Существующие разновидности коробок переключения передач, по сути, являются ответом на спрос автолюбителей. Коробка совместно с рулевым колесом дает возможность эффективно управлять возможностями современного автомобиля. Кому-то нравится комфорт, кто-то быстро устает от управления, кто-то вообще ничего не умеет и всего боится. В современной классификации различают три основных вида коробок передач и их варианты:
- механическая система, ручного способа переключения передач;
- автоматическая многоступенчатая КПП;
- бесступенчатая система вариатора;
- роботизированная коробка.
Несмотря на то, что последний вид считают вариантом механической коробки передач, существующие отличия от классической схемы позволяют ее выделять в отдельной строке. Можно смело определять ее в отдельный вид коробки передач.
Двигатель внутреннего сгорания не способен эффективно работать в широчайшем диапазоне оборотов вращения, поэтому используют различные виды коробок передач, понижающие скорость вращения рабочих валов трансмиссии. Это происходит либо с помощью набора зубчатых шестерен и колес, как в основных видах коробок передач, либо с помощью толкающих ремней и шкивов - в вариаторной схеме коробки.
Вариаторная КПП более всего отвечает образу жизни современного человека и позволяет вообще отказаться от управления трансмиссией. Первая требует максимального участия водителя в управлении скоростью и крутящим моментом колес. Автомат сильно облегчил жизнь человека за рулем, но требует тщательного отношения к своей работе.
Прежде чем ответить на вопрос - какой вид коробки передач лучше выбрать, следует определить свое отношение к машине и степень своего участия в управлении автомобилем.
Простые и надежные ручные системы
Механическая система переключения, именуемая еще «механикой» или «ручкой» - самый распространенный и простой вид коробки переключения передач. В современных автомобилях она представлена двумя видами:
- многовальной, в которой шестерни находятся на двух или трех параллельных валах и входят в зацепление поочередно в зависимости от требуемого передаточного числа;
- планетарной, в которой шестерни и зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении в нескольких рядах, выбор пары с необходимым передаточным числом выполняется с помощью фрикционов или фрикционных пакетов.
В колесном транспорте планетарный вид механики используется только в автоматических коробках, в горных велосипедах и военной технике. Планетарка компактнее и легче многовального вида механизма, но значительно дороже в производстве.
Современные легковые машины с приводом на передние колеса имеют двухвальную схему и минимум 5 ступеней передач для движения вперед и одну назад. Более дорогие модели авто могут быть оснащены шестиступенчатыми коробками передач. При этом 5-я и 6-я являются повышающими - выходной вал коробки передач вращается с более высокими оборотами коленвала двигателя. Этого более чем достаточно для ручного управления.
Основная проблема механической коробки передач состоит в том, чтобы при переключении по команде ручки плавно и безударно вводить в зацепление пары косозубых шестерней, имеющих разные угловые скорости. Для выравнивания оборотов в коробке каждая пара шестерней оснащена кольцом синхронизации, изготовленным из бронзы.
При переключении передачи водитель выключает сцепление, тем самым дает возможность синхронизаторам выровнять скорости вращения шестерен. После чего ручкой переключения либо напрямую, либо через систему тяг или тросовых приводов, перемещают зубчатую муфту включения внутри корпуса коробки, тем самым введя в зацепление необходимую пару шестерен. Остается только отпустить педаль сцепления и продолжить движение.
Такие механические коробки называются синхронизированными. Управлять ими достаточно просто и удобно при наличии определенного навыка вождения автомобиля. Правда, неполное выключение сцепления, пробуксовка или иные проблемы с отключением трансмиссии приводят к тому, что синхронизаторы механики начинают интенсивно изнашиваться, вплоть до невозможности включения передачи без промежуточной постановки ручки на нейтральное положение. Переход на следующую передачу происходит после повторного выжимания сцепления. Подобный способ переключения широко использовался ранее и используется сейчас на грузовом транспорте с механикой, не оснащенной системой синхронизаторов.
Важно! Изношенные синхронизаторы, кроме затрудненного включения передачи, ведут к интенсивному износу венцов шестерен, местному выкрашиванию отдельных участков зубьев.
Механическая коробка передач - самая надежная и экономичная, требует от водителя достаточной квалификации и тяжелого труда по постоянному переключению передач в паре с отработкой педалью выключения сцепления. Но, как ни странно, многими водителями сознательно делается выбор в пользу механики. По их мнению, механика, даже при повышенной физической нагрузке, доставляет большее удовольствие от управления авто, чем роботизированные или автоматические коробки.
Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики
Точнее будет назвать эту коробку - механической коробкой передач с секвентальным, или рядным способом переключения. Идея пришла из области разработок для спортивных скоростных машин. Современная секвентальная коробка передач построена по схеме обычной механической коробки с электронным управлением привода сцепления и гидравлическим приводом переключения передач. Особенностью секвентальной коробки является соблюдение строгой последовательности передач.
Из преимуществ секвентального механизма можно отметить:
- высочайшая скорость переключения передачи;
- соблюдение последовательности переключения дает возможность «безболезненно» работать с очень большими оборотами двигателя и мощностями;
- способ управления с помощью подрулевых лепестков позволяет достаточно комфортно контролировать движение даже на больших скоростях или в непростых дорожных условиях.
В подобных коробках используют прямозубые шестерни и не применяют синхронизаторы включения. Выравнивание скоростей вращения шестерни и колеса осуществляется компьютером по датчику скорости. Вместо зубчатой муфты стоит кулачковый механизм включения передач. Благодаря этому время включения скорости примерно на 70-80% меньше, чем у обычной механики. Для работы гидроприводов используют отдельный узел - аккумулятор рабочей жидкости высокого давления.
Роботизированные системы коробки передач
В отличие от секвентальных систем, роботизированный вид коробки имеет электромеханический привод включения пары шестерен. Основу схемы составляет механическая коробка передач, построенная на системе двух рабочих валов-рядов передач. Четные номера собраны на одном валу, нечетные - на другом. Каждый из валов имеет собственный диск сцепления и может включаться-выключаться независимо.
Такой вид коробки использует преселективный режим. Хитрость конструкции состоит в том, что компьютер заранее, используя данные о режиме работы трансмиссии, вычисляет наиболее подходящую для включения следующую передачу. С помощью соленоида выполняет ее зацепление на противоположном ряду передач при выключенном сцеплении. В момент переключения останется только включить сцепление и продолжить движение. Благодаря этому переключение происходит с очень высокой скоростью.
В своем роде коробки-роботы занимают промежуточное положение между автоматическими коробками и механикой. При этом по выполняемым функциям и степени компьютеризации этот вид коробки можно назвать более автоматическим, чем существующие гидромеханические системы.
Наиболее известным и разрекламированным роботизированным видом КПП называют семиступенчатые коробки системы DSG, устанавливаемые на модели VW с небольшим объемом двигателя. Отзывы о работе - от рекламно-хвалебных восторгов до открыто негативных.
Если вы надумали купить авто с подобной системой передач, стоит учитывать следующее:
- Роботизированная коробка - очень сложный механизм, меньше всего этот вид коробки предназначен для скоростного прожига резины в сумасшедших гонках. Коробки сложно управляются, обслуживаются и ремонтируются.
- К управлению на DSG следует привыкать не менее двух недель. Поклонникам механики этот вид кажется медленным и непредсказуемым, водителям, пересевшим с гидромеханических коробок - дергающим невпопад.
- Уже сейчас качество роботов позволяет предоставлять 5-ти летнюю гарантию и 150 тыс. пробега.
Интересно! При всех критических замечаниях роботы дешевле в изготовлении, имеют более высокий КПД и, по заявлениям экспертов, возможно, именно этот вид вытеснит устаревшую гидромеханику с рынка легковых автомобилей.
Самый сложный вид трансмиссии - автоматы и вариаторы
Чем больше функций выполняет коробка передач, тем сложнее ее производство, ниже надежность и выше стоимость. Наиболее дорогими и неэкономичными всегда были и остаются все виды автоматических коробок передач автомобиля. Конструкция этого вида представлена гидромеханическими и адаптивными коробками передач. В основе схемы лежат два основных агрегата - гидротрансформатор и планетарная коробка передач.
В современных автоматических коробках передач гидротрансформатор исполняет роль компенсатора, увеличивающего или уменьшающего на небольшую величину основную передачу планетарного механизма. Таким образом, совместная работа двух агрегатов обеспечивает оптимальное число передачи трансмиссии в конкретных условиях.
Большие потери в гидравлике заставили инженеров несколько усовершенствовать работу этого вида автомата. Теперь работа гидротрансформатора на скоростях более 20 км/ч блокируется муфтой, а передача крутящего момента выполняется напрямую через фрикционы на планетарную коробку.
В ряде случаев, вместо подключения гидротрансформатора, его функции на переходных режимах обеспечиваются пробуксовкой пакетов фрикционных накладок, что проще и эффективнее.
Одной из разновидностей автоматической трансмиссии является адаптивная автоматическая коробка, в которой компьютерным блоком управления осуществляется подбор наиболее подходящего передаточного числа в планетарной коробке.
Этот вид автоматической коробки пока остается вне конкуренции в трансмиссии авто повышенной проходимости, внедорожниках и машинах с большим объемом двигателя. В обслуживании и ремонте сложен, требует высокой квалификации и качественных расходных материалов.
Вариаторные системы
В результате 30 лет эволюции первых вариаторов для маломощных мотоколясок и скутеров технологам удалось довести уровень надежности и долговечности толкающего ремня (основного элемента бесступенчатого вариатора) до вполне приемлемой величины пробега в 150 тыс. км. Сам толкающий ремень представляет чудо инженерной мысли. Он изготовлен из большого числа абсолютно одинаковых металлических элементов, благодаря чему ремень может быть гибким и жестким одновременно.
В работе он взаимодействует с двумя шкивами - входным и выходным, обеспечивая практически любое передаточное значение коробки передач. Современные вариаторы получили приемлемо высокий КПД и возможность работать с двигателями мощностью до 100 л.с. Вариатор можно назвать первой из систем, по-настоящему способных непрерывно изменять передаточное число трансмиссии.
Этот вид автоматики не любит пробуксовки, крайне уязвим при низком качестве гидравлической жидкости. В большинстве случаев вариатор комплектуют с гидротрансформатором.
Преимущества - очень точный подбор необходимого передаточного числа трансмиссии. Этот вид коробки капризен, дорог в изготовлении и обслуживании и в ближайшем будущем вряд ли выйдет из ниши малолитражных автомобилей.
Еще информации о различных видах КПП на видео:
4216 Просмотров
Коробка передач нужна машине для изменения передаточных чисел, а если говорить простым языком и кратко, то . Он передается со стороны мотора к колесам, оборудованным ведущими приводами. Бывают автомобили с задним, передним и полным приводом, но конструкция КПП при этом не изменяется. В данной статье мы поговорим о том, сколько существует разновидностей трансмиссий.
Основное назначение
Коробка передач должна постоянно заниматься передачей крутящего момента от начала и до конца движения автомобиля. К эксплуатации относится движение по всем ухабистым дорогам, когда есть необходимость в частой смене скоростей. Изменяя передачу, водитель передвигает рычаг кулисы, что в свою очередь приводит в движение конкретную шестерню.
Еще коробка передач позволяет авто двигаться задним ходом. Также в трансмиссии предусмотрено сцепление, которое служит возможностью разъединения мотора и колес, а это просто необходимо, так как сменить передачу без данного устройства просто невозможно. Также у любой КПП есть нейтральная передача, она необходима для движения накатом или в зимнее время, когда нужно разогреть двигатель, а также при остановке у светофора.
Также существуют контрактные КПП – это узлы, снятые с битых автомобилей и проданные, как б/у детали. Именно контрактная коробка передач пользуется активным спросом у таксистов.
Строение КПП
Обычно современные авто, что касается коробки передач, обладают ступенями. Чаще всего это МКПП. Они обладают несколькими зубчатыми шестеренками. Коробка передач включает расчет на четыре-пять скоростей, не говоря о заднем ходе.
Изменение скоростей возможно благодаря перемещению шестеренок, они цепляются друг за друга, в результате происходит блокировка за счет продвижения вперед устройства, которое служит для синхронизации крутящего момента и колеса. Управлять шестеренками можно вручную, когда используется , либо такое действие происходит автоматически, когда работает автоматика.
Старые коробки передач обладали трехступенчатыми и четырехступенчатыми диапазонами, а вот современные аналоги могут похвастать и 8 скоростями, ну или еще выше. Расчет количества передач зависит от типа мотора и других факторов.
Рассмотрим, что включает в себя коробка передач, если говорить об элементах более подробно.
Первый узел, который делает все единым целым, – это корпус. Сюда относятся разные узлы трансмиссии, такие как: блоки шестерен, обгонные муфты и блок заднего хода. имеет расположение рядом с маховиком, который держится на моторе.
Учитывая принцип работы, шестеренки сильно трутся друг о друга во время , а это значит, что им необходима обильная смазка. Поэтому картеру следует быть заполненным маслом до определенного уровня. У коробки передач еще есть разного рода устройства, они комплектуются вместе с подшипниками, находится каждый из них в картере, у каждого блока по нескольку шестеренок, у которых количество зубьев отличается.
Следующая деталь, о которой пойдет речь, – это синхронизаторы. Для любого автомобиля важно, чтобы коробка передач была плавной, без лишнего шума, ударов, колебаний, поэтому синхронизаторы уравнивают работу шестеренок, имеющих постоянное вращение.
Правильный расчет передаточных чисел позволяет коробке передач преобразовывать крутящий момент двигателя и точно распределять его на приводные оси. Такая технология уже давно используется ведущими автопроизводителями.
Для того, чтобы переключить передачу в КПП, водитель выжимает сцепление и передвигает рычаг кулисы в нужное положение.
Все сделано таким образом, что даже при большом желании включить одновременно две передачи, это сделать невозможно. С другой стороны, благодаря блокировке кулисы, передачи сами не могут переключаться или выключаться.
Каковы виды КПП
Как мы знаем, трансмиссия автомобиля или коробка передач, главным образом, требуется для распределения и расчета крутящего момента, который передается от мотора до колес авто. Эта технология заложена еще в начале прошлого столетия.
Существуют разные коробки передач. Сколько есть типов? Можно выделить четыре распространенных типа. Давайте ответим на самые распространенные вопросы, что такое КПП, каким образом расшифровывается эта аббревиатура.
Она означает – коробка переключения передач. Принцип этой технологии позволяет выделить следующее:
- механика,
- автоматика,
- робот,
- еще можно сказать о бесступенчатой или вариаторной трансмиссии.
Их техническая работа отличается одна от другой. Рассмотрим отличия, отметив положительные и отрицательные технические моменты.
Еще важно отметить: контрактные устройства требуются, чтобы совершить повторное использование в других автомобилях. Исследуем каждое по отдельности.
Механическое устройство
Технологические параметры механического устройства известны всем. Речь идет о наличии педали сцепления, которая характеризуется ясным назначением – приводить в движение систему сцепления, которая помогает сменить скорость движения и произвести плавное трогание с места. Основные моменты таковы, что изначально расчет велся по известной технологии уже многие десятилетия. На сегодняшний день контрактные устройства имеют одну цель, добиться второстепенного использования агрегатов.
Всем известно, как расшифровывается аббревиатура механическая КПП. Данная коробка за десятилетия существования претерпела немало изменений и в лучшую сторону, но технология осталась прежней и даже стала на порядок выше. Современные авто все еще имеют некоторые перемены, которые способствуют новому технологическому расчету. Именно такие коробки можно купить в качестве контрактных агрегатов, бывших в употреблении.
Если у автомобиля привод передний, скорее всего он, оборудован двухвальной коробкой.
По расчету, самой простой системой КПП можно назвать именно механическую. Отметим, что общее устройство трансмиссии для МКПП имеет простое название, а работу выполняет сложную. Практически каждой механике свойственно пять ступеней, хотя для современного авто уже предусматривается шестиступенчатая коробка. По такому расчету скоростей снабжаются практически все автомобили последних лет.
Роботизированное устройство
Перемены в назначении коробки дошли до того, что теперь управлять мощностью двигателя стал робот, хотя сама структура работы осталась той же, а вот управляет устройством теперь электроника или «робот».
Основные положительные характеристики в том, что водителю можно не обременять себя дополнительными усилиями при переключении передач. Название говорит само за себя. «Робот» или электроника сама контролирует весь процесс. Это особенно будет приятно для начинающих водителей, речь больше идет о представительницах слабого пола, хотя и мужчинам тоже не легко дается управление автомобиля на МКПП. Трансмиссия переднеприводного автомобиля с «роботом» будет интересна каждому.
Сходство с механической КПП и «роботом» есть, оно находится на одном уровне с механикой и КПД выдает абсолютно схожий, правда, плавности ему не занимать. Такое положение вещей означает, что основные характеристики в положительном ключе на этом кончаются. Такая вот бюджетная автоматика.
Правда, трансмиссия автомобиля «Феррари» основана на «роботе», основные характеристики которого действительно хорошие, речь идет о гоночном автомобиле. Для гонок как раз такая схема трансмиссии подходит как нельзя лучше.
Что же делает роботостроение привлекательным, какова схема трансмиссии? Ответ – количество сцеплений. У «роботов» их наблюдается два. Трансмиссия автомобиля такого уровня была проверена на Фольксвагене, позже она была внедрена в Вольво, Форд и Митсубиси. Таким образом, можно было судить, сколько сцеплений, какова скорость работы, поэтому «роботы» были многофункциональны и, как отмечают инженеры, за ними будущее.
Автоматическое устройство
Еще в пятидесятые годы прошлого века появились АКПП, расшифровывается это название – , всем стала править автоматика. Такая альтернатива трансмиссии транспортных средств стала особенно привлекательной для новичков и женщин, которым было тяжело совладать с механической коробкой передач.
По сравнению с роботами, коробка передач, имеющая автоматическое переключение, более плавная, даже контрактные устройства с автомобилей, которые подверглись аварии, все равно надежнее, чем «роботы».
Но есть и отрицательные моменты. Так АКПП имеет больший вес нежели механика, так как в ней находятся тяжелые планетарные ряды, а не простые шестеренки.
Рычаги заменяет сложная гидравлика, сцепление – это гидротрансформатор, который не может работать в полной мере так, как это устраивало бы инженеров, поэтому они вынуждены увеличивать число фрикционных накладок. Все это во много раз утяжеляет машину, что ведет к ее более медлительному ходу и увеличению расхода топлива.
Достаточно часто можно увидеть АКПП с восемью передачами. Но каким бы хорошим ни было описание трансмиссии автоматики, все равно она проигрывает механической коробке в том, насколько эффективно она работает.
Вариаторы
Описание трансмиссии вариативного типа отличается во многом от того, что представляет собой автоматическая коробка. В их конструкции вообще нет передач. Уже многие варианты вариаторов предлагали инженеры всех автопроизводителей. Самой лучшей, которая как-то приживается, оказался клиноременный вариатор. Здесь имеется в виду двойной шкив, он соединяется с мотором и трансмиссией. Есть особый клиновый ремень, он может сразу срабатывать на переключение передаточного числа. Оно определяется в каждый момент времени, так как обороты мотора постоянно меняются. Это идеальная коробка, ведь теперь машина едет всегда с самой выгодной скоростью на самой лучшей отдаче двигателя.
Но не все так хорошо на практике, как рисует это схема двигателя. Ведь инженерам потребовался узел, который бы все это контролировал. А это, значит, нужен гидротрансформатор, еще его называют гидромуфта. Такая конструкция сильно снижает КПД. Поэтому предпочтение отдают механической коробке передач или автоматам. Хотя, возможно, инженерам удастся сделать рывок или прорыв в будущее вариаторов.
Совет! В таком случае, решив получить права, учитесь водить авто на обычной механике. Благодаря этому у вас не возникнет лишних проблем с управлением авто по городу, которое является самым сложным.
Как КПП работает
Как же меняется крутящий момент? Лучше это понять можно, если рассмотреть пример. Для начала посчитаем количество зубьев на шестернях. На первой их двадцать, а на второй сорок. Получается, что, когда первая прокрутилась два раза, у второй это случилось только однажды. Получается, что это вторая передача.
Третья шестерня тоже содержит двадцать зубов, у четвертой опять сорок. Получается простая арифметика. Если запускается мотор, то у первой шестерни будет 2000 оборотов в минуту, а у второй только 1000, третья также имеет ту же скорость. Это связано с тем, что шестеренки нанизаны на одной линии. Получается, что четвертая имеет скорость в полтысячи оборотов в минуту. Значит, что передаточное число составляет две единицы, для первой и второй пары. Общее число равно четырем, ведь на это количество раз уменьшается скорость вращения последней шестерни, если сравнить ее с первой шестерней.
Выходит, что, если вторая и четвертая шестеренки не работают, тогда устройство вообще не передает момент, то есть у нас нет передачи движения, получается, включена нейтральная передача. Если же эта деталь направлена в противоположную сторону, то машина движется назад, в результате чего, валы остаются на одном уровне.
Зачем нужно пользоваться дополнительным валом и сколько их бывает в агрегатах? Так можно добиться новой системы разнопарного количества шестеренок. Только так возможно создать разные скорости движения.
Так как шестерен много в каждом легковом авто с МКПП, то и выбор передач может быть большой. Это уже касается вариативной коробки. Как бы то ни было, но передаточное число можно устанавливать любое. Обычно это не целые числа, а дробные. Что же касается того момента, когда передаточное число равно единице, то такая передача является прямой. В этом случае речь идет о четвертой скорости.
Подводим итоги
Как мы увидели при сравнении разных коробок, самой надежной все-таки остается классическая механика. И хотя на ней и сложнее управляться, но зато она позволяет иметь более высокий КПД. Но будущее, как отмечают инженеры за вариатором. Осталось только добиться более высокого КПД и все, можно внедрять в линейку будущих КПП авто.
Двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, так и дизельные, имеют достаточно узкий рабочий диапазон. Механическая коробка передач необходима для обеспечения оптимального режима работы силового агрегата.
Изменения передаточного соотношения осуществляется вручную, обычно переводом рычага из одного положения в другое. Для обеспечения переключений производится разрыв потока мощности при помощи механического сцепления.
Экскурс в историю
На первых автомобилях не было привычного для нас редуктора с зубчатыми передачами, усилие на ведущие колеса передавалось ремнем. Такое устройство использовал Карл Бенц — для увеличения скорости водителю необходимо было перекинуть кольцо с одной пары шкивов на другую. Зубчатые колеса в трансмиссии впервые применил Вильгельм Майбах, в автомобилях его конструкции были механические коробки.
Передача крутящего момента от нее на ведущие колеса осуществлялась при помощи стальной цепи. Соосная коробка в начале 20 века появилась на автомобилях Луи Рено, который также является изобретателем карданного вала.
На первых порах в автомобилестроении преобладала разнесенная компоновка агрегатов, при которой редуктор располагался отдельно от силового агрегата. Передача крутящего момента в них происходила через специальный вал, как было на модели BMW 501.
Механические коробки первых выпусков были очень сложными, управление ими требовало значительных усилий и хороших навыков. В 1928 году американский инженер Шарль Кетеринг из General Motors предложил устройство для синхронизации. Первая удачная коробка, снабженная таким механизмом, была установлена на автомобиле «Корвет». На европейском континенте лидером в разработке трансмиссий стала компания ZF.
Прочно закрепившееся название МКПП имеет следующую расшифровку аббревиатуры -механическая коробка переключения передач. Ранее в названии под первой буквой П понималось слово перемены, однако со временем оно было заменено на более подходящее по смыслу. Сокращенное наименование механической коробки в технических описаниях часто фигурирует с числом, обозначающим количество ступеней.
Современная МКПП имеет достаточно совершенное устройство, обеспечивающее, помимо переключения передач в движении, выполнение ряда функций:
- обеспечение перемещения автомобиля задним ходом;
- разобщение трансмиссии и работающего двигателя автомобиля во время кратковременных остановок;
- наличие нейтрального положения коробки позволяет выполнять пуск двигателя.
Автомобили, оснащенные такого рода трансмиссиями, при прочих равных показателях экономичнее машин с автоматической трансмиссией.
Принцип работы МКПП
Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.
КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.
Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.
Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.
Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.
Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.
Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.
Видео — механическая коробка передач, принцип работы:
Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.
Устройство
Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:
- картер;
- входной, выходной и промежуточный валы;
- синхронизаторы;
- ведущих и ведомых шестерней;
- механизма переключения передач.
Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.
Валы и блоки шестерней
В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.
С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые. При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей.
На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.
Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:
- подвижно на шлицах;
- фиксировано на ступицах.
Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.
В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.
Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:
Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.
Механизмы управления
За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.
Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- рычага;
- приводов;
- ползунов;
- вилки;
- замка;
- муфты переключения передач.
Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.
Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.
При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.
Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.
Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:
Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.
Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.
Как переключать скорости на механической коробке передач
Эксплуатация автомобилей с МКП и управление ими имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать водителю. Возникает закономерный вопрос: как пользоваться механической коробкой передач? Обучение этому начинается во , начиная от показа инструктором до наработки автоматического навыка в переключении передач.
Как переключать скорости на механической коробке передач обычно указано на схеме, нанесенной на наружную поверхность рукоятки рычага. В целом процесс выглядит следующим образом:
- водитель выжимает сцепление левой ногой;
- рукой переводит рычаг из одного положения в другое;
- плавно отпускает педаль сцепления и плавно нажимает на акселератор.
Переключения передач у механической коробки осуществляется в соответствии со схемой, которая указывается в технической документации к автомобилю. Опытные водители рекомендуют придерживаться приведенных ниже правил, которые позволят увеличить ресурс агрегата:
- использование прямой передачи (обычно четвертой) позволит значительно уменьшить потребление топлива;
- переключение скоростей на механической коробке передач следует выполнять строго в соответствии с разработанной производителем инструкцией;
- включение задней передачи производить только после полной остановки автомобиля;
- педаль сцепления выжимается быстро и до упора ее в пол, отпускать же следует плавно без рывка;
- на обледенелой или мокрой дороге движение накатом недопустимо;
- при прохождении поворотов не рекомендуется производить переключений передач;
- эффективным на свободной дороге является приемом торможения двигателем путем последовательного понижения передачи до минимальной;
- периодический контроль уровня масла в коробке и своевременная замена в процессе технического обслуживания обеспечит увеличение ее ресурса.
Видео — советы как переключать скорости на механической коробке передач:
Освоение приемов управления автомобилем требует постоянной практики. Действия инструктора показаны в мельчайших подробностях, наблюдение за ними позволит сформировать правильные мышечные реакции у начинающего водителя.
Масло для механической коробки передач
Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За этот период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие свойства.
При ТО следует лить для механической коробки передач, указанное в руководстве по эксплуатации. Особенно это касается машин иностранного производства, применение несоответствующего масла может привести к износу и даже поломке агрегата.
Для ответа на вопрос какое масло в МКПП следует ознакомиться с записями в сервисной книжке, где делаются отметке о марке технической жидкости.
Одним из ключевых агрегатов любого автомобиля является коробка переключения передач (КПП). Выбор типа КПП зависит от многих факторов. Различные виды коробок передач имеют как свои достоинства, таки и недостатки. На автомобилях используют четыре основных вида КПП. Это механика, классический автомат, роботизированная коробка или робот, а также вариатор.
Основное предназначение любой автомобильной коробки переключения передач является изменение крутящего момента, передаваемого от двигателя к колесам, изменение скорости движения и изменение направления движения (вперед/назад). Некоторые типы коробок предусматривают также отключение двигателя от колес, в других КПП эту роль выполняет дополнительный узел, называемый «сцепление».
Механические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.
Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.
Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.
Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.
Коробка автомат
Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.
Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.
Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие муфты планетарных шестеренок.
Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.
Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива.
Роботизированная КПП
, или «роботы», как их иногда называют, объединяют два предыдущих вида коробок. По своей сути, это механическая коробка переключения передач с двумя валами и сцеплением, которыми управляет компьютер. Таким образом, КПД такой коробки выше, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, что позволяет получать максимум комфорта от езды.
Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков.
Автомобили сейчас шагнули далеко вперед, буквально каждый год мы слышим о нововведениях, которые призваны улучшить ездовые характеристики. Коробки передач в этом не исключение, если на заре была только одна трансмиссия – механическая, то сейчас их насчитывается как минимум четыре. Многие мои читатели просят меня сделать обзорную статью, про их виды, а также «бегло» рассказать об их различиях. Ну что обзорная статья, читайте, будет интересно, кстати, в конце как обычно видео версия …
Как обычно начнем с определения.
Трансмиссия или «коробка передач» (англ. G ear B ox) — это узел который предназначается для передачи крутящего момента двигателя к колесам, при помощи специальных механизмов внутри, а также от внешних факторов (поведение водителя) – может повышать или понижать момент.
Сейчас существуют не только механические коробки передач, но и полностью автоматические, где участие человека сведено к минимуму. Можно долго спорить какие лучше или хуже (этим занимались здесь), но современные водители голосуют за автоматы, в России их число растет с каждым годом, причем почти в геометрической прогрессии.
Как я уже писал выше, сейчас существуют 4 общепринятых типа трансмиссий:
- Механическая (сокращенно МКПП или «механика»)
- Автоматическая гидротрансформаторная (АКПП или классический «автомат»)
- Автоматическая вариаторная (Вариатор)
- Автоматическая роботизированная («Робот» или РКПП)
Если быть до конца честным то сейчас есть разновидности так называемых гибридных трансмиссий, но это тема другой статьи, потому как там, зачастую применяются электродвигатели (статья будет, но немного позже).
А сейчас давайте все же поговорим о наших видах коробок передач, начнем с «механики».
Механическая коробка передач
Была создана практически вместе с первыми автомобилями, ее возраст более 100 лет. Однако при появлении у нее было всего 3 передачи – две вперед и одна назад. С эволюцией моторов появилась необходимость в 3 передачах вперед и одну назад. И лишь только в 70 – 80 годы были введены 4 передачи вперед, кстати они достаточно долго продержались ибо до появления «пятиступок» прошло почти 30 лет.
Сейчас кстати эволюция дошла до 6 «передних» передач (или как их называют скоростей) и одну назад. Как говорят многие конструкторы, что это почти ПИК эволюции механики. ДА и представьте мешалку на 8 «скоростей» водители будут путаться.
Для кого же эта трансмиссия?
У нее достаточно много поклонников, ведь здесь вы полностью контролируете передачу момента на колеса автомобиля, и пока сами не переключитесь, ни какая электроника за вас ничего не сделает. Нужно отметить что многие спортивные машины, будь то это «дрифт» или гонки на пересеченной местности выбирают именно механику, мастерство доходит до таких высот что можно пускать машины в контролируемый занос, например выдавая повышенный крутящий момент на колеса. Полезной она будет и на бездорожье, ведь автоматы при пробуксовки колес могут нагреться и даже выйти из строя, а вот на механике можно буксовать сколько угодно. При определенном мастерстве, переключения передач происходят быстрее — что однозначно положительно сказывается на динамике разгона, так механика почти на секунду быстрее, чем такая же машина с автоматом.
Устройство – механика делится на два вида – это варианты с «двумя» валами и «тремя». Некоторые автомобили в основном используют два вала (ведущий и ведомый), другие три (ведущий ведомый и промежуточный), например — на ВАЗОВСКОЙ классике там их именно три. Наличие двух или трех не говорит, о каких-то «сверхспособностях» машины, скорее все тут все дело в приводе и компоновки самой коробки. Устройство у переднего привода разительно отличается от заднего, вот вам и различия коробок передач.
Что еще хочется сказать – если ездите на МКПП, то вы скорее всего уже привыкли к трем педалям, ведь тут добавляется еще один узел – сцепление. Он нужен для плавного переключения передач, хотя многие «новоиспеченные водители» очень долго и нудно учатся им управлять, особенно большую проблему доставляют горки.
Плюсы механики :
- Невысокая стоимость
- Небольшой вес
- Использует мало масла
- Возможно, ехать накатом. Без боязни буксировать автомобиль
- Можно запустить машину с толкача, ничего страшного не произойдет
- Передача большего КПД от двигателя
- Легче запуск зимой
Минусы механики :
- Сложность управления, особенно для новичков
- Можно легко спалить сцепление, опять же новичками
- Добавляется дополнительный узел, такой как сцепление
- Быстрее изнашивается диск «Ферадо» в строении сцепления
Как ни крути, но механика «пока» лидер по числу продаж именно у нас в России, сказывается наш суровый климат — ведь на ней не страшно буксовать, а также запуск легче с утра в мороз (хотя тут еще нужно поспорить), да и стоимость примерно на 40 – 50 000 рублей ниже, что также большой плюс.
Робот или роботизированная коробка (РКПП)
«НО постой» — скажите вы мне – «А почему сейчас идет робот, ведь есть еще – такие виды как , почему ты так перескочил?». Вопрос что говорится – «не в бровь, а в глаз». Перескочил потому что роботы это продолжение механики, как бы банально это не звучало. Такие коробки взяли все плюсы от МКПП и от АКПП, но и минусов у них предостаточно.
Если сказать простыми словами, то получилось такое строение : — на обычную механическую коробку, приделали специальные серво или электронные приводы, которые взяли на себя функции сцепления, то есть они переключают передачи, поэтому третья педаль отсутствует – есть только газ и тормоз как на вариаторе или автомате. Но здесь есть и диск сцепления, и даже корзина, те же самые валы (ведущий и ведомый), вот только руководит всем этим электроника, которая по сути и является «ахиллесовой пятой».
Не создали еще совершенные механизмы переключений именно у роботов, все эти коробки медлительны – задумчивы, переключения происходят медленно, а также очень ненадежны из-за многих электронных узлов.
Плюсы робота :
- Облегчает переключение, не нужно думать о сцеплении
- Экономит топливо, как и механика
- Можно ехать накатом
- Можно не боясь буксировать
- Немного масла в строении (сравнимо с механикой)
Минусы робота :
- Задумчива
- Переключения происходят с толчками
- Наблюдает небольшой откат на старте назад, на горке это опасно, ведь сзади может стоять другой автомобиль
Многие считают, что за такими видами РКПП будущее, вполне возможно, ведь электроника развивается, и ставится более компактной и совершенной. Наибольшие успехи сейчас добились компании Volkswagen, FORD и BMW.
Классический «автомат» или гидротрансформатор
Это также «древняя» трансмиссия появилась примерно около 100 лет назад, только вот первое применения нашла на кораблях, где «связывала» ведущий винт и вал. После этого виды этих АКПП перекочевали уже на автомобили.
Сейчас применяются очень широко, также как и механические виды, сначала были на 3, позже на 4, а сейчас существуют уже и на 8 передач. Прогресс не стоит на месте.
В этой коробке практически вообще нет сцепления в понимании механики, . Здесь передачей крутящего момента занимается гидротрансформатор. Если утрировать то это специальная «турбина» — которая передает давления масло от одной крыльчатки на другую. У них нет жесткого сцепления между собой, а только давления масла. Одна «крыльчатка» подсоединена к двигателю и получает от него крутящий момент, другая подсоединена к валам, а после уже к колесам.
Этот вид коробки передач использует большое количество масла в своем строении (оно специально разработано для автоматов этого класса), обычно, если посчитать в литрах это от 8 до 12.
Автоматы по своему строению могут различаться на адаптивные и регулируемые водителем.
Адаптивные – автоматически подстраиваются под манеру вождения, например если вы всегда «жарите в пол», то переключения будут способствовать быстрому набору скорости, но экономии не будет. Если ездите аккуратно, с невысокими оборотами, а также с невысокой скоростью, то переключения будут способствовать размеренной езде, а также экономии топлива. Адаптация происходит на уровне ЭБУ, где накапливаются данные, и первые «режимы поведения» могут уже проявиться через первые 100 километров.
Регулируемые – это виды автоматов, которые полностью подчиняются действию водителя. У них как правило есть несколько режимов – СПОРТ, ЭКОНОМ, КЛАССИЧЕСКИЙ (ГОРОД) и ЗИМНИЙ. У некоторых производителей их может быть до 7 – 8. То есть вы сами выбираете нужную для себя «кнопку».
Плюсы автомата :
- Удобство вождения (особенно для новичков), нет педали сцепления.
- Прочность и неприхотливость. Современные виды автоматов, достаточно прочны, я бы сказал при должном обслуживании он проходит у вас весь срок эксплуатации автомобиля
- Бережет мотор, в спокойной езде (городской режим или эконом), не рвет его.
- Плавность работы, сейчас практически все автоматы лишены сильных рывков и толчков при переключении, что дает плавность и комфорт движения.
- Трогаться в горки одно удовольствие, машина с АКПП не покатится назад, для новоиспеченных водителей это просто спасение.
Минусы АКПП :
- Большое количество масла в трансмиссии, зимой долгий прогрев, а также более сложный запуск
- Нежелательно буксовать, иначе масло может «закипеть», что может привести к поломке
- Сложный и дорогой ремонт
- Низкий КПД, потому как нет жесткой связи с двигателем
- Больший расход топлива
- Потеря в разгонной динамике
- Нежелательно буксировать, нужно вызывать эвакуатор
Не смотря на минусы этой трансмиссии, популярность ее стремительно растет, это и понятно ведь сейчас очень жесткое движение в городах, а сцепление это лишнее потеря концентрации. Если подвести итог по технической надежности этого вида коробки передач, то при должном обслуживании – смене масла, может прослужить не менее 300 – 400 000 километров, а возможно и более.
Вариатор (вариаторная коробка передач)
Самый последний вид автоматических «коробок». Однако этот тип как я считаю, сильно конкурирует с обычными «гидротрансформаторами». В салоне вы также не найдете педали сцепления, а только газ и тормоз.
НА просторах интернета, вы наверное, слышали про бесступенчатые трансмиссии, которые очень эффективно передают крутящий момент от двигателя к колесам, так вот это она. У нее вообще нет переключений в понимании остальных коробок передач.
Здесь идет также два вала — на которых есть шестерни с изменяющимся диаметром, между ними натянут специальный ремень. Когда автомобиль трогается — то на одном валу (ведущим), шестерня большого диаметра, а вот на ведомом наоборот малого, автомобилю нужно разогнаться, с таким подбором шестерен это делается идеально.
После того как скорость набрана, ведущая шестерня начинает убавляться, снижать свой диаметр, а вот ведомая наоборот начинает расти, таким образом при небольших оборотах двигателя, передается нужный крутящий момент колесам. Нужно заметить, что у вариатора больший КПД чем у автомата, потому как есть жесткая связь.
Как видите тут не ступеней, а только плавный переход ремня «по радиусам», поэтому вы не чувствуете никаких рывков и толчков, только «четкий» и плавный разгон и такое же плавное замедление, если скинуть педаль.
Разновидностей вариаторов использующихся сейчас на машинах всего три:
- Ременной или CVT, самый распространенный (используют в 90% случаев)
- Клиномерный
- Торовый
Последние два редко используются в автоиндустрии, применение скорее всего в спец.техники.
Если говорить про динамику и разгон, то вариаторная коробка выдает прекрасные показатели, которые иногда превосходят обычную механику, и тем более автомат и робот.
Плюсы вариатора :
- Удобство использования
- Больший рабочий КПД
- Динамичный разгон
- Экономия топлива
- Нет толчков и рывков – вообще
- Легко можно тронуться в горку (10 голосов, средний: 4,80 из 5)
