У яких автомобілях запроваджуються колісна передача. Види коробок передач

26.06.2020

Коробка передач в автомобілі призначена для передачі моменту, що крутить, двигуна на провідні колеса, а також для зміни тяги силового агрегату, залежно від умов експлуатації машини. Оскільки прогрес автомобілебудування не стоїть на місці, а крокує вперед, поступово відбувається покращення та зміна коробок передач автомобілів.

На сьогоднішній день розрізняють такі види коробок передач:

Механічна (МКВП)
Автоматична (АКПП)
Роботизована (РКПП)
Варіаторна КПП (Варіатор)

Перша коробка передач, механічна, була створена понад сто років тому, вона ідеально підійде водієві, який хоче відчути всю міць двигуна свого залізного коня. Автомобілі з МКПП найчастіше використовують у змаганнях зі стріт-рейсингу, саме там пілоту необхідна своєчасна зміна крутного моменту двигуна. Також автомобілі, обладнані механічною коробкою, використовуються при експлуатації на бездоріжжі, у різноманітних змаганнях та шоу. Машина з МКПП зручна тим, що водій самостійно контролює момент, що крутить, і динаміку розгону.

Плюси механічної коробки (Механіка):

Відносно невелика вага МКПП
Не потрібно додаткового охолодження
Невелика вартість
Високий ККД
Можливість буксирувати інший транспортний засіб
Можливість завести автомобіль з «штовхача»

До значних мінусів МКПП можна віднести такі моменти:

Стомлююче перемикання передач
Необхідність досвіду експлуатації (плавне перемикання передач)
Великий час перемикання самої передачі

Слід зазначити, що з нормальної роботи механічної коробки передач необхідно зчеплення і, відповідно, третя педаль в автомобілі. Зчеплення – це додатковий вузол, який відповідає за плавність перемикання передачі. За структурою МКПП ділять на два види: тривальна та двовальна коробка. Тривальна складається з проміжного, ведучого та веденого валів, у двовальний проміжний вал відсутня.

Незважаючи на всі мінуси МКПП, вона досить часто використовується у створенні автомобілів, наприклад, в Росії, в Америці, як не дивно, споживачі віддають перевагу машинам з автоматичними коробками передач.

Роботизована коробка перемикання передач РКПП (Робот)

Здавалося б, за назвою РКПП більше підходить до розряду автоматичних коробок передач, але ні. Віднести РКПП можна до механічних коробок. Зібрано роботизовану КПП за принципом механіки, але головною відмінністю від неї є перемикання передач, що здійснюються електронікою. Говорячи простою мовою, РКПП трохи доопрацьована механічна КПП.

На жаль, роботу РКПП не можна назвати гарною, такий вид коробок встановлюється на дешеві моделі автомобілів. Роботизована коробка, як і механічна, складається з вузла з валами та шестернями та мікропроцесора, який керує зовнішніми датчиками.

Плюси роботизованої КПП:

Полегшує процес керування транспортним засобом
Економічність
Зручність в експлуатації
Невисока вартість механізму та комплектуючих

Поряд із невеликою кількістю позитивних моментів, РКПП має значний негативний: у процесі перемикання передачі сама коробка «замислюється» і зміна передач відбувається ривками, що в свою чергу позначається на роботі двигуна не найкращим чином. При роботі автомобіля з роботизованою коробкою може спостерігатися невеликий відкат при старті.

Вважається, що за роботизованими коробками перемикання передач стоїть майбутнє, враховуючи їхній величезний ресурс і відносно низьку вартість, такі компанії, як Ford, Mitsubishi та BMW, роблять ставку на вдосконалення саме такого виду коробок передач.

Автоматичні коробки передач (Автомат)

Автоматична коробка передач – це спеціальний агрегат трансмісії, який служить для передачі моменту, що крутить, від мотора до колес автомобіля без участі водія. Автоматичні коробки передач широко застосовуються у світовому автомобілебудуванні, машини, обладнані таким видом КПП, воліють купувати люди всіх країн та віку.

Автоматичні коробки розрізняються за кількістю передач, за способом їх перемикання і за типом зчеплення, це єдиний на сьогоднішній день вид КПП, який може мати до 8 передач.

До складу АКПП входять:

Планетарний редуктор з шестернями та сателітами
Гідротрансформатор
Система гідравліки

Редуктор є головним органом АКПП, гідротрансформатор відповідає за перетворення моменту, що крутить, а система гідравліки відповідає за управління планетарним редуктором. Для нормальної роботи автоматичної коробки передач у ній використовується спеціальне трансмісійне масло, яке змащує основні складові коробки. Марка олії має бути вказана на щупі АКПП.

Даний вид коробок передач має кілька режимів: спортивний, класичний і зимовий, що досить зручно при роботі автомобіля в певних умовах, а також має особливість ручного перемикання.

Плюси в роботі автомобіля з автоматичною коробкою перемикання передач:

Зручність керування. Немає необхідності думати, яку передачу включити, можна зосередити увагу лише на русі. Саме така КПП підходить водіям і жінкам-початківцям.
Режим експлуатації двигуна, що щадить. За рахунок гідротрансформатора АКПП сама вибирає режим початку руху, відсутність ривків при перемиканні.
Можливість збільшення кількості передач

Недоліки експлуатації авто з АКПП:

Підвищена витрата палива
Велика вага
Висока вартість обслуговування та комплектуючих
Втрата в динаміці та швидкості в порівнянні з МКПП
Відсутність можливості керування при знесення/занесення автомобіля
Неможливість буксирування іншого транспортного засобу
При застряванні автомобіля з АКПП у бруді та снігу його не можна «розкачати»

Варіаторна коробка перемикання передач (Варіатор)

Ще одна КПП, яка представляє види автоматичних коробок перемикання, варіаторна. Варіатор - це той самий автомат, тільки безступінчастий. Його завдання та ж - передача крутного моменту від силового агрегату на провідні колеса.

До складу варіатора входять: диференціал, що відповідає за розподіл моменту, що крутить, гідротрансформатор, який перетворює передачі, планетарний механізм, який у свою чергу забезпечує обертання вторинного валу і блок управління, що відповідає за управління електронікою.

Популярні типи варіаторів - з ремінним приводом, їх назва варіатор CVT, менш поширені клиномірні варіатори і торові. Варіатор - єдиний вид автоматичних коробок передач, який перемикається без характерного «гарчання» мотора.

І все ж, для того, щоб вибрати автомобіль з відповідною коробкою передач, необхідно визначити для себе, що в результаті ви хочете отримати: динаміку та швидкість, економічність, зручність керування автомобілем або низьку вартість авто. Після того, як будуть розставлені всі пріоритети, можна зробити правильний вибір на користь того чи іншого агрегату трансмісії.

Головна передача автомобіля – елемент трансмісії, у найбільш поширеному варіанті, що складається з двох шестерень (відомої та ведучої), покликаний перетворювати крутний момент, що надходить від коробки передач, і передавати його на провідну вісь. Від конструкції головної передачі залежать тягово-швидкісні характеристики автомобіля і витрата палива. Розглянемо пристрій, принцип дії, види та вимоги до механізму трансмісії.

Принцип роботи

Загальний вид гіпоїдної головної передачі

Принцип дії головної передачі досить простий: під час руху автомобіля крутний момент від двигуна передається коробці змінних передач (КПП), а потім, за допомогою головної передачі і приводним валам автомобіля. Таким чином, головна передача безпосередньо змінює крутний момент, який передається колесам машини. Відповідно, за допомогою неї змінюється швидкість обертання коліс.

Основна характеристика цього редуктора – передавальне число. Даний параметр відображає відношення кількості зубів веденої шестерні (пов'язана з колесами) до ведучої (пов'язана з коробки). Чим більше передатне число, тим швидше автомобіль розганяється (крутний момент збільшується), але при цьому зменшується значення максимальної швидкості. Зменшення передавального числа збільшує максимальну швидкість, машина починає прискорюватися повільніше. Для кожної моделі автомобіля передатне число підбирається з урахуванням характеристик двигуна, КПП, розміру коліс, гальмівної системи та ін.

Пристрій та основні вимоги до головної передачі

Пристрій механізму, що розглядається, просте: головна передача складається з двох шестерень (зубчастий редуктор). Провідна шестерня має менший розмір, при цьому вона має зв'язок із вторинним валом коробки. Ведена шестерня більша за ведучу, а пов'язана вона з і, відповідно, з колесами машини.

Схема головної передачі ведучого мосту автомобіля: 1 – провідні колеса; 2 - піввісь; 3 - ведена шестерня; 4 -провідний вал; 5-провідна шестерня

Розглянемо основні вимоги до головної передачі:

мінімальний рівень шуму та вібрацій при роботі;
мінімальна витрата палива;
високий ККД;
забезпечення високих тягово-динамічних характеристик;
технологічність;
мінімальні габаритні розміри (щоб збільшити кліренс та не підвищувати рівень підлоги в автомобілі);
мінімальна маса;
висока надійність;
мінімальна потреба в обслуговуванні.

Збільшити ККД головної передачі можна підвищивши якість виготовлення зубів обох шестерень, а також збільшивши жорсткість деталей і застосувавши конструкції підшипники кочення. Зазначимо, що максимально скорочувати вібрації та шум при роботі найчастіше потрібно для зубчастих редукторів легкових автомобілів. Вібрації та шум можна мінімізувати, забезпечивши надійне змащування зубів, підвищивши точність зачеплення зубчастих коліс, збільшивши діаметр валів, а також іншими заходами, що підвищують жорсткість елементів механізму.

Класифікація основних передач

За кількістю пар зачеплень

Одинарна – має у складі лише одну пару шестерень: ведучу та ведучу.
Подвійна має у складі дві пари зубчастих коліс. Поділяється на подвійну центральну або подвійну рознесену. Подвійна центральна розташовується лише у провідному мосту, а подвійна рознесена ще й у маточині провідних коліс. Застосовується на вантажному транспорті, оскільки на ньому потрібне підвищене передатне число.

Одинарна та подвійна головна передача

На вигляд зубчастого з'єднання

Циліндрична. Застосовується на машинах з переднім приводом, у яких двигун та коробка перемикання передач мають поперечне розташування. У цьому типі з'єднання застосовуються шестерні з шевронними та косими зубами.
Конічна. Використовується на задньопривідних машинах, в яких не важливі розміри механізмів і немає обмежень на рівень шуму.
Гіпоїдна - найпопулярніший вид зубчастого з'єднання для автомобілів із заднім приводом.
Черв'ячна - у конструкції трансмісії автомобілів практично не застосовується.

Циліндрична головна передача

По компонуванні

Розміщені в коробці або в силовому агрегаті. На передньопривідних автомобілях головна передача розташована у корпусі КПП.
Розміщені окремо від КПП. У машинах із заднім приводом головна пара шестерень розташовується в картері провідного мосту разом із диференціалом.

Зазначимо, що у повнопривідних автомобілях розташування головної пари зубчастих коліс залежить від різновиду приводу.

Конічна головна передача

Переваги і недоліки

Черв'якова головна передача

Кожен із типів зубчастих з'єднань має свої плюси та мінуси. Розглянемо їх:

Циліндрична головна передача. Максимальне передатне число обмежене 4,2. Подальше збільшення відношення числа зубів веде до суттєвого збільшення розміру механізму, а також до підвищення рівня шуму.
Гіпоїдна головна передача. Цей тип відрізняється низьким навантаженням на зуби та зниженим рівнем шуму. При цьому через зміщення в зачепленні шестерень підвищується тертя ковзання і знижується ККД, але з'являється можливість опустити карданний вал максимально низько. Передатне число для легкових автомобілів – 3,5-4,5; для вантажних – 5-7;
Конічна основна передача. Використовується рідко через великий розмір та шумність.
Черв'якова головна передача. Даний різновид зубчастого з'єднання через трудомісткість виготовлення та високу вартість виробництва практично не використовується.

Головна передача – це невід'ємна частина трансмісії, від якої залежить витрата палива, максимальна швидкість та час розгону машини. Саме тому при тюнінгу трансмісії пару зубчастих коліс часто змінюють на покращений варіант. Це допомагає знизити навантаження на КПП та зчеплення, а також покращити розгінну динаміку.

Трансмісія автомобіля ( силова передача) забезпечує передачу зусиль (крутного моменту) від двигуна на провідні колеса, а також перетворення (трансформацію) цих зусиль залежно від умов руху. До трансмісії відносяться всі вузли та механізми автомобіля, що зв'язують двигун із провідними колесами.

Слід розрізняти трансмісії автомобілів із приводом на задню вісь (а/м класичного компонування), із приводом на передні колеса та повнопривідних автомобілів. Також буде відрізнятися трансмісія повнопривідного автомобіля, сконструйованого для експлуатації в умовах бездоріжжя (позашляховик), від трансмісії повнопривідного автомобіля, створеного для доріг з твердим покриттям.

Колісні формули автомобілів з приводом на задні або передні колеса, пишуться – 4х2 (тобто чотири колеса, два з яких – ведучі). Колісна формула автомобіля з приводом на передню і задню вісь, пишеться - 4х4 (тобто чотири колеса - всі ведучі).

До механізмів трансмісії належать: зчеплення, коробка передач(в тому числі , роздавальна коробкаі коробка відбору потужностіна допоміжні механізми) , карданна передача, головна передача, диференціал, приводи провідних коліста деякі інші механізми .

Головна передача, коробка передач та роздавальна коробка (за її наявності) забезпечують сумарне передатне числотрансмісії автомобіля.

1). Зчепленняслужить для з'єднання двигуна з трансмісією, а також для тимчасового їхнього роз'єднання (наприклад, в момент перемикання передач).

На автомобілях знаходять застосування «сухі», одно-, або дводискові фрикційні зчеплення з механічним (частіше, тросовим), або гідромеханічним приводом, а також гідромуфти та гідротрансформатори.

Робота фрикційних зчеплень заснована на використанні сил тертя між твердими поверхнями, зокрема між натискним диском зчеплення, фрикційними накладками веденого диска зчеплення і маховиком двигуна. Пристрій однодискового сухого фрикційного зчеплення легкового автомобіля показано на малюнку. Схему гідравлічного та тросового приводу

Гідромеханічні муфти та гідротрансформатори передають крутний момент від двигуна на трансмісію за допомогою впливу на робочі деталі механізму рідини (як правило, спеціальної олії), що циркулює всередині корпусу гідротрансформатора. Пристрій гідротрансформатора показано на малюнку. Про роботу найпростішого гідротрансформатора можна почитати тут.

2). Коробка передачслужить для зміни тягових зусиль (крутних моментів), що передаються від двигуна на провідні колеса, а також для від'єднання двигуна від трансмісії (у тому числі довготривалого) і забезпечення руху автомобіля заднім ходом.

Необхідність зміни тягових зусиль на колесах виникає за зміни умов руху автомобіля (дорожніх умов). Найбільші зусилля на провідних колесах потрібні при торканні автомобіля з місця. Під час руху в складних дорожніх умовах (наприклад, крутий підйом або бездоріжжя), потужність двигуна витрачається на подолання опору руху автомобіля. При русі в сприятливих дорожніх умовах (наприклад, рівне шосе) потужність двигуна можна «витрачати» на розгін автомобіля.

Залежно від умов руху водій вибирає (включає) ту чи іншу передачу в коробці передач, вводячи в зачеплення шестірні з різним передатним ставленням і тим самим змінює крутний момент на провідних колесах. В автоматичних трансмісіях керування передачами здійснюється за допомогою систем керування включенням, без безпосередньої участі водія.

При зміні (збільшенні/зменшенні) моменту, що крутить, на провідних колесах, швидкість їх обертання змінюється в зворотній пропорції, на ту ж величину.

На сучасній автомобільній техніці застосовуються дві, - тривальні коробки передач з простий зубчастою передачеюі циліндричними шестернями зовнішнього зачеплення, а також із зубчастими передачами та редукторами планетарного типуі варіатори. Число передач прямого ходу може бути в межах 3 – 7, заднього ходу – 1 – 2. Передавальні числа передач наводяться у технічній характеристиці трансмісії конкретного автомобіля.

Загальний пристрій механічної коробки передач можна подивитися на Мал.

Основними деталями вальної коробки є вали (первинний, вторинний, проміжний), шестерні передач, синхронізатори, підшипники, деталі механізму перемикання передач (для «ручних» коробок – вилки, штоки та ін.). Планетарні коробки мають у своєму складі вали (провідний, ведений, центральний), комплект планетарних передач, що складається з набору шестерень (сателітових, сонячної та коронної) і водила, фрикційно-гальмівні пристрої, механізм гідравлічного або електрогідравлічного управління перемиканням передач.

Робота простої зубчастої та планетарної передачі розглядається тут.

Роздавальна коробкамає пристрій подібний до коробки передач, встановлюється за основною коробкою передач (іноді, коробка передач і роздавальна коробка, конструктивно об'єднується в одному корпусі) і служить для розподілу (роздачі) зусилля на всі наявні провідні мости автомобіля. Роздавальна коробка, як правило, має дві передачі - вищу (пряму) і знижувальну, що подвоює загальну кількість передач і дозволяє підбирати передавальні числа трансмісії для руху в умовах важкого бездоріжжя. У коробці поміщають механізм для включення/вимкнення одного з мостів і головну передачу з міжосьовим диференціалом, якщо передбачається постійний привід на всі колеса. Також, може бути механізм блокування міжосьового диференціала

3). Карданна передачаслужить передачі обертання від коробки передач (роздавальної коробки) на головну передачу провідного мосту при постійно змінюються кутах нахилу і відстані між осями автомобіля (бази).

Кут нахилу карданного валу повинен змінюватися у зв'язку з тим, що провідний міст автомобіля прикріплений до кузова (рами) через елементи підвіски (тобто не жорстко) і має певний ступінь свободи. З цієї причини змінюється і відстань між осями автомобіля. Так, при прискоренні автомобіля, задній провідний міст прагне "наздогнати" передню частину кузова, а при гальмуванні, навпаки, "відстати" від неї.

Карданна передача може мати у своєму складі один або кілька валів, карданні шарніри, еластичні сполучні та підвісні муфти.

Пристрій карданної передачі легкового автомобіля можна переглянути .

4). Головна передачаздійснює передачу крутного моменту під кутом 90º з карданного валу на приводи провідних коліс, змінює крутний момент відповідно до свого передавального числа.

Мають місце одинарні та подвійні основні передачі. Шестерні передач можуть бути конічними та/або циліндричними. Одинарні прості передачі, мають у своєму складі провідну та ведену шестірню. Провідна мала шестерня - конічна, зі спіральними зубами встановлюється в підшипниках кочення і рухається від карданного валу, або, безпосередньо від валу коробки передач. Відома велика шестерня, зі спіральними зубами, кріпиться болтами на коробку диференціала. У гіпоїдних передачах, вісь малої конічної шестерні зміщена донизу, щодо осі великої веденої шестерні на 30 - 40 мм.

Шестерні гіпоїдних передач виготовляються парами і маркуються. Заміна шестерень повинна проводитися лише у комплекті.

Пристрій головної передачі показано на малюнку.

е). Диференціалрозподіляє момент, що крутить, між провідними колесами (осями) і дозволяє провідним колесам автомобіля обертатися з різною швидкістю, що необхідно при проходженні автомобілем поворотів і при попаданні коліс в різні дорожні умови (наприклад, одне колесо знаходиться на рівному покритті, а друге рухається по нерівностях).

Найбільшого застосування отримали диференціали з конічними шестернями. Диференціал має корпус (коробку диференціала) у якому розміщуються конічні півосьові шестерні та сателітові шестерні, встановлені на осі.

Вказана вище властивість диференціала, у разі наявних відмінностей у зчепленні провідних коліс з дорожнім покриттям, часто призводить до пробуксування одного з коліс (колеса з меншим коефіцієнтом зчеплення з дорогою). Для усунення даного небажаного ефекту на машинах підвищеної прохідності застосовують диференціали підвищеного тертя (диференціали, що самоблокуються) або використовують механізми блокування диференціала.

Пристрій диференціалу показано на малюнку.

5). Приводи коліс.

Провідні півосі встановлюються в півосьових рукавах балки провідного моста і служать передачі обертання від диференціала на колеса. За умовами роботи півосі поділяються на два основні типи: напіврозвантаженіі повністю розвантажені.

Напіврозвантажена піввісь одним кінцем лежить у коробці диференціала, а іншим у підшипнику півосі.

Повністю розвантажена піввісь одним кінцем лежить у коробці диференціала, а іншим через фланець з'єднана зі маточицею колеса. У свою чергу, маточина колеса на підшипниках встановлена на кінці півосьового рукава. При такій установці піввісь передає лише момент, що крутить. Усі інші сили сприймаються балкою ведучого мосту через підшипники.

Провідний міст є загальним кожухом (балкою) з центральним картером і напівосьовими рукавами. У картері розміщуються головна передача та диференціал. У півосьових рукавах встановлюються півосі.

У приводах передніх коліс присутній такий елемент як шарнір рівних кутових швидкостейщо забезпечує рівномірне обертання коліс при їх різних просторових положеннях під час повороту автомобіля.

Привід задніх коліс автомобіля класичного компонування показаний , привод передніх коліс показаний на малюнку. Про шарнір рівних кутових швидкостей можна почитати тут.

Існуючі різновиди коробок перемикання передач, насправді, є відповіддю на попит автолюбителів. Коробка разом із кермовим колесом дає можливість ефективно керувати можливостями сучасного автомобіля. Комусь подобається комфорт, хтось швидко втомлюється від управління, хтось взагалі нічого не вміє та всього боїться. У сучасній класифікації розрізняють три основні види коробок передач та їх варіанти:

механічна система, ручний спосіб перемикання передач;
автоматична багатоступінчаста КПП;
безступінчаста система варіатора;
Роботизована коробка.

Незважаючи на те, що останній вигляд вважають варіантом механічної коробки передач, існуючі відмінності від класичної схеми дозволяють виділяти її в окремому рядку. Можна сміливо визначати її в окремий вид коробки.

Двигун внутрішнього згоряння не здатний ефективно працювати в найширшому діапазоні обертів обертання, тому використовують різні види коробок передач, що знижують швидкість обертання робочих валів трансмісії. Це відбувається або за допомогою набору зубчастих шестерень і коліс, як в основних видах коробок передач, або за допомогою ременів і шківів, що штовхають - в варіаторній схемі коробки.

Варіаторна КПП найбільше відповідає способу життя сучасної людини і дозволяє взагалі відмовитися від управління трансмісією. Перша вимагає максимальної участі водія в керуванні швидкістю та крутним моментом коліс. Автомат сильно полегшив життя людини за кермом, але потребує ретельного ставлення до своєї роботи.

Перш ніж відповісти на питання - який вид коробки краще вибрати, слід визначити своє ставлення до машини і ступінь своєї участі в керуванні автомобілем.

Прості та надійні ручні системи

Механічна система перемикання, що називається ще «механікою» або «ручкою» - найпоширеніший і найпростіший вид коробки перемикання передач. У сучасних автомобілях вона представлена двома видами:

багатовальної, в якій шестерні знаходяться на двох або трьох паралельних валах і входять у зачеплення по черзі залежно від необхідного передавального числа;
планетарної, в якій шестерні та зубчасті колеса знаходяться в постійному зачепленні в декількох рядах, вибір пари з необхідним передатним числом виконується за допомогою фрикційних або фрикційних пакетів.

У колісному транспорті планетарний вид механіки використовується лише в автоматичних коробках, у гірських велосипедах та військовій техніці. Планетарка компактніша і легша за багатовальний вид механізму, але значно дорожча у виробництві.

Сучасні легкові машини з приводом на передні колеса мають двовальну схему і щонайменше 5 ступенів передач для руху вперед та одну назад. Більш дорогі моделі автомобіля можуть бути оснащені шестиступінчастими коробками передач. При цьому 5-а і 6-та є підвищуючими - вихідний вал коробки обертається з вищими оборотами коленвала двигуна. Цього більш ніж достатньо для ручного керування.

Основна проблема механічної коробки передач полягає в тому, щоб при перемиканні по команді ручки плавно і ненаголошено вводити в зачеплення пари косозубих шестерень, що мають різні кутові швидкості. Для вирівнювання обертів у коробці кожна пара шестерень оснащена кільцем синхронізації, виготовленим із бронзи.

При перемиканні передачі водій вимикає зчеплення, тим самим дає можливість синхронізаторам вирівняти швидкість обертання шестерень. Після чого ручкою перемикання або безпосередньо, або через систему тяг або тросових приводів, переміщують зубчасту муфту включення всередині корпусу коробки, тим самим ввівши в зачеплення необхідну пару шестерень. Залишається лише відпустити педаль зчеплення та продовжити рух.

Такі механічні коробки називають синхронізованими. Керувати ними досить просто та зручно за наявності певного навички керування автомобілем. Щоправда, неповне вимкнення зчеплення, пробуксовка чи інші проблеми з відключенням трансмісії призводять до того, що синхронізатори механіки починають інтенсивно зношуватися, аж до неможливості вмикання передачі без проміжної постановки ручки на нейтральне положення. Перехід на наступну передачу відбувається після повторного витискання зчеплення. Подібний спосіб перемикання широко використовувався раніше і використовується зараз на вантажному транспорті з механікою, не оснащеною системою синхронізаторів.

Важливо! Зношені синхронізатори, окрім утрудненого включення передачі, ведуть до інтенсивного зношування вінців шестерень, місцевого вифарбовування окремих ділянок зубів.

Механічна коробка передач - найнадійніша та економічна, вимагає від водія достатньої кваліфікації та важкої праці з постійного перемикання передач у парі з відпрацюванням педаллю вимикання зчеплення. Але, як не дивно, багатьма водіями свідомо робиться вибір на користь механіки. На їхню думку, механіка, навіть при підвищеному фізичному навантаженні, приносить більше задоволення від керування авто, ніж роботизовані або автоматичні коробки.

Секвентальна КПП, як найвища точка розвитку механіки

Точніше буде назвати цю коробку - механічною коробкою передач із секвентальним, або рядним способом перемикання. Ідея прийшла в галузі розробок для спортивних швидкісних машин. Сучасна секвентальна коробка передач побудована за схемою звичайної механічної коробки з електронним керуванням приводу зчеплення та гідравлічним приводом перемикання передач. Особливістю секвентальної коробки є дотримання строгої послідовності передач.

З переваг секвентального механізму можна назвати:

висока швидкість перемикання передачі;
дотримання послідовності перемикання дає можливість «безболісно» працювати з дуже великими обертами двигуна та потужностями;
Спосіб керування за допомогою підкермових пелюсток дозволяє досить комфортно контролювати рух навіть на великих швидкостях або в непростих дорожніх умовах.

У подібних коробках використовують прямозубі шестірні та не застосовують синхронізатори включення. Вирівнювання швидкостей обертання шестерні та колеса здійснюється комп'ютером за датчиком швидкості. Замість зубчастої муфти стоїть кулачковий механізм увімкнення передач. Завдяки цьому час включення швидкості приблизно на 70-80% менше, ніж у звичайної механіки. Для роботи гідроприводів використовують окремий вузол – акумулятор робочої рідини високого тиску.

Роботизовані системи коробки передач

На відміну від секвентальних систем роботизований вид коробки має електромеханічний привід включення пари шестерень. Основу схеми складає механічна коробка передач, побудована на системі двох робочих валів-рядів передач. Парні номери зібрані однією валу, непарні - іншому. Кожен з валів має власний диск зчеплення і може вмикатися-вимикатися незалежно.

Такий вид коробки використовує преселективний режим. Хитрість конструкції полягає в тому, що комп'ютер заздалегідь, використовуючи дані про режим роботи трансмісії, обчислює найкращу для включення наступну передачу. За допомогою соленоїда виконує її зачеплення на протилежному ряду при вимкненому зчепленні. У момент перемикання залишиться лише увімкнути зчеплення та продовжити рух. Завдяки цьому перемикання відбувається із дуже високою швидкістю.

У своєму роді коробки-роботи займають проміжне положення між автоматичними коробками та механікою. При цьому за функціями і ступенем комп'ютеризації цей вид коробки можна назвати більш автоматичним, ніж існуючі гідромеханічні системи.

Найбільш відомим та розрекламованим роботизованим видом КПП називають семиступінчасті коробки системи DSG, що встановлюються на моделі VW з невеликим об'ємом двигуна. Відгуки про роботу - від рекламно-хвалебних захоплень до відкрито негативних.

Якщо ви надумали купити авто з подібною системою передач, варто враховувати таке:

Роботизована коробка - дуже складний механізм, найменше цей вид коробки призначений для швидкісного пропалювання гуми в божевільних перегонах. Коробки складно управляються, обслуговуються та ремонтуються.
До керування на DSG слід звикати щонайменше два тижні. Шанувальникам механіки цей вид здається повільним і непередбачуваним, водіям, які пересіли з гідромеханічних коробок - смикають невпопад.
Вже зараз якість роботів дозволяє надавати 5-ти річну гарантію та 150 тис. пробігів.

Цікаво! За всіх критичних зауважень роботи дешевше у виготовленні, мають вищий ККД і, за заявами експертів, можливо, саме цей вид витіснить застарілу гідромеханіку з ринку легкових автомобілів.

Найскладніший вид трансмісії - автомати та варіатори

Чим більше функцій виконує коробка передач, тим складніше її виробництво, нижча надійність і вища вартість. Найбільш дорогими та неекономічними завжди були і залишаються всі види автоматичних коробок передач автомобіля. Конструкція цього виду представлена гідромеханічними та адаптивними коробками передач. В основі схеми лежать два основні агрегати – гідротрансформатор та планетарна коробка передач.

У сучасних автоматичних коробках передач гідротрансформатор виконує роль компенсатора, що збільшує або зменшує основну передачу планетарного механізму на невелику величину. Таким чином, спільна робота двох агрегатів забезпечує оптимальну кількість передачі трансмісії у конкретних умовах.

Великі втрати в гідравліці змусили інженерів удосконалити роботу цього виду автомата. Тепер робота гідротрансформатора на швидкостях понад 20 км/год блокується муфтою, а передача моменту, що крутить, виконується безпосередньо через фрикціони на планетарну коробку.

У ряді випадків замість підключення гідротрансформатора його функції на перехідних режимах забезпечуються пробуксовуванням пакетів фрикційних накладок, що простіше і ефективніше.

Одним із різновидів автоматичної трансмісії є адаптивна автоматична коробка, в якій комп'ютерним блоком управління здійснюється підбір найбільш відповідного передавального числа в планетарній коробці.

Цей вид автоматичної коробки поки що залишається поза конкуренцією у трансмісії авто підвищеної прохідності, позашляховиках та машинах з великим об'ємом двигуна. В обслуговуванні та ремонті складний, вимагає високої кваліфікації та якісних витратних матеріалів.

Варіаторні системи

В результаті 30 років еволюції перших варіаторів для малопотужних мотовізок і скутерів технологам вдалося довести рівень надійності і довговічності ременя, що штовхає (основного елемента безступінчастого варіатора) до цілком прийнятної величини пробігу в 150 тис. км. Сам ремінь, що штовхає, представляє диво інженерної думки. Він виготовлений з великої кількості абсолютно однакових металевих елементів, завдяки чому ремінь може бути гнучким і жорстким одночасно.

У роботі він взаємодіє з двома шківами – вхідним та вихідним, забезпечуючи практично будь-яке передатне значення коробки передач. Сучасні варіатори отримали прийнятно високий ККД та можливість працювати з двигунами потужністю до 100 к.с. Варіатор можна назвати першою із систем, які по-справжньому здатні безперервно змінювати передавальне число трансмісії.

Цей вид автоматики не любить пробуксовки, вкрай уразливий при низькій якості гідравлічної рідини. У більшості випадків варіатор комплектують із гідротрансформатором.

Переваги - дуже точний вибір необхідного передавального числа трансмісії. Цей вид коробки капризний, доріг у виготовленні та обслуговуванні та найближчим часом навряд чи вийде з ніші малолітражних автомобілів.

Більше інформації про різні види КПП на відео:

В. Мамедов

Передача моменту, що крутить, від двигуна до декількох провідних мостів автомобіля здійснюється через роздавальну коробку, яка в більшості випадків також збільшує число передач в трансмісії. Роздаткові коробки призначені для виконання наступних функцій:

розподіляти момент, що крутить, між провідними мостами таким чином, щоб забезпечувалася найкраща прохідність автомобіля без виникнення негативного явища – «циркуляції потужності» в трансмісії;
збільшувати крутний момент на провідних колесах у межах, необхідних для подолання опору коченню коліс під час руху поганими дорогами та бездоріжжям, а також на крутих підйомах;
забезпечувати стійкий рух автомобіля з малою швидкістю при роботі двигуна в режимі максимального моменту, що крутить.

Роздавальні коробки виконують за схемами з блокованим, диференціальним або змішаним приводом. Особливістю коробки з блокованим приводом є те, що вона забезпечує синхронне обертання коліс різних мостів, а моменти, що крутять, розподіляються пропорційно силам опору коченню. Так, якщо задній міст має вагове навантаження 60% від загальної маси автомобіля з колісною формулою 4х4, а на передній припадає 40%, то сили опору коченню коліс заднього та переднього мостів будуть ставитись один до одного як 60:40. У такому ж співвідношенні на рівному шосе будуть і моменти, прикладені до валів.

На практиці через нерівності дороги і непрямолинійності руху колеса різних осей проходять різну відстань, і синхронність їх обертання провокує виникнення «циркуляції потужності» в трансмісії, при якій додатково навантажуються зубчасті передачі, підшипники, вали, що в результаті призводить до їх підвищеного зношування. паралельне збільшення споживання палива. Шини, що частково знижують гостроту негативних явищ при «циркуляції потужності», піддаються підвищеному нагріванню та зносу.

У роздавальних коробок з диференціальним приводом момент, що крутить, передається від ведучого валу до ведених через диференціал. Тому вихідні (відомі) вали такої роздавальної коробки можуть обертатися з різними кутовими швидкостями. Розподіл моментів між провідними осями автомобіля визначаються конструкцією диференціала та місцем його положення у кінематичній схемі. Диференціал, розміщений у роздатковій коробці, називають міжосьовим на відміну міжколісного, встановленого у провідному мосту.

При повороті автомобіля з роздавальною коробкою, оснащеною диференціалом, колеса керованого моста обертаються швидше за коліщата некерованих мостів, оскільки проходять більший шлях. Різниця у швидкостях компенсує міжосьовий диференціал. Слід зазначити, що співвідношення між моментами, що крутять, на валах диференціала залишається постійним і рівним внутрішньому передатному числу диференціала. Оскільки силовий потік через диференціал передаватися не може, циркуляція потужності повністю виключена.

У роздавальних коробках зі змішаним приводом одні ведені вали пов'язані між собою так, що мають однакову кутову швидкість, інші з'єднані через диференціал. До «змішаних» можна віднести і коробки з диференціалом, що блокується, або з пристроями, що підвищують тертя в диференціалі.

Силовий потік, що підводиться від основної коробки передач або гідромеханічної трансмісії, може розподілятися роздатковою коробкою на один передній і один або два задні мости автомобіля (4х4 або 6х6), на два передні та два задні мости – на візки (8х8), на провідні колеса одного з бортів, на правий та лівий борт автомобіля. Відповідно до цього роздавальні коробки називаються: міжосьові, міжтележні, міжколісні, міжбортові.

Існує дві схеми повного приводу: з постійним підведенням потужності до передніх колес і з переднім мостом, що відключається. В останньому випадку при русі гарною дорогою передній міст відключають від трансмісії, що позначається на підвищенні паливної економічності автомобіля.

Слід мати на увазі, що відключати передній міст на дорогах поганої якості не завжди доцільно, оскільки втрати у відключеному приводі переднього моста можуть виявитися досить значними, що позначиться на загальному опорі руху автомобіля і, отже, на паливній економічності. Приклад тому з вітчизняної автомобільної історії: автомобілем 6х6 «Урал»-375 спочатку встановлювали муфту відключення переднього мосту, а потім від неї відмовилися.

Якщо в роздатковій коробці немає необхідності мати дві передачі, вона випускається з однією прямою передачею, що має передатне число рівне одиниці, або з однією знижувальною передачею. Коробки першого типу застосовувалися на американських військових автомобілях "Вілліс", німецьких Unimog S 404, вітчизняних ГАЗ-67 та -67Б; коробки другого типу ставилися армійські автомобілі ЗІЛ.

Роздавальні коробки зазвичай виготовляються у вигляді окремого агрегату, який кріпиться самостійно на рамі або безпосередньо на картері коробки передач. Рідше роздаткові коробки та коробки об'єднує загальний картер.

Найчастіше роздаткові коробки випускаються з двома передачами, прямою і знижувальною, являючи собою чотиривальний демультиплікатор, змонтований в єдиному корпусі. Роздавальна коробка автомобіля ГАЗ-63, наприклад, з'єднувалася з основною коробкою карданним валом, мала спеціальну зубчасту муфту включення переднього моста. У цьому випадку усувалася можливість появи «циркуляції потужності» під час прямолінійного руху автомобіля.

Під час створення коробки передач наступного покоління для автомобіля ГАЗ-66 вдалося відмовитися від зубчастої муфти, здійснивши включення моста пересуванням каретки, що сидить на проміжному валу. Загальна вага агрегату стала меншою на 5 кг при спрощенні конструкції деталей. У коробці передач автомобілів УАЗ із двома понижувальними передачами введено блокування валів, пов'язаних із переднім та заднім провідними мостами автомобіля. У разі виникнення «циркуляції потужності» між мостами силовий потік не проходитиме через зубчасті колеса, а піде безпосередньо по зблокованих валах. Це зменшує знос деталей коробки та збільшує її ККД.

У роздавальній коробці автомобіля ЗІЛ-157К два знижувальні щаблі. Передачі перемикаються верхньою кареткою. Передній міст відключається зубчастою муфтою. При включеній муфті передній та середній мости з'єднані безпосередньо. Між цими мостами циркулююча потужність має найбільшу величину, оскільки керований передній міст. Між середнім і заднім мостами величина циркулюючої потужності невелика, оскільки вони некеровані і розташовані близько один до одного.

У США, країнах Західної Європи і в наш час на тривісних автомобілях широко застосовується тандемний привід, при якому момент, що крутить, до заднього мосту передається наскрізним валом через середній міст. Роздавальна коробка при трьох провідних мостах має в цьому випадку два вихідні вали. Приклад такої конструкції – коробка автомобіля ЗІЛ-131. У ній на прямій передачі силовий потік на середній та задній мости передаються без втрат, а на передній – через один полюс зачеплення при включенні правої нижньої зубчастої муфти. На першому ступені силовий потік передається на середній та задній мости через два полюси (включено нижню ліву муфту), а на передній міст – через один полюс. За такої схеми коробка має високий ККД і конструктивно виходить простою.

Роздавальні коробки з несиметричним диференціалом застосовують на автомобілях великої вантажопідйомності. На дво- та тривісних автомобілях крутний момент може розподілятися у наступній пропорції: на передній міст – 1/3, на задній (або задні) – 2/3. Це досягається вибором епіциклічного зубчастого колеса диференціала, діаметр якого в 2 рази більший за діаметр сонячного колеса в планетарному механізмі.

Прикладом може бути роздавальна коробка з несиметричним диференціалом двовісного автомобіля МАЗ-502. Коробка має дві понижувальні передачі. Диференціал розподіляє момент, що крутить: на передній міст – 1/3, на задній – 2/3. На важкопрохідній території диференціал роздавальної коробки можна блокувати. Передній міст у цій конструкції не вимикається.

Роздавальна коробка автомобілів «Урал»-375 перших зразків так само, як і коробка всюдихода МАЗ-502 має дві понижувальні передачі та планетарний несиметричний диференціал. За допомогою зубчастої муфти, встановленої на нижньому валу, можна виконувати три операції: муфта в крайньому правому положенні – передній міст увімкнений, силовий потік мостами розподіляється через диференціал. В даний час в коробках цього типу муфта блокує тільки диференціал, а вал від роздавальної коробки на передній міст цілий.

У роздавальній коробці чотиривісних автомобілів МАЗ із симетричним диференціалом, встановленим між двома передніми та задніми провідними мостами, силовий потік до них підводиться через два нижні вихідні вали коробки, які з'єднуються з додатковими роздавальними редукторами. Від цих редукторів привід іде до провідних мостів. Коробка має пряму та знижувальну передачі та виконана за схемою з проміжним валом. Передачі включаються верхньою муфтою, а диференціал блокується нижньою муфтою за допомогою пневмопривода.