Самая основная задача коробки передач — распределение крутящего момента от мотора автомобиля к его колесам, а также изменение объема тяги, зависящее от различных условий передвижения авто. Современные машины оснащают различными видами коробок передач. На сегодняшний день автопроизводители представляют несколько видов КПП: механические, автоматические, роботизированные и бесступенчатые, которые еще называют вариаторами. Все они имеют отличия в работе и функциональности. Об этих отличиях и поговорим.
Механические коробки передач
Механической коробке передач уже более сотни лет и за этот период она претерпела не малую эволюцию, которая позволила довести механику, если не до совершенства, то до максимально возможных ее лучших качеств. Переднеприводные современные автомобили оснащают двухвальными КПП, которые соединяются одним валом с мотором, а вторым — с трансмиссией двигателя. Обычные шестеренки позволяют создавать крутящий момент в двигателе.
Если говорить обычным языком, то механическая КПП — это наиболее простая конструкция из всех прочих.
Правда это утверждение распространяется только на коробки, где не более пяти ступеней. Сегодня все же стремятся к максимальной экономичности автомобилей, поэтому коробки все больше изготавливают шестиступенчатыми. В этом случае обычная двухвальная система слабовата и инженеры усложняют конструкцию коробки передач. Но это не мешает «механике» вырабатывать достаточный коэффициент полезного действия, то есть быть максимально эффективной.
Роботизированные коробки передач
Роботизированные КПП в чем-то практически идентичны механическим. Основное их различие лишь в том, что в «роботах» управление сцеплением осуществляется по средствам специальных сервоприводов, работа которых полностью контролируется электроникой.
Плюсы такой схемы очевидны — водитель тратит меньше усилий на управление автомобилем и может не обременять себя постоянным переключением передач.
Помимо этого, сходство «роботов» с «механикой» и в том, что они также обладают высоким КПД, только вот плавностью своей работы этот вид КПП похвастать, увы, не может. Поэтому-то их используют чаще на бюджетных моделях авто, как альтернативу автоматике. Есть, правда, исключения. Роботизированную КПП можно увидеть и на суперкарах, например, на «Ferrari», правда многое в этих КПП заимствовано из мира спорткаров и автомобильных гонок, что, естественно, ведет к удорожанию таких машин.
Отдельно можно выделить новшество в автомобилестроении — разработки «роботов» с двумя сцеплениями. Впервые данную трансмиссию опробовал на своих моделях автоконцерн Volkswagen, разработку свою компания назвала Direkt-Schalt-Getriebe. Позже ее приняли во внимание и другие компании Volvo, Ford, Mitsubishi. Роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями в силу своей высокой функциональности отличаются более быстрой работой. Инженеры утверждают, что за подобными разработками большое и перспективное будущее.
Автоматические коробки передач
Автоматические коробки передач — это альтернативное решение, пришедшее на смену механическим КПП еще в середине прошлого столетия. Сегодня автоматические коробки передач имеют высокую популярность и очень востребованы, и это вполне обосновано.
Все потому что, как и в случае роботизированных КПП, переключение передач происходит полностью автоматически, плюс к этому «автоматы» более плавны в своих действиях, чем «роботы».
Автомобиль с автоматической КПП более ровно держится на дороге, так как вся тяга мотора без разрыва потоков мощности передается с мотора непосредственно на все колеса автомобиля.
Но есть у автоматических КПП и весомые минусы. Во-первых, автоматы намного тяжелее других своих собратьев. Обусловлено это заменой обычных шестерен в двигателе планетарными передачами; тяги и рычаги в нем заменены довольно сложной гидравликой, а сцепление представлено гидротрансформатором, который, к слову сказать, эффективность своей работы может проявлять только в довольно узком диапазоне действий, поэтому число передач инженерам приходится увеличивать.
Сегодня не редкость автомобили и с восьмиступенчатой автоматической коробкой передач.
Но при всех инновациях и разработках «автоматы» пока что проигрывают «механике» по эффективности работы.
Давайте посмотрим, что такое автоматическая коробка передач:
Вариаторы
Вариаторы любопытны тем, что совсем не имеют в своей конструкции передач. Разработок вариаторов множество, но максимальную реализацию получила клиноременная схема. В данном случае имеются два шкива, соединенных один — с двигателем, второй — с трансмиссией. Специальный ремень и цепь приводят в действие крутящий момент мотора.
В теории такой тип коробки передач идеален, так как способен постоянно поддерживать максимально экономичное и динамичное передаточной число.
Но на практике все не так оптимистично, потому как для работы вариатора требуется наличие узла, который чаще всего представляют гидротрансформатором или гидромуфтой. А работа их, как уже было отмечено выше, снижает коэффициент полезного действия двигателя.
Какие бы новшества не появлялись в нашем автомире, «механика» как была классикой, так и остается по сей день. Если вы решили получить права , то и не думайте учиться на машинах с автоматами, вариаторами или роботами. Каждый должен пройти через классику — механическую КПП. Иначе после обучения у вас могут возникнуть проблемы с ездой по городу.
Удачного переключения передач и будьте аккуратны!
В статье использовано изображение с сайта www.t-company.kia.ru
Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.
Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.
Современная МКПП
Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.
Принцип работы и устройство
Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.
Сцепление
Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.
Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.
Шестерни и валы
В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.
В трехвальных имеется три вала:
- первый – ведущий;
- второй – промежуточный;
- третий – ведомый.
Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.
Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.
Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.
Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.
В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.
Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.
Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.
Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.
Синхронизаторы
Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.
Синхронизатор МКПП
Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.
Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.
Работает синхронизатор таким способом. Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.
Работа синхронизаторов
Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.
Процесс переключения передач
За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.
- простое в конструкционном плане решение;
- обеспечение четкости переключения;
- более долговечная конструкция для эксплуатации.
- нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
- не используется на переднеприводных автомобилях.
Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:
- напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
- на рулевой колонке;
- в районе панели приборов.
Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.
- комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
- вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
- обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.
- меньшая долговечность;
- со временем могут появляться люфты;
- требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
- четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.
Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.
Механизм переключения передач Лада Гранта
Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.
Преимущества и недостатки механических коробок передач
Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.
Достоинства :
- конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
- в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
- не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
- среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
- простота и инженерная отработанность конструкции;
- высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
- не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
- водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
- авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
- есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.
Недостатки :
- для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
- необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
- неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
- невысокий ресурс узла сцепления;
- у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.
В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.
3956 Просмотров
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.
При этом долгое время коробка автомат устанавливалась на автомобили среднего класса и премиального сегмента, однако в дальнейшем агрегат стал массовым.
Благодаря огромной популярности, а также с учетом постоянного ужесточения норм и стандартов касательно топливной экономичности и экологичности, производители постоянно совершенствуют автоматическую трансмиссию, предлагают инновационные решения и т.д.
В результате сегодня можно выделить, как минимум, три основных типа «автоматов», которые сильно отличаются друг от друга по конструкции и принципам работы, однако каждый из них называется АКПП. Далее мы поговорим о том, какие бывают автоматические коробки, а также какие особенности имеет тот или иной агрегат.
Читайте в этой статье
Коробки — автомат: виды, типы и отличия
Если говорить о преимуществах, гидроавтомат имеет достаточно большой ресурс (в отдельных случаях до 500 тыс. км.), а также обеспечивает неплохой уровень комфорта при езде.
Что касается основных недостатков, такая коробка дорогая в ремонте, требует регулярного обслуживания, требовательна к качеству трансмиссионного масла, боится длительных нагрузок и тяжелых условий эксплуатации, не отличается высокой экономичностью, . Еще отметим, что потери в ГДТ приводят к тому, что КПД гидромеханических автоматов снижается по сравнению с аналогами. В результате страдает разгонная динамика.
- (вариаторная трансмиссия CVT) является отдельной разновидностью автоматов, которая по ряду причин не так широко распространена, как гидромеханический автомат.
Такая трансмиссия, как и АКПП, имеет гидротрансформатор для передачи крутящего момента от ДВС, однако сама коробка сильно отличается. Если коротко, имеются два шкива, установленные на валах вариатора. Указанные шкивы соединены между собой ремнем или цепью. В зависимости от нагрузки и скорости, ведущий и ведомый шкив изменяют свой диаметр, в результате чего крутящий момент на колесах также меняется. Причем происходит это предельно плавно.
С учетом того, что привычных фиксированных скоростей (ступеней) нет, благодаря такой особенности коробка вариатор CVT называется бесступенчатой трансмиссией (гибкое изменение передаточного отношения). Данный тип автоматов отличается от аналогов максимальной плавностью хода, так как смены передачи фактически не происходит. Обороты двигателя также удерживаются на одном уровне, без резкого увеличения и спада.
Как и в случае с АКПП, могут быть реализованы допрежимы (зимний, экономичный, спортивный, а также Типтроник с имитацией ручного переключения передач). При езде на авто с вариатором водители отмечают полное отсутствие ощутимых толчков, вибраций и т.п. Также следует выделить неплохую разгонную динамику и топливную экономичность.
Однако есть и минусы. Прежде всего, не отличается большим ресурсом, крайне сложен и дорог в ремонте, требователен к качеству и уровню масла. Это значит, что такую коробку не устанавливают в паре с мощными двигателями, в процессе эксплуатации трансмиссию крайне не рекомендуется нагружать.
Как отличить робот от автомата или вариатора
Дело в том, что производители стремятся максимально упростить весь процесс взаимодействия водителя с коробкой. По этой причине, например, робот может иметь такой же селектор и режимы (P-R-N-D), как вариатор или АКПП.
Что касается ощущений при езде (при условии, что трансмиссия и сам автомобиль полностью в исправном состоянии), можно обратить внимание на следующее:
- AT — зачастую обозначает гидромеханический автомат;
- CVT — вариаторная коробка передач;
- AMT- роботизированная коробка с одним сцеплением;
Также можно задать вопрос на профильных автофорумах, отдельно изучить техническую литературу и т.д.
Подведем итоги
Как видно, каждая коробка автомат имеет как сильные, так и слабые стороны. Также с учетом разнообразия можно столкнуться с тем, что сразу определить, какая именно АКПП стоит на том или ином автомобиле, бывает затруднительно.
Напоследок отметим, что в процессе эксплуатации важно отдельно учитывать те или иные особенности конкретного автомата в зависимости от типа трансмиссии и вида АКПП. Также нужно строго соблюдать правила обслуживания автоматической коробки передач, что позволяет увеличить ресурс агрегата.
Читайте также
