на коэффициент полезного действия современных двигателей.
Секвентальные механические коробки передач
Эта система трансмиссии по устройству и принципу действия также относится к механическим. Идея использовать такое устройство на гражданских автомобилях пришла в головы инженеров из автоспорта. Работает данное решение на базе традиционной механической коробки, однако управление приводом здесь осуществляется посредством электронных систем. Главная особенность, которой отличаются эти виды коробок передач - в них соблюдаются базовый принцип переключения и последовательность. Это гарантирует удобство и комфорт в процессе управления автомобилем - и неважно, на какое расстояние нужно ехать.
Среди преимуществ секвентальной трансмиссии можно выделить возможность выбор оптимальных скоростных режимов посредством быстрых переключений, последовательные действия переключения без какого-либо вреда для мотора на высоких оборотах. Кроме того, преимуществом считается то, как водитель управляет переключениями - на рулевом колесе имеются специальные подрулевые лепестки, позволяющие мгновенно включить нужную передачу на высокой скорости. В этих КПП применяются шестерни с прямыми зубьями, а вот синхронизаторы, которые есть в традиционной механике - отсутствуют. Скорость вращения шестеренок выравнивается при помощи датчика скорости в блоке управления. Эти виды коробок очень любят автогонщики, потому что на 80% сокращается время включения нужной передачи. Это делает вождение удобными как для начинающих, для водителей-профессионалов.
Роботизированные КПП
Роботизированные системы - это виды которые не являются ни механическими, ни можно сравнить с секвентальными трансмиссиями, но в них за переключение отвечает электроника, а в роботизированных решения за смену передачи отвечает специальный электромеханический привод. Роднит эти коробки с механическими то, что в основе этой конструкции лежит традиционная МКПП, но каждый вал оснащен своим сцеплением. Особенностью конструкции, которыми обладают эти виды считается возможность рассчитать передачу, которая в данный момент будет являться самой оптимальной в конкретном режиме. О таких трансмиссиях можно сказать, что они имеют отношения к механическим коробкам. Однако это промежуточное звено между механикой и АКПП как по цене, так и по функциональным возможностям.
Структура механической трансмиссии
Существуют разные виды. Коробка передач автомобиля может быть разной по конструкции и по структуре. Все существующие в мире коробки можно разделить на двух- и трехвальные. В каждом случае имеются преимущества и особенности.
Двухвальная МКПП
Ведущий вал на такой системе трансмиссии полностью гарантирует соединение со сцеплением. Ведомый вал расположен таким образом, что на нем находится блок с Оба обеспечивают разную угловую скорость дифференциал. Механизм переключения может обеспечиваться при помощи тяг либо с применением специальным тросов. Наиболее простым, эффективным, а также надежным вариантом считаются именно тросы. Некоторые виды коробок передач (ВАЗ-2107, например) оснащены именно таким типом привода. Это к тому же самый распространенный привод.
Принцип работы такой КПП очень похож на алгоритм действия трехвальной КПП. Главное различие между ними в некоторых особенностях включения передач. Когда передача включена, рычаг разделяется как в продольном, так и в поперечном направлении. А выбор нужной передачи обеспечивается при помощи всех элементов и их взаимодействия между собой.
Трехвальные МКПП
Конструкция КПП предусматривает наличие ведущего и ведомого валов. Они оснащены синхронизаторами и зубчатыми колесами, а также механизмом включения передач. При помощи ведущего вала обеспечивается подключение механизма к сцеплению. Кроме ведущего вала, есть еще и промежуточный, который включает шестерни из блока. Механизм переключения находится в корпусе КПП. Конструкция его состоит из ползунов с вилками. Для того чтобы исключить работу двух передач одновременно, используют механизмы дистанционного управления. Эти коробки не предусматривают передачу крутящего момента на передние колеса. Когда водитель перемещает рычаг переключения, перемещаются муфты. При помощи ее синхронизируются скорости.
Виды автоматических коробок передач
Жители мегаполисов выбирают автомат.
Самый главный аргумент за АКПП - удобство. И да, на самом деле, с АКПП процесс управления в пробках значительно упрощается. Но что скрывается под знакомым каждому автолюбителю словом «автомат»? Давайте посмотрим, какие виды коробок передач предлагают современные производители.
Гидротрансфортматорная АКПП
Это классика среди автоматических трансмиссий. Механизм представляет собой механический редуктор и гидротрансформатор. Процесс передачи крутящего момента от двигателя к первому осуществляется при помощи второго. Гидротрасформатор представляет собой насосное колесо, которое также приводится в действие при помощи мотора. Колесо обеспечивает передачу крутящего момента маслу, а оно заставляет работать элемент, вращающий первичный вал КПП. При всех достоинствах гидротрансформатор имеет очень низкий КПД. Но это перевешивает простота управления, плавное изменение крутящего момента, а также существенное снижение нагрузок на детали трансмиссии.
Типтроник
Это гидромеханичекая коробка с возможностью ручного управления. Впервые данные системы устанавливали в 90-х годах на автомобили марки Porsche, а позже типроником заинтересовались в BMW, Audi, а также и другие автопроизводители. Интересный факт - производитель уверен, что это не один из видов автоматической трансмиссии, а только тип переключения. В обыкновенном режиме эта АКПП работает так же, как и традиционный автомат. Однако водитель имеет возможность в любой нужный момент управлять автомобилем вручную - это очень удобно в некоторых случаях. К примеру, с помощью типтроника можно применить торможение двигателем.
Среди преимуществ этих решений выделяют расход топлива, который ниже, чем у традиционного гидротраснсформатора. Минус в том, что типтроник имеет большие габаритные размеры, а скорость переключения медленная.
Мультитроник
Эту систему разработали инженеры из Audi. Особенность конструкции в том, что в этой КПП отсутствуют ступени. Но при этом водитель имеет возможность вручную переключать передачи. Принцип работы этой системы построен на В качестве главного узла здесь применяется вариатор, который и изменяет крутящий момент. Однако, нельзя сравнивать мультитроник с современными бесступенчатыми вариаторами CVT - конструкция ее отличается от бесступенчатого вариатора в сторону усложнения и вместо ремня здесь применяются специальные цепи.
Среди достоинств можно выделить плавный разгон, хорошие динамические характеристики и низкий расход топлива. Показатели по динамическим характеристикам не уступают автомобилям с МКПП. Минус - высокие цены, трудности в ремонте и обслуживании, небольшой ресурс.
Бесступенчатый вариатор, или CVT
По внешнему виду эти системы трансмиссий мало чем отличаются от традиционной АКПП, однако принцип работы здесь совершенно иной. Здесь на самом деле нет никаких передач, и здесь ничего не переключается.
Передаточные числа, а соответственно и крутящий момент изменяется постоянно независимо от того, разгоняется машина или замедляется.
Резюме
Современная автомобильная промышленность не стоит на месте. Постоянно создается что-то новое и более эффективное. Существуют и другие виды коробок передач - к сожалению, рассказать обо всем, что есть в мире, просто невозможно.
Каждый водитель наверняка помнит слова своего первого инструктора. «Прежде чем повернуть ключ зажигания, убедись, что авто стоит на нейтральной передаче». В данной статье будут рассмотрены виды коробок передач, их отличия друг от друга, преимущества и недостатки, а так же сфера применения.
Усреднено, коленчатый вал двигателей большинства легковых автомобилей имеет рабочие обороты от 800 до 8000 в минуту. При этом, пик мощности приходится на четыре – пять тысяч оборотов. Безусловно, такой диапазон угловых скоростей не отвечает условиям эксплуатации любого колесного транспортного средства в целом и легковых автомобилей в частности.
Основное назначение автомобильной коробки передач – изменение частоты вращения, а так же крутящего момента, передаваемого от коленвала двигателя к ведущим колесам транспортного средства.
Первым узлом такого рода стала механическая коробка передач . Бытует такое мнение, что слово «механическая» попало в название агрегата из за неправильно понятого сокращения, принятого в англоязычной технической литературе. Буквы MT обозначают manual transmission, что означает «ручная, переключаемая рукой передача», а вовсе не mechanical – механическая.
Как это работает
Проще всего пояснить принцип действия данного узла на примере работы механической коробки передач. По сути, МКП это многоступенчатый понижающий редуктор, собранный по трехвальной, а реже по двухвальной схеме. Первичный, или ведущий вал посредством сцепления соединен с маховиком ДВС. Вторичный, или ведомый вал имеет жесткое соединение с карданным валом автомобиля. Третий, промежуточный, вал необходим для передачи оборотов от ведущего вала к ведомому. Валы располагаются параллельно друг другу и собраны в едином корпусе.
На ведущем валу располагается шестерня, передающая движение промежуточному валу. Промежуточный вал оснащен блоком мертво закрепленных шестерен, часто изготовленных как единое целое. Шестерни ведомого вала расположены в щлицах оси или специальных ступицах. Между ними располагаются муфты включения передач, которые вращаются вместе с валом, но способны передвигаться по его продольной оси. Шестерни и муфты ведомого вала могут взаимодействовать друг с другом при помощи зубчатых венцов на своих торцевых поверхностях.
При включении какой либо передачи, кроме заднего хода, муфта, ответственная за ее включение соединяется с соответствующей шестерней и блокирует ее. Двигаясь как единое целое, ведомый вал передает вращение на карданный.
Поступательное движение муфте сообщает водитель транспортного средства, воздействуя на нее при помощи ручки переключения передач, взаимодействующей с вилками и ползунами коробки.
Четырехступенчатая коробка передач и схема ее работы
Цветом выделены:
- Первичный вал – оранжевый
- Вторичный – желтый
- Промежуточный – серый
Цифро-буквенные обозначения указывают на номер передачи и задний ход.
Нейтральное положение и включение первой передачи
Пятиступенчатая коробка передач
Видеоролик, который демонстрирует принцип работы.
Несинхронизированые механические коробки передач
Скорости вращения шестерен ведомого вала значительно отличаются одна от другой. В этом случае, при попытке переключения передачи муфта просто не сможет соединиться с требуемой шестерней, а зубчатый венец будет разрушен. Для приблизительного уравнивания скоростей вращения шестерни и муфты используется прием под названием «двойной выжим». При переключении на более высокую передачу, водитель сначала выжимает сцепление , затем переводит рычаг переключения в нейтральное положение. Промежуточный вал, а следовательно, и ведомый, прекращают вращение. Затем отпускает сцепление, выжимает и включает нужную передачу.
При переключении с повышенной передачи на пониженную водителю необходимо провести подобные манипуляции, но в момент, когда коробка выключена, следует нажать на педаль акселератора. Этот прием называется «двойной выжим с перегазовкой».
Несинхронизированные МКП использовались в легковых автомобилях вплоть до 40-х годов двадцатого столетия. Сегодня они используются исключительно в спортивных машинах, и вот по каким причинам:
- Скорость переключения выше, чем у синхронизированных аналогов
- Лучше переносят ударные высокие нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации
Синхронизированные МКП
Данные типы коробок передач оснащены дополнительными элементами – синхронизаторами. Шестерни, располагающиеся на ведомом валу, имеют конусную торцевую поверхность. Между каждой шестерней и муфтой переключения находится бронзовое кольцо – синхронизатор. Начиная движение, муфта подхватывает кольцо и прижимает его к торцевой поверхности шестерни. За счет трения, скорости вращения шестерни и муфты уравниваются, после чего происходит их окончательное соединение с помощью зубчатого венца. На сегодняшний день все современные автомобили, на которых стоит 4-х, 5-ти или 6-ти ступенчатая МКП, оснащены синхронизаторами.
История развития МКП, от Ford T до Bugatti Veyron
Со времен появления первого автомобиля и по наши дни конструкторы используют следующие типы МКП:
Автоматические и полуавтоматические коробки передач
Несмотря на потрясающие возможности современных коробок передач, их конструкция основана на той же, проверенной временем МКП. Изменения затронули привод переключающих муфт и способ передачи крутящего момента от коленвала двигателя на ведущий вал коробки, в остальном же схема осталась неизменной.
Отдельным рядом стоят устройства под названием вариаторы, их принцип действия будет рассмотрен отдельно.
Автоматическая коробка передач или АКПП состоит из гидротрансформатора и обычной 5-ти или 6-ти ступенчатой МКП. Роль гидротрансформатора заключается в плавном выравнивании скоростей вращения ведущего и коленчатого валов. По достижении нужной скорости блокировочная муфта переводит гидротрансформатор в режим гидромуфты. За работу АКПП отвечает электронный блок управления.
Роботизорованная коробка передач представляет собой МКП, в которой функции переключения передач и выключения сцепления полностью автоматизированы. Электронный блок управления и электромеханические сервоприводы справляются с поставленной задачей не хуже профессионального гонщика.
Сравнительная характеристика видов коробок передач
Большинство неофитов, выбирающих свой первый автомобиль, задаются вопросом – какую коробку выбрать? Механику или автомат. А, может, робот? Четырехступенчатая механика не котируется, нужна как минимум, пятиступенчатая коробка передач. Или 7G-Nronic.
Какая коробка передач лучше – зависит исключительно от условий эксплуатации.
АКПП прекрасно себя зарекомендовала при городской езде. 5-ти или 6-ти ступенчатая, обеспечивающая плавный ход автомобиля, избавляющая водителя от частого переключения передач вовремя езды в вечерних «тянучках». Бывают экземпляры и с восемью ступенями. Но всякий комфорт имеет свою цену. Повышенный расход топлива и медленный разгон автомобиля – умеренная плата за возможность отдохнуть во время пути домой.
Роботизированные коробки предоставляют своим хозяевам практически тот же уровень комфорта. Расход топлива держится на уровне механики, но вот скорость срабатывания оставляет желать лучшего. Изготавливаются роботы на основе современных 5-ти или 6-ти ступенчатых МКП. Прекрасный вариант для городской машины и езды на дальние расстояния по гладкой дороге.
Механическая четырехступенчатая коробка звезд с неба не хватает, но прекрасно выполняет свое основное предназначение. Различные типы 5-ти и 6-ти ступенчатых коробок помотают с непривычки нервы в городе, но прекрасно покажут себя на трассе, поддерживая оптимальный режим работы двигателя.
Что же важнее – комфорт в городе или могучий рывок на трассе, каждый должен решить для себя.
С каждым годом все чаще автопроизводители уведомляют нас о появлении новейших технологий для улучшения проходимости автомобиля, разгонной динамики и других характеристик.
Как правило, это касается не только двигателя, но и трансмиссии. В этой статье мы рассмотрим различные типы КПП, механическую коробку, а также какие бывают автоматические коробки передач на авто кроме механической.
Читайте в этой статье
Типы коробок передач
Трансмиссия (коробка передач) обеспечивает передачу на колеса, при этом коробка передач представляет собой механизмы, при помощи которых происходит преобразование момента (повышение или понижение), изменение скорости и направления движения.
Выделяют четыре общепризнанных типа трансмиссии:
- (известна как «механическая» или «ручная» КПП);
- (автоматическая гидротрансформаторная КПП);
- (роботизированная КПП);
- (бесступенчатая, вариаторная КПП);
Как видно, кроме механических коробок инженеры разработали и автоматическую коробку передач, что значительно облегчает управление автомобилем. Сегодня водители получают возможность выбора в пользу механики или автомата того или иного типа. Давайте рассмотрим виды коробок передач более подробно.
Механическая (ручная) КПП
Первой коробкой передач стала механическая, была сконструирована еще во время появления автомобилей. Изначально такая МКПП состояла из двух передач (одна вперед и одна назад). Через время двигатели стали мощнее, в результате чего агрегат получил три передачи вперед и одну назад.
В скором времени и вовсе разработали четыре передачи вперед. Такие КПП довольно долго были стандартом, прежде чем появилось пять передач (так называемая коробка «пятиступка»). Но процесс модификации не останавливался, поэтому далее МКПП стали получать шесть, семь и даже восемь передач (скоростей) вперед и одну заднюю.
Сегодня стандартом можно считать пятиступенчатую КПП, многие водители выбирают именно такой тип МКПП. Основное преимущество – надежность и возможность собственноручно управлять передачей момента на колеса автомобиля, что позволяет полностью контролировать машину.
Следует отметить, что многие спортивные машины часто оснащены именно механикой, так как данный тип трансмиссии позволяет водителю выполнять «дрифты», срывать машину в управляемый занос и т.д. С коробкой автомат это очень сложно или даже невозможно.
Также можно выделить и другие достоинства МКПП. Например, двигатель можно раскручивать до максимальных оборотов, гибко переключаться с повышенной на пониженную, без особого риска эксплуатировать машину на бездорожье, буксировать прицеп и другие авто и т.д.
Существуют два основных вида механической коробки: с 2 валами и 3. В первом случае двухвальная коробка имеет ведущий и ведомый вал. Во втором также имеется промежуточный вал, а сама коробка является трехвальной. Двухвальный и трехвальный вид механики имеет некоторые различия, однако они не принципиальны.
Водители, эксплуатирующие механику, знают по опыту, что в устройстве имеется . В салоне авто имеется третья педаль, позволяющая включать/выключать сцепление. Сцепление предназначено для передачи крутящего момента, а его выключение дает возможность переключать передачи и делать это плавно.
Итак, можно выделить следующие достоинства МКПП:
- доступная стоимость;
- малый вес;
- экономичность и простота обслуживания;
- небольшое количество трансмиссионного масла;
- возможность активно эксплуатировать ТС;
- допускается толкание автомобиля при запуске двигателя;
- легкость запуска в холодное время года.
Имеются также и недостатки МКПП:
- различные трудности и сложности при управлении (чаще наблюдается у начинающих водителей);
- необходимость менять сцепление каждые 80-100 тыс. км. пробега;
- риск сжечь сцепление раньше времени (обычно у неопытного водителя);
Гидромеханическая АКПП с гидротрансформатором
Такой вид КПП представляет собой два устройства – саму коробку передач и . ГДТ изначально использовался на кораблях, реализуя связь между ведущим винтом и валом. Позже решение начали применять и на автомобилях, а сам гидротрансформатор является сцеплением АКПП. Такой вид КПП появился давно и распространен не менее, чем МКПП. Изначально автоматы имели три передачи, однако сегодня их число доходит до восьми передач (как и у «механики»).
Отличие «автомата» от «механики» заключается в отсутствии привычного фрикционного сцепления. Если просто, гидротрансформатор фактически является турбиной, передавая крутящий момент через масло (жидкость ATF) на крыльчатки. Первая крыльчатка крепится к маховику двигателю, а вторая к валу коробки.
Также в самой коробке имеется набор планетарных передач и , в которой по каналам под давлением также циркулирует масло. Масло в этом случае воздействует на исполнительные механизмы, позволяя включать и выключать передачи в автоматическом режиме. Не трудно догадаться, что такой автомат с учетом ряда особенностей нуждается в большом количестве масла (может доходить до 12 литров и более).
Сегодня автоматы данного типа могут быть или иметь режим , а также ряд других допрежимов. Типтроник является имитацией ручного режима, то есть водитель самостоятельно переключает передачи «вверх» и «вниз». Адаптивный вид автомата «приспосабливается» к манере езды конкретного водителя, раскручивая двигатель и переключая передачи так, чтобы водитель получил необходимый результат.
Если ездить плавно, АКПП как можно быстрее включит повышенную передачу, переключения будут происходить на низких оборотах, значительно экономится топливо. Если же постоянно активно нажимать на педаль газа, система будет дольше оставаться на одной передаче и раскручивать ДВС, позволяя добиться активного разгона. Регулируемый способ управления АКПП позволяет задействовать различные виды режимов: спорт режим, эконом режим, зимний режим и т.д.
Рассмотрим основные достоинства АКПП:
- отсутствие педали сцепления, комфорт и безопасность при управлении (преимущественно для начинающих);
- при должном обслуживании агрегат имеет большой ресурс;
- АКПП бережет двигатель, позволяя избежать ряда ошибок;
- передачи переключаются мягко и без рывков;
- машина не откатывается назад при старте на подъеме;
Следует выделить и недостатки АКПП:
- в холодное время тратится больше времени на разогрев автомобиля и КПП, могут возникать трудности при запуске;
- большое количество масла в трансмиссии;
- запрещена пробуксовка, высокие нагрузки;
- дорогостоящее обслуживание и регулярная замена масла;
- снижен КПД по причине потерь в ГДТ;
- увеличен расход топлива;
Даже с учетом минусов такой автомат пользуется большим спросом, так как значительно упрощает вождение, повышает безопасность и предоставляет необходимый комфорт. Также АКПП при условии своевременного и качественного обслуживания имеет достаточно большой ресурс (как минимум, 250 тыс. км.).
Роботизированная КПП с одним и двумя сцеплениями
РКПП является результатом стремления инженеров объединить все достоинства механической коробки передач и автомата. Фактически, коробка робот — это механика, к которой прикрепили сервоприводы. Указанные механизмы самостоятельно управляют работой сцепления, а также выбирают и включают/выключают передачи.
В салоне, как и в случае с АКПП, остается две педали (газ и тормоз), то есть управлять такой машиной проще. При этом сама коробка имеет фрикционное сцепление, ведущий и ведомый вал (по аналогии с МКПП) и т.д.
Основным минусом можно считать то, что . Также агрегат медленнее переключает передачи, возможны задержки. Еще специалисты отмечают то, что хотя сама коробка служит долго, исполнительные механизмы быстро выходят из строя (уже к 80-120 тыс. км.). При этом их стоимость довольно высокая.
Если суммировать, недостатки «робота» следующие:
- коробка медлительная, совершает при переключении рывки;
- автомобиль на старте откатывается назад;
- низкий ресурс сервомеханизмов;
Что касается преимуществ, достоинства роботизированной КПП:
- нет педали сцепления, переключение передач происходит автоматически;
- меньший расход горючего;
- меньше потерь, лучше разгон и более высокий КПД;
- использование небольшого количества масла (аналогично как и в случае с МКПП).
Еще отметим, что роботизированная коробка передач может быть представлена и другим типом. Речь идет о (например, DSG). Такие КПП в буквальном смысле являются симбиозом автомата и робота, способны обеспечить высокую плавность хода, отличную динамику и топливную экономичность.
Однако минусом является высокая стоимость, требовательность к качеству и количеству масла и уровню обслуживания, а также заметно меньший ресурс по сравнению с АКПП (около 150 тыс. км.). Опять же, проблемными являются узлы сцепления, сервомеханизмы, а также (аналог гидроблока в автомате с гидротрансформатором).
Бесступенчатая вариаторная КПП
Вариатор CVT является конкурентом для всех остальных автоматических КПП (как роботизированных, так и АКПП). По своему строению такой «автомат» сильно отличается от аналогов. Зачастую сцепление вариаторной КПП представлено гидротрансформатором (по аналоги с АКПП), однако сама коробка вариатор имеет ряд конструктивных особенностей.
Вариатор состоит из двух валов (ведущий и ведомый), на них расположены шкивы, которые могут постоянно изменять свой диаметр. Между ремнями натянут ремень вариатора. Во время старта автомобиля ведущий шкив большого диаметра, а ведомого наоборот меньше.
После достаточного ускорения ведущий шкив постепенно уменьшается, изменяя диаметр, в этот момент ведомый увеличивается в размерах. Если сравнивать «автомат» АКПП и «вариатор», то коэффициент полезного действия значительно выше у «вариатора» по причине более жесткой связи.
При помощи наиболее рационального и плавного изменения диаметра шкивов водитель не ощущает перехода со ступени на ступень, что исключает толчки, рывки, задержки. Мощность передается на колеса постоянно, без разрывов. Даже при отпускании педали газа будет сохраняться темп и плавность езды после активного разгона.
Отличия коробки робот от автоматической КПП: на что обратить внимание. Как отличить робот от автомата (визуально, в движении). Рекомендации.
С каждым годом автолюбителей становится все больше. Комфорт, удобство и быстрота передвижения на личном транспорте едва ли сопоставимы с общественным, а количество дополнительных опций, полезных и нужных технологий, применяемых для авто, не могут не радовать потенциального покупателя. Однако мало кто знает техническую начинку машины, различные узлы и составляющие, их функции и предназначение. Сегодня мы расскажем про такой механизм, как КПП, рассмотрим основные виды коробок передач и их особенности.
Краткая справка
Прежде чем выяснить, какие бывают КПП, стоит подробнее узнать их устройство, назначение и, наконец, функции. Тем, кому не довелось сталкиваться с необходимостью собственноручного ремонта того или иного узла авто, коробка передач кажется таким загадочным механизмом, который заставляет одним движением менять разгонные характеристики, изменять передаточное число и крутящий момент путем смены одной передачи на другую.
На самом деле, так оно и есть.
Документация, которая описывает основные механизмы и агрегаты современного автомобиля, утверждает, что КПП - это не что иное, как устройство, обеспечивающее передачу на ведущую ось, обеспечивая их постоянную связь.
При этом главная функция, которую обеспечивают все, без исключения, виды трансмиссии - это изменение крутящего момента для улучшения разгонных характеристик машины и более оптимального распределения мощности силового агрегата в целях экономии топлива и ресурса двигателя.
Какие же бывают коробки передач? Какой принцип работы на автомобиле они имеют? На данный момент, основные типы коробок передач составляют механическая, автоматическая и роботизированная трансмиссии, а также вариатор. Каждое из устройств имеет свои преимущества и недостатки. Об их особенностях и предназначении их составляющих читайте далее.
Механика
Самый распространенный и классический тип - это . Принцип ее работы наиболее примитивен и прост, а потому позволяет наилучшим образом погрузиться в данную тематику и разобраться в устройстве столь сложного механизма.
Ручная коробка позволяет выбирать передаточное число самому. В салоне располагается рычаг переключения скоростей, и в зависимости от выбранного его положения, можно изменять работу узлов машины и их свойства.
По сути, все сводится к тому, чтобы определенным образом соединить друг с другом два вала, расположенные в колоколе КПП. Оба вала имеют на себе набор шестерен разного размера. Один идет к двигателю авто, а другой - к ведущим колесам.
Так, уменьшается размер ведомой шестерни и увеличивая размер ведущей, и постепенно достигается максимальная скорость автомобиля с минимальным вращением маховика мотора. Это приводит к более рациональному использованию механизмов и достижению максимального их ресурса.
Автомат
Не являются чем-то новым и ультрасовременным. История создания агрегатов подобного типа относится к середине 20 века, и примитивные механизмы КПП, способные автоматически переключать скорости, в зависимости от выбранного режима и скорости езды, насчитывают не одно десятилетие.
Главная функция подобного агрегата на авто - по-прежнему соединять двигатель и ведущую ось, обеспечивать рациональное распределение мощности и крутящего момента при максимальной экономичности.
Тем не менее, принцип работы механизма на авто несколько иной.
Как бы то ни было, устроен он куда более сложнее, чем в случае с механикой, а потому имеет меньшую надежность, да и ремонтировать автомат гораздо труднее и дороже.
О основе автоматической КПП лежит набор фрикционов. Каждый из фрикционов представляет собой диск, который имеет на своей плоскостной поверхности определенные шероховатости и рельеф, что позволяет ему получить неплохие сцепные свойства. Чтобы понять смысл подобного механизма, стоит вспомнить автомобиля: здесь все происходит практически так же.
Иными словами, фрикционы различного размера поочередно соединяются друг с другом и вращаются синхронно. Смена фрикционов осуществляется посредством системы подачи масла высокого давления и цепочки клапанов. При достижении маслом максимального давления, клапан открывается в ту или иную сторону, и происходит смена одних фрикционов на другие.
Робот
Рассмотрев механическую и автоматическую коробки передач, можно перейти и к более сложным разновидностям КПП, которые возникли в истории создания автомобилей сравнительно недавно.
Так, одним из наиболее современных типов . По своей сути, данный тип является гибридом механики и автомата и сочетает в себе все их преимущества. Так, принцип работы взят от механической трансмиссии. То есть здесь в роли ведущего и ведомого звеньев предстают металлические шестерни на валах, которые поочередно сменяются и изменяют передаточное число.
Также здесь есть и сцепление, но его управление на авто происходит автоматически, равно как и само переключение скоростей. Такие операции производит искусственный интеллект, построенный на системе чипов и плат. К сожалению, наряду с удобством, стоимость ремонта такого оборудования значительно возрастает, а надежность агрегатов теряется.
Вариатор
Последним рассматриваемым на сегодня типом является вариатор, или бесступенчатая коробка передач.
Механизм представляет собой два конуса, имеющих ступенчатую форму и шестеренчатый рельеф. Посредством электронного чипа, при возрастании скорости конусы постепенно надвигаются навстречу друг другу. Выходит так, что размер шестерен постоянно изменяется, и передаточное число становится иным.
Данный вид трансмиссии на авто не имеет большой популярности из-за некоторого психологического эффекта: при разгоне число оборотов двигателя остается неизменным. Это привело к тому, что производители внедряют функции имитации переключения скоростей, чтобы нивелировать данный недостаток окончательно.
Резюме
В данной статье мы рассмотрели все существующие виды трансмиссий. КПП - это сложный механизм, который, тем не менее, является незаменимым в каждом современном авто. Современные агрегаты имеют разительное отличие от тех, что устанавливались на авто еще несколько десятилетий назад, а потому есть все основания полагать: в скором времени будет достигнуто абсолютное совершенство механизма, которое полностью решит все проблемы ныне существующих и выпускающихся устройств.
Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от «ручного» (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.
Принцип работы механической коробки передач
Механическая коробка передачПринцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.
Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.
Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.
Виды механических КПП
По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:
- 4-х ступенчатую;
- 5-и ступенчатую;
- 6-и ступенчатую.
Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.
В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:
- двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
- трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.
Устройство механической коробки передач
Устройство механической КПП Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:
- ведущий или первичный вал;
- ведомый или вторичный вал;
- промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
- шестерни первичного и вторичного валов;
- механизм выбора передач;
- муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
- картер;
- главная передача;
- дифференциал.
При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.
Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы
Схема двухвальной МКПП Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.
Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.
Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.
Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:
- В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
- При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
- Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
- Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
- Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.
Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.
Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:
Нейтральное положение
1-я передача
2-я передача
3-я передача
4-я передача
5-я передача
Задний ход
Трехвальная КПП: устройство и принцип работы
Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.
Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.
Устройство трехвальной МКПП Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.
На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.
Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.
Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.
В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.
Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.
Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.
Немного о синхронизаторе МКПП
Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.
В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье .
Преимущества и недостатки МКПП
Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП | Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП |
| Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД | Утомляющий для водителя процесс переключения передач |
| Высокая надежность за счет простоты конструкции | Необходимость периодической замены сцепления |
