Для чего служит коробка передач в автомобиле

Коробка переключения передач: виды, чем отличаются и как работают

Коробка переключения передач (КПП) — элемент трансмиссии автомобиля, который передает мощность от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на ведущие колеса, при этом расширяя диапазон частоты вращения и крутящего момента мотора. Этот узел отвечает за эффективную работу мотора, влияет на динамику движения и расход топлива. Базовым для КПП считается предустановленный набор передаточных чисел — это коэффициент, на который увеличивается или уменьшается крутящий момент, поступающий от двигателя.

Передача, а в современных авто их может быть от 5 до 10, помогает работе двигателя в каждом из диапазонов скоростей. Для старта обычно применяется 1-я передача, но реже — 2-я (например, на грузовиках).

В зависимости от степени участия водителя, «коробка» может быть с ручным управлением (механическая) или автоматическая, где выбор передачи выполняет электроника. К таким агрегатам, как правило, относят не только классическую гидромеханику, но также «роботов» и вариаторы [1]. Отдельный класс — секвентальные КПП, которые чаще всего используют для гоночных автомобилей. Разбираемся в устройстве каждой из них и в том, как они работают.

Механическая

Самый простой и надежный в эксплуатации тип трансмиссии. Визуально определить МКПП несложно: по третьей педали (это педаль сцепления) и рычагу переключения передач. В современных автомобилях ступеней может быть 5, 6 или даже 7, плюс нейтральное положение и режим заднего хода.

Основные рабочие элементы механической коробки, в самом упрощенном варианте, это:

Все они расположены на валах, которых может быть два или три.

Первичный или ведущий вал напрямую связан с двигателем через сцепление. Это сделано для возможности «отсоединять/присоединять» трансмиссию к ДВС. Для передачи крутящего момента на конце входного вала жестко зафиксирована шестерня, которая вращает следующий, промежуточный вал.

На нем равно числу передач установлены разноразмерные ведущие зубчатые шестерни. Каждая работает в сцепке с шестеренками (ведомыми) на вторичном или выходном валу. На нем шестерни, в отличие от первых двух валов, свободно вращаются на оси. Образованные зубчатые пары отвечают за передаточное число и динамические характеристики передачи («короткая», «длинная» итд).

В МКПП переключение происходит в ручном режиме. Переводя в салоне рычаг в нужное положение, водитель двигает в сторону соответствующей зубчатой пары муфту. Чтобы избежать удара при смыкании, нужно выровнять частоты вращения валов — для этого применяются синхронизаторы.

Плюсы: долгий опыт эксплуатации в автопроме, простое устройство и ремонт, возможность вручную влиять на динамику авто.

Минусы: утомительное «втыкание» передач и нажатие педали сцепления в плотном трафике, ограниченный набор передач.

Автоматическая

Под классической АКПП, как правило, подразумевают гидромеханическую коробку переключения передач. В этом случае у водителя всего две педали, а вместо рычага КПП — селектор, который может быть выполнен в виде шайбы или кнопок, или подрулевой переключатель режимов: P — парковка, D — движение, N — нейтральная и R — задний ход.

В отличие от «механики» передача крутящего момента здесь сложнее, а электронный блок управления (ЭБУ) отвечает за выбор передачи. В современных автоматических трансмиссиях их может быть до 10 включительно.

Принцип работы строится на силе давления трансмиссионной жидкости, отсюда и слово «гидро» в названии. Главные рабочие элементы — гидротрансформатор и планетарная КПП [2].

Плюсы: за редким исключением — надежный и проверенный временем агрегат; обычно обеспечивает плавную и тихую езду.

Минусы: очень привередлив к качеству трансмиссионной жидкости, простые агрегаты могут быть «задумчивыми», дорогой и сложный ремонт в случае поломки.

Бесступенчатая

CVT или вариатор — это кардинально другой в техническом плане тип КПП [3], который, по большому счету, даже нельзя называть коробкой передач, так как передач в нем как раз-таки нет.

В отличие от классического «автомата» или «механики», он не имеет фиксированного количества предустановленных передач и выдает по сути неограниченное количество передаточных чисел. Такая гибкость достигается за счет работы двух противоположных шкивов конической формы, которые соединены цепью или ремнем.

В бесступенчатой коробке один конус соединен с валом двигателя, а другой — направляет мощность на ведущие колеса. Передаточные числа изменяются по мере того, как шкивы перемещаются все ближе и дальше друг от друга. Решение, на сколько сдвинуть шкивы, принимает электроника.

Эти изменения теоретически происходят все время, чтобы двигатель работал на наиболее эффективных оборотах. Однако современные CVT умеют имитировать фиксированные ступени, так как такое поведение более привычно водителям.

Плюсы: теоретически вариаторы считаются более капризными, чем классические «автоматы», однако наиболее удачные варианты по сроку службы не уступают гидромеханическим КПП.

Минусы: вариаторы не любят пробуксовки и заезда на высокие препятствия, от чего цепь (или ремень) стачивает поверхность шкивов.

Роботизированная

РКПП или просто «робот» — это гибрид автоматической и механической коробки передач. Для начала движения водитель, также как и на «автомате», выбирает один из режимов (D, P, N, R).

Механическая схема в ней аналогична МКПП, но для переключения передач и смыкания/размыкания сцепления здесь отвечают сервоприводы. Момент выбора нужной ступени контролируется электроникой.

Проще говоря, вместо педали сцепления и рычага коробки стоят электромоторы, которые по команде электроники «выжимают» сцепление и меняют ступени.

Плюсы: недорогая в обслуживании; освобождает водителя от необходимости переключать передачи вручную

Минусы: электронике нужно время, чтобы понять действия водителя и включить передачу, из-за этого разгоны происходят с характерными провалами потока мощности; высокая стоимость актуаторов.

Преселективная

По сути это та же роботизированная коробка переключения передач. Главное ее отличие в количестве сцеплений — их два [4]. Этот тип трансмиссии относительно новый — активно внедрение началось с 2003 года. Сегодня их ставят на все классы автомобилей: от небольших хэтчбеков до спорткаров.

Принцип работы такой коробки заключается в том, что каждое из сцеплений управляет своим набором передач: четными и нечетными. В итоге, когда автомобиль работает на одной передаче, следующая уже выбрана и готова к включению.

Например, машина едет на второй передаче и ускоряется. В этот момент электроника подает сигнал, и автоматика двигает муфту к следующей, 3-й передаче. Когда приходит время муфта, которая была включена для 2-й передачи, отключается, и теперь включается та, на которой была предварительно выбрана 3-я передача. В это время освободившееся сцепление уже выбирает 4-ю передачу.

Плюсы: быстрое переключение передач; высокая экономичность.

Минусы: инженерам не сразу удалось сделать этот тип КПП надежным, из-за чего автомобилисты часто избегают таких коробок; «преселективы» не всегда аккуратно работают на низких скоростях — в пробках могут чувствоваться толчки.

Секвентальная

Секвентальная или последовательная коробка передач — это разновидность механической трансмиссии, которая чаще всего используется в спортивных и гоночных автомобилях.

В отличие от классической «механики», где переключение происходит по Н-образной схеме, здесь «движение» возможно только последовательно [5]. То есть водитель не может стартовать со 2-й и сразу уйти на 4-ю передачу. В случае с «секвенталкой» ему понадобится пройти все передачи по очереди: от 1-й до 4-й.

Техническое устройство такой коробки схоже с классической «механикой», но есть ряд существенных отличий:

Плюсы: очень высокая скорость переключения между передачами; нет потери мощности в момент смены; экономия топлива.

Минусы: высокий износ деталей; дорогая в ремонте.

Неисправности коробки переключения передач

Как и любой рабочий элемент, КПП подвержены износу и поломкам. Хотя при бережном уходе некоторые «коробки» готовы служить по несколько сотен тысяч километров. Причину неисправности и особенно ремонт данного узла лучше доверять проверенным мастерам, например, официальным дилерам или специалистам в клубных сервисах.

Источник

Что такое коробка передач автомобиля – просто о сложном

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня поговорим о коробке передач автомобиля, её устройстве и назначение. Рассмотрим типы КПП и принципы работы. Это пригодится знать при выборе автомобиля и его правильной эксплуатации. Сегодняшняя лекция предназначена в первую очередь для начинающих автолюбителей и будущих автовладельцев. Чтобы они не путали, где « вариатор », а где «робот», чем они отличаются между собой, хотя там и там две педали и положение «D».

Что такое коробка переключения передач (КПП) и её устройство

Это устройство, позволяющее автомобилю двигаться с различными скоростями и задним ходом. Через нее происходит передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. В зависимости от режимов движения машины, этот момент может передаваться по-разному. Это достигается за счет набора зубчатых шестеренок различного диаметра, которые находятся внутри коробки.

Она имеет три вала – ведущий, ведомый и промежуточный. Первый соединен через механизм сцепления с двигателем автомобиля. Второй – с колесами. Есть устройство, которое переключает между собой шестеренки, тем самым, изменяя передачу крутящего момента от ДВС на оси машины. В механической коробке – это рычаг, который двигает человек. В автоматической КПП этим занимается компьютер. Количество валов может отличаться в зависимости от типа коробки передач.

Сцепление – это устройство, которое прерывает связь КПП с маховиком мотора. Когда двигатель работает, то первичный или ведущий вал крутится с частотой вращения коленчатого вала ДВС. В этот момент включить передачу, соединить необходимые шестерни между собой внутри коробки, не представляется возможным. Это будет сопровождаться металлическим хрустом и поломкой зубьев звездочек

Чтобы остановить первичный вал и плавно ввести в зацепление шестерни КПП, между ним и мотором устанавливается сцепление. Это набор дисков, одни из которых жестко соединены со вторичным валом. Когда нажимается педаль сцепления, диск сцепления отходит от ведущего диска. Передача вращения от коленчатого вала к ведущему валу останавливается. В этот момент можно «безболезненно» включить передачу. Педаль отпускается, диск сцепления плотно прижимается к ведущему и передача крутящего момента возобновляется.

Механизм сцепления существует только в механических КПП и роботизированных коробках передач. Вариатор и «автомат» обходятся без него. Там принцип переключения другой и нет необходимости в его использовании.

Какие бывают коробки передач

КПП можно разделить на два вида – механическая и автоматическая.

В первом случае все переключения передач осуществляет водитель. Он выжимаем сцепление, прерывая связь двигателя и коробки, двигает рычаг, включая первую и последующие скорости. Весь это процесс контролирует человек.

Минусы:

Плюсы:

Во втором случае все манипуляции с коробкой передач автомобиля осуществляет автоматика и компьютер. Человеку нужно лишь перевести селектор КПП в нужное положение, и нажать педаль газа. Машина сама поедет и задумываться, когда нужно переключать передачи, как правильно «выжимать» сцепление – не нужно, за вас все сделает АКПП. Поэтому она называется «Автоматическая», то есть все действия происходят автоматически.

Автоматические КПП

Что такое роботизированная коробка передач на автомобиле («Робот»)

Это механическая КПП, только процессом переключения передач и нажатием на педаль сцепления занимается исполнительный механизм. Он контролируется автоматикой, компьютером.

Принцип включения передач основан на физическом перемещении вилки и соединении зубчатых шестерней между собой, так же как на «механике». При этом водитель сам не двигает рычаг коробки передач и не выживаем сцепление ногой. За него это делает автоматика. Человеку достаточно включить нужный ему режим КПП и нажать педаль акселератора (газа) чтобы авто начало движение.

Роботизированную коробку передач на автомобиле можно легко спутать с другими типами автоматических КПП. Также есть только две педали – газ и тормоз, на селекторе переключения есть те же режимы – драйв «D», задняя скорость «R», нейтральная «N», паркинг «P». Но устройство её отличается.

По типу сцепления эти АКПП разделяют: с одним сцепление и двумя. Например DSG – это «робот» с двумя сцеплениями. На Лада Веста устанавливалась роботизированная КПП с один сцеплением. По эксплуатационным характеристикам лучшими считаются с двумя сцеплениями. Они характеризуются плавностью включения передач, экономичностью и динамикой. С одним сцепление – все наоборот: дерганее при переходе с одной скорости на другую, задержки при переключении, большой расход топлива и низкая динамика. Вспоминаем автомобили концерна ВАЗ, оснащенные «роботом».

Что такое гидромеханическая коробка передач на автомобиле «Автомат»

Её еще в народе называют «классический гидротрансформатор». В этой коробке передач нет механизма сцепление. Его роль выполняет гидротрансформатор или гидромуфта.

Его отличие от механики и робота в том, что не происходит непосредственного включения передач, ведомые и ведущие шестерни не входят в зацепление друг с другом. В АКПП они постоянно соединены вместе. Передаточные числа регулируются планетарными передачами и набором фрикционных дисков.

Устройство подобной коробки передач автомобиля гораздо сложнее, чем механической. Чем сложнее конструкция, тем менее надежная эксплуатация. Она требует более щепетильного обслуживания, в противном случае её ресурс уменьшиться.

Минусы:

Что такое вариаторная коробка передач на автомобиле «Вариатор»

Это отдельный класс АКПП. Он кардинально отличается от всех остальных:

Из минусов:

Вывод

Перед покупкой автомобиля с определенной коробкой передач, нужно определиться, в каких условиях машина будет эксплуатироваться, что вы хотите от него. Если авто покупается для города с его пробками, то лучше посмотреть в сторону автоматических коробок. В этом случае нет разницы, какой тип: робот, вариатор или классический «автомат».

Если нужна надежность и неприхотливость, то выбираем машину с механической КПП. В этом случае вы платите комфортом. Вам придется самому управлять процессом выбора передачи, уметь пользоваться педалью сцепления.

Нужна быстрая и экономичная КПП – выбираем автомобиль с роботизированной коробкой переключения передач. Этим требованиям отвечает «робот» с двумя сцеплениями. Они менее надежные чем «автомат» или «механика», но по скорости переключения скоростей может соревноваться с механической. Ярким представителем этого семейства является DSG. Ранние поколения этих коробок прославились своей ненадежностью, частой заменой сцепления и мехатроника. В последних ревизиях большинство проблем были устранены, об этом поговорим в следующей статье.

Роботы с одним сцепление не сильно подойдут для городского режима эксплуатации авто. Скорость переключения маленькая, частая задумчивость, дерганее и низкая топливная эффективность. Владельцы Весты и Xray прекрасно знают о чем я говорю.

Для города хорошо подойдет вариаторная коробка передач. Так как у неё нет фиксированных пар шестеренок, процесс переключения скоростей происходит плавно. Да, динамики у автомобиля нет, но для городской езды это не требуется. Если вовремя обслуживать вариатор, то он будет долго «ходить» и приносить удовольствие владельцу.

Отдельного внимания достойна классическая АКПП с гидротрансформатором. Она надежная, если правильно эксплуатировать и обслуживать, мягкая в плане переключения скоростей. Но стоимость ремонта и содержания в разы выше. Да и автомобиль с ней стоит на порядок больше. Именно поэтому, многие владельцы покупают автомобили с классическим автоматом.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Устройство коробки переключения передач

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно). Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. 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.

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер. Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки.
Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
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.

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.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Преимущества и недостатки МКПП

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Источник