Главная » Выбор авто » Коробка передач зачем нужна

Коробка передач зачем нужна


Коробка передач: типы, система работы

Коробка передач – один из важнейших элементов автомобиля. Она нужна для передачи вращения двигателя на колеса. Существует следующие типы коробок передач автомобилей: бесступенчатый, ступенчатый и комбинированный. В современных автомобилях используются все типы.

Назначение коробки передач

КПП – это связующее звено между двигателем и колесами. В двигателе внутреннего сгорания нельзя обойтись без коробки. На низких оборотах он имеет маленькую мощность, которой недостаточно для трогания с места и движения. Коробка передач нужна для увеличения крутящего момента и придания ускорения колесам.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Функции КПП:

  1. Передает вращение мотора на вращение ведущих колес.

  2. Распределяет усилия при разных условиях движения авто: в горку, с горки.

  3. Обеспечивает независимое поведение двигателя и ведущих колес (на нейтральной передаче).

  4. Обеспечивает движение задним ходом.

Сколько передач может быть в коробке

Ступенчатая коробка имеет определенное число ступеней для оптимальной передачи вращения. В ретро-автомобилях встречаются коробки с тремя-четырьмя передачами. Это связано с тем, что моторы имели маленькую мощность, и такого числа хватало для ее преобразования на колеса. На современных машинах встречаются пяти- и шестиступенчатые агрегаты. Для спортивных автомобилей производят семиступенчатые, так как их мощность больше, а в гонках важно точно изменять скорость.

Принцип работы

Самая простая коробка – механическая. Именно такие агрегаты устанавливались во все автомобили до 1940—1950-х годов. Она построена по принципу шестеренчатой передачи.

Главный элемент – это пара шестерен, ведомая и ведущая. Они имеют разное количество зубьев. Отношение количества зубьев ведомой к количеству зубьев ведущей шестерни – это передаточное число. Именно оно определяет, как передается момент вращения. Если ведомая шестерня больше, то скорость ее вращения будет меньше, чем у ведущей, а крутящий момент больше.

Смысл ступенчатой коробки в том, что она имеет несколько пар шестеренок с разными передаточными числами, то есть несколько передач или ступеней. Валы и шестерни нужны для преобразования разного по величине крутящего момента.

Передача заднего хода – это одна дополнительная шестеренка между ведущей и ведомой. Она изменяет направление вращения ведомой на обратное.

При страгивании с места нужен высокий крутящий момент, но низкая скорость. Для этого используется первая скорость, которая имеет большое передаточное отношение. Даже если у двигателя большие обороты, авто будет ехать медленно, но при этом не заглохнет. Для движения на равномерно высокой скорости используются повышенные ступени – от четвертой и выше. Как правило, четвертая ступень – это прямая передача с передаточным числом 1. Пятая ступени и выше имеют передаточное число меньше 1.

Виды КПП, схемы

С развитием автомобилестроения было изобретено два типа КПП – механическая и автоматическая. Позже появились их вариации – роботизированная, как усовершенствованная механика, и вариаторная, как усовершенствованный автомат. Виды коробок передач:

Механическая

Это самый простой вид. Такой механизм состоит из шестеренок, которые зацепляются друг с другом, когда водитель приводит рычаг в определенное положение. Чтобы переключить скорость на такой коробке, нужно выжать педаль сцепления, которая отключает ведущий вал. После этого водитель переключает рычаг управления, шестерни меняются, водитель отпускает сцепления и ведущие и ведомые шестеренки схватываются друг с другом.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Достоинства этого вида:

  1. Двухвальная. Ведомый и ведущий вал расположены параллельно, а ведущий объединен со сцеплением. Связь между всеми элементами обеспечивается тросами или тягами.

  2. Трехвальная. Имеет три вала – ведущий, промежуточный и ведомый. Последний отвечает за включение шестерней. При переключении рычага управления перемещается муфта, которая обеспечивает синхронизацию вращения.

Виды механических коробок передач автомобилей значительно отличаются. Выбор зависит от предпочтений водителя.

Автоматическая

Это более сложные типы КПП автомобилей, которые самостоятельно переключает скорости. Автомат состоит из системы планетарных передач. Они названы так из-за устройства: шестерни крутятся вокруг центра, как планеты вокруг Солнца.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

В центре находится солнечная шестерня, вокруг нее вращаются планетарные шестерни или сателлиты. Все они зафиксированы вместе водилом. Дополнительная внешняя шестерня зацепляется с планетарными. Сателлиты вращаются вокруг центральной шестерни, а вокруг них вращается внешняя шестерня. Передача вращения происходит в момент зацелпения разных шестеренок. Для увеличения вариантов передаточных чисел в АКПП устанавливают несколько планетарных передач.

Плюсы устройства:

Роботизированная

Роботизированная коробка передач изготовлена, как усовершенствование механики. Это стандартная ручная коробка передач, она имеет все те же шестеренки и диск сцепления. Отличие в том, что переключение скоростей и управление сцеплением происходит автоматически.

Преимущества:

  1. Небольшая стоимость;

  2. Удобство для водителя;

  3. Экономичность;

  4. Небольшой вес.

Главным недостатком этого вида являются рывки при смене ступеней. Некоторые автолюбители жалуются на задержку переключения. Можно перейти на ручной режим, но это не помогает, так как за сцепление в любом случае отвечает автоматика. АКПП справляется с этой работой гораздо лучше.

Усовершенствованным вариантом робота является КПП с двойным сцеплением. Одно сцепление отвечает за четные ступени, а другое – за нечетные. Работают синхронно – пока один диск сомкнут, другой разомкнут, в момент переключения они меняются. В результате отсутствуют рывки и толчки. Этот вид превосходит МКПП, так как мощность от мотора постоянно подается на колеса.

Вариаторная

Это автоматизированная коробка передач, в которой отсутствуют ступени. Вариатор состоит из двух шкивов – ведущего и ведомого. Они соединены ремнем. Эта конструкция преобразует вращение двигателя во вращение колес.

Каждый шкив имеет две половинки конусовидной формы. В процессе работы они сближаются и удаляются, меняя таким способом радиус. Если ведомый шкив раздвинуть, то ремень будет крутиться по маленькому радиусу, передаточное число уменьшится. Если оба шкива находятся в одинаковом положении, то вращение передается напрямую.

Для страгивания с места в коробке используется сцепление или гидротрансформатор. После начала вращения колес он останавливается. Шкивами управляется специальный блок управления посредством датчиком и сервоприводов.

Преимущества механизма:

Главным недостатком этого устройства считается высокая стоимость ремонта и замены. Многие автолюбители после выработки ресурса этого механизма меняют его на АКПП.

Секвентальная

Новинки коробок передач содержат разработки по автоматическому включению скоростей. К ним относится и секвентальная коробка скоростей. Это автоматизированная КПП, которая построена на основе механической. Система работы коробки передач построена на переключении ступеней строго последовательно. Отсутствует педаль сцепления, но этот механизм есть в конструкции, просто он управляется автоматически. Механизм контролируется блоком управления.

Выше перечислены все виды коробок передач и их отличия. Какой из них выбрать, каждый водитель решает сам, в зависимости от своих потребностей.

Ремонт и замена коробок ВАЗ

На классических автомобилях ВАЗ устанавливались механические КПП. Они просты в эксплуатации и имеют большой ресурс. Они просто ремонтируются, по сравнению с остальными видами. Многие владельцы занимаются этим самостоятельно. Если вы не хотите тратить на это время, можно приобрести новый агрегат и установить его на место старого.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Теперь вы знаете, что такое коробка передач. Какие виды КПП выбрать, каждый решает сам. Все зависит от личных предпочтений и привычек.Не забывайте о регулярном обслуживании, диагностике и ремонте, иначе коробка передач автомобиля быстро выйдет из строя.

motorstory.ru

Переключение передач

Если в автомобиле вам нужно переключить передачу, например, «вверх» или наоборот, с более высокой на более низкую или, к примеру, с 5-й на 2-ую, запомните главный принцип автоинструкторов: перед тем как включить любую передачу, нужно обязательно полностью (не на половину или на треть) выжать педаль сцепления. Если вы забываете или игнорируете данное требование, то ремонт КПП вашего авто вам гарантирован.

Что нужно знать при переключении передач?

Стоит отметить, что техника переключения различных передач (ниже или выше) отличается друг от друга. Общим является то, что нужно выжать сцепление, включить передачу и отпустить сцепление, причем сделать это нужно быстро, если машина уже движется. Она не заглохнет.

А вот медленное отпускание сцепления на ходу грозит поломкой его диска, что обойдется вам недешево.

Итак, вы за рулем новичок и едва-едва добрались до 3-ей передачи, но наверняка вы успели заметить, что при переключении передач машина теряет скорость. И это действительно так. Ведь в это время авто превращается в, так сказать, «телегу на колесах», которая движется по инерции.

Если ничего не делать, то она и дальше будет так катиться, пока окончательно не остановится.

При выключении сцепления тяга двигателя передается колесам, которые и начинают вращаться. Так что если вы при разгоне не хотите потерять скорость, лучше переключать передачи быстро, но в тоже время не стоит забывать, что вы на дороге, а не на гоночной трассе.

Зачем коробка передач?

Для начала давайте разберемся, для чего нужны эти переключения. Все очень просто — для повышения скорости. Если на первой передаче машина едет максимум 50 км/час (зависит от ТС), то на второй — уже 90 и так далее. При изменении передачи вниз обороты мотора падают, и динамика разгона теряется, поэтому опытные водители всегда выбирают уместное время для переключения.

Когда переключать передачу?

Если вы на прямой дороге, рекомендуется переключать передачу, если тахометр показывает примерно 2-3 тысячи оборотов, но лишь при условии, что вы и дальше поедете в таком размеренном режиме.

Кстати, в этом случае можно даже сэкономить топливо. А вот если переключение произойдет при 2 тыс., а потом вы вдруг решите разогнаться, то бензина и времени для этого потратиться больше.

Самая удачная зона для переключения передач — это горка, точнее при въезде на нее.

Здесь советуем оставаться на пониженной передаче, ведь если вы захотите ускориться и переключите передачу вверх, то двигателю придется работать упорнее, так как его обороты упадут, и увеличится расход топлива. К тому же повысится износ мотора, так как при увеличении оборотов, смазки требуется больше, а подача масла в этом случае уменьшается.

Конечно, никто не запретит вам переключаться на подъеме. Если у вас мощный двигатель, это можно делать без особых проблем и переживаний за мотор.

Как переключать передачи?

Давайте посмотрим видеоматериал, о правильном переключении передач:

Итак, чтобы переключить передачу, необходимо осуществить следующие действия:

  1. Резким движением (не плавным) следует выжать педаль сцепления до самого конца, то есть до упора, при этом одновременно полностью отпустить газ.
  2. Плавно, но в тоже время быстро включается желаемая передача. Для этого нужно перевести рычаг КПП на «нейтраль», а затем быстро в положение передачи.
  3. Педаль сцепления можно отпускать, желательно до точки зацепления (место хода педали при начале движения автомобиля на первой передаче).
  4. Пока нога находится в этом положении (не более 1-2 секунд), можно немного увеличить обороты мотора нажатием на газ, что в какой-то степени компенсирует потерю скорости.
  5. Через пару секунд сцепление отпускается, а газ ощутимо прибавляется.

Еще одно важное замечание!

Переключать передачи «вверх» можно не по порядку, то есть первая и третья, вторая и пятая, первая и пятая и т.д. Но времени на разгон при этом затрачивается больше, так как и обороты упадут больше.

Ошибки новичков

А вот примеры наиболее характерных ошибок, допускаемых новичками при переключении передач:

  1. Работают рычагом КПП рассеянно и неслаженно, от чего машина теряет скорость.
  2. Делают временные промежутки, что также не увеличивают динамику.
  3. Резко переключают рычаг, что приводит к повреждению некоторых узлов КПП.
  4. Выжимают сцепление очень плавно, что приводит к торможению двигателем и потере скорости.
  5. Резко отпускают сцепление после переключения передачи, не задерживая его в области зацепления. От этого авто сильно дергается, а трансмиссия ломается.

Удачного вам переключения передач и будьте аккуратны!

В статье использовано изображение с сайта www.usport.3dn.ru

spokoino.ru

Покупаем автомобиль: какую коробку передач выбрать?

Покупаем автомобиль: какую коробку передач выбрать?

Автор: Источник: Город 495. Записная книжка москвича

Над этим вопросом задумывается каждый, кто покупает новый автомобиль. Варианты возможны следующие: классическая «механика» или адаптивный «автомат», недорогой «робот» или новомодная трансмиссия «с прямым включением», экзотичные клиноременный и тороидный вариаторы. Чтобы сделать правильный выбор, не лишним будет изучить устройство этих агрегатов.

Для чего нужна коробка передач?

 Рис. 1. Зависимость мощности и крутящего момента от оборотов двигателя

 

Представим, что в каком-то автомобиле двигатель соединен с колесами напрямую. Не вдаваясь в подробности, каким образом такой автомобиль тронулся и разогнался, представим, что ему предстоит подняться в гору. Чем выше он поднимается, тем меньше становится его скорость, а значит, и число оборотов двигателя. Соответственно, величина крутящего момента (рис. 1) неизменно уменьшается. В какой-то момент его  перестанет хватать, и автомобиль попросту остановится. Чтобы этого не произошло, приходится поддерживать обороты двигателя на определенных частотах. Для этого и нужна коробка передач, в которой низшая передача — это наибольший момент и наименьшая скорость, а высшая — наименьший момент и наибольшая скорость.

Какими бывают коробки?

Классическая «механика»

Сегодня существует две основных схемы механических коробок передач. Первая реализована на заднеприводных автомобилях с продольно расположенными двигателями. В такой трансмиссии имеются три вала: ведущий, ведомый и промежуточный (рис. 2).

Рис. 2. Схема трехвальной коробки передач

 

Первые два установлены соосно друг другу, а последний — параллельно им. При этом крутящий момент от двигателя через сцепление сначала передается на ведущий вал, с него — на промежуточный, а затем — на ведомый. Величина момента «на выходе» зависит от того, через какую пару шестерен, расположенных на промежуточном и ведомом валах, он передается. И если в начале XX века для выбора нужной пары приходилось перемещать целиком весь блок шестерен, то позднее был предложен несколько иной принцип. Суть его в том, что на промежуточном валу шестерни крепятся жестко, а на ведомом — могут свободно вращаться. Это сделано для того, чтобы пары могли находиться в постоянном зацеплении. Соответственно, чтобы включить нужную передачу, достаточно муфтой жестко соединить нужную шестерню с валом.

 

Вторая схема реализована на переднеприводных автомобилях с поперечно расположенными двигателями. В такой трансмиссии имеются только два вала — входящий и выходящий. Шестерни, расположенные на обоих валах, находятся в постоянном зацеплении. Чтобы включить передачу, нужно, как и в предыдущем случае, соединить нужную шестерню с валом.

Любая механическая коробка передач нуждается еще в одном агрегате — сцеплении. Последнее необходимо, чтобы кратковременно отсоединять трансмиссию от двигателя. Это требуется, когда водитель переключает передачи, тормозит или трогается с места.

Особенности управления

Плюсы: такая трансмиссия — это наиболее дешевый вариант коробки передач. При этом знатоки считают, что только автомобиль с классической «механикой» способен подарить наибольшее удовольствие от вождения. Минусы: процесс переключения передач в такой трансмиссии требует от водителя определенной сноровки. Нужно уметь, во-первых, плавно пользоваться сцеплением, во-вторых, правильно выбирать передачу в зависимости от условий движения. И, наконец, при движении в пробке водитель элементарно устает от постоянной работы педалями и рычагом коробки передач.

Автоматизированная «механика»

Первые попытки оснастить механическую коробку передач неким механизмом, автоматически «переключающим» передачи и «выжимающим» сцепление, появились еще в 30-х годах прошлого века. Однако тогда изобретателям были доступны лишь механические средства, а потому эти попытки были обречены на неудачу. В наше время эксперименты с автоматизированной «механикой», которую иногда называют «роботом», оказались вполне успешными. Наибольших успехов в этой области достигли инженеры BMW, спроектировавшие коробку передач SMG (что расшифровывается как Sequental M Gearbox), устанавливаемую на седаны М-серии. В основе этой трансмиссии лежит механическая 6-ступенчатая коробка передач, отключением сцепления и переключением передач в которой заведует гидравлика с электронным управлением. При этом процесс смены передач происходит практически мгновенно, занимая всего лишь 0,08 сек.

Впрочем, существуют более доступные способы превратить механическую коробку передач в автоматизированную. Наиболее простой из них реализован на Mercedes-Benz A-класса, где механическую коробку передач оснастили электрогидравлическим приводом сцепления. При этом водитель переключает передачи, как на автомобиле с обычной «механикой», но педалей в салоне две — электроника отслеживает положение педали газа и рычага КП и в нужный момент выключает сцепление. Чтобы рывки при переключении были моментальными, а мотор не заглох при резком торможении, система учитывает показания датчиков двигателя и ABS.

Еще один вариант — заменить гидронасосы шаговыми электродвигателями. Именно так поступили создатели «роботов» на автомобилях Opel и Ford. Правда, в данном случае экономия обернулась рядом неприятных особенностей: сильными рывками и раздражающими запаздываниями. Впрочем, и здесь есть исключения. Японцы, применив такие же электромоторы на Toyota Corolla, смогли добиться вполне приемлемого уровня комфорта и быстроты переключений.

Особенности управления

Плюсы: «робот» — самый доступный вариант для тех, кто хочет получить автомобиль без педали сцепления. Минусы: только последние версии автоматизированных трансмиссий научились более-менее сносно выбирать нужную передачу. Более-менее потому, что решить бюджетными способами проблему рывков и несвоевременных переключений на недорогих автомобилях инженерам пока не под силу. Поэтому владельцам таких машин предложили разумную альтернативу — ручной режим работы автоматизированной трансмиссии. В этом случае водитель сам выбирает нужную передачу в зависимости от дорожной ситуации, но педаль сцепления выжимать уже не нужно. Однако ряд неудобств все равно остается. Во-первых, на машине с автоматизированной «механикой» очень трудно тронуться плавно, что сильно осложняет движение в пробке. Во-вторых, если не пользоваться ручником, автомобиль при трогании на склоне скатывается назад.

DSG

По своей сути коробка передач DSG (что расшифровывается как Direct Shift Gearbox — коробка передач с прямым включением), устанавливаемая на автомобили концерна Volkswagen, представляет собой «робот». Правда, «робот» не совсем обычный, так как переключение передач происходит без разрыва потока мощности. Реализовать это удалось благодаря двум ведущим валам, находящимся один внутри другого, и передающим крутящий момент на многодисковые сцепления. Каждый из валов «заведует» только определенными передачами — четными или нечетными. При этом постоянно включены две соседние передачи, а гидроприводы, включая и выключая сцепления, направляют крутящий момент по нужному валу.

Сегодня не только Volkswagen предлагает автомобили с подобными трансмиссиями. Аналогичные коробки передач имеются и у Ford для обновленного Focus, и у Mitsubishi для Lancer Evo X, и у некоторых других автопроизводителей. Это говорит о том, что такая трансмиссия обладает ощутимыми преимуществами в сравнении с классическими автоматами.

Особенности управления

Плюсы: Во-первых, в сравнении с классическими «автоматами» снижается расход топлива, а во-вторых, переключение передач происходит практически незаметно.

Минусы: основной недостаток в виде высокой цены DSG с лихвой окупается упомянутыми выше преимуществами.

Клиноременный вариатор 

Рис.3. Схема работы клиноременного вариатора

 

Современную историю вариаторов принято вести с 1950 года, когда инженеры фирмы DAF разработали бесступенчатую трансмиссию Variomatic. Принцип ее работы до гениальности прост — крутящий момент передает резиновый ремень, надетый на перемещающиеся конические диски, которые образуют шкивы ременной передачи (см. рисунок). Когда ведущие диски раздвигаются, а ведомые сдвигаются, момент «на выходе» увеличивается. И наоборот, когда ведомые диски раздвигаются, а ведущие сдвигаются, момент уменьшается. Такая конструкция позволяет менять передаточное число в очень широких пределах. Сегодня вариаторы с резиновыми ремнями до сих пор используются на скутерах и снегоходах. А вот на тех, что установлены на автомобилях, применяется либо наборный ремень из стальных пластин, либо многозвенная цепь (как на автомобилях Audi).

Основной недостаток вариаторов скрыт в отсутствии задней и нейтральной передач. Последнюю проблему на разных автомобилях решают по-разному. Например, на Subaru установили электромагнитное сцепление. По сути, оно представляет собой обычное мокрое сцепление, пространство между дисками которого заполнено жидкостью с добавлением частиц металла. Последние под воздействием магнитного поля «притягивают» диски друг к другу. Другой вариант — оснастить вариатор многодисковым сцеплением с гидроприводом и управлением от компьютера, как поступили инженеры, создававшие Honda Civic. Наиболее оригинальный, но и наиболее дорогой выход из положения предложила компания ZF, оснастив вариатор гидротрансформатором. Что касается отсутствия заднего хода, то простейший способ решения этой проблемы — установка планетарной передачи.

Особенности управления

Плюсы: вариатор позволяет наиболее эффективно реализовать возможности двигателя, обеспечивая необходимое изменение скорости и крутящего момента. Минусы: первые автомобили с вариаторами имели весьма непривычную для автолюбителей особенность. Дело в том, что такие автомобили разгонялись при постоянных оборотах двигателя, потому что вариатор поддерживал обороты двигателя, необходимые для лучшего ускорения. Работала такая система очень хорошо, но из-за непривычного звука у водителя создавалось впечатление, что автомобиль разгоняется вяло. Это заставило производителей «научить» управляющую систему вариатора имитировать фиксированные передачи. При этом количество таких «передач» может быть любым, а переключать их водитель может вручную. Первым такую идею предложил Nissan в 1997 г., после чего ее подхватили и другие производители вариаторов.

 

Тороидный вариатор

 Рис. 4. Схема работы тороидного вариатора

 

Еще одна конструкция бесступенчатой трансмиссии появилась в 30-х годах прошлого века, но из-за невысокой долговечности широкого распространения не получила. В ее основе (см. рисунок) лежит поворачивающийся ролик (3), перемещающийся между двумя «чашами» (1 и 2), одна из которых закреплена на коленчатом валу двигателя, а вторая — приводит в движение колеса. В зависимости от угла поворота ролика меняется передаточное отношение. Недостаток этой трансмиссии заключается в том, что передача крутящего момента полностью зависит от трения ролика с чашами. Соответственно, чем выше момент, тем сильнее давит ролик на чашу, ускоряя ее разрушение. Единственной компанией, сумевшей довести эту конструкции до массового производства, стал Nissan. Для этого инженерам компании пришлось провести огромную работу по исследованию специальных сталей и трансмиссионных масел, а также пристыковать к вариатору планетарную передачу и гидротрансформатор, которые обеспечивают задний ход и «нейтраль» соответственно. В итоге с 1999 года с заводского конвейера ограниченными сериями стали сходить седаны Cedric и Gloria с 3-литровыми V-образными «шестерками», работающими в паре с тороидными трансмиссиями.

 

Особенности управления

Все сказанное о вариаторах клиноременных можно смело отнести и к вариаторам тороидным.

 

Классический «автомат»

Классическая автоматическая коробка передач (АКПП) состоит из двух основных компонентов. Первый из них — это гидротрансформатор. На автомобилях, где он применяется, маховик заменен «бубликом», состоящим из двух половинок. Первая — насосное колесо, приводимое в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Вторая — турбинное колесо, соединенное с ведущим валом коробки передач. На обеих «половинках» имеются направляющие лопатки, а пространство между ними частично заполнено жидкостью, которая и передает крутящий момент от двигателя к коробке передач. Особенность простейшего гидротрансформатора (который справедливо называть гидромуфтой) заключается в том, что он передает крутящий момент практически без изменения (не считая потерь при перемешивании жидкости). Однако если внутри «бублика» установить неподвижный реактор, лопатки которого определенным образом направляют поток жидкости, то крутящий момент «на выходе» будет увеличиваться. Это полезно при резких стартах на низшей передаче, но вредно при движении на высоких скоростях. Поэтому по мере разгона момент «на выходе» из гидротрансформатора плавно уменьшается, а реактор начинает вращаться вместе с турбинным и насосным колесами. На тех режимах, когда преобразование момента и вовсе не требуется, вступает в работу специальная блокировка, устанавливающая жесткую связь между элементами гидротрансформатора.

 

Рис. 5. Схема работы планетарной передачи АКПП

 

Второй, не менее важный компонент «автомата» — планетарная коробка передач. Простейшая планетарная передача (см. рисунок) состоит из следующих компонентов — двух больших зубчатых колес (1 и 2) и нескольких шестерен небольшого размера (3), смонтированных на специальной раме, именуемой водилом (4). Эти шестерни называют сателлитами, потому что вращаются они вокруг центрального, «солнечного», зубчатого колеса, как спутники вокруг планеты. Теоретически любая из трех составных частей (зубчатые колеса или блок сателлитов) может вращаться, в то время как одна из двух других должна быть заторможена, тогда с третьей можно снимать выходной момент. В планетарной коробке передач несколько планетарных рядов, связанных в сложную систему. Чтобы включить нужную передачу, многодисковые муфты и тормоза связывают или останавливают отдельные элементы рядов. Стоит отметить, что механическая начинка «автоматов» за время их существования изменилась весьма незначительно. Разве что число передач выросло с двух (на Vauxhall Victor) до восьми (на Lexus LS460). А вот системы управления значительно эволюционировали. Если на первых автомобилях с «автоматами» приходилось выбирать нужную передачу, передвигая маленький выключатель вверх или вниз, то уже к середине прошлого века трансмиссии «научились» делать все самостоятельно. Позднее эту «самостоятельность» стало возможным корректировать с учетом манеры езды конкретного водителя, выбирая один из нескольких режимов работы. Например, активный водитель мог выбрать режим «спорт», а спокойный — режим «комфорт». Наиболее современные «автоматы», называемые адаптивными, способны без подсказок «подстраиваться» под водителя.

 

Особенности управления

Плюсы: сегодня адаптивные «автоматы» стали настолько совершенными, что даже опытные водители отказываются от автомобилей с «механикой». Минусы: «автомат» — достаточно сложное, дорогое и тяжелое устройство. При этом потери мощности в гидротрансформаторе довольно велики, что уменьшает мощность двигателя и увеличивает расход топлива.

Что же выбрать?

Сегодня наиболее оптимальным выбором трансмиссии является классический «автомат», Если не смотреть на его высокую цену. Но более доступной и при этом столь же совершенной автоматической трансмиссии сегодня просто не существует.

Многие специалисты убеждены, что со временем вариатор вытеснит все остальные трансмиссии. При этом предпочтение будет отдано вариатору тороидному, так как в нем отсутствует ремень, износ и растяжение которого сегодня являются основной проблемой. Но перед этим придется решить еще немало проблем, связанных с выбором подходящих материалов и смазки. А пока инженеры совершенствуют классический «автомат» и ищут ему доступную альтернативу в виде автоматизированной «механики» и трансмиссий с прямым включением (DSG)

 

 

01.06.2013

  

 

  

 

comments powered by HyperComments

Смотрите также:

www.gorod21veka.ru

Коробка передач - Устройство автомобиля - Журнал - Тест-драйвы - Тюнинг - Обзоры

Назначение

Говоря сухим техническим языком, коробка передач служит 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 (накатом).

А теперь с точки зрения новичка давайте разберемся - зачем вообще нужна коробка передач на автомобиле, и для чего нужно переключать передачи? Переключение передач - необходимость, возникшая в связи с неравномерной характеристикой крутящего момента ДВС. Сравним для примера ДВС и электродвигатель.

Основное различие между автомобильным и электрическим тяговым двигателем с интересующей нас точки зрения заключается в тяговых характеристиках, то есть в том, как меняется в зависимости от числа оборотов мощность и крутящий момент. У электродвигателя крутящий момент при небольших оборотах довольно велик. По мере раскручивания момент падает. Для транспортной машины такая характеристика наиболее благоприятна: при трогании с места и разгоне, когда приходится преодолевать значительные силы инерции, желательно иметь как можно больший крутящий момент. А для поддержания равномерного движения момент нужен уже намного меньше. Заметим, что мощность электродвигателя на любых оборотах может оставаться близкой к максимальной и на всех режимах используется почти полностью, то есть он отлично приспособлен к дорожным условиям работы. У двигателя внутреннего сгорания все обстоит иначе: мощность при низких оборотах у него значительно понижена, а величина крутящего момента в пределах эксплуатационных чисел оборотов вообще мало изменяется. График показывает (рис.А), что если сопротивление движению увеличилось, и обороты двигателя начинают падать, то у электродвигателя это сопровождается значительным (в несколько раз) увеличением крутящего момента; у автомобильного же двигателя момент сначала немного растет, а потом уменьшается - двигатель глохнет. Как видим, тяговая характеристика двигателя внутреннего сгорания совершенно неудовлетворительна. Но силовая установка с таким мотором по своей легкости, экономичности и другим качествам пока превосходит электромотор. Поэтому конструкторам пришлось примириться с недостатками ДВС и для их преодоления поставить на автомобиль коробку передач, которая изменяет передаточное отношение между двигателем и ведущими колесами и соответственно крутящий момент на них. На рисунке Б показано, как с помощью ступенчатой коробки передач тяговая характеристика ДВС пытается приблизиться к идеальной гиперболе.

А что такое передаточное отношение? Немного углубимся в механику. В шестеренчатой передаче, состоящей из двух шестерен, одна из которых является ведущей, а другая ведомой, их относительные размеры определяют скорость вращения и крутящий момент. Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей и называется передаточным числом. Если ведущая шестерня меньше ведомой, то скорость вращения ведомой будет меньше, а крутящий момент – больше, и наоборот. То есть, выигрывая в силе, теряем в скорости, и, напротив - выигрывая в скорости, теряем в силе. Если в передаче участвует несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Для получения различного по величине крутящего момента, необходимого для работы автомобиля в разных условиях, в коробке передач имеется несколько пар шестерен с различным передаточным числом. Если между ведущей и ведомой шестернями поместить промежуточную, то ведомая шестерня изменит направление вращения на обратное (получим передачу заднего хода).

Таким образом, любая коробка передач, будь то «механика», «автомат» или вариатор, служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных условиях движения путем изменения передаточного отношения.

В любой коробке передач выделяют высшие и низшие ступени (передачи).

При трогании с места, разгоне, движении на небольшой скорости и по бездорожью - необходим высокий крутящий момент, который достигается при средне - высоких оборотах, но отсутствует необходимость развивать высокую скорость. Для движения в этом режиме служат низшие ступени коробки передач (обычно с первой по третью), имеющие наибольшее передаточное отношение; при этом даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать медленно.

Для равномерного движения на высокой скорости необходимо обеспечить большую частоту вращения колёс, поддерживая обороты двигателя в оптимальном диапазоне. Для этого служат высшие передачи (от четвертой и выше), имеющие значительно меньшие передаточные числа по сравнению с низшими. При этом автомобиль будет при тех же оборотах двигателя ехать достаточно быстро, пока не будут достигнуты максимальные рабочие обороты двигателя. Однако на высших передачах автомобиль не может двигаться с небольшой скоростью и, тем более, трогаться с места, так как двигатель не сможет развить крутящего момента, необходимого для того, чтобы сдвинуть автомобиль с места, и заглохнет.

Передача с передаточным отношением, равным 1, называется прямой (как правило, четвертая). Если передаточное число меньше единицы, такая передача называется ускоряющей (от пятой и выше). Ускоряющая передача включается при движении автомобиля в хороших дорожных условиях, когда не требуется большой силы тяги на ведущих колесах. Давая возможность двигателю работать с пониженными оборотами, ускоряющая передача способствует уменьшению износа двигателя и экономии топлива

С понятием передаточного числа связано выражение «длинная коробка» и «короткая коробка». Речь идёт о разнице в передаточных числах разных передач – в «длинной» коробке она больше. Рассмотрим два автомобиля, одинаковых во всём, кроме коробок передач. Водитель авто с «короткой» коробкой, поддерживая высокие обороты мотора, разгонится быстрее и быстро наберёт максимальную скорость. Водитель на машине с «длинной» коробкой разгоняться будет дольше, но до более высокой скорости. Таким образом, выбор коробки зависит от темперамента водителя. С «короткой» коробкой автомобиль более динамичен, но чаще приходится переключаться. С «длинной» – не такой резвый, но диапазон скоростей на одной передаче больше, то есть, можно добраться до высшей передачи и кататься на ней со скоростью от пятидесяти до ста с лишним, изменяя её только газом и тормозом. Любители агрессивного «спортивного» стиля предпочтут «короткую» коробку, люди спокойные – длинную.

Типы КПП

Современные автомобили могут оснащаться одним из четырех видов КПП – механической, автоматической, роботизированной или вариаторной.

Механическая коробка передач с ручным переключением состоит из набора шестерен. Изменение передаточного числа осуществляется путем введения их в зацепление в различных сочетаниях. К плюсам данной коробки следует отнести высокий КПД, простоту, низкую цену, высокую динамику и наименьший расход топлива по сравнению с остальными коробками. Из недостатков следует отметить неудобство управления, особенно при движении в городе. 

Автоматическая КПП – планетарная коробка передач с автоматическим переключением. Планетарная передача состоит из нескольких шестерен, называемых планетарными или сателлитами, вращающихся вокруг центральной (или солнечной) шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни (как планеты вокруг Солнца), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. В современных коробках используются несколько планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел.

К преимуществам автоматической коробки следует отнести, прежде всего, удобство управления и комфорт. АКПП способны менять передачи на полной мощности двигателя, что практически неосуществимо в МКПП. В плюсы «автомата» можно добавить плавность хода во время переключения, отсутствие откатывания при трогании с места, защищенность двигателя и деталей трансмиссии от перегрузок и поломок из-за неправильного включения передач, увеличенный ресурс.

К недостаткам АКПП обычно относят более низкий КПД, более высокую цену, а также стоимость ремонта и обслуживания, повышенный расход топлива, ухудшение динамических качеств автомобиля, задержки в переключении передач. Однако с каждым годом эксплуатационные свойства автоматических коробок улучшаются, а число поклонников АКПП уверенно растет. 

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Его главные детали - два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапециедальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень наружу - радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу - передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой. Вместо ремня может применяться цепь, набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется. Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Главным преимуществом вариатора является то, что двигатель постоянно работает в оптимальном режиме. Как бесспорные плюсы вариатора (по сравнению с АКПП) выступают: экономичность, более плавный ход и динамичный разгон. Вариатор проще по конструкции, чем обычный «автомат». Однако по сравнению с МКПП вариаторы имеют меньшую экономичность и динамику.

Основным минусом вариатора является его несовместимость с мощными моторами из-за слабости и недолговечности ремней. Также ограничивают применение бесступенчатой трансмиссии потребность в дополнительных механизмах для режимов трогания и заднего хода,высокая стоимость, дорогое обслуживание и ремонт. 

Роботизированная коробка – это обычная механическая коробка передач. Для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии также используется стандартное «сухое» однодисковое сцепление. Отличие состоит в том, что процессы включения-выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Такая коробка облегчает процесс управления автомобилем, освобождая от необходимости переключать передачи вручную и задумываться о том, какую именно передачу включить в данный момент. К преимуществам коробки-робота можно отнести небольшой вес, невысокую стоимость и экономичность.

Этот тип коробки имеет и несколько существенных недостатков. В первую очередь это касается плавности его работы, которая оставляет желать лучшего. Передачи переключаются с заметной задержкой, а в режиме «газ в пол» появляются толчки и рывки при переключениях. Не спасает и ручной режим, сцеплением ведь все равно управляет электроника. В четкости переключений «робот» уступает даже простому «автомату». К тому же, «роботу» свойственен небольшой откат при начале движения. Такой тип коробки обычно ставят на недорогие модели.

Более совершенной является роботизированная коробка с двойным сцеплением. В такой коробке одно сцепление включает нечетные передачи, а другое - четные. Во время езды крутящий момент передается по одному сцеплению, то есть диск сомкнут. В то же время диск второго сцепления разомкнут, но в самой коробке следующая передача уже включена. Когда электроника «чувствует», что надо переключаться на другую передачу, то первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Это позволяет избавиться от рывков при переключениях и обеспечивает непрерывный поток мощности от двигателя к колёсам, что недостижимо для обычной механической коробки с одним сцеплением. Режим переключения – как ручной, так и автоматический. Технически это довольно сложный вид коробки (а значит, и недешевый), но по динамике и экономии топлива он превосходит даже простую механику. 

autogive.ru

Коробка передач в автомобиле

Трансмиссия любого автомобиля – это система, выполняющая функции преобразования, распределения и доведения крутящего момента от двигателя до ведущих колес. Коробка передач является наиболее важным элементом данной системы.

КПП: функции и основные типы

Коробка передач автомобиля предназначена для преобразования и распределения крутящего момента двигателя для последующего доведения его до ведущих колес, а также для изменения объема тяговых усилий при различных условиях движения транспортного средства. Кроме того, она призвана обеспечить разобщенную работу ведущих колес и двигателя (например, при прогреве двигателя или его работе на нейтральной передаче).

На данный момент существует четыре основных типа коробки:

  1. механические;
  2. роботизированные;
  3. автоматические;
  4. вариатор.

Механическая КПП («механика», МКПП) имеет самый простой принцип работы. Она представляет собой цилиндрический редуктор, для которого предусматривается ручной способ переключения передач.

Роботизированная коробка передач («робот») – это обычная «механика», в которой функции включения и выключения сцепления, переключения скоростей полностью автоматизированы. Управление данными процессами осуществляется специальными сервоприводами, которые контролируется электроникой.

Автоматическая КПП («коробка-автомат», АКПП) включает в себя гидротрансформатор, который заменяет сцепление и обеспечивает функцию регулирования крутящего момента, и механическую коробку передач (чаще всего, планетарный редуктор).

Вариатор – это бесступенчатая коробка передач, в которой используется гидравлический или механический принцип работы при преобразовании крутящего момента. Для вариатора, вообще, не существует понятия «передача»; он выдает их бесчисленное множество.

В настоящий момент и вариатор, и «робот», и «автомат» объединяют одним понятием — автоматическая коробка передач, которая в споре с «механикой» начинает постепенно одерживать верх. Однако до сих пор самой популярной остается МКПП. Это обусловлено следующими факторами:

  1. максимальной простотой конструкции;
  2. надежностью деталей и узлов к механическому воздействию и перегрузкам;
  3. относительной дешевизной обслуживания и ремонта (даже капитального).

Благодаря данным качествам, механическая КПП – это самый распространенный тип коробки передач. Поэтому, не зря, современные автоматические АКПП снабжают функцией ручного переключения передач (например, типтроник).

Основные виды МКПП

Акцентируем внимание на «механике». Это будет наиболее оптимальным хотя бы потому, что знание МКПП позволит при определенных навыках и умениях осуществить ее текущее обслуживание и даже ремонт.

«Механика» — это ступенчатая коробка передач. Иными словами, принцип работы механики заключается в следующем: крутящий момент двигателя изменяется ступенями — парами взаимодействующих друг с другом шестерен. У каждой ступени определенное передаточное число, преобразовывает скорость вращения коленвала двигателя и обеспечивает вращение с необходимой угловой скоростью.

Число ступеней, которыми комплектуется коробка передач, лежит в основе классификации механических КПП. Так, выделяют:

  1. четырехступенчатые;
  2. пятиступенчатые;
  3. шестиступенчатые и более.

Наиболее оптимальным вариантом у специалистов считается пятиступенчатая КПП, которая и является наиболее распространенной в среде «механики».

Вторым критерием классификации механической коробки является количество валов, используемых при преобразовании и распределении крутящего момента двигателя. Существуют трехвальные КПП (используемые преимущественно на заднеприводных транспортных средствах) и двухвальные (применяемые на переднеприводных автомобилях).

Устройство двухвальной КПП и принцип ее работы

Ограничимся анализом наиболее распространенного вида механической коробки передач — двухвальной. Устройство механической коробки передач включает в себя следующие детали и узлы:

  1. первичный (или ведущий) вал;
  2. блок шестерен первичного вала;
  3. вторичный (или ведомый) вал;
  4. блок шестерен вторичного вала;
  5. механизм переключения передач;
  6. муфты синхронизаторов;
  7. картер;
  8. главную передачу;
  9. дифференциал.

Функции первичного вала сводятся к передаче крутящего момента двигателя (посредством соединения со сцеплением). Блок шестерен первичного вала жестко закреплен на валу.

Вторичный вал располагается параллельно первичному. Его шестерни, свободно вращающиеся на валу, находятся в зацеплении с шестернями первичного вала. Кроме того, на ведомом валу находится в жестко закрепленном состоянии шестерня — элемент главной передачи.

Назначение главной передачи и дифференциала сводится к передаче крутящего момента к ведущим колесам транспортного средства. Механизм переключения обеспечивает выбор необходимой передачи в конкретных условиях движения автомобиля.Несмотря на то, что устройство коробки (двух — и трехвальной) различаются, принцип их работы один и тот же.

Нейтраль исключает подачу крутящего момента с двигателя на колеса. Перемещение рычага (включение передачи) означает перемещение муфты синхронизатора специальной вилкой. Муфта синхронизирует угловые скорости вторичного вала и соответствующей шестерни. Затем зубчатый венец муфты зацепляет зубчатый венец шестерни, что обеспечивает блокировку шестерни вторичного вала на самом валу. В итоге коробка передает крутящего момента с определенным передаточным числом от двигателя автомобиля на ведущие колеса.

Принцип работы механической коробки при переключении передач абсолютно идентичен.

Основные неисправности МКПП

Неисправности МКПП определяются особенностями ее устройства и эксплуатации. Наиболее распространенными техническими проблемами механической коробки передач являются следующие.

1. Затрудненное переключение (или включение) передач.Указанная неисправность обусловлена выходом из строя механизма переключения передач, износом и заеданием синхронизаторов или шестерен, недостаточным уровнем или низким качеством трансмиссионного масла в картере.

2. Непроизвольное выключение передач.Это обстоятельство (именуемое в просторечии — «вылетает скорость») определяется неисправностями блокировочного устройства (например, шариков-фиксаторов) и критическим износом синхронизаторов и шестерен.

3. Устойчивый шумовой фон при работе.Данную неисправность необходимо конкретизировать. Специалисты выделяют три ее проявления:

Общий шум коробки обуславливается изношенностью или повреждением подшипников, шестерен, синхронизаторов, шлицевых соединений, а также пониженным уровнем трансмиссионного масла в картере. Шум при работе одной из передач является показателем изношенности или повреждения конкретных шестерен и синхронизаторов. А вот шумовой фон в позиции «нейтраль» чаще всего свидетельствует об износе подшипника ведущего (первичного) вала.

4. Подтекание трансмиссионного масла.Эта проблема коробки передач связана с избытком смазки в КПП или общей негерметичностью картера, вызванной повреждением сальников, уплотнительных прокладок, ослаблением крепления крышек.Чаще всего описанные выше неисправности, связанные с износом и повреждением деталей и узлов, ликвидируются исключительно их заменой. Причем наиболее предпочтительным в этом деле является обращение в специализированный автосервис.

Основы эксплуатация и обслуживания МКПП

При соблюдении правил эксплуатации, правильном техническом и сервисном обслуживании у водителя не должно возникнуть проблем с КПП автомобиля. В этом случае она работает вплоть до окончания срока эксплуатации транспортного средства.

В процессе работы коробки необходимо постоянно контролировать уровень смазки – трансмиссионного масла – и выдерживать необходимый показатель, не допуская ни его превышения, ни занижения. В первом случае в КПП будет концентрироваться избыточное давление, во втором – не будет обеспечиваться должной смазки трущихся узлов и деталей, что приведет к уменьшению срока их работы. Кроме того, важной профилактической мерой является периодическая полная замена смазки, которая осуществляется в соответствии с технической документацией транспортного средства. Этот принцип эксплуатации КПП можно контролировать водителю самостоятельно, без привлечения специалиста.

Весьма часты случаи возникновения механических неисправностей коробки в результате необоснованно агрессивной и грубой работы водителя с рычагом переключения передач. Важно помнить, что переключение скоростей – это смена режимов работы коробки (изменение ступеней). Резкая и быстрая смена передач может привести к быстрому выходу из строя механизма переключения, синхронизаторов, и валов с шестернями.

И еще один момент: важно контролировать, как работает коробка переключения передач. Никто и никогда не заменит человеческий фактор: водителю, ощущающему нестандартность работы КПП, необходимо либо самостоятельно найти и устранить причину неисправности, либо (что предпочтительнее) обратиться к сервис-мену на СТО.

znanieavto.ru

Механическая коробка передач или МКПП

Многие водители не ограничиваются только вождением своего автомобиля, и их интересует куда более интересная информация, чем где находится педаль тормоза в автомобиле. И поэтому не перестаю рассказывать о том, из каких интересных агрегатов состоит ваш любимый автомобиль. Моя очередная статья типа «Как это работает» посвящена одному из часто используемых нами органов управления автомобиля – механическая коробка передач. Полное техническое название – механическая коробка переменных передач, а сокращают обычно до МКПП или просто КПП. Если встретите такие аббревиатуры в документах на машину или в автосалоне, знайте это она, самая обычная и часто встречаемая коробка передач современных автомобилей.

Прежде чем перейти к грубой механике, нахожу нужным поведать вам немного общей вводной информации о том, что это вообще такое механическая коробка передач, зачем она нужна в автомобиле и принцип работы МКПП. По традиции не вижу смысла углубляться в историю создания механической коробки, так как это долго и скучно и позвольте мне сокращать название коробки до МКПП.

Все мы прекрасно понимаем, что рычаг переключения передач – это не вся МКПП, а только орган ее управления. Все мы регулярно им пользуемся, чтобы переключить МКПП на ту или иную передачу и вообще вождение автомобиля практически нельзя представить без коробки передач. Вообще назначение коробки передач в автомобиле это регулирование скорости движения автомобиля и его направление (не забываем про заднюю передачу). Конечно, как вы правильно уже понимаете, скорость движения автомобиля зависит от выбранной вами передачи МКПП. Для чего это нужно? На практике легко разобраться, почему коробка передач так необходима. Попробуйте на своем автомобиле все время ездить на первой передаче, я думаю, что скорость движения ограничиться максимум 60 км/ч и шум двигателя не позволит вам все время ехать на максимуме. Если скорость не устраивает, то можно двигаться на 4-ой передаче, но вряд ли вы сможете стронуться с места, а даже если удастся, то вашей динамике позавидует только гужевая повозка. То есть необходимость коробки переменных передач в автомобиле очевидна даже самому нерадивому водителю.Мы разобрались в том, что МКПП является неотъемлемой частью нашего автомобиля. Но до сих пор не понятно, как МКПП удается при одних и тех же оборотах двигателя, двигаться на разных передачах с разной скоростью? Все очень просто. В МКПП заложен принцип редуктора, который был придуман еще в 19 веке. Этот принцип предполагает 2 вала, на которых закреплены шестеренки разной величины с разным количеством зубов. Если покрутить один вал, то его шестерня начнет толкать шестерню второго вала. А так как одна шестерня больше другой, то валы будут вращаться с разной скоростью. А теперь представьте, что МКПП состоит из нескольких таких пар с разными сочетаниями размеров шестерен, первый вал вращает двигатель, а второй – это выход на колеса вашего автомобиля. Разберемся в вышесказанном. Получается, что разные пары шестерен, установленные в МКПП – это и есть разные передачи, которые мы переключаем. МКПП изначально вращает двигатель автомобиля с одной скоростью, а на выходе из коробки передач на колеса получаем другую скорость вращения. И скорость этого вращения будет меняться в зависимости от того, какую передачу (пару шестерен) мы выберем.

Схема 1. Принципиальная схема работы механической коробки передач.Фото: Autogurnal.

Теперь давайте по схеме 1 закрепим, полученную информацию. Итак, мы разобрались, что МКПП с одной стороны связана с двигателем, который вращает механизмы внутри ее. С другой стороны МКПП имеет выходной вал, который связан с ведущими колесами нашего автомобиля. Так же мы успели понять, что МКПП представляет собой корпус, в котором установлено несколько пар шестерен разного размера. А посредством использования разных пар этих шестерен получаем различную скорость движения выходного вала на колеса автомобиля. Представьте, что на схеме прямоугольники одинакового цвета это и есть наши пары шестерен. Каждая пара соответствует своей передаче. То есть получается, что вращение двигателя мы можем передать колесам через любую из этих пар шестерен. А так как размеры шестерен различные, то и скорость вращения выходного вала будет разная. Если мы заставим сцепиться первую (синюю) пару шестерен, то путь вращающего момента покажет белая линия. В этом случае если прокрутить вал 1 на один оборот, то вал 2 повернется примерно на 1/3 оборота. Это происходит из-за того, что ведущая шестеренка в паре (то есть та, которая крутит) меньше, чем ведомая шестеренка (то есть та, которую крутят). При этом сила вращения, которая передается на вал 2 самая большая, по сравнению с другими парами, показанными на схеме 1. Таким образом, мы увидели в действии работу 1-ой передачи нашего автомобиля (очень принципиально и схематично конечно). При включении 1-ой передачи мы получаем малую скорость, но большую мощность, в чем Вы убедились уже из личного опыта.

Вот мы тронулись с места на 1-ой передаче и набрали скорость. Но эта скорость, даже если вы нажмете педаль газа «в пол», на большинстве автомобилей не превысит 60 км/ч. Соответственно, мы переключаемся на 2-ую передачу. На нашей схеме ей соответствует 2-ая зеленая пара шестерен. Что же происходит? Мы зацепили 2-ую пару шестерен. На валу 1 шестерня увеличилась, а на валу 2 наоборот – уменьшилась. Это означает, что если сейчас повернуть вал 1 на один оборот, то вал 2 повернется уже на 2/3 оборота. Из этого можно сделать вывод, что вал 2, который выходит на колеса, станет вращаться быстрее, чем при 1-ой передаче, но мощность передаваемого вращения, станет меньше. Так будет происходить и дальше. Чем выше передача, тем больше скорость и меньше мощность, передаваемая на колеса нашего автомобиля. Это есть закон механики. Поэтому стронуть автомобиль с места на 4-ой передаче практически невозможно. А почему же тогда автомобилю становится легче разгонятся, например, на 3-ей передаче, если он уже движется с какой-то скоростью? Ответ прост. Наш автомобиль движется, а значит, колеса крутятся, колеса соединены с валом 2, значит, он тоже крутится. И если вал 2 уже вращается с какой то скоростью, то двигателю нужно его просто подталкивать, чтобы двигаться еще быстрее. А это намного легче, чем сталкивать с места 1,5 тонную махину. Этот эффект можно сравнить с тем, когда вы толкаете автомобиль вручную. Столкнуть его с места очень трудно, но когда он набрал хоть какую-то скорость, становится намного легче.

У разных марок автомобиля диапазоны скоростей на той или иной передаче могут отличаться из-за разных размеров шестерен. Поэтому советовать на какой скорости переключаться на ту или иную передачу было бы глупо. Нужно полагаться на свои ощущения или если они подводят, тогда можно пользоваться тахометром. Вот и закончились мои мысли по поводу того, как пояснить для начинающих водителей принцип работы механической коробки передач. Надеюсь, вам эта информация была полезна, вскоре я продолжу эту тему и выложу полное описание работы МКПП на более профессиональном языке и в более глубокой форме. Спасибо за внимание.

Принцип работы МКПП, часть 2 (подробно)

В первой части статьи я попробовал создать у вас общее представление о принципе работы МКПП. А теперь я на более профессиональном языке попробую описать подробно процессы, происходящие в МКПП, и продолжу свой рассказ.

Что бы правильно понять суть работы МКПП, посмотрим, из каких частей она состоит. Наиболее распространенный тип механической коробки передач — это МКПП переднеприводных автомобилей. Поэтому, мы будем разбирать принцип работы МКПП автомобиля именно с передними приводными колесами (мкпп автомобилей с задними приводными колесами конструктивно отличается от данной). Нужно заметить, что российские МКПП очень схожи по конструкции с иностранными, так что эта информация будет полезна и владельцам российских автомобилей.

Механическая коробка передач автомобиля Ниссан Примера P12 — вид изнутри.Фото: Autogurnal.

На фотографии вы видите коробку передач с механическим приводом автомобиля Ниссан Примера P12. С нее снят основной кожух и привод включения передач, так понятнее где расположены основные части механизма. МКПП состоит из 3 основных узлов – первичный вал, который вращается посредством двигателя, вторичный вал на который передается вращение через первичный и дифференциал (приводится во вращение вторичным валом соответственно). Работу дифференциала мы разбирать не будем, так как это тема отдельной статьи. Будем считать, что эта большая шестерня (дифференциал) справа на фотографии – это просто выход мощности на колеса автомобиля. Значит, нам просто нужно разобрать, как взаимодействуют между собой первичный и вторичный вал, и что происходит в процессе переключения передач.

Схема 2. Принципиальная схема работы механической коробки передач (МКПП).Фото: Autogurnal.

Как вы уже успели заметить, первичный и вторичный валы находятся в постоянном зацеплении. То есть все шестерни, постоянно вращают друг друга. Но если бы все шестерни на валах были жестко закреплены, то вторичный вал всегда пытался бы вращаться с разной скоростью из-за разного размера шестерен (мы это разобрали выше, принцип редуктора). Поэтому, чтобы вторичный вал не заклинивало и мы получили собственно эффект переключения передач, жестко (то есть напрессованы) закреплены только 4 шестерни на первичном валу и шестерня 5-ой передачи на вторичном валу. А 4 шестерни на вторичном валу и шестерня 5-ой передачи на первичном валу свободно вращаются относительно своего вала через подшипник. Я немного усовершенствовал предыдущую схему, так что берем ее в помощь и смотрим. Подытожим полученную информацию практикой. Например, автомобиль стоит на месте с заведенным двигателем, что тогда происходит в МКПП? Начнем с колес, они стоят на месте и не вращаются, тогда соответственно вторичный вал тоже не вращается. Но двигатель заведен и соответственно вращает первичный вал. Получается, что первичный вал вращается с жестко закрепленными на нем шестернями, которые далее передают вращение на соответственные им шестерни на вторичном валу. А шестерни на вторичном валу свободно вращаются относительно его, так как посажены на вал через подшипник скольжения.

Так ведет себя МКПП, когда автомобиль стоит на месте, а что нужно сделать, чтобы автомобиль стронулся с места и начал движение? Нужно как-то передать вращение с первичного вала на вторичный, а, следовательно, и на колеса автомобиля. Для этого необходимо, чтобы в одной из пар шестерен обе шестерни стали жестко закреплены на обоих валах. Тогда крутящий момент через шестерню первичного вала будет передаваться на шестерню вторичного вала, а с нее и на сам вторичный вал. Для этого в МКПП есть такая вещь, как синхронизатор (смотрим расположение на схеме). Синхронизатор выполнен в виде муфты, которая надета на шлицы вторичного вала (и один синхронизатор надет на первичный вал для включения 5-ой передачи). Синхронизатор не может вращаться относительно вала, на котором расположен, так как надет на шлицы, но зато может двигаться по шлицам влево или вправо, если смотреть по схеме (для 5-ой передачи только вправо). На синхронизаторе выполнены 2 ряда зубцов слева и справа и на шестернях со стороны синхронизатора так же выполнены соответственные зубцы, которые могут входить в зацепление друг с другом. В нашей МКПП есть 3 синхронизатора – один для 1-ой и 2-ой передачи, второй для 3-ей и 4-ой передачи и третий для 5-ой передачи. Разберем работу синхронизатора 1-ой и 2-ой передачи.

Синхронизатор вращается заодно с валом и может двигаться вправо и влево. Если сдвинуть синхронизатор влево, то зубцы синхронизатора войдут в зацепление с зубцами шестерни 1-ой передачи. Получается, что сейчас шестерня 1-ой передачи на вторичном валу и синхронизатор стали одним целым. Значит вращение с двигателя, передаваемое на шестерню 1-ой передачи первичного вала, посредством зацепления идет на шестерню 1-ой передачи вторичного вала, которая вращает зацепленный на ней синхронизатор, а синхронизатор уже вращает вторичный вал. В итоге, вторичный вал начнет вращать колеса и автомобиль начнет движение.

Теперь, если мы подвинем синхронизатор вправо, то вернем его в среднее положение и высвободим шестерню 1-ой передачи вторичного вала. Она будет снова свободно вращаться, не передавая вращение на колеса. Толкнем синхронизатор еще вправо и зацепим его с шестерней 2-ой передачи вторичного вала. Теперь синхронизатор вращается заодно с шестерней 2-ой передачи вторичного вала, а значит, вращение пойдет по такому же принципу, но уже через пару шестерен 2-ой передачи, а скорость вращение вала увеличится. Так же точно движением другого синхронизатора влево или вправо приводим в действие 3-ю или 4-ю передачу. Свободно вращающаяся шестерня 5-ой передачи с синхронизатором располагается на первичном валу в данной МКП, а парная ей шестеренка на вторичном валу закреплена жестко. 5-я передача включается так же движением синхронизатора вправо (смотрим на схеме). Как вы уже догадались, это мы, находясь в автомобиле, толкаем синхронизаторы в ту или иную сторону, двигая рычаг переключения передач. Движение синхронизаторов происходит посредством механизма переключения передач. На различных МКПП он может быть выполнен по разному. Но это всегда система нескольких тяг идущих от рычага переключения передач до самой коробки. Внутри МКПП система переключения состоит из валиков, на концах которых закреплены вилки, надетые на синхронизаторы. Когда мы хотим включить какую либо передачу, то толкаем рычаг переключения передач. Это движение через систему тяг передается определенному валику с вилкой, а уже она в свою очередь двигает нужный нам синхронизатор в сторону выбранной передачи. Заметьте, чтобы включить, например, 2-ю передачу после первой, нужно сначала выключить первую. Таким образом, конструкция синхронизатора исключает включение сразу нескольких передач, а следовательно и исключает заклинивание валов в МКПП.

Механическая коробка передач автомобиля Ниссан Примера P12 — механизм включения передач и промежуточная шестерня заднего хода.Фото: Autogurnal.

Многие заметят, что я в рассказе ничего не было сказано про заднюю передачу. Это потому, что включение ее отличается от остальных. На фото я обозначил небольшой вал с шестерней. Это так называемая промежуточная шестерня задней передачи. Как же происходит включение? На первичном и вторичном валу есть отдельная пара шестерен для передачи заднего хода, но эти шестерни изначально не зацеплены дуг с другом. Одна шестерня приводит во вращение другую через вышеупомянутую промежуточную шестерню. Обе шестерни заднего хода жестко закреплены на своих валах. Поэтому вторичный вал вращается без помощи синхронизатора, но уже в отличную от других передач сторону из-за, вмешавшейся промежуточной шестерни заднего хода. Так вторичный вал, а, следовательно, и дифференциал и колеса автомобиля начинают вращаться в обратную сторону, и мы получаем задний ход. Передача заднего хода, обычно, включается без синхронизатора, простым движением промежуточной шестерней по своему валу в сторону соответственной пары шестерен заднего хода. Почему не нужен синхронизатор? Задняя передача – это единственная передача, которая включается только при полной остановке автомобиля. Все остальные могут включаться в движении автомобиля. Дело в том, что при движении автомобиля, колеса передают вращение на вторичный вал через дифференциал, а двигатель одновременно передает вращение на первичный вал. Получается, что 2 вала вращаются одновременно разными источниками и не всегда скорость их вращения совпадает. Что бы в этот момент включить нужную передачу без повреждения шестерен и посторонних звуков и помогает синхронизатор. Он сглаживает (синхронизирует) разность скоростей вращения валов и включает передачу плавно и без стуков. Но если, например, на скорости 60 км в час начать включать 1-ую передачу не спасет даже синхронизатор, хруст вы услышите небывалый. Но, в итоге, синхронизатор позволит вам включить «первую», когда уравняет скорости валов, но этими действиями вы причините большой вред вашей механической коробке передач. Одно из правил пользования МКПП – это включение передач, только соответственно скорости движения и включение передачи заднего хода только при полной остановке автомобиля. Особенно часто нарушение этого правила можно наблюдать во дворах жилых домов, когда водители паркуют на стоянке свои автомобили. Не дождавшись полной остановки автомобиля, начинают сразу включать заднюю передачу. От чего слышан отменный хруст промежуточной шестерни задней передачи, которая не может попасть на зуб парной шестерни на вторичном валу из-за того, что он еще движется в другую сторону. Поэтому лучше всего дождаться полной остановки автомобиля и выдержать небольшую паузу на сцеплении, чтобы первичный и вторичный валы успели полностью остановиться. Тогда задняя передача включиться четко, без хруста.

На этом я закончу свой рассказ о принципе работы МКПП. В этой статье вы посмотрели, из чего состоит механическая коробка передач и как взаимодействуют детали внутри ее. Надеюсь, моя статья помогла вам разобраться с этим вопросом. Спасибо за внимание!

autogurnal.ru

Механическая коробка передач: устройство и принцип работы

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.

Назначение МКПП

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 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.

От ведомого вала осуществляется передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса через карданный вал (на заднем приводе) или через редуктор и ШРУСы (на переднем приводе). Когда синхронизатор зацепляет напрямую ведущий и ведомый валы без участия шестеренок, то при этом коробка обеспечивает максимальный КПД. Для задней скорости установлена промежуточная «паразитная» шестерня, меняющая вращение на обратное.

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.

Плюсы:

Минусы:

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

Плюсы:

Минусы:

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:

Недостатки:

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.

Интересное по теме:

загрузка...

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

ktonaavto.ru

Смотрите также