Коробка передач виды передач: Коробка передач — Википедия – Виды коробок передач автомобиля и как они устроены

описание принципа работы для чайников, схема переключения скоростей, фото и видео

Для того, чтобы правильно управлять автомобильной механической коробкой передач, а уж тем более правильно ее обслуживать, необходимо знать и понимать, как устроен этот тип трансмиссии, из каких деталей и узлов состоит, а также для чего необходима эта система тому или иному транспортному средству. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о коробке передач механического типа. Мы также наглядно рассмотрим, таблицу возможных неисправностей и способов устранения тех или иных поломок, которые могут возникать в механической коробке передач. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: «Как правильно нужно эксплуатировать и обслуживать механическую трансмиссию, чтобы она функционировала продолжительный период до капитального ремонта или замены?».

Понятие и устройство механической коробки передач

Коробка передач механического типа предназначена для изменения показателя

 крутящего момента, а также передачи его от мотора к колесам автомобиля. Механическая трансмиссия служит для разобщения двигателя и приводных колес, причем это происходит на неопределенный период времени. Схема функционирования, а также основные узлы механической коробки передач коренным образом отличаются от автоматической трансмиссии, о чем мы подробно и узнаем в нашем материале.

Механическая коробка передач состоит из следующих основных узлов и компонентов:

— Селектор переключения передач (рычаг переключения) и механизм смены скорости с блокировочным и замковым устройством

: рычаг коробки располагается непосредственно в салоне автомобиля и служит для изменения передач в трансмиссии. Данный механизм управляется водителем транспортного средства при помощи селектора коробки. Отметим, что при этом замковый механизм не дает включаться одновременно нескольким передачам, а блокировочное устройство при этом осуществляет удержание передачи от самопроизвольного выключения. 

— Синхронизаторы скоростей коробки: необходимы для того, чтобы при движении автомобиля переключение передач трансмиссии осуществлялось плавно, бесшумно и без рывков, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен

Ступенчатая коробка передач. Устройство и принцип действия

Механическая коробка (переключения) передач (МКПП или МКП) — разновидность коробки передач, механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную. Названа так, поскольку весь её основной функционал реализуется исключительно за счёт механических устройств, без применения гидравлических или электрических элементов (в отличие от гидромеханической или электромеханической трансмиссий, содержащих в своей конструкции, соответственно, гидравлические и электрические элементы).

Ступенчатые простые коробки передач широко применяются в трансмиссиях транспортных средств, так как отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. К коробкам передач этого вида предъявляются следующие требования:

• высокие тягово-динамические качества ТС
• высокая прочность, жесткость, надежность и долговечность
• высокий КПД, особенно на наиболее употребляемых передачах
• легкость управления и бесшумность работы
• надежное фиксирование включенной и выключенной передач, недопущение одновременного включения двух передач
• малые размеры и масса

Предъявляемые требования определяют рациональную конструкцию коробки передач и ее отдельных частей.

На большинстве изучаемых колесных транспортных средствах устанавливаются пятиступенчатые трехходовые простые коробки передач (пять ступеней для движения вперед и одна ступень заднего хода). Число «ходов» коробки передач соответствует числу подвижных элементов, с помощью которых осуществляется включение тех или иных передач.

Пятиступенчатая коробка передач имеет 3 вала:

• ведущий 7, связанный при помощи сцепления с коленчатым валом двигателя
• ведомый 5, установленный соосно с ведущим валом 7 и соединенный с карданной передачей
• промежуточный вал 6 с закрепленными на нем шестернями

Валы установлены на подшипниках качения в картере, служащем одновременно и масляным резервуаром, с наливным, контрольным и сливным отверстиями, а также вентиляционным устройством. В картере закреплена ось с установленным на ней на подшипниках блоком 7 шестерен ЗХ. Шестерня 17 выполнена заодно с ведущим валом и находится в постоянном зацеплении с соответствующей шестерней 16 промежуточного вала, в результате чего промежуточный вал получает от ведущего вала вращение с постоянным передаточным числом, которое определяется отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Шестерни ведомого вала (кроме шестерни I передачи и ЗХ) находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала, но установлены на ведомом валу свободно (могут вращаться относительно вала, но не перемещаться вдоль него). Поэтому, хотя промежуточный вал при работе двигателя и включенном сцеплении будет вращаться, вращение к ведомому валу, а следовательно, и к ведущим колесам движителя передаваться не будет (нейтральное положение).

Рис. Схема пятиступенчатой коробки передач

Включение передач обеспечивается двумя синхронизаторами — 2 и 3 и шестерней 4 I передачи и ЗХ, которые установлены на ведомом валу на шлицах и могут перемещаться вдоль вала. Механизм переключения передач содержит рычаг управления, валики (штоки) с вилками, перемещающими синхронизаторы и каретку 4, фиксаторы и предохранительное замковое устройство, установленные в крышке коробки передач. Синхронизаторы имеют зубчатые венцы, которые при включении передач входят в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами шестерен постоянного зацепления, что обеспечивает передачу вращающего момента на ведомый вал и далее к ведущим колесам движителя. Передаточное число между промежуточным и ведомым валами определяется отношением числа зубьев шестерни ведомого вала к числу зубьев шестерни промежуточного вала. Передаточное число между ведущим и ведомым валами, т. е. общее передаточное число коробки передач представляет собой произведение двух передаточных чисел, одно из которых — между ведущим и промежуточным валами, а другое — между промежуточным и ведомым валами.

Чем больше передаточное число коробки передач, тем больше при одном и том же вращающем моменте двигателя вращающий момент, передаваемый к ведущим колесам, а скорость движения ТС соответственно меньше. На I передаче, когда передаточное отношение самое большое, обычно осуществляют трогание ТС с места и первоначальный разгон, а также движение в особо трудных условиях. Включение I передачи обеспечивается передвижением шестерни 4 вперед и введением ее в зацепление с шестерней 8 промежуточного вала. По мере улучшения условий движения осуществляется включение более высоких передач с меньшими передаточными числами, когда не требуется значительного увеличения тяговой силы на ведущих колесах, а скорость движения ТС возрастает.

Высшей в приведенной схеме коробки передач является V передача, которая получается соединением ведущего 1 и ведомого 5 валов при помощи зубчатых венцов ведущего вала и синхронизатора 2; передаточное число в этом случае равно единице (прямая передача).

При движении ТС на прямой передаче промежуточный вал коробки передач вращается вхолостую.

Задний ход обеспечивается перемещением шестерни 4 назад и введением ее в зацепление с одной шестерней блока 7 3Х. Другая шестерня блока находится в постоянном зацеплении с шестерней 11, жестко связанной (закрепленной с помощью шпонки) с промежуточным валом.

Вращающий момент передается от ведущего вала к ведомому через следующие детали:

• при включении I передачи — через шестерни 16, 17, 8 и 4
• II — через шестерни 16, 17, 9, 10 и синхронизатор 3
• III — через шестерни 16,17, 12, 13 и синхронизатор 3
• VI — через шестерни 16,17,14, 15 и синхронизатор 2
• V — через шестерню 16 и синхронизатор 2
• ЗХ — через шестерни 16, 17, 11, блок шестерен 7 и шестерню 4

Для более плавного зацепления и бесшумной работы шестерни постоянного зацепления обычно выполняют косозубыми. Углы и направление наклона зубьев на различных парах шестерен подбирают так, чтобы осевые силы на валах получались наименьшими. Эти осевые силы обычно воспринимаются радиальным шариковым подшипником, устанавливаемым на одном из концов вала. Другой конец вала опирается на роликовый цилиндрический подшипник. Этим предотвращается возникновение дополнительных напряжений в подшипниках в результате теплового удлинения валов. Гнезда подшипников закрываются крышками с уплотнительными прокладками. В случае выхода конца вала наружу в крышках устанавливают уплотнения, предотвращающие вытекание смазки. Этому же способствуют маслосгонные канавки на валах.

Смазывание деталей в коробке передач осуществляется разбрызгиванием при вращении шестерен или с помощью масляного насоса. Для смазывания используют специальные трансмиссионные масла.

Коробка передач обычно крепится к картеру сцепления и устанавливается вместе с двигателем на эластичных опорах на раме.

Для примера на рисунке приведен продольный разрез коробки передач автомобиля КамАЗ.

В последнее время наблюдается тенденция к установке на транспортных средствах большой грузоподъемности, предназначенных для тяжелых условий работы, дополнительной коробкой передач — понижающей или ускоряющей (в некоторых случаях — одновременно обеих). Наличие понижающей дополнительной коробки передач, обычно устанавливаемой за основной в одном и том же картере, позволяет увеличить общее передаточное число между двигателем и ведущими колесами при движении на всех передачах в основной коробке передач. Ускоряющая дополнительная коробка передач, устанавливаемая обычно перед основной в одном с нею картере, позволяет увеличить скорость движения ТС и уменьшить вращающие моменты на валах основной коробки передач. Кроме того, в основной коробке передач устанавливают 2 промежуточных вала, а шестерни постоянного зацепления выполняют прямозубыми, что позволяет уменьшить размеры и массу коробки передач.

Рис. Коробка передач (продольный разрез) автомобиля КамАЗ:
1 — ведущий вал; 2 — крышка заднего подшипника ведущего вала; 3 — регулировочная прокладка; 4 — шток рычага; 5 — опора штока; 6 — пружина; 7 — опора рычага переключения передач; 8 — ось блока шестерен ЗХ; 9 — блок шестерен ЗХ; 10 — роликоподшипник; 11 — верхняя крышка; 12 — крышка заднего подшипника ведомого вала; 13 — задний шарикоподшипник ведомого вала; 14 — втулка; 15 — фланец крепления карданного вала; 16 — крышка подшипника; 17— сферический роликоподшипник; 18 — промежуточный вал; 19 — картер коробки передач; 20 — ведомый вал; 21 — крышка переднего подшипника промежуточного вала; 22 — картер сцепления; 23 — вилка выключения сцепления; 24 — вал вилки выключения сцепления; 25 — муфта выключения сцепления

Как работает коробка передач в автомобиле?

Простое объяснение, что такое коробка передач.

 

В автомобиле тысячи запчастей и компонентов. Но некоторые части любого автомобиля, контролируют именно то, что делает вашу машину именно движущимся транспортным средством, поэтому они играют более важную роль по сравнению с другими агрегатами автомобиля. К примеру, к очень важным частям любой машины относится коробка передач. Без нее крутящий момент от двигателя не смог бы достичь колес и ваш автомобиль не тронулся бы с места.

Да, мы не должны владеть углубленными знаниями об устройстве автомобиля. Но, что такое коробка передач обязан знать каждый водитель. Об этом сегодня и поговорим.

 

Смотрите также: Десять самых странных коробок передач

 

Есть два основных типа коробок передач, которые используются в большинстве автомобилей на мировом авторынке — ручная КПП и автоматическая. Сегодня мы остановимся на этих двух основных коробках передач, хотя стоит отметить, что в последние годы набирают популярность другие виды трансмиссий. К примеру, коробка передач с двойным сцеплением, которая работает по принципу механической трансмиссии, но с компьютерным управлением сцепления. Электроника сама автоматически выжимает сцепление, но скорости переключает водитель. Также получили распространение бесступенчатые автоматические коробки вариатор (CVT). Принцип действия подобной коробки основан на ременном приводе по аналогии с велосипедной цепной передачей. Также в последние годы на рынке стали появляться автомобили без коробок. Как правило, автомашины без трансмиссии используют только электрический двигатель. 

 

Прежде чем углубиться в описание принципа работы коробки передач, давайте обозначим основные термины:

 

Передача: В данном понимании передача представляет в коробке набор определенных шестерёнок, которые работая синхронно вместе, регулируют соотношение между скоростью двигателя и скоростью колеса. Также этот термин используется для описания каждой скорости коробки передач. К примеру, в автоматической коробки электроника автоматически выбирает какой вал с шестернями использовать для оптимальной передачи крутящего момента. В механической трансмиссии водитель самостоятельно выбирает необходимую скорость.

 

Передаточное отношение: это отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего.

 

Сцепление: Механизм подключения или отключения двигателя к (от) системы передачи (коробки).

 

Коробка передач: Механизм передачи крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.

 

Рычаг переключения передач: Рычаг, который водитель использует для управления коробкой передач и выбора нужной скорости. 

 

Теперь перейдем непосредственно к описанию, как работают две наиболее распространенные коробки передач. 

 

 

Механическая коробка передач

 

Несомненно, во всем мире в настоящий момент автоматическая коробка передач стала самой популярной. Согласно статистике мировых продаж автомобилей, львиная доля всех проданных новых транспортных средств в 2014 года, были оснащены автоматической трансмиссией. Но тем не мене, механическая коробка передач вопреки прогнозам пока, что по-прежнему используется в мировой промышленности. Как правило, механическая трансмиссия более проста по своей конструкции и по своему принципу работы. Именно с нее мы и начнем.

 

Технологии, которые экономят расход топлива

 

 

По своей основной конструкции механическая коробка представляет собой набор зубчатых шестерен и валов (входные и выходные валы). Шестерни одного вала взаимодействуют с шестернями другого вала. В результате соотношения между включенной передачей на входном валу и включенной передачи на выходном валу определяет общее передаточное число определенной передачи.

 

Водитель выбирает нужную передачу на механической коробке передач, перемещая рычаг переключения скоростей. Рычаг управляет движением передач вдоль входного вала. Перемещая рычаг вперед или назад, выбирается нужный набор шестеренок для включения необходимой передачи. Как правило, при переключении рычага верх или вниз два набора шестерней находятся на одном валу. При переключении рычага влево или вправо выбор набора шестеренок происходит на разных валах.

 

Как ездить на механике: Десять простых шагов

 

 

Чтобы включить передачу в механической коробке передач водитель нажимает сначала на педаль сцепления, в результате чего крутящий момент двигателя при выжатом сцеплении не передается на коробку, поскольку двигатель отключается от входного вала КПП. Это позволяет с помощью рычага коробки выбрать нужную скорость, подключив нужный набор шестерен. После выбора необходимой передачи водитель отпускает педаль сцепления, и крутящий момент начинает передаваться на первичный вал и далее на выбранный вал, который в свою очередь передает крутящий момент на привода и колеса.

 

Автоматическая коробка передач

В автоматической коробке передач процесс работы намного сложнее в отличие от механики. Одно из самых заметных различий между механической и автоматической коробкой, это то, что автоматическая трансмиссия не использует муфты. Как правило, автоматическая коробка использует гидротрансформаторы, которые и отключают двигатель от коробки (от вала с набором шестерен).

 

Функция гидротрансформаторов основана на принципах гидродинамики, которую в рамках этой статьи объяснить реально сложно. Для этого необходимо подключить математику и другие естественные науки. Но основной смысл прост. Когда двигатель работает на небольших оборотах, небольшой крутящий момент передается с помощью жидкости и различные каналы на набор шестеренок. Когда двигатель работает быстро, то крутящий момент передается на валы напрямую. 

 

Благодаря преобразованию крутящего момента, шестерни в коробки могут свободно делать свою работу без участия водителя. Но как коробка автоматически выбирает необходимую скорость, которую в механической трансмиссии выбирает водитель вручную?

 

В отличие от механики где, как правило, конструкция коробки представляет два параллельных вала, автоматическая коробка использует планетарное расположение валов с шестернями. В отличие от механической коробки, в автоматической трансмиссии используется огромный выбор различных наборов шестерен, которые автоматически подключаются к передаче крутящего момента в зависимости от скорости.

 

Вместо ручного переключения скоростей используется гидравлическое автоматическое переключение скоростей, которое управляется электроникой. Коробка управляется специальным модулем, в который запрограммированы все соотношения передаточных чисел. В зависимости от подключаемого набора планетарного механизма, электронная программа определяет какую передачу включить с помощью гидравлического автоматического управления.

 

 

 

Десять самых странных коробок передач

Необычные автомобильные трансмиссии.

 

К сожалению, вместе с улучшением автомобилей каждый год, прогресс в автопромышленности изменяет классические коробки передач. Вполне возможно, что в ближайшем будущем в том привычном нам представлении автомобильные трансмиссии перестанут существовать. Но к счастью, пока мы еще живем в золотом веке автомобильных коробок переключения передач. За последние годы, каких только не появилось модификаций коробок передач. Нам сейчас доступны современные трансмиссии, которые могут плавно автоматически регулировать передачи. У нас есть восьмиступенчатые и девятиступенчатые автоматические трансмиссии, различные версии коробок передач с двойным сцеплением. Также пока к счастью во многих автомобилях по-прежнему встречаются и классические механические трансмиссии. Наше интернет издание 1gai.ru, предлагает узнать, какие самые странные и необычные коробки передач выпускались за всю историю автомобильного мира.

 

10) КПП Suzuki 14-Скоростей

Что бы вы сделали бы на месте инженеров гоночного мотоцикла 500 куб.см. с маленьким диапазоном мощности? Мастера компании Suzuki решили эту проблему, выпустив 14-ти ступенчатую коробку передач. Именно благодаря этой трансмиссии Suzuki стала чемпионом в мотогонках 1967 года (Championship winning RK67). Мотоцикл был оснащен 50 куб.см. двигателем, выдавал мощность 17,5 л.с. Максимальное количество оборотов 17300 в минуту. 

 

9) Lenco

 

Это одна из самых необычных коробок передач в истории автопромышленности. Трансмиссия содержит множество планетарно-зубчатых механизмов, которые управляются в ручную. Каждая передача переключается отдельной ручкой КПП.

 

8) Brinn 2-х скоростная коробка передач

 

Это самая известная и популярная спортивная коробка передач в мире имеет всего две скорости. Первая передача необходима для того чтобы тронуться с места. Вторая передача практически напрямую передает крутящий момент на колеса по прямому валу. Почему производитель решил применить прямой вал передачи крутящего момента? Подобная конструкция трансмиссии позволило существенно снизить вес коробки, а также уменьшить вес вращающихся в КПП деталей, что позволило сделать спортивные автомобили быстрее. Примечательно, что подобная коробка переключения передач весит всего 22 килограмма.

 

7) Toyota ECVT

Долгое время различные эксперты и специалисты по автомеханики критиковали гибридную модель Prius за различные не стандартные идеи и решения. Но в итоге эта модель стала самой популярной в мире среди гибридных автомобилей. Помимо многих интересных инженерных  решений, в гибридном Prius особое внимание заслуживает коробка передач ECVT, которая представляет собой модифицированный обычный вариатор.

 

В отличии от привычного вариатора (CVT) который использует ременный привод или цепь (в зависимости от модели коробки), в Prius используется коробка ECVT с планетарным механизмом, правда только с одним передаточным соотношением.

Крутящий момент от двигателя распределяется с помощью кольцевого зубчатого шкива и шестерни. Автомобиль приводится в движение зубчатого венца, а шестерня соединена с электромотором. Компьютерная система управления регулирует электрическую нагрузку, которая нужна для того чтобы электрический двигатель выдавал столько мощности сколько необходимо в определенный момент времени. 

 

6) Frazer Nash: Цепная коробка передач

 

Цепи! Все нам они знакомы на велосипедах, где играют роль передачи крутящего момента от педалей на колеса. Компания Frazer Nash решила на своих знаменитых автомобилях использовать тот же принцип передачи крутящего момента от двигателя на колеса. Самое удивительное, что подобная передача мощности очень эффективна и дает возможность довольно таки быстро разгонять автомобиль до необходимой скорости. 

 

Конечно система передачи крутящего момента в автомобиле с помощью цепей, это не традиционный способ, но, тем не менее, является блестящим инженерным решением в автопромышленности. Благодаря такой системе, коробка передач автомобиля весит очень мало, и может быть при необходимости легко модифицирована для любых задач. К примеру, довольно таки быстро такую коробку легко настроить, как для спортивной езды, так и для умеренных городских поездок.

 

5) Преселективная коробка передач

Эти виды коробок передач получили свое первое распространение в начале 30-х годов прошлого века. Их можно было увидеть на почти любом автомобиле того времени, начиная от роскошных премиальных транспортных средств и заканчивая гоночными автомобилями. Чтобы переключить передачу в преселективной кпп, вы должны, перед тем как нажать педаль сцепления, предварительно выбрать необходимую скорость, включив нужный тумблер с номером скорости. 

 

Удивлены? И это технология начала 30-х годов 20 века. Вот видео, в котором вы узнаете, как управлять автомобилем 1936 года выпуска.

Кстати недавно преселективные коробки передач получили вторую жизнь в виде электронных полуавтоматических коробок передач с двумя сцеплениями (DSG). Несмотря на то, что современные DSG коробки передач управляются электроникой и особой конструкцией трансмиссии, принцип работы создан на основе тех старых коробок передач, которые впервые начали появляться в автопромышленности в начале 20 века.

 

4) Десятиступенчатая коробка передач на Honda CB900C

Компания Хонда знала, что часть потребителей (которые любят спортивную езду)  хотели, чтобы мотоцикл СВ900С имел более короткие передачи и выдавал большой крутящий момент. Другие же хотели от этого мотоцикла идеальных круизных характеристик. Хонда решила угодить всем любителям этого мотоцикла, оснастив его 10-ти ступенчатой коробкой передач.

 

Благодаря особой конструкции коробки, владелец мотоцикла может выбирать несколько режимов работы КПП: между низкими диапазонами передач или с более большим коэффициентом передачи крутящего момента. 

 

3) Volkswagen Autostick

В 1968 году компания Volkswagen выпустила одну из самых интересных полуавтоматических ручных коробок передач Autostick. Система переключения передач имела вакуумный контролер сцепления, который автоматически отключался, как только водитель прикасался к ручке переключения передач. Коробка имела 4 скорости (3+1). То есть в автомобиле отсутствовала педаль сцепления.

 

Также эта коробка использовалась на автомобилях Порше (как правило, устанавливалась на модель «911»). Трансмиссия называлась Sportomatic. 

 

2) Saxomat

Коробка Saxomat была очень похожа на Autostick. Отличие Saxomat в том, что в ней использовалось центробежное сцепление. Коробка была разработана после Второй мировой войны для того чтобы ветераны-инвалиды могли водить машины без педали сцепления. К примеру, подобная трансмиссия устанавливалась на такие модели как Volskwagen, Fiat, Lancia и другие.

 

1) DAF Variomatic

Вы не любите вариаторы? Тем не менее, мы считаем, что каждый автолюбитель обязан знать, кто впервые начал устанавливать коробку вариатор на серийные автомобили. Авторство коробки вариатора (CTV) принадлежит компании DAF, которая в начале 50-х годов стала устанавливать коробку DAF VARIOMATIC на серийные автомашины. Конструкция коробки вариатора основана на передаче крутящего момента с помощью ременного привода. Коробка была оптимально настроена на оптимальную работу двигателя, благодаря идеальной синхронизации. 

 

Поверьте, даже если вы ненавидите современные вариаторы (CTV), вы не можете критиковать новаторскую первую серийную коробку передач на основе вариатора, которую создала компания DAF. Ведь, несмотря на то, что коробка передач имела технологии середины 50-х годов 20 века, работала она намного лучше и эффективней чем современные CTV коробки. Трансмиссия VARIOMATIC навсегда останется примером для любого производителя автомобилей. Именно так и должны работать все современные вариаторы на автомобилях.