Двигатели внутреннего сгорания, как бензиновые, так и дизельные, имеют достаточно узкий рабочий диапазон. Механическая коробка передач необходима для обеспечения оптимального режима работы силового агрегата.
Изменения передаточного соотношения осуществляется вручную, обычно переводом рычага из одного положения в другое. Для обеспечения переключений производится разрыв потока мощности при помощи механического сцепления.
Экскурс в историю
На первых автомобилях не было привычного для нас редуктора с зубчатыми передачами, усилие на ведущие колеса передавалось ремнем. Такое устройство использовал Карл Бенц — для увеличения скорости водителю необходимо было перекинуть кольцо с одной пары шкивов на другую. Зубчатые колеса в трансмиссии впервые применил Вильгельм Майбах, в автомобилях его конструкции были механические коробки.
Передача крутящего момента от нее на ведущие колеса осуществлялась при помощи стальной цепи. Соосная коробка в начале 20 века появилась на автомобилях Луи Рено, который также является изобретателем карданного вала.
На первых порах в автомобилестроении преобладала разнесенная компоновка агрегатов, при которой редуктор располагался отдельно от силового агрегата. Передача крутящего момента в них происходила через специальный вал, как было на модели BMW 501.
Механические коробки первых выпусков были очень сложными, управление ими требовало значительных усилий и хороших навыков. В 1928 году американский инженер Шарль Кетеринг из General Motors предложил устройство для синхронизации. Первая удачная коробка, снабженная таким механизмом, была установлена на автомобиле «Корвет». На европейском континенте лидером в разработке трансмиссий стала компания ZF.
Прочно закрепившееся название МКПП имеет следующую расшифровку аббревиатуры -механическая коробка переключения передач. Ранее в названии под первой буквой П понималось слово перемены, однако со временем оно было заменено на более подходящее по смыслу. Сокращенное наименование механической коробки в технических описаниях часто фигурирует с числом, обозначающим количество ступеней.
Современная МКПП имеет достаточно совершенное устройство, обеспечивающее, помимо переключения передач в движении, выполнение ряда функций:
- обеспечение перемещения автомобиля задним ходом;
- разобщение трансмиссии и работающего двигателя автомобиля во время кратковременных остановок;
- наличие нейтрального положения коробки позволяет выполнять пуск двигателя.
Автомобили, оснащенные такого рода трансмиссиями, при прочих равных показателях экономичнее машин с автоматической трансмиссией.
Принцип работы МКПП
Начало движения машины, медленная езда по плохой дороге вызывает большое сопротивление. Автомобилю с механической коробкой передач в таком режиме требуется максимально большой крутящий момент.
КПП при этом выполняет функции понижающего редуктора и даже при больших оборотах транспортное средство двигается с относительно небольшой скоростью. После прекращения разгона водитель переключает режим, и частота вращения коленвала вновь возвращается в оптимальный диапазон.
Равномерное перемещение по плоскости требует меньших усилий, которые и обеспечиваются повышенными передачами.
Принцип работы механической коробки передач состоит в создании соединений между ведущим (входным) валом и ведомым (выходным) через сочетания шестеренок с разным количеством зубьев. Это позволяет подстраивать трансмиссию под изменяющиеся условия движения транспортного средства.
Для чайников, как принято называть неспециалистов, принцип работы механической коробки передач можно объяснить буквально в нескольких словах. Устройство обеспечивает нормальную работу двигателя за счет изменения числа оборотов, увеличивая или уменьшая усилие на ведущих колесах. Это позволяет удерживать наилучший режим работы силового агрегата при трогании с места, разгоне и снижении скорости.
Такой принцип работы МКПП сохраняется у всех машин: и с полным, и с задним, и с передним приводом. Устройство трансмиссии в каждом из случаев имеет свои особенности, но при этом основные элементы конструкции и их назначение сохраняются. Перемена передаточного числа происходит за счет введения в действие определенной комбинации из шестеренок с разным количеством зубьев.
Данные соотношения для каждого двигателя подбираются индивидуально в ходе расчетно-конструкторских работ и натурных испытаний. При этом учитывается множество факторов и, в первую очередь, параметры двигателя. Физический принцип работы МКПП при этом остается неизменным, водитель управляет изменением режима вручную путем переведения рычага из одного положения в другое.
Видео — механическая коробка передач, принцип работы:
Наглядное представление о принципе работы МКПП можно получить после просмотра видео ролика. Схематическое анимированное изображение как нельзя лучше демонстрирует взаимодействие деталей между собой. Такие материалы обеспечивают понимание происходящих процессов, особенно при переключении режимов работы.
Устройство
Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:
- картер;
- входной, выходной и промежуточный валы;
- синхронизаторы;
- ведущих и ведомых шестерней;
- механизма переключения передач.
Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.
Валы и блоки шестерней
В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.
С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые. При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей.
На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.
Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:
- подвижно на шлицах;
- фиксировано на ступицах.
Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.
В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.
Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:
Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.
Механизмы управления
За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.
Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:
- рычага;
- приводов;
- ползунов;
- вилки;
- замка;
- муфты переключения передач.
Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.
Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.
При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.
Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.
Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:
Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.
Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.
Как переключать скорости на механической коробке передач
Эксплуатация автомобилей с МКП и управление ими имеет целый ряд особенностей, которые необходимо знать водителю. Возникает закономерный вопрос: как пользоваться механической коробкой передач? Обучение этому начинается во , начиная от показа инструктором до наработки автоматического навыка в переключении передач.
Как переключать скорости на механической коробке передач обычно указано на схеме, нанесенной на наружную поверхность рукоятки рычага. В целом процесс выглядит следующим образом:
- водитель выжимает сцепление левой ногой;
- рукой переводит рычаг из одного положения в другое;
- плавно отпускает педаль сцепления и плавно нажимает на акселератор.
Переключения передач у механической коробки осуществляется в соответствии со схемой, которая указывается в технической документации к автомобилю. Опытные водители рекомендуют придерживаться приведенных ниже правил, которые позволят увеличить ресурс агрегата:
- использование прямой передачи (обычно четвертой) позволит значительно уменьшить потребление топлива;
- переключение скоростей на механической коробке передач следует выполнять строго в соответствии с разработанной производителем инструкцией;
- включение задней передачи производить только после полной остановки автомобиля;
- педаль сцепления выжимается быстро и до упора ее в пол, отпускать же следует плавно без рывка;
- на обледенелой или мокрой дороге движение накатом недопустимо;
- при прохождении поворотов не рекомендуется производить переключений передач;
- эффективным на свободной дороге является приемом торможения двигателем путем последовательного понижения передачи до минимальной;
- периодический контроль уровня масла в коробке и своевременная замена в процессе технического обслуживания обеспечит увеличение ее ресурса.
Видео — советы как переключать скорости на механической коробке передач:
Освоение приемов управления автомобилем требует постоянной практики. Действия инструктора показаны в мельчайших подробностях, наблюдение за ними позволит сформировать правильные мышечные реакции у начинающего водителя.
Масло для механической коробки передач
Техническое обслуживание агрегатов трансмиссии производится в соответствии с сервисной книжкой. В большинстве коробок МКПП замена эксплуатационной жидкости осуществляется через каждые 50-60 тысяч км пробега. За этот период в ней накапливаются продукты износа и теряются смазывающие свойства.
При ТО следует лить для механической коробки передач, указанное в руководстве по эксплуатации. Особенно это касается машин иностранного производства, применение несоответствующего масла может привести к износу и даже поломке агрегата.
Для ответа на вопрос какое масло в МКПП следует ознакомиться с записями в сервисной книжке, где делаются отметке о марке технической жидкости.
С каждым годом все чаще автопроизводители уведомляют нас о появлении новейших технологий для улучшения проходимости автомобиля, разгонной динамики и других характеристик.
Как правило, это касается не только двигателя, но и трансмиссии. В этой статье мы рассмотрим различные типы КПП, механическую коробку, а также какие бывают автоматические коробки передач на авто кроме механической.
Читайте в этой статье
Типы коробок передач
Трансмиссия (коробка передач) обеспечивает передачу на колеса, при этом коробка передач представляет собой механизмы, при помощи которых происходит преобразование момента (повышение или понижение), изменение скорости и направления движения.
Выделяют четыре общепризнанных типа трансмиссии:
- (известна как «механическая» или «ручная» КПП);
- (автоматическая гидротрансформаторная КПП);
- (роботизированная КПП);
- (бесступенчатая, вариаторная КПП);
Как видно, кроме механических коробок инженеры разработали и автоматическую коробку передач, что значительно облегчает управление автомобилем. Сегодня водители получают возможность выбора в пользу механики или автомата того или иного типа. Давайте рассмотрим виды коробок передач более подробно.
Механическая (ручная) КПП
Первой коробкой передач стала механическая, была сконструирована еще во время появления автомобилей. Изначально такая МКПП состояла из двух передач (одна вперед и одна назад). Через время двигатели стали мощнее, в результате чего агрегат получил три передачи вперед и одну назад.
В скором времени и вовсе разработали четыре передачи вперед. Такие КПП довольно долго были стандартом, прежде чем появилось пять передач (так называемая коробка «пятиступка»). Но процесс модификации не останавливался, поэтому далее МКПП стали получать шесть, семь и даже восемь передач (скоростей) вперед и одну заднюю.
Сегодня стандартом можно считать пятиступенчатую КПП, многие водители выбирают именно такой тип МКПП. Основное преимущество – надежность и возможность собственноручно управлять передачей момента на колеса автомобиля, что позволяет полностью контролировать машину.
Следует отметить, что многие спортивные машины часто оснащены именно механикой, так как данный тип трансмиссии позволяет водителю выполнять «дрифты», срывать машину в управляемый занос и т.д. С коробкой автомат это очень сложно или даже невозможно.
Также можно выделить и другие достоинства МКПП. Например, двигатель можно раскручивать до максимальных оборотов, гибко переключаться с повышенной на пониженную, без особого риска эксплуатировать машину на бездорожье, буксировать прицеп и другие авто и т.д.
Существуют два основных вида механической коробки: с 2 валами и 3. В первом случае двухвальная коробка имеет ведущий и ведомый вал. Во втором также имеется промежуточный вал, а сама коробка является трехвальной. Двухвальный и трехвальный вид механики имеет некоторые различия, однако они не принципиальны.
Водители, эксплуатирующие механику, знают по опыту, что в устройстве имеется . В салоне авто имеется третья педаль, позволяющая включать/выключать сцепление. Сцепление предназначено для передачи крутящего момента, а его выключение дает возможность переключать передачи и делать это плавно.
Итак, можно выделить следующие достоинства МКПП:
- доступная стоимость;
- малый вес;
- экономичность и простота обслуживания;
- небольшое количество трансмиссионного масла;
- возможность активно эксплуатировать ТС;
- допускается толкание автомобиля при запуске двигателя;
- легкость запуска в холодное время года.
Имеются также и недостатки МКПП:
- различные трудности и сложности при управлении (чаще наблюдается у начинающих водителей);
- необходимость менять сцепление каждые 80-100 тыс. км. пробега;
- риск сжечь сцепление раньше времени (обычно у неопытного водителя);
Гидромеханическая АКПП с гидротрансформатором
Такой вид КПП представляет собой два устройства – саму коробку передач и . ГДТ изначально использовался на кораблях, реализуя связь между ведущим винтом и валом. Позже решение начали применять и на автомобилях, а сам гидротрансформатор является сцеплением АКПП. Такой вид КПП появился давно и распространен не менее, чем МКПП. Изначально автоматы имели три передачи, однако сегодня их число доходит до восьми передач (как и у «механики»).
Отличие «автомата» от «механики» заключается в отсутствии привычного фрикционного сцепления. Если просто, гидротрансформатор фактически является турбиной, передавая крутящий момент через масло (жидкость ATF) на крыльчатки. Первая крыльчатка крепится к маховику двигателю, а вторая к валу коробки.
Также в самой коробке имеется набор планетарных передач и , в которой по каналам под давлением также циркулирует масло. Масло в этом случае воздействует на исполнительные механизмы, позволяя включать и выключать передачи в автоматическом режиме. Не трудно догадаться, что такой автомат с учетом ряда особенностей нуждается в большом количестве масла (может доходить до 12 литров и более).
Сегодня автоматы данного типа могут быть или иметь режим , а также ряд других допрежимов. Типтроник является имитацией ручного режима, то есть водитель самостоятельно переключает передачи «вверх» и «вниз». Адаптивный вид автомата «приспосабливается» к манере езды конкретного водителя, раскручивая двигатель и переключая передачи так, чтобы водитель получил необходимый результат.
Если ездить плавно, АКПП как можно быстрее включит повышенную передачу, переключения будут происходить на низких оборотах, значительно экономится топливо. Если же постоянно активно нажимать на педаль газа, система будет дольше оставаться на одной передаче и раскручивать ДВС, позволяя добиться активного разгона. Регулируемый способ управления АКПП позволяет задействовать различные виды режимов: спорт режим, эконом режим, зимний режим и т.д.
Рассмотрим основные достоинства АКПП:
- отсутствие педали сцепления, комфорт и безопасность при управлении (преимущественно для начинающих);
- при должном обслуживании агрегат имеет большой ресурс;
- АКПП бережет двигатель, позволяя избежать ряда ошибок;
- передачи переключаются мягко и без рывков;
- машина не откатывается назад при старте на подъеме;
Следует выделить и недостатки АКПП:
- в холодное время тратится больше времени на разогрев автомобиля и КПП, могут возникать трудности при запуске;
- большое количество масла в трансмиссии;
- запрещена пробуксовка, высокие нагрузки;
- дорогостоящее обслуживание и регулярная замена масла;
- снижен КПД по причине потерь в ГДТ;
- увеличен расход топлива;
Даже с учетом минусов такой автомат пользуется большим спросом, так как значительно упрощает вождение, повышает безопасность и предоставляет необходимый комфорт. Также АКПП при условии своевременного и качественного обслуживания имеет достаточно большой ресурс (как минимум, 250 тыс. км.).
Роботизированная КПП с одним и двумя сцеплениями
РКПП является результатом стремления инженеров объединить все достоинства механической коробки передач и автомата. Фактически, коробка робот — это механика, к которой прикрепили сервоприводы. Указанные механизмы самостоятельно управляют работой сцепления, а также выбирают и включают/выключают передачи.
В салоне, как и в случае с АКПП, остается две педали (газ и тормоз), то есть управлять такой машиной проще. При этом сама коробка имеет фрикционное сцепление, ведущий и ведомый вал (по аналогии с МКПП) и т.д.
Основным минусом можно считать то, что . Также агрегат медленнее переключает передачи, возможны задержки. Еще специалисты отмечают то, что хотя сама коробка служит долго, исполнительные механизмы быстро выходят из строя (уже к 80-120 тыс. км.). При этом их стоимость довольно высокая.
Если суммировать, недостатки «робота» следующие:
- коробка медлительная, совершает при переключении рывки;
- автомобиль на старте откатывается назад;
- низкий ресурс сервомеханизмов;
Что касается преимуществ, достоинства роботизированной КПП:
- нет педали сцепления, переключение передач происходит автоматически;
- меньший расход горючего;
- меньше потерь, лучше разгон и более высокий КПД;
- использование небольшого количества масла (аналогично как и в случае с МКПП).
Еще отметим, что роботизированная коробка передач может быть представлена и другим типом. Речь идет о (например, DSG). Такие КПП в буквальном смысле являются симбиозом автомата и робота, способны обеспечить высокую плавность хода, отличную динамику и топливную экономичность.
Однако минусом является высокая стоимость, требовательность к качеству и количеству масла и уровню обслуживания, а также заметно меньший ресурс по сравнению с АКПП (около 150 тыс. км.). Опять же, проблемными являются узлы сцепления, сервомеханизмы, а также (аналог гидроблока в автомате с гидротрансформатором).
Бесступенчатая вариаторная КПП
Вариатор CVT является конкурентом для всех остальных автоматических КПП (как роботизированных, так и АКПП). По своему строению такой «автомат» сильно отличается от аналогов. Зачастую сцепление вариаторной КПП представлено гидротрансформатором (по аналоги с АКПП), однако сама коробка вариатор имеет ряд конструктивных особенностей.
Вариатор состоит из двух валов (ведущий и ведомый), на них расположены шкивы, которые могут постоянно изменять свой диаметр. Между ремнями натянут ремень вариатора. Во время старта автомобиля ведущий шкив большого диаметра, а ведомого наоборот меньше.
После достаточного ускорения ведущий шкив постепенно уменьшается, изменяя диаметр, в этот момент ведомый увеличивается в размерах. Если сравнивать «автомат» АКПП и «вариатор», то коэффициент полезного действия значительно выше у «вариатора» по причине более жесткой связи.
При помощи наиболее рационального и плавного изменения диаметра шкивов водитель не ощущает перехода со ступени на ступень, что исключает толчки, рывки, задержки. Мощность передается на колеса постоянно, без разрывов. Даже при отпускании педали газа будет сохраняться темп и плавность езды после активного разгона.
Отличия коробки робот от автоматической КПП: на что обратить внимание. Как отличить робот от автомата (визуально, в движении). Рекомендации.
Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.
Механическая «коробка» состоит из :- картера;
- первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
- дополнительного вала и шестерни заднего хода;
- синхронизаторов;
- механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
- рычага переключения.
Схема работы:
1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.
Картер
содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .
Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.
Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.
Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.
Требования к коробке передач
- Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
- высокий КПД
- легкость управления
- безударное переключение и бесшумность работы
- невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
- надежное удержание передач во включенном положении
- простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
- удобство обслуживания и ремонта
Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.
Как работают шестерни?
Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах.
а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).
б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б)
у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.
В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.
Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону
, обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:
Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи:
1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал.
Передаточные числа
Поскольку в «коробке» имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные пары, мы имеем возможность менять общее передаточное отношение. Давайте посмотрим на передаточные числа:| Передачи | ВАЗ 2105 | ВАЗ 2109 |
| I | 3,67 | 3,636 |
| II | 2,10 | 1,95 |
| III | 1,36 | 1,357 |
| IV | 1,00 | 0,941 |
| V | 0,82 | 0,784 |
| R(Задний ход) | 3,53 | 3,53 |
Такие числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на делимое число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, как первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют – прямой . Как правило, это - четвертая. Пятая (или высшая) имеет передаточное число меньше единицы. Она нужна для езды по трассе с минимальными оборотами двигателя.
Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.
Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.
Какие бывают неисправности?
Обычно они появляются в результате грубой работы с рычагом переключения. Если водитель постоянно «дергает» рычаг, т.е. переводит его из одной передачи в другую быстрым, резким движением - это приведёт к ремонту. При таком обращении с рычагом, обязательно выйдут из строя механизм переключения или синхронизаторы.Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.
Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.
Современные производители устанавливают на автомобили самые разные коробки передач, и речь здесь не только об автоматических системах трансмиссии. Даже конструктивно простые разделяются на различные типы и имеют особенности. Давайте рассмотрим существующие виды Фото и не только - далее в статье.
Механическая трансмиссия
Со времен изобретения механической трансмиссии прошло уже более ста лет. За все эти годы конструктора и инженеры вносили в механизм коробки переключения передач массу изменений, которые позволили довести данный механизм практически до совершенства, и теперь в механической коробке практически не осталось серьезных недостатков.
Механическая трансмиссия сегодня считается одной из самых простых и удобных, хотя существуют и более сложные виды коробок передач. Но называть простой и удобной можно лишь ту коробку, где количество ступеней не более 5 - это самый оптимальный вариант. Современные производители производят МКПП и с большим количеством ступеней, к примеру, есть и некоторые виды механических коробок передач с шестью ступенями. Однако это никак не влияет на коэффициент полезного действия современных двигателей.
Секвентальные механические коробки передач
Эта система трансмиссии по устройству и принципу действия также относится к механическим. Идея использовать такое устройство на гражданских автомобилях пришла в головы инженеров из автоспорта. Работает данное решение на базе традиционной механической коробки, однако управление приводом здесь осуществляется посредством электронных систем. Главная особенность, которой отличаются эти виды коробок передач - в них соблюдаются базовый принцип переключения и последовательность. Это гарантирует удобство и комфорт в процессе управления автомобилем - и неважно, на какое расстояние нужно ехать.
Среди преимуществ секвентальной трансмиссии можно выделить возможность выбор оптимальных скоростных режимов посредством быстрых переключений, последовательные действия переключения без какого-либо вреда для мотора на высоких оборотах. Кроме того, преимуществом считается то, как водитель управляет переключениями - на рулевом колесе имеются специальные подрулевые лепестки, позволяющие мгновенно включить нужную передачу на высокой скорости. В этих КПП применяются шестерни с прямыми зубьями, а вот синхронизаторы, которые есть в традиционной механике - отсутствуют. Скорость вращения шестеренок выравнивается при помощи датчика скорости в блоке управления. Эти виды коробок очень любят автогонщики, потому что на 80% сокращается время включения нужной передачи. Это делает вождение удобными как для начинающих, для водителей-профессионалов.
Роботизированные КПП
Роботизированные системы - это виды которые не являются ни механическими, ни можно сравнить с секвентальными трансмиссиями, но в них за переключение отвечает электроника, а в роботизированных решения за смену передачи отвечает специальный электромеханический привод. Роднит эти коробки с механическими то, что в основе этой конструкции лежит традиционная МКПП, но каждый вал оснащен своим сцеплением. Особенностью конструкции, которыми обладают эти виды считается возможность рассчитать передачу, которая в данный момент будет являться самой оптимальной в конкретном режиме. О таких трансмиссиях можно сказать, что они имеют отношения к механическим коробкам. Однако это промежуточное звено между механикой и АКПП как по цене, так и по функциональным возможностям.
Структура механической трансмиссии
Существуют разные виды. Коробка передач автомобиля может быть разной по конструкции и по структуре. Все существующие в мире коробки можно разделить на двух- и трехвальные. В каждом случае имеются преимущества и особенности.
Двухвальная МКПП
Ведущий вал на такой системе трансмиссии полностью гарантирует соединение со сцеплением. Ведомый вал расположен таким образом, что на нем находится блок с Оба обеспечивают разную угловую скорость дифференциал. Механизм переключения может обеспечиваться при помощи тяг либо с применением специальным тросов. Наиболее простым, эффективным, а также надежным вариантом считаются именно тросы. Некоторые виды коробок передач (ВАЗ-2107, например) оснащены именно таким типом привода. Это к тому же самый распространенный привод.
Принцип работы такой КПП очень похож на алгоритм действия трехвальной КПП. Главное различие между ними в некоторых особенностях включения передач. Когда передача включена, рычаг разделяется как в продольном, так и в поперечном направлении. А выбор нужной передачи обеспечивается при помощи всех элементов и их взаимодействия между собой.
Трехвальные МКПП
Конструкция КПП предусматривает наличие ведущего и ведомого валов. Они оснащены синхронизаторами и зубчатыми колесами, а также механизмом включения передач. При помощи ведущего вала обеспечивается подключение механизма к сцеплению. Кроме ведущего вала, есть еще и промежуточный, который включает шестерни из блока. Механизм переключения находится в корпусе КПП. Конструкция его состоит из ползунов с вилками. Для того чтобы исключить работу двух передач одновременно, используют механизмы дистанционного управления. Эти коробки не предусматривают передачу крутящего момента на передние колеса. Когда водитель перемещает рычаг переключения, перемещаются муфты. При помощи ее синхронизируются скорости.
Виды автоматических коробок передач
Жители мегаполисов выбирают автомат.
Самый главный аргумент за АКПП - удобство. И да, на самом деле, с АКПП процесс управления в пробках значительно упрощается. Но что скрывается под знакомым каждому автолюбителю словом «автомат»? Давайте посмотрим, какие виды коробок передач предлагают современные производители.
Гидротрансфортматорная АКПП
Это классика среди автоматических трансмиссий. Механизм представляет собой механический редуктор и гидротрансформатор. Процесс передачи крутящего момента от двигателя к первому осуществляется при помощи второго. Гидротрасформатор представляет собой насосное колесо, которое также приводится в действие при помощи мотора. Колесо обеспечивает передачу крутящего момента маслу, а оно заставляет работать элемент, вращающий первичный вал КПП. При всех достоинствах гидротрансформатор имеет очень низкий КПД. Но это перевешивает простота управления, плавное изменение крутящего момента, а также существенное снижение нагрузок на детали трансмиссии.
Типтроник
Это гидромеханичекая коробка с возможностью ручного управления. Впервые данные системы устанавливали в 90-х годах на автомобили марки Porsche, а позже типроником заинтересовались в BMW, Audi, а также и другие автопроизводители. Интересный факт - производитель уверен, что это не один из видов автоматической трансмиссии, а только тип переключения. В обыкновенном режиме эта АКПП работает так же, как и традиционный автомат. Однако водитель имеет возможность в любой нужный момент управлять автомобилем вручную - это очень удобно в некоторых случаях. К примеру, с помощью типтроника можно применить торможение двигателем.
Среди преимуществ этих решений выделяют расход топлива, который ниже, чем у традиционного гидротраснсформатора. Минус в том, что типтроник имеет большие габаритные размеры, а скорость переключения медленная.
Мультитроник
Эту систему разработали инженеры из Audi. Особенность конструкции в том, что в этой КПП отсутствуют ступени. Но при этом водитель имеет возможность вручную переключать передачи. Принцип работы этой системы построен на В качестве главного узла здесь применяется вариатор, который и изменяет крутящий момент. Однако, нельзя сравнивать мультитроник с современными бесступенчатыми вариаторами CVT - конструкция ее отличается от бесступенчатого вариатора в сторону усложнения и вместо ремня здесь применяются специальные цепи.
Среди достоинств можно выделить плавный разгон, хорошие динамические характеристики и низкий расход топлива. Показатели по динамическим характеристикам не уступают автомобилям с МКПП. Минус - высокие цены, трудности в ремонте и обслуживании, небольшой ресурс.
Бесступенчатый вариатор, или CVT
По внешнему виду эти системы трансмиссий мало чем отличаются от традиционной АКПП, однако принцип работы здесь совершенно иной. Здесь на самом деле нет никаких передач, и здесь ничего не переключается.
Передаточные числа, а соответственно и крутящий момент изменяется постоянно независимо от того, разгоняется машина или замедляется.
Резюме
Современная автомобильная промышленность не стоит на месте. Постоянно создается что-то новое и более эффективное. Существуют и другие виды коробок передач - к сожалению, рассказать обо всем, что есть в мире, просто невозможно.
Автомобили с механической коробкой передач, которую сокращенно называют МКПП, до недавнего времени составляли абсолютное большинство среди других ТС с различными .
Более того, механическая (ручная) коробка и сегодня остается достаточно распространенным устройством для изменения и передачи крутящего момента двигателя. Далее мы поговорим о том, как устроена и работает «механика», как выглядит схема КПП данного типа, а также какие преимущества и недостатки имеет данное решение.
Читайте в этой статье
Схема механической коробки передач и особенности
Начнем с того, что механическим данный тип КПП называется по причине того, что подобный агрегат предполагает ручное переключение передач. Другими словами, на машинах с МКПП передачи переключает сам водитель.
Идем далее. Коробка «механика» является ступенчатой, то есть крутящий момент изменяется ступенями. Многие автолюбители знают, что фактически коробка передач имеет шестеренки и валы, однако не все понимают, как работает агрегат.
Итак, ступенью (она же передача) является пара шестерен (ведущая и ведомая шестерня), взаимодействующих между собой. Каждая такая ступень обеспечивает вращение с той или иной угловой скоростью, то есть имеет свое передаточное число.
Под передаточным числом следует понимать отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев на ведущей шестерне. При этом разные ступени коробки получают разные передаточные числа. Самая низкая ступень (пониженная передача) имеет самое большое передаточное число, а наиболее высокая ступень (повышенная передача) имеет наименьшее передаточное число.
Становится понятно, что количество ступеней равно количеству передач на той или иной коробке (четырехступенчатая КПП, пятиступенчатая и т.д.) Отметим, что на подавляющем большинстве авто сегодня устанавливается пятиступенчатая коробка передач, реже встречаются МКПП на 6 и более ступеней, а достаточно распространенные ранее 4-х ступенчатые механические коробки передач постепенно отошли на задний план.
Устройство механической коробки передач
Итак, хотя конструкций такой коробки с теми или иными особенностями может быть много, однако на начальном этапе можно выделить два основных типа:
- трехвальные КПП;
- двухвальные коробки;
На автомобили с задним приводом обычно устанавливается трехвальная механическая коробка передач, в то время как двухвальная КПП ставится на переднеприводные легковые авто. При этом устройство механических коробок передач как первого, так и второго типа может заметно отличаться.
Начнем с трехвальной механической коробки. Такая коробка состоит из:
- ведущего вала, который еще называется первичным;
- промежуточного вала КПП;
- ведомого вала (вторичного);
На валах установлены шестерни с синхронизаторами. Также в устройство КПП включен механизм переключения передач. Указанные составные элементы расположены в корпусе коробки передач, который еще называют картером КПП.
Задачей ведущего вала является создание соединения со сцеплением. На ведущем валу выполнены шлицы для ведомого диска сцепления. Что касается крутящего момента, указанный момент от ведущего вала передается через шестерню, которая находится с ним в жестком зацеплении.
Затрагивая работу промежуточного вала, этот вал располагается параллельно первичному валу КПП, на нем установлена группа шестерен, которая находится в жестком зацеплении. В свою очередь, ведомый вал установлен на одной оси с ведущим валом.
Такая установка реализована при помощи торцевого подшипника на ведущем валу. В этот подшипник входит ведомый вал. Группа шестерен (блок шестерен) на ведомом валу не имеет жесткого зацепления с самим валом и поэтому свободно вращается на нем. При этом группа шестерен промежуточного вала, ведомого вала и шестерня ведущего вала находятся в постоянном зацеплении.
Синхронизаторы (муфты синхронизаторов) установлены между шестернями ведомого вала. Их задачей является выравнивание угловых скоростей шестерен ведомого вала с угловой скоростью самого вала посредством силы трения.
Синхронизаторы находятся в жестком зацеплении с ведомым валом, а также имеют возможность перемещаться по валу в продольном направлении благодаря наличию шлицевого соединения. Современные коробки передач имеют муфты синхронизаторов на всех передачах.
Если рассматривать механизм переключения передач на трехвальных КПП, зачастую этот механизм установлен на корпусе агрегата. Конструкция включает в себя рычага управления, ползуны и вилки.
Корпус коробки (картер) изготовлен из алюминиевых или магниевых сплавов, необходим для установки валов с шестернями и механизмов, а также ряда других деталей. Еще в картере коробки передач находится трансмиссионное масло (масло коробки передач).
- Чтобы понять, как работает механическая (ручная) коробка передач трехвального типа, давайте в общих чертах рассмотрим принцип ее действия. Когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении, передачи крутящего момента от двигателя на ведущие колеса автомобиля не происходит.
После того, как водитель произведет перемещение рычага, вилка переместит муфту синхронизатора той или иной передачи. Затем синхронизатор выровняет угловые скорости нужной шестерни и ведомого вала. Затем зубчатый венец муфты войдет в зацепление с аналогичным венцом шестерни, что обеспечит блокировку шестерни на ведомом валу.
Еще добавим, что задний ход автомобиля обеспечивает задняя передача КПП. В этом случае промежуточная шестерня заднего хода, установленная на отдельной оси, позволяет изменить направление вращения.
Двухвальная механическая коробка передач: устройство и принцип работы
Разобравшись с тем, из чего состоит коробка передач с тремя валами, перейдем к двухвальным коробкам. Данный тип КПП имеет в своем устройстве два вала: первичный и вторичный. Первичный вал является ведущим, вторичный ведомым. На валах закреплены шестерни и синхронизаторы. Также в картере коробки находится главная передача и дифференциал.
Ведущий вал отвечает за соединение со сцеплением, также на валу находится блок шестерен в жестком зацеплении с валом. Ведомый вал расположен параллельно ведущему, при этом шестерни ведомого вала в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также свободно вращаются на самом валу.
Также на ведомом валу жестко закрепляется ведущая шестерня главной передачи, а между самими шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов. Добавим, чтобы уменьшить размеры КПП, а также увеличить количество передач, в современных коробках нередко вместо одного ведомого вала может быть установлено 2 или даже 3 вала.
На каждом таком валу жестко закреплена шестерня главной передачи, при этом такая шестерня имеет жесткое зацепление с ведомой шестерней. Получается, конструкция фактически реализует 3 главных передачи.
Сама главная передача, а также дифференциал в устройстве КПП осуществляют передачу крутящего момента от вторичного вала на ведущие колеса. При этом дифференциал также может обеспечить такое вращение колес, когда ведущие колеса вращаются с разными угловыми скоростями.
Что касается механизма переключения передач, на двухвальных КПП он вынесен отдельно, то есть за пределы корпуса. Коробка связана с механизмом переключения тросами или специальными тягами. Чаще встречается соединение при помощи тросов.
Сам механизм переключения 2-х вальной коробки имеет рычаг, который соединяется тросами с рычагом выбора и рычагом включения передачи. Указанные рычаги соединяются с центральным штоком переключения передач, который также имеет вилки.
- Если говорить о принципе работы двухвальной механической коробки передач, он похож на принцип трехвальной КПП. Отличия состоят в том, как работает механизм переключения передач. В двух словах, рычаг может осуществлять как продольные, так и поперечные движения относительно оси автомобиля. Во время поперечного движения происходит выбор передачи, так как усилие идет на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач.
Далее рычаг движется продольно, а усилие идет уже на трос переключения передач. Соответствующий рычаг горизонтально перемещает шток с вилками, вилка на штоке смещает синхронизатор, что и приводит к блокировке шестерни ведомого вала.
Напоследок отметим, что также механические коробки разных типов имеют дополнительные блокировочные устройства, которые препятствуют включению одновременно двух передач или же непредвиденному выключению передачи.
Читайте также
Выжим сцепления перед запуском мотора: когда нужно выжимать сцепление и в каких случаях делать это не рекомендуется. Полезные советы и рекомендации.
