Виды коробок передач

Устройство АКПП

Устройство рассчитано на автоматическое управление. Каждый элемент тесно связан с другими деталями в транспортном средстве, чтобы грамотно организовать комплексный подход. Устройство автоматического оборудования состоит из:

• Гидротрансформатор – устройство, которое способно переработать рабочую жидкость в крутящий момент. Если говорит о рабочей жидкости, то автоматическая коробка использует масло трансмиссионного характера. Не грамотно применять жидкость, которая рассчитана для функционирования гидравлического привода. Ветеренку нельзя применять для функционирования в режиме высокой скорости при движении шестеренок.
• Планетарный редуктор состоит из комплекса элементов. К деталям планетарного редуктора относятся коронная шестерня, солнечная шестерня, планетарная водила, и сателлиты. При помощи планетарного редуктора происходит связь автоматического оборудования.
• Система гидравлического управления – набор приборов, которые контролируют и управляют планетарным редуктором.

Конструкция автоматической КПП

Стандартная коробка-автомат состоит из следующих основных элементов:

• гидротрансформатор;
• планетарный редуктор;
• муфты (фрикционные и обгонные);
• барабаны;
• валы.

Конструкция и принцип работы гидротрансформатора

Гидротрансформатор устанавливается между коробкой передач и двигателем. Назначение этого элемента следующее – передача крутящего момента при трогании авто. При осуществлении высоких оборотов это устройство обычно блокируется, расположенными внутри муфтами. Благодаря этому меньше расходуется топливо и исчезает проскальзывание.

Устройство гидротрансформатора следующее: три колеса: турбонасос, статор, турбина. Обычно статор неподвижен и соединен с корпусом автоматической коробки. В некоторых конструкциях статор может быть не прикрепленным, а его неподвижность будет обеспечиваться специальными муфтами. Благодаря такому торможению обеспечивается широкий диапазон скоростей.

Именно благодаря использованию гидротрансформатора отсутствует кинетическая энергия и соответственно автомобиль движется плавно, не происходит нагрузок на трансмиссию авто. Единственным минусом является проскальзывание, в результате чего выделяется дополнительное тепло, и расход топлива увеличивается.

Принцип работы гидротрансформатора отличается от гидромуфты. У него моменты на турбинном и насосном колесах разные. Чтобы сэкономить топлива, в устройство стали вводить жесткое крепление между собой турбины и насоса. Такое затормаживание осуществляется при достижении более высокой скорости. При управлении АКПП с помощью компьютера момент, когда необходима блокировка, выбирает программа управления.

Также эта блокировка позволяет иметь такой же расход топлива, как и у МКПП. С ее помощью можно реализовывать торможение двигателем и, а также экономный расход топлива. В таком режиме прекращается впрыск топлива, но только на момент блокировки элементов гидротрансформатора.

Планетарный редуктор и его работа

В составе АКПП имеется механическая передача. Она необходима для реализации движения автомобиля задним ходом, что осуществляется с помощью ступенчатого изменения крутящего момента. Планетарный редуктор, используемый в конструкции коробки-автомата, имеет компактные размеры и соосность работы. Обычно их несколько в АКПП. Они соединены последовательно между собой. Таким образом, реализуется их совместная работа.

Благодаря такой конструкции механической составляющей АКПП обеспечивается нужное количество ступеней. В современных моделях авто реализовано от 6 до 8 ступеней, бывают и 9-ступенчатые. Планетарный редуктор в коробке носит название планетарного ряда.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Разновидности АКПП

Структуры различных трансмиссий схожи, однако есть определенные различия сборки. Их можно разделить на некоторые типы, отличающиеся способом управления и проверкой эксплуатации. Одни управляются гидравлическим прибором, а другие – электронным распределителем.

Традиционный вариант – гидроавтомат

Самая простая коробка, которая ликвидирует непосредственное сообщение между колесами и движком. Крутящий момент посылается рабочей жидкостью путем функционирования 2-х турбин. В последующем механизм был усовершенствован с помощью электронного устройства, что дало возможность добавить режимы «спорт», «экономичная езда» и «зима», а так же «ручной режим», позволяющий выполнять самостоятельное переключение передач водителем (Tiptronic).

Вариаторная коробка

В ней нет определенного передаточного числа. Нормально функционирующий вариатор мягко меняет крутящий момент, за счет чего звук работы двигателя не меняется и остается ровным. Такой процесс исключает возможность отслеживать на слух момент переключения с одной передачи на другую.

Роботизированная трансмиссия

Иначе называемая «робот DSG», наиболее похожа на механическую коробку, но управление схоже с автоматической. Несмотря на это, весит она намного меньше стандартной автоматической коробки, стоит дешевле, а главное – изрядно экономнее механики по расходу топлива.

Как и остальные, такие виды коробки имеют свои минусы. Одним из них является повышенная чувствительность к быстрой агрессивной езде. В отличие от других автоматов, при сильном нажатии на педаль газа передачи переключаются как-то неправильно и появляются резкие толчки. Подобная эксплуатация приводит к повреждениям деталей, а в результате полный выход из строя всего механизма.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы коробки передач, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Работа коробки запускается сразу после пуска мотора. В движение приходит маслонасос, нагнетающий давление жидкости. Колесо гидротрансформатора раскручивается в соответствии со скоростью вращения коленвала. Реакторные и турбинные остаются неподвижными.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных коробках передач, при скорости 20-60 км/ч происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

Автоматическая система занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

Коробка автомат включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП сказать довольно трудно. Управлять автоматом после механики бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и более современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

Отличная статья в тему: Вариатор или автомат: что лучше и надежнее, плюсы и минусы, чем отличаются коробки передач, в чем разница

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный режим. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный режим.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

Способ взаимодействия и количество валов

В современных коробках передач применяется два основных способа взаимодействия между собой валов – механический и гидравлический. Механический применяется для вариатора, МКПП и АМТ, гидравлический предназначен для АКПП, а также вариатора.

Механический, в свою очередь, реализуется путем использования:

• зубчатой передачи, в преобладающем количестве случаев на основе конических или цилиндрических шестерен;
• планетарной передачи, включает такие элементы как солнечная шестерня (она называется просто – солнце), эпицикл (большое такое колесо, получившее название корона), рычажный механизм (называется водило, он же пространственная вилка) и зубчатые колеса (они же сателлиты);
• фрикционной передачи, самостоятельно практически не устанавливается, только с планетарными рядами или шестернями.

Гидравлический тип взаимодействия валов в чистом виде встречается очень и очень редко. Речь в преобладающем числе случаев идет о гидромеханической схеме, базирующейся на установке гидромуфты или гидротрансформатора, а также планетарной механической передачи.

Следующий важный параметр классификации – количество валов. Самые распространенные схемы три:

• двухвальная;
• трехвальная;
• многовальная.

И для полноты картины четвертая – безвальная МКПП, очень редко используемое решение.

Двухвальная схема основана на установке двух валов, один первичный (ведущий), второй вторичный (ведомый). Классика жанра.

Трехвальная схема сложнее. Вала три, помимо двух вышеобозначенных есть еще и промежуточный. Помимо этого такая схема может быть соосной или несоосной (предполагает установку раздаточной коробки).

Многовальная схема соответствует двухвальной, только ведомых, а иногда и ведущих, валов бывает несколько.

Общие рекомендации

Управлять коробкой автомат может неопытный водитель, нижеуказанные рекомендации позволят продлить ресурс АКПП:

1. Нельзя давать большие нагрузки на непрогретую коробку. Трансмиссионное масло прогревается медленнее моторной жидкости. При управлении машиной с указанным типом коробки проезжайте несколько километров на небольшой скорости.
2. Избегайте пробуксовки колес: не нажимайте резко на «газ», если покрытие дороги неоднородное.
3. Старайтесь не буксировать прицепы, другие авто.
4. Откажитесь от включения нейтрали при движении автомобиля.

Правильная эксплуатация автоматической коробки позволяет получать удовольствие от вождения и препятствует преждевременной поломке агрегата, позволяя механизму нормально работать.

Практические занятия

Установите селектор, в необходимый режим, выполнив следующие действия:

1. Запустите двигатель (переключить рычаг получится только при заведенном двигателе).
2. Выжмите педаль «тормоза».
3. Нажмите нужную кнопку режима, расположенную на селекторе (если в этом есть необходимость).
4. Выберите положение, соответствующее необходимому направлению движения машины: «D» — транспортное средство поедет вперед, «N» — нейтраль, машина будет стоять на месте, или покатится под уклон, «R» — поедет назад. При включении выбранной водителем передачи автомобиль не начнет движение, а когда отпустите педаль «тормоза» — машина поедет. Учитывайте этот нюанс, не убирайте ногу с «тормоза» раньше времени во избежание ДТП.

Автоматические коробки распознают команды водителя по нажатию педали «газа»: плавный разгон, постепенное переключение скоростей обеспечивается нажатием с небольшим усилием. Интенсивный разгон, необходимый при обгонах, достигается выжимом педали «газа» в пол, при этом АКПП сначала включит передачу ниже, затем авто начнет разгоняться. Учитывайте: от момента выжима педали «газа» до разгона транспортного средства происходит небольшая задержка, примерно одна секунда, это время неощутимо при неспешной езде, а в условиях обгона может быть фатальным.

Решив остановить движение автомобиля, нажмите педаль «тормоза». При кратковременной остановке, на светофоре, не переводите селектор с положения «D» — продлите ресурс внутренних механизмов АКПП.

Держите педаль тормоза нажатой после остановки машины в ситуациях:

1. Длительные остановки (пробки), нажатая педаль тормоза позволит мотору отдохнуть, не будет зря сжигаться горючее, используйте положение «N».
2. Машина стоит на уклоне, селектор не переведен в позицию «Р».

Вышеуказанная инструкция для «чайников» позволит управлять автомобилем с коробкой автомат. Учтите: лучше сразу научиться правильному вождению, чтобы не нанести вред АКПП. Исправить вредные привычки управления транспортным средством сложно.

Виды коробки-автомат

Автовладельцы традиционно называют коробкой всю трансмиссию автомобиля. С технической точки зрения, коробкой переключения передач считается только та часть агрегата, в которой располагается ряд планетарных шестерен, обеспечивающих переключение передач.

Автоматической трансмиссией можно считать любое устройство, переключающее передачи без участия водителя, но традиционно название «коробка-автомат» закрепилось за гидромеханической конструкцией. Условно к автоматам можно отнести также вариатор и роботизированную коробку.

Традиционная АКПП

Традиционная АКПП включает: гидротрансформатор, механическую коробку переключения передач и систему управления. И является, по сути, гидромеханической трансмиссией. Гидротрансформатор в коробке-автомат выполняет роль сцепления, т. е. обеспечивает плавную подачу и регулировку крутящего момента от двигателя к коробке передач. Все его детали заключены в корпус, в котором они находятся в специальной масляной жидкости – ATF.

При запуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал, запускается движение насосного колеса гидротрансформатора. Оно перемещает рабочую жидкость ATF на турбинное колесо, которое начинает вращаться и передает крутящий момент на планетарные редукторы. Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости.

По мере дальнейшего увеличения скорости вращение насосного и турбинного колеса выравниваются, происходит блокировка гидротрансформатора, и крутящий момент передается с двигателя на механическую коробку передач напрямую. Таким образом, при нажатии на педаль газа и увеличении скорости и наоборот — передачи переключаются автоматически.

Тип-троник

Конструкция тип-троник – это разновидность коробки-автомат, имеющая режим ручного управления. Водитель может выбирать передачи вручную во время движения путем перемещения рычага в направлениях «+» и «-». Строение такой коробки от традиционной принципиально не отличается, изменены только автоматика управления и рычаг переключения передач.

Управление автомобилем с коробкой тип-троник может выполняться в двух режимах: полного автомата и ручного управления. Ручной режим имитирует управление механической КПП спортивного автомобиля, но при этом не требует от водителя таких же серьезных навыков и квалификации, как от профессиональных спортсменов в режиме автогонок.

Роботизированная коробка

Эту трансмиссию можно условно отнести к автоматам, так как, по сути, она является механической коробкой, но с электронным управлением. Переключение передач и включение сцепления контролируются автоматикой. Водитель и условия движения обеспечивают вхождение информации, а работа самой коробки запускается электронным блоком, в который заложен определенный алгоритм управления.

В систему электронного управления входят датчики, которые воспринимают информацию о частоте вращения, положении рычага селектора, уровне и давлении масла. Они передают информацию в блок управления, который анализирует их и выбирает соответствующий алгоритм работы.

Роботизированная коробка может работать в двух режимах: полный автомат и полуавтоматический. Полуавтоматический режим позволяет водителю выбирать режим с помощью рычага вручную. Эта функция аналогична тип-тронику в АКПП. В некоторых источниках роботизированную коробку называют секвентальной КПП.

Вариатор

Вариаторная трансмиссия имеет общепринятое сокращение CVT, которое в полном виде в переводе означает «постоянно изменяющаяся трансмиссия». В вариаторе отсутствуют фиксированные передачи и переключение между ними. В процессе работы вариатор постоянно плавно меняет передаточное число по мере изменения скорости автомобиля, поэтому эта конструкция очень условно относится к коробкам переключения передач.

Конструкция вариаторной трансмиссии состоит из двух шкивов и натянутого между ними клиновидного ремня. Шкивы состоят из двух конусов, обращенных узкой частью друг к другу. Изменение передаточного числа происходит за счет плавного скольжения ремня по меньшему или большему радиусу шкива, поэтому при движении крутящий момент изменяется непрерывно и отсутствуют рывки.

Вариатор обеспечивает комфортное вождение, максимальную эффективность использования мощности двигателя и экономию топлива. Однако ввиду высокой сложности конструкции ремонт вариаторной коробки обходится очень дорого.

Заключение.

Итак, подводя итоги, можно сказать, что вариаторы и роботизированные коробки на сегодняшний день конечно обладают отдельными плюсами, но не имеют существенного перевеса по всем параметрам в сравнении с МКПП и АКПП. Технический прогресс не стоит на месте, и данные типы КПП все время дорабатываются, но к сожалению это сильно сказывается на их совокупной стоимости. Как бы там ни было, данные виды трансмиссии являются своего рода компромиссными решениями, и сегодня актуальны в основном АКПП и МКПП.

Сравнивания автомат и механику, получается, что главным фактором выбора в пользу одного или другого типа трансмиссии является финансовый: больше удобств за дополнительные деньги, или заметная совокупная экономия при меньшем комфорте. Кроме того, еще раз отметим, что МКПП безусловно выигрывает в условиях эксплуатации автомобиля в сельской местности, при езде в гору, по бездорожью, с необходимостью буксировки.

Надеемся, что наш обзор поможет Вам определиться с оптимальным выбором трансмиссии при покупке автомобиля!