Что это такое коробка передач – Механическая коробка переключения передач — это… Что такое Механическая коробка переключения передач? — mcwheels.ru

Что это такое коробка передач – Механическая коробка переключения передач — это… Что такое Механическая коробка переключения передач?

10.04.2020

Содержание

Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

                                  Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.

Наглядное пособие

Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.

Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП

Изобретая велосипед

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

От велосипеда к автомобилю

К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.

Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.

А теперь – к самой коробке передач

Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.

В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.

Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.

Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.

Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.

Включаем передачу

Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача

Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.

Синхронизаторы

Для начала представим себе переключение передачи при движении автомобиля. Муфта, отходя от шестерни, разблокирует ее и пойдет к соседней (либо же в дело вступит другая муфта, между другими шестернями). Казалось бы, никаких проблем тут нет… Однако все не так гладко: ведь муфта (и, соответственно, вторичный вал) теперь имеет одну скорость вращения, заданную предыдущей ведомой шестерней, а шестерня следующей передачи – другую. Если просто резко совместить их, произойдет удар, который, хоть и моментально уравняет скорости, ничего хорошего не принесет: во-первых, шестерни и их зубья могут банально повредиться, а во-вторых, переключать передачи таким образом – вообще не лучшая затея. Как же быть? Ответ прост: перед включением передачи скорости движения шестерни и муфты нужно синхронизировать.

Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.

Прямая и повышающая передачи

Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача

Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.

А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.

Задний ход

Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.

На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача

Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.

Двухвальные коробки передач

Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.

Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.

Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.

Вместо заключения

Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.

<a href=»http://polldaddy.com/poll/9116941/»>Ну как, теперь понятно, как работает МКПП?</a>

Cеквентальная коробка передач что это такое принцип работы

Большинство людей, интересующихся автомобильной промышленностью, привыкли к тому, что автомобиль может передвигаться либо с помощью механической трансмиссии, где все переключения осуществляются напрямую водителем из салона авто, либо при помощи её более комфортабельного аналога – автоматической коробки передач, которая самостоятельно отвечает за переключение скоростей. Однако на автомобильном рынке существует предложение и для тех, кто хочет при управлении машиной совмещать динамичность механической КПП и удобство автомата – такое решение называется секвентальная коробка передач.

Секвентальная коробка передач

ПОНЯТИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Понять, что такое секвентальная коробка передач, несложно, разобрав значение первого слова. Прилагательное «секвентальная» берёт свои корни из английского языка и в дословном переводе звучит как «очерёдность» либо «последовательность». Соответственно, наличие у автомобиля такого типа коробки передач подразумевает, что скорости можно будет переключать только в строгой последовательности. Выбор передачи осуществляется за счёт перемещения селектора только в одном направлении, в чём и заключается отличие от механики, где передачу можно выбрать в произвольном порядке. Секвентальные коробки передач стали использоваться автопроизводителями ещё в середине 90-х годов. Например, знаменитое подразделение «motorsport» компании «BMW» устанавливало первое поколение таких коробок в свои спортивные автомобили 3-й серии (М3 в кузове Е36). Предпродажные испытания показали, что секвентальная коробка передач помогает водителю подстраивать авто под свой стиль вождения лучше, чем с использованием АКПП, сохраняя при этом возможность самостоятельно влиять на переключения передач с той же эффективностью, что и механика, если необходимо последовательное изменение скорости движения.

Продажи экземпляров, снабжённых секвентальной коробкой, показали, что многим водителям такая альтернатива более привычным аналогам пришлась по вкусу, однако от некоторых покупателей можно было услышать отзывы об относительно большом интервале переключения скоростей. Ситуацию исправил выход второго поколения секвентальной коробки передач и интеграция в новую спортивную модель компании с индексом М3 Е46.

КПП с двойным сцеплением

На этом инженеры «BMW» не остановились, и уже третье поколение секвентальных коробок стало отличительной особенностью их легендарной М5 Е60. С каждым новым этапом развития секвентальная КПП всё больше подстраивалась конструкторами под нужды потребителя: время, затрачиваемое на переключение передачи, значительно сокращалось, в то время как динамика автомобиля при каждом переключении заметно росла.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Главная задача секвентальной коробки передач, принцип её работы при разгоне автомобиля – уменьшение интервала между переключением скоростей. Использование секвентальной коробки передач в качестве трансмиссии позволяет достичь этого не только с помощью максимального упрощения процесса переключения, но и благодаря отсутствию необходимости для водителя управлять сцеплением самостоятельно. Отсутствие сцепления в качестве дополнительной педали даёт преимущество как начинающим водителям, для которых привыкание ко всем тонкостям процесса вождения представляет некоторые сложности, так и профи, которые эксплуатируют автомобиль на пределе его возможностей и каждая доля секунда для которых – это уйма потерянного при разгоне времени. На самом деле сцепление у секвентальной КПП также присутствует, но управление им осуществляется с помощью отдельного электронного блока, который самостоятельно рассчитывает, исходя из текущей скорости автомобиля и силы воздействия водителя на педаль акселератора, какая передача является в текущий момент самой оптимальной.

коробки передач, принципа её работы

От этого блока подаётся сигнал на трансмиссию, в место расположения датчиков определения скоростей. Следующим и конечным пунктом отправки сигнала после обработки датчиками выступает прогрессивный блок – агрегат, отвечающий за коррекцию данных о работе ДВС. Кроме данных о скорости автомобиля, прогрессивный блок обрабатывает также информацию о работе всех элементов блока комфорта и на основе совокупности получаемых данных производит вычисления по оптимизации движения.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

От своих конкурентов секвентальная коробка передач отличается следующими уникальными особенностями:

в основе строения секвентальной КПП лежат шестерни с прямыми зубцами, и это является её главным отличительным признаком от механической коробки, где за основу берутся косозубые шестерёнки. В этом отличии кроется преимущество секвентальной коробки передач, поскольку прямозубые шестерни, в отличие от аналогов, во время функционирования коробки почти не создают трения;
также диаметр каждого шестерня несколько увеличен в сравнении с теми, что используются для МКПП, что позволяет передавать большее количество крутящего момента на колёса;

Преимуществами секвентальной коробки передач

ещё одна характерная особенность секвентальной коробки передач – это использование гидравлического сервопривода. Неосведомлённые водители иногда путают сервоприводы на гидравлической основе с автоматическими КПП, тем самым допуская ошибку, поскольку конструкция, рабочий принцип и коэффициент полезного действия в результате у них существенно различаются.

ПРЕИМУЩЕСТВА СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Несомненно, трансмиссия, используемая в спортивных автомобилях самых именитых мировых производителей, не может не обладать рядом сильных сторон, выгодно выделяющих её на фоне других предложений. Преимуществами секвентальной коробки передач являются:

высокая скорость переключения скоростей – главный плюс КПП на секвентальной основе. Смена передачи действительно происходит мгновенно – всего за 150 м/с. Причиной такого высокого показателя стали уже перечисленные ранее конструктивные особенности трансмиссии: прямозубые шестерёнки с увеличенным диаметром и сервопривод на основе гидравлики;
полное отсутствие потери скорости при переключениях – передачи не просто переключаются с молниеносной скоростью, их смена друг другом никак не влияет на динамику движения автомобиля;
быстрое достижение максимального количества оборотов – секвентальная коробка передач лучше взаимодействует с двигателем автомобиля, за счёт чего переключение скоростей происходит в оптимальном для быстроты разгона диапазоне оборотов ДВС;

секвентальная коробка передач – это не другое название роботизированной коробки.

быстрое достижение максимального количества оборотов – секвентальная коробка передач лучше взаимодействует с двигателем автомобиля, за счёт чего переключение скоростей происходит в оптимальном для быстроты разгона диапазоне оборотов ДВС;
отсутствие отдачи в руку водителя в виде колебаний и вибраций – опять же благодаря налаженному механизму КПП на секвентальной основе подобного рода дискомфорт не побеспокоит хозяина авто с такой коробкой передач;
пониженный расход топлива, обусловленный конструктивными особенностями КПП.

ВАЖНО: в автомобилях с секвентальной коробкой передач даже переключения с помощью подрулевых лепестков происходит значительно быстрее, нежели у моделей с конкурирующими трансмиссиями. Это преимущество может стать решающим, к примеру, при соревнованиях на лучший результат по прямой линии.

НЕДОСТАТКИ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Как и у других типов трансмиссий, у секвентальной КПП имеются и негативные моменты в эксплуатации:

относительно быстрый износ – поскольку на автомобилях с установленными секвентальными коробками ездят, как правило, очень быстро, причём такой режим езды и агрессивный стиль вождения сохраняются постоянно, это приводит к частым поломкам и последующим обращениям на станции сервисного обслуживания. Электронный блок распределения нагрузки в секвентальной коробке передач выступает преимуществом при разгоне, но может послужить и причиной неисправности, поскольку любое несвоевременное переключение скорости полностью нарушает необходимый алгоритм и приводит к дестабилизации всей системы;

стереотипы секвентальных КПП

стоимость расходных материалов и работ по их замене/установке – так же, как и в случае с электронным блоком, составные элементы секвентальной коробки являются преимуществом, когда речь идёт о скоростных характеристиках, но вот стоимость ремонта этих механизмов к плюсам данного типа трансмиссии отнести никак нельзя. Починить в ней что-либо самостоятельно также является сомнительной перспективой для владельца авто с коробкой на секвентальной основе.

ВАЖНО: при ремонте коробки передач на секвентальной основе необходимо использовать только оригинальные запасные части. Поскольку по конструкции такая коробка существенно отличается от механики и автомата, заменить большинство расходных материалов на подобные, используемые в других коробках, не получится.

ЗАБЛУЖДЕНИЯ ПО ПОВОДУ СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

секвентальная коробка передач – это уже тем более не автомат

Для обывателей наиболее распространёнными являются два неверных стереотипа о секвентальных КПП. Поясняем:

секвентальная коробка передач – это не другое название роботизированной коробки. В своей основе первая использует гидравлический сервопривод, а вторая – электрический;
секвентальная коробка передач – это уже тем более не автомат. Не следует путать автоматическую КПП с возможностью перехода в ручной режим с секвентальным аналогом.

ВЫВОДЫ О СЕКВЕНТАЛЬНОЙ КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ
Трансмиссия на секвентальной основе станет отличным решением для любителей динамичной езды и быстрого разгона, которые не хотят полностью отдавать управление автомобилем на поруки современных электронных помощников, но при этом желают получить не только максимум драйва и адреналина, но и сочетать это с комфортной эксплуатацией, без необходимости лишних движений и операций.

Гидромеханическая коробка передач что это такое: принцип действия видео

Одним из элементов системы управления автомобилем является гидромеханическая трансмиссия. Благодаря ей водитель может переключать передачи плавно и без рывков. Гидромеханическая коробка передач — что это такое? Давайте разберемся.

Гидромеханическая коробка передач

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Для автомобиля и подобного ему транспортного средства трансмиссией является узел, который передает от двигателей к колесам крутящий момент. Так это выглядит в автомобилях со сцеплением, но их постепенно вытесняют с рынка АКПП. «Автоматы» сегодня ставят все чаще. В них не предусмотрено сцепления, а передачи переключаются автоматически. Гидромеханика помогает облегчить задачу смены передач во время движения. В классических коробках при управлении автомобилем выполняются следующие процессы:

отключение трансмиссии от двигателя в момент смены передач;
при изменении дорожных условий изменение величины крутящего момента.

Корпус гидротрансформатора вращается вместе с насосным колесом. Турбина с корпусом не связана (за исключением периода блокировки ГТ) – она соединена с валом коробки. Реактор при этом закреплен через обгонную муфту – она не дает ему проворачиваться под напором потока, когда разница в скорости вращения насосного и турбинного колес велика, но позволяет вращаться вместе с ними в одном направлении, когда автомобиль движется с постоянной скоростью и проскальзывание ГТ минимально. Так удается поднять КПД коробки.

Для выполнения этих действий и необходима гидромеханическая АКПП. Она одновременно выполняет функции сцепления и трансмиссии. Эту коробку специально придумали для использования в городских условиях, где постоянно выжимать сцепление может быть проблематично из-за частых остановок в пробках. Управляется автомобиль с гидромеханикой при помощи педалей тормоза и газа.

Разновидности гидромеханики

В состав этой трансмиссии обязательно входит гидротрансформатор, составляющие системы управления и механическая коробка. Она может быть одной из нескольких систем:

многовальной;
двухвальной;
трехвальной;
планетарной.

Последняя разновидность коробки наиболее распространена. Она часто устанавливается на легковые автомобили, так как не имеет высокой металлоемкости. Она отличается меньшим шумом при работе, высоким сроком службы и компактностью.

Вальные механизмы можно встретить на грузовиках и автобусах. В них для переключения передач предусмотрены многодисковые муфты, которые помещены в масло. Первая передача и задний ход включаются при помощи зубчатой муфты. Благодаря особому устройству вальных коробок переключение скоростей происходит за счет работы коленчатого вала. Скорость движения при этом не снимается, крутящий момент и мощность не разрываются.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

Основное назначение АКПП

Функции гидротрансформатора

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления в современных АКПП. Благодаря этому узлу автомобиль двигается с места плавно, без рывков. Динамические нагрузки при этом снижаются, что помогает эксплуатировать двигатель в щадящем режиме, повышая его долговечность. При применении гидротрансформатора части трансмиссии служат гораздо дольше. Водитель из-за снижения количества передач утомляется меньше. Гидротрансформаторы рекомендуется применять на внедорожниках, так как с их помощью можно увеличить проходимость автомобиля в тяжелых условиях – по снегу или песку.

Важно! В России также стоит выбирать трансмиссии с этим узлом, так как в зимнее время специальная техника часто не успевает прочищать дороги. Благодаря гидротрансформатору создается устойчивая сила тяги с небольшой скоростью вращения ведущих колес, что повышает их сцепление с дорожным покрытием.

Гидротрансформатор

Устройство гидротрансформатора

Размещают гидротрансформатор между двигателем и механической частью коробки. Он представляет собой соединенные между собой диски с лопастями. Первым идет насосное колесо, которое является ведущим. Оно связывает двигатель и трансформатор. Турбинное является ведомым, оно контактирует с первичным валом. За усиление крутящего момента отвечает реакторное. Турбины практически утопают в масле (погружены в него на три четверти). Их прикрывает корпус, защищающий от попадания в масло посторонних частиц. Во время работы турбины к насосному диску направляется усилие вращающего момента двигателя. Одновременно на турбинный диск направляется под давлением поток масла. Его раскручивает реакторное колесо, располагающееся в центральной части. Возникшее усилие передается на вал КПП.

Работает гидротрансформатор за счет особой циркуляции масла, которое попадает в него с внешней части насосного диска, затем движется на турбинное колесо и возвращается через центральную часть этого узла. Завершается цикл циркуляции масла на насосном диске.Замена крутящего момента в гидротрансформаторе происходит автоматически по мере возрастания нагрузки двигателя. Этот узел отправляет на коробку силу крутящего момента, где при помощи фрикционов происходит включение передач. Нужное передаточное число определяется трансформатором автоматически, в зависимости от его значения изменяется напор циркулирующего масла.

Гидротрансформатор акпп в разрезе

Планетарный механизм

В большинстве современных АКПП гидротрансформатор действует в паре с планетарной системой. Она занимается передачей крутящего момента к фрикционным муфтам. В самом простом варианте усилие направляется на центральную шестерню (солнечную). Два дополнительных сателлита (вспомогательные шестерни) находятся в постоянной сцепке с центральной шестерней благодаря нанесенным на эти элементы зубчикам. Сателлиты не фиксируются, а свободно вращаются вокруг своих осей. Механизм шестеренок находится внутри коронного колеса, которое в зависимости от включенной передачи фиксируется или приходит в движение. В момент фиксации коронной шестерни начинает двигаться ведомый вал (на него передается усилие). В противном случае сателлиты передают момент на коронную шестерню, оставляя ведомый вал в неподвижном состоянии. Для переключения передач в планетарные АКПП устанавливаются фрикционные муфты. Каждая из них выглядит как несколько дисков, представляющих собой тонкие пластины из гладкого металла. Каждая пластинка покрыта специальным фрикционным составом, предотвращающим ее износ. На части их можно найти шлицы. Между муфтами расположены прокладки. Прижимаются друг к другу они при помощи гидравлического поршня, функционирующего при подаче рабочей жидкости. При возрастании в нем давления фрикционы плотно смыкаются, становясь почти единым целым. После падения давления жидкости в гидравлическом поршне фрикционные диски возвращаются на место с помощью пружины. Работа фрикционов тесно связана с функционированием тормозных и планетарных механизмов. На эти моменты передаются команды системы управления КПП и крутящий момент двигателя. Без их участия не производится торможение двигателем и запуск на буксире. Механический узел действует слаженно и четко.

планетарная система

Важно! В нейтральном положении выключаются фрикционы и тормозные механизмы. При разгоне и переключении передач фрикционы начинают действовать, а планетарные системы вращаются синхронно.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Электронное управление необходимо для точности переключения передач в современных АКПП. Сейчас практически нельзя встретить трансмиссии, работа которых бы не поддерживалась электронными комплектующими. Они отвечают за:

Функционирование АКПП. В гидромеханике эта система состоит из регуляторов давления и насосов.
Сбор информации о действующей программе управления.
Выработку импульсов управления.
Исполнение команд при переключении передач.
За защиту двигателя и трансмиссии в случае опасной ситуации.
За ручное управление, за все операции отвечает блок, а управление происходит за счет рычага.

Электронная часть гидромеханической АКПП

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка представляет собой последовательное соединение трансформатора, планетарного узла с фрикционами гидравлической системы управления. Ее основное достоинство – отсутствие необходимости водителю переключать передачи вручную. Электроника делает это точно, благодаря чему отсутствует дискомфорт при движении, а двигатель не подвергается перегрузкам. Их отсутствие помогает сохранить его в целости на долгое время. При начале движения передача мощности также происходит без прерывания и рывков, что делает гидромеханику более совершенной, превосходящей по своим характеристикам механические коробки передач. Не зря их используют не только в автомобилестроении, но и устанавливают на танки (в Америке и Германии).

Важно! Если вы выбираете автомобиль, на котором преимущественно будете двигаться по городу, то стоит выбирать именно гидромеханическую АКПП. С ее помощью у вас не возникнет неудобств при остановках в пробках или на светофорах.

Слабой частью такой АКПП является и гидротрансформатор

Слабой частью такой АКПП является гидротрансформатор

Недостатком такого механизма является его высокая стоимость и техническая сложность. При переключении передач можно заметить потерю производительности за счет пробуксовки фрикционов и тормозных лент. Слабой частью такой АКПП является и гидротрансформатор, из-за которого теряется крутящий момент. Несмотря на явные преимущества эффективность гидромеханики по результатам замеров составляет 86%, тогда как у обычной коробки она достигает 98%. Еще один недостаток – необходимость устанавливать системы подпитки охлаждения гидроагрегата. Они занимают место под капотом, из-за чего моторно-трансмиссионный отсек имеет большие габариты. Также автомобили с установленной гидромеханикой нельзя завести путем толкания или перемещения его на тросе. Для этой разновидности коробки, как и во всех автоматах, характерно отсутствие возможности регулировать потребление топлива. Описанный вариант гидромеханической АКПП является одним из самых примитивных. Сегодня разрабатываются более совершенные трансмиссии, которые устанавливают на легковые автомобили, выпущенные в последние годы. Гидромеханикой рекомендуется пользоваться тем, кто недавно сел за руль. Для новичка она незаменима тем, что самостоятельно переключать передачи нет необходимости.

Полуавтоматическая коробка передач: что это такое

Сегодня автопром предлагает потребителям как обычную механическую КПП, так и несколько типов автоматических коробок передач. Среди «классических» автоматов следует выделить гидромеханические АКПП, также на многих авто устанавливаются вариаторы CVT.

Еще отдельную группу представляют так называемые полуавтоматические коробки. Далее мы поговорим о том, как устроена и работает коробка полуавтомат, что это такое и какие особенности имеет данный тип трансмиссии, а также рассмотрим сильные и слабые стороны агрегата.

Читайте в этой статье

Полуавтоматическая КПП: устройство и принцип работы

Итак, начнем с того, что данный тип коробок передач разработан чуть менее ста лет назад. При этом полуавтоматическая коробка передач по ряду причин долгое время не была способна составить конкуренцию АКПП, в результате чего данное решение нельзя назвать массовым.

Если рассмотреть такую КПП более детально, прежде всего, педаль сцепления отсутствует. Это значит, что водитель не должен самостоятельно осуществлять «разрыв» потока мощности от двигателя на трансмиссию для того, чтобы включить нужную передачу (как в случае с МКПП). Чтобы происходило включение передач, водителю достаточно убрать ногу с педали акселератора.

Также следует отметить, что данная коробка позволяет двигателю работать в оптимальных режимах, мощность мотора с минимальными потерями передается на трансмиссию, при этом параллельно уменьшается расход топлива. Другими словами, коробка полуавтомат, в отличие от АКПП, является более экономичным решением, а также обеспечивает автомобилю лучшую динамику.

Идем далее. Чтобы понять, что такое полуавтоматические КПП, достаточно представить механическую коробку передач, которая имеет два сцепления. Работой сцеплений управляют отдельные исполнительные устройства.

Таким же образом происходит и выбор нужной передачи с учетом конкретных условий движения ТС. В результате наличие подобных устройств (сервомеханизмов) позволяет автоматизировать процесс выбора и включения/выключения передачи, а также включения/вылючения сцепления.

Еще добавим, что КПП полуавтомат условно является двумя механическими коробками передач, которые объединены в одном корпусе. Чтобы было понятнее, одна такая коробка имеет свое сцепление и шестерни, соответствующие только четным передачам. Соответственно, другая также имеет сцепление и набор нечетных шестерен.

Благодаря наличию двух сцеплений удается значительно сократить время переключений, передачи включаются практически незаметно для водителя, что значительно повышает комфорт, исключая рывки, задержки и провалы, свойственные коробкам типа AMT с одним сцеплением.

Когда автомобиль движется, блок управления КПП получает сигналы с различных датчиков. Указанный блок имеет прописанные алгоритмы для максимально эффективного и комфортного переключения передач. Также отдельные параметры могут динамично изменяться с учетом информации, поступающей от датчиков, которые анализируют действия водителя, нагрузку на ДВС, скорость движения и т.д.

Это позволяет добиться точности при управлении работой коробки и переключении передач. С учетом того, что одна передача уже включена, коробка полуавтомат благодаря наличию второго сцепления быстро «подготавливает» к включению следующую.

Передача включится, как только условия для ее включения будут оптимальными. При этом скорость переключения будет очень высокой. На практике, данный тип КПП переключает передачи намного быстрее подавляющего большинства АКПП.

Плюсы и минусы КПП полуавтомат

Как уже было сказано выше, экономия топлива, высокий показатель КПД трансмиссии, быстрота переключений и комфорт, а также работа двигателя в оптимальных режимах являются основными плюсами КПП данного типа.

Полуавтоматы можно ставить как на авто с небольшим по объему ДВС, так и на мощные силовые агрегаты с большим крутящим моментом.

Еще следует отметить, что динамика разгона с данной трансмиссией по сравнению с гидромеханической АКПП или МКПП оказывается лучше, так как даже опытный водитель не способен переключить передачи быстрее, чем автоматика.

Если говорить о недостатках, прежде всего, следует отметить большое количество электронных датчиков и сервомеханизмов, а также низкую надежность и ремонтопригодность данных элементов.

Еще одним слабым звеном являются узлы сцепления, так как данный элемент подвержен нагрузкам и достаточно быстро выходит из строя. При этом замена сцепления на коробке полуавтомат получается трудоемкой и затратной.

Очень важно, чтобы в полуавтоматической КПП все механизмы работали четко и слаженно, в противном случае неизбежны рывки, толчки, пробуксовки и т.д. Также ресурс данной коробки заметно сокращается, если водитель практикует агрессивный стиль езды, постоянно используя только ручной режим переключения передач.

На практике высокая стоимость запчастей, дороговизна ремонта и сложность конструкции часто становятся причиной того, что нормально отремонтировать полуавтоматическую коробку под силу далеко не каждому сервису, даже официальному.

Фактически, сам агрегат является МКПП с автоматическим выключателем сцепления, а также механизмами переключения передач. Другими словами, полуавтоматическая коробка также имеет проверенную конструкцию, причем позволяет значительно снизить расход горючего по сравнению с АКПП. Слабым местом такой коробки являются исполнительные устройства (сервомеханизмы), а не КПП.

Если же говорить о стоимости машин с АКПП или полуавтоматом, именно во втором случае цена будет ниже. Причина – производить полуавтоматическую трансмиссию дешевле, чем классические автоматы. Получается, полуавтомат дешевле приобрести на старте, а также несколько снижаются расходы при дальнейшей эксплуатации автомобиля.

Что в итоге

Как видно, коробка полуавтомат представляет собой разновидность механической КПП, которая дополнительно оснащена электронными системами и исполнительными механизмами. Например, DSG и другие аналоги.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое DSG в автомобиле. Из этой статьи вы узнаете о принципах работы, устройстве и особенностях преселективных коробок передач.

Благодаря такому устройству механическая часть агрегата получается достаточно надежной, полуавтомат способен работать в паре с любым типом двигателя независимо от его мощности. Другими словами, полуавтоматическая коробка передач имеет достаточно большой ресурс.

При этом для таких КПП характерны проблемы со сцеплением, неполадки возникают по части электроники, выходят из строя сервомеханизмы. Ремонт в этом случае нередко требует замены отдельных дорогостоящих элементов.

По этой причине обслуживать полуавтоматическую КПП необходимо только в тех сервисах, которые специализируется на ремонте трансмиссий данного типа. В противном случае даже после замены определенных элементов КПП на новые коробка передач все равно может работать со сбоями.