Какие бывают коробки передач на автомобилях

Как КПП работает

Как же меняется крутящий момент? Лучше это понять можно, если рассмотреть пример. Для начала посчитаем количество зубьев на шестернях. На первой их двадцать, а на второй сорок. Получается, что, когда первая прокрутилась два раза, у второй это случилось только однажды. Получается, что это вторая передача.

Третья шестерня тоже содержит двадцать зубов, у четвертой опять сорок. Получается простая арифметика. Если запускается мотор, то у первой шестерни будет 2000 оборотов в минуту, а у второй только 1000, третья также имеет ту же скорость. Это связано с тем, что шестеренки нанизаны на одной линии. Получается, что четвертая имеет скорость в полтысячи оборотов в минуту. Значит, что передаточное число составляет две единицы, для первой и второй пары. Общее число равно четырем, ведь на это количество раз уменьшается скорость вращения последней шестерни, если сравнить ее с первой шестерней.

Выходит, что, если вторая и четвертая шестеренки не работают, тогда устройство вообще не передает момент, то есть у нас нет передачи движения, получается, включена нейтральная передача. Если же эта деталь направлена в противоположную сторону, то машина движется назад, в результате чего, валы остаются на одном уровне.

Зачем нужно пользоваться дополнительным валом и сколько их бывает в агрегатах? Так можно добиться новой системы разнопарного количества шестеренок. Только так возможно создать разные скорости движения.

Так как шестерен много в каждом легковом авто с МКПП, то и выбор передач может быть большой. Это уже касается вариативной коробки. Как бы то ни было, но передаточное число можно устанавливать любое. Обычно это не целые числа, а дробные. Что же касается того момента, когда передаточное число равно единице, то такая передача является прямой. В этом случае речь идет о четвертой скорости.

Езда на автомобиле с АКПП и остановка

После того, как вы завели двигатель, перевели ручку коробки передач в положение «D», отпустили педаль тормоза, машина начинает движение с маленькой скоростью около 5 км/ч. Нажимаем на педаль газа и машина ускоряется. Чем сильнее нажимать на педаль газа, тем быстрее будет ехать машина.

Чтобы сбросить скорость движения автомобиля нужно убрать ногу с педали газа, автомат включит пониженную передачу и скорость движения снизится. Для быстрого снижения скорости надо нажать на педаль тормоза.

Чтобы остановить автомобиль надо скинуть газ и нажать тормоз. Автомобиль остановится. Если вы планируете оставить машину на стоянке, то надо при нажатой педали тормоза перевести ручку селектора в положение — «P» (паркинг), и заглушить двигатель.

Если вы остановились на светофоре или стоите в пробке, то переводить ручку в положение «паркинг» не нужно. Она остается в положении «D». Для начала движения отпускаете тормоз и нажимаете газ.

Иногда для езды удобен режим «M» (ручной режим). Он включается во время движения в положении «D». Переключение скоростей происходит с помощью кнопок «+» и «-», расположенных на рычаге переключения передач. Этот режим используется во время езды по плохой грунтовой дороге на пониженной передаче внатяг, чтобы избежать пробуксовки. А также во время крутого подъема и крутого спуска.

Что входит в трансмиссию автомобиля и какие бывают её виды

В зависимости от того, какой вид энергии преобразуется, такого вида трансмиссия и может быть:

механическая (преобразует и передает механическую энергию);
электрическая (преобразует мех. энергию в электроэнергию, а после подачи ее на ведущие колеса, обратно – электрическую в механическую);
гидрообъемная (преобразует мех. энергию в энергию движения жидкости, а после подачи на ведущие колеса, обратно – энергию движения жидкости в механическую);
комбинированной или гибридной (сочетание электромеханической и гидромеханической).

Наиболее часто в современных автомобилях применяют первый вариант. Если изменение кр.момента идет в автоматическом режиме, тогда ее называют автоматической.

Зачем нужна МКПП?

Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.

Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:

Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.

Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.

Назначение МКПП

Механическая КПП предназначена для изменения крутящего момента. Своим названием она обязана механическому способу переключения скоростей (передач). Эта коробка по классификации относится к ступенчатым, так как изменения происходят по ступеням. А ступенью, в свою очередь, обозначается пара шестерней. Каждая такая пара имеет свое передаточное число.

Для механической коробки передач характерно следующее количество ступеней:

4-ступенчатая МКПП
5-ступенчатая МКПП
6-ступенчатая МКПП
выше.

Широкое распространение получила 5-ступенчатая КПП, которая установлена почти на все ВАЗы, даже на тюнингованных ВАЗ 2109 также стоит механика. Каждая механическая КПП имеет свою конструкцию. Наиболее широко распространены двух- и трехвальная КПП. Последняя чаще всего используется в заднеприводных машинах, а первая – на переднеприводных коробках. Каждая из них имеет существенные отличия.

Устройство и принцип действия трехвальной МКПП

В своем составе такая МКПП имеет следующие составляющие. Это ведущий вал и его шестерня, промежуточный вал и его шестерни, ведомы вал и его шестерни, синхронизатор коробки передач, механизм для реализации переключения и корпус.

Эта коробка передач работает следующим образом. При нейтральном положении рычага передача крутящего момента не происходит. Как только рычаг начинают перемещать, то начинает двигаться и муфта синхронизатора. Синхронизатор КПП позволяет синхронизировать скорости ведомого вала и его шестерни. Как только достигается нужное значение, то зубцы муфты и шестерни сцепляются и замирают.

Начинается передача крутящего момента на двигатель, а затем от него на ведущие колеса авто. При этом передаточное число равно заданному числу. Такая коробка может также реализовывать задний ход. Это достигается путем использования промежуточного вала и его шестерни, движение которых происходит в обратную сторону. Эта шестерня имеет отдельную ось.

Устройство и принцип действия двухвальной МКПП

Данная коробка передач имеет следующую конструкцию. Она состоит из таких элементов, как ведущий вал и шестерня, ведомый вал и шестерня, муфта синхронизатора, дифференциал и главная передача, а также корпуса и механизма для реализации переключения.

Принцип работы механической коробки передач несложен и во многих чертах похож на работу трехвальной коробки передач. Отличительной же чертой является работа механизма по реализации переключения передач. Рычаг при такой коробке может двигаться вдоль и поперек. Когда рычаг начинает двигаться поперек, то усилие переходит на трос. А он передает действие на трос по выбору нужной передачи. Происходит поворот вокруг оси и выбор заданной передачи.

Если затем происходит движение рычага вдоль, то усилие переходит на трос передач и далее на рычаг передач. Этот рычаг перемещает шток по горизонтали, и соответствующая вилка перемещает нужную муфту синхронизатора. Муфта, в свою очередь, блокирует движение шестерней. Таким образом, происходит передача крутящего момента через двигатель на ведущие колеса автомобиля.

Типы автоматических коробок передач

Существует три наиболее распространенных типа автоматических коробок передач, которые устанавливаются в автомобили — это так называемая «классическая» она же гидравлическая, роботизированная (робот, типтроник) и вариативная (вариатор, CVT).

«Классическая» АКПП

Это первый из появившихся типов коробок. Отличается полным отсутствием какой-либо связи между двигателем и колесами. Состоит из гидротрансформатора (ГТ), зубчатых и планетарных передач. Передаточное число меняется изменением давления масла и различного соединения передач между собой. Управляется автоматом.

Существует 5 основных режимов работы этого агрегата:

P — парковочная блокировка ведущих колес, блокировка находится в самой коробке и никоим образом не связана с отдельным стояночным тормозом.
R, в русскоязычном варианте Зх — положение для включения заднего хода. Зачастую существует запрет на включение это режима до полной остановки авто.
N, на русском Н — собственно «нейтралка», включают при кратковременной остановке или коротком расстоянии буксирования.
D, или Д — режим для движения машины вперед, при котором используются все ступени кроме повышенных.
L, или ПП, или Тх — режим пониженной передачи для движения при сложных дорожных условиях.

Справка! Это основные режимы работы, которые в обязательном порядке присутствуют во всех гидравлических АКПП. Кроме них, в зависимости от производителя, существуют дополнительные режимы, облегчающие вождение в разных условиях.

Роботизированная АКПП

Последняя по времени появления разновидность коробки-автомата. По своей сути представляет собой механическую коробку передач под управлением робота, который, в соответствии с заданными алгоритмами, отключает сцепление и переключает передачи. То есть водитель и автомобиль обеспечивают только входящие данные без воздействия на механизм переключения передач.

Роботы для таких коробок используются либо электрические, либо гидравлические. Гидравлические осуществляют работу с помощью гидроцилиндров управляемых электромагнитными клапанами. Они достаточно быстрые, но более энергозатратные. Это основной вид робота для машин спортивного типа.

Электрические роботы более медленные, но более экономичные. Используют в своей работе сервомоторы и различные механизмы. Чаще устанавливаются на бюджетные авто.

Сама же коробка механическая с фрикционным сцеплением. Существуют роботизированные КПП с одинарным и двойным сцеплением.

Справка! Легко отличить робота от «классики» можно по отсутствию у робота знака P, который означает парковочный режим.

Вариатор

Второе название, по которому можно определить тип коробки по документации на автомобиль — CVT (Continuously Variable Transmission). Работает по принципу плавной передачи крутящего момента от двигателя колесам. Как таковые передачи в ней отсутствуют, а передаточное соотношение меняется либо полностью автоматически, в соответствии с заданной программой, либо в ручном режиме.

Наиболее распространены коробки с клиноременным строением вариатора. Изменение передаточного числа в них передается между двумя, состоящими из двух конических частей каждый, шкивами с помощью специального ремня. Так же ремень называют цепью из-за того, что его основная составляющая это металлические полосы. Необходимое для движения цилиндров давление нагнетается масляным насосом, который прокачивает специальную ATF жидкость, которая также выступает в качестве смазки.

Второй тип вариатора — это тороидный. В этом случае усилие передается через тороидные ролики, зажатые между валами и расположенные на одной оси. Используется этот тип достаточно редко.

У этой АКПП есть возможность переключаться на ручной режим управления. В этом случае водитель самостоятельно переключает передачи и это отображается на приборной панели. Но не стоит рассчитывать, что можно будет держать количество оборотов в красной зоне — автоматика просто не дает этого делать, но и заглохнуть при их недостатке невозможно.

Устройство

Во время сгорания горючего в силовом агрегате вырабатывается большое количество свободной энергии, которая должна быть передана ведущим колесам транспортного средства. Самая простая трансмиссия состоит из четырех деталей: сцепление, КПП, ведущий мост и дифференциал. Первый элемент находится между мотором и коробкой передач. Сцепление обеспечивает плавность хода во время старта или переключения передач. Существует два варианта механизма – сухой и мокрый. В первом случае диски работают при помощи трения, во втором они функционируют в жидкости. В ряде автомобилей устанавливается гидравлическое либо электромагнитное сцепление, но такие вариации не особо распространены. Сам механизм базируется на двух дисках, один из которых ведущий, а второй – ведомый. В обычном состоянии они сжаты, но при нажатии соответствующей педали отсоединяются.

Коробка переключения передач отвечает за скорость вращения колес, езду задним ходом и отсоединяет мотор и трансмиссию на длительное время. КПП бывает ступенчатой и бесступенчатой. К первой относятся «механика» и робот, ко второй – вариатор. Самой надежной КПП считается механическая, но для ее управления требуются соответствующие навыки. Пока что МКПП является самой распространенной, но ее постепенно вытесняет «автомат».

Мост – это опора, на которой крепится рама транспортного средства. Он может быть ведущим и ведомым. Первый получает от коробки крутящий момент и приводит колеса в движение. Ведомый мост выступает в роли простой опоры. Также он может быть передним и задним, а грузовых машин есть еще и средний.

Дифференциал – это конструкция, которая разделяет механическую энергию силового агрегата на два потока и направляет ее к колесам. Данный элемент не допускает проскальзывания покрышек на неровной дорожной поверхности. Дифференциал незаменим при поездках в гололед, зимой или по некачественным дорогам.

Недостатки МКПП

Подобно любому узлу автомобиля, ручная коробка не лишена недостатков:

Сложное управление, подразумевающее одновременные манипуляции педалью сцепления и рычагом переключения.
Необходимость контроля режима работы мотора. Только в этом случае удается обеспечить динамичный разгон и паспортные показатели расхода топлива.
При неаккуратном обращении есть риск поломки сцепления или шестерен коробки передач.
Риск «перекрутить» коленчатый вал двигателя, включив неправильную передачу.
Разрывы потока мощности в моменты переключения.
Утомительное управление коробкой при езде в пробках. Водителю постоянно приходится переключать передачи.
Ступенчатое изменение передаточного отношения и ограниченное число скоростей. Из-за этого не всегда удается найти оптимальный режим работы двигателя. На современных автомобилях применяются электронные системы, подсказывающие водителю момент переключения скорости.

Недостатки механических коробок передач чувствительны только для начинающих или малоопытных водителей.

Виды автоматических коробок передач

Современные автомобили, оснащенные коробкой автомат, набирают все большую популярность среди автолюбителей. Это обусловлено многочисленными преимуществами автоматических коробок передач, в сравнении с традиционной механикой. Водители оценили комфортность управления транспортным средством с установленной АКПП и при покупке нового авто многие покупатели отдают предпочтение именно таким механизмам.

Во время движения машины здесь не придется отвлекаться от дороги, чтобы переключить скорость. Новички быстро обучаются технике вождения, т. к. не нужно запоминать, в какое положение установить рычаг скоростей для изменения режима. Здесь все просто: чтобы машина начала движение, достаточно перевести селектор в точку «D» и отключить тормоз.

Рабочим элементом автомата является планетарная передача, которая состоит из набора шестерен:

Главная передача.
Входной редуктор.
Обратный редуктор.

При помощи зубчатых зацеплений главной передачи производится передача момента вращения от выходного вала двигателя к ходовой части автомобиля.

Кроме шестерен в состав АКПП входят:

синхронизирующие муфты сцепления;
рычаг переключения передач – селектор;
гидроблок;
смазочная система.

Скорости коробки автомат переключаются, благодаря сложным управляющим воздействиям бортового компьютера. Электромеханические клапаны – соленоиды перераспределяют направление потоков в гидроблоке. Трансмиссионная жидкость под давлением направляется к муфте-синхронизатору, в работу включается зубчатое соединение выбранной передачи.

Благодаря автоматической коробке передач, силовой агрегат транспортного средства выбирает наиболее эффективный диапазон мощности. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, компьютер управляет включением передач, в зависимости от условий дорожного движения и пожеланий водителя.

В автомобилях, оснащенных АКПП, нет механизма сцепления и привычной педали в салоне. Передача мощности от двигателя к автоматической трансмиссии осуществляется при помощи специального агрегата – гидротрансформатора. В сравнении с механическим сцеплением, гидротрансформатор АКПП позволяет выравнивать скорость вращения выходного вала двигателя с коробкой передач более плавно без ощутимых рывков. При его работе статические и динамические нагрузки на рабочие элементы трансмиссии существенно снижены.

Внешне гидротрансформатор АКПП напоминает форму тора, за что в просторечии ему дали название «бублик».

В состав гидротрансформатора входят:

Турбинное колесо с лопастями.
Блокировочная муфта и муфты свободного хода.
Насос.
Реакторное колесо.

Все составные части устройства расположены в едином корпусе, они работают в масляной среде. Насос напрямую соединен с коленчатым валом мотора. Трансмиссионное масло разгоняется лопастями колеса и вовлекает в движение турбину, сопряженную с зубчатыми зацеплениями шестерен коробки передач.

Устройство механической грузовой коробки передач

Существуют две разновидности КПП, устанавливаемых на грузовые автомобили – механические и автоматические. Первые появились гораздо раньше, они отличаются большей надежностью, выносливостью и лучшей ремонтопригодностью.

Переключение передач грузовика осуществляется благодаря наличию ступеней с зубчатыми шестеренками. Смена скоростного режима происходит из-за перемещения этих шестеренок. Зубья, сцепляющиеся с шестернями, обеспечивают возможность синхронизации колес и крутящего момента.

Говоря об устройстве механической коробки грузовика, необходимо упомянуть следующее:

В ее конструкцию входит большое количество узлов трансмиссии – обгонные муфты, блоки шестеренок, блок заднего хода.
Картер заполнен маслом, которое необходимо для смазки шестеренок, находящихся в постоянном движении.
Сцепление находится рядом с маховиком, установленным непосредственно на силовой установке.
Благодаря синхронизаторам скорости переключаются плавно, без ударов, вибраций и колебаний.

Особенности устройства трансмиссии исключают риск включения сразу нескольких передач – для этого используется кулиса, блокирующая самопроизвольную смену скоростей.

Робот или роботизированная КПП

Также всё чаще люди интересуются, что лучше выбрать: робот или автомат. Роботизированная коробка передач является новым витком в истории развития автомобильных трансмиссий.

Особенность робота или РКПП заключается в том, что в его основе лежит конструкция МКПП, дополненная специальным узлом переключения. Он отвечает за управление сцеплением и выбирает передачи в автоматическом режиме.

Если говорить о том, что же лучше, когда предлагается автомат и роботизированная современная коробка передач, многие эксперты скажут брать РКПП. Это можно объяснить практически безграничными возможностями по их настройке и доработке. Не зря практически все ведущие автокомпании считают своим долгом укомплектовать собственные новые авто роботом. Именно для них активно придумываются индивидуальные, яркие названия. Хотя по факту всё это роботизированные коробки, которые просто имеют несколько иные настройки и параметры, отличающие их от роботов конкурентов.

Устройство РКПП

Что касается преимуществ, то тут специалисты и эксперты акцентируют внимание на следующих моментах:

Отличные показатели расхода топлива. Современные роботы демонстрируют экономию, превышающую классическую механику примерно на 5-10%. Причём это не маркетинговый ход и не рекламные заявления: результаты, показанные в рамках специальных тестов, доказаны и обычными автовладельцами машин с РКПП.
Превосходная динамика. В этом компоненте робот превосходит всех своих конкурентов. Роботизированные трансмиссии моментально адаптируются к новым условиям эксплуатации, двигатель сразу откликается на работу педалью газа.
Бережное отношение к двигателю. Эксплуатируя РКПП, случайно или даже намеренно навредить двигателю будет проблематично. Система очень умная и продуманная, из-за чего мотор удаётся поддерживать в оптимальном состоянии.
Стоимость конструкции. В настоящее время создать и произвести РКПП становится всё дешевле. Во многом этот технологический процесс требует в 2 раза меньше среди, нежели на создание автомата. При этом само производство проще и быстрее.
Экологичность. Именно за счёт роботизированных коробок многим автокомпаниям удаётся соблюдать всё более жёсткие экологические нормы.

Всё это хорошо и интересно. Но ровно до того момента, когда речь заходит о надёжности и стоимости обслуживания. В этом плане роботы могут дать большую фору своим конкурентам. Это действительно дорогие коробки, ремонт которых может стоить порой целое состояние. Да и надёжность пока на низком уровне.

РКПП имеет тонкую настройку, над которой работают целые команды программистов. Да, это позволяет менять буквально всё в функционировании трансмиссии. Но если сбить настройки или произойдёт какой-то программный сбой, решить проблему своими силами вряд ли получится. А экспертов по ремонту роботизированных коробок у нас не так много.

Признаки неисправности

Существует несколько признаков необходимости ремонта коробки передач грузового автомобиля:

Скорости движения меняются самопроизвольно.
Передача не включается (как правило, случается это из-за износа механизмов привода переключателей шестеренок).
Переключить скорость становится все сложнее, для этого приходится прикладывать усилие. В таких случаях необходимо срочно обратиться на СТО, т.к. подобный признак может свидетельствовать о поломке шлица первичного вала.
В процессе езды появляются посторонние звуки и вибрации, которые являются свидетельством разрушения подшипников.

Механическое устройство

Технологические параметры механического устройства известны всем. Речь идет о наличии педали сцепления, которая характеризуется ясным назначением – приводить в движение систему сцепления, которая помогает сменить скорость движения и произвести плавное трогание с места. Основные моменты таковы, что изначально расчет велся по известной технологии уже многие десятилетия. На сегодняшний день контрактные устройства имеют одну цель, добиться второстепенного использования агрегатов.

Всем известно, как расшифровывается аббревиатура механическая КПП. Данная коробка за десятилетия существования претерпела немало изменений и в лучшую сторону, но технология осталась прежней и даже стала на порядок выше. Современные авто все еще имеют некоторые перемены, которые способствуют новому технологическому расчету. Именно такие коробки можно купить в качестве контрактных агрегатов, бывших в употреблении.

По расчету, самой простой системой КПП можно назвать именно механическую. Отметим, что общее устройство трансмиссии для МКПП имеет простое название, а работу выполняет сложную. Практически каждой механике свойственно пять ступеней, хотя для современного авто уже предусматривается шестиступенчатая коробка. По такому расчету скоростей снабжаются практически все автомобили последних лет.

Классификация видов КПП

Опытные автомобилисты привыкли классифицировать коробки переключения передач по нескольким признакам. К ним можно отнести:

Вариант передачи оттока мощности (механические КПП, планетарные, с соосными валами, вариатор, гидромеханические);
Количество валов (двухвальные, трехвальные, многовальные с различным числом зацеплений);
По способу управления (автоматические, роботизированная, ручное включение).

Самая распространенная классификация разделяет КПП по принципу действия:

Механические КПП. Прославились высоким КПД при минимальном весе. Считается, что механическая коробка обеспечивает лучший динамичный разгон транспортного средства при относительно экономичном расходе топлива.
Автоматические. Отличаются простотой в эксплуатации. Тем не менее отмечается, что во многих случаях увеличивают расход топлива автомобиля и неспешно переключают передачи.
Роботизированные КПП. Являются симбиозом механики и автомата. Если простым языком, то роботизированная коробка очень схожа с механической КПП, но с электронным управлением работы сцепления. Отзывы говорят, что подобный вариант значительно уступает автоматической коробке.
Вариаторы или бесступенчатые КПП. Относительно новый тип коробки передач, отличается непосредственным отсутствием передач. Передаточное число в вариаторе меняется плавно, без динамичных ступеней. На сегодняшний день вариаторы только приобретают широкое распространение, поскольку особенности конструкции бесступенчатых КПП не совершенны. Во многих случаях ремень передачи не способен выдержать мощность двигателей современных автомобилей, что быстро выводит систему из строя.