Автомобильные коробки передач устанавливаются сразу после двигателя и предназначены для изменения суммарного передаточного числа трансмиссии в широких пределах. При движении с разными скоростями, на подъемах, во время разгона и торможения двигателем обороты должны находиться в оптимальных пределах с точки зрения экономичности, динамики и минимального расхода топлива.
Для многочисленных экспертов, упорно изучающих способности двигателей по их крутящему моменту, можно добавить, что КПП простыми переключениями меняет его теоретически в безграничном диапазоне.
На практике – ровно настолько, насколько требуется от автомобиля. От мотора зависит лишь отдача нужной мощности.
Основы устройства и принцип работы всех КПП
Все коробки, кроме бесступенчатых вариаторов, изменяют передачу путем переключения задействованных пар шестерен с разным количеством зубьев.
Прочитай: Как правильно буксировать автомобиль с АКПП (вариатором) и МКПП
Именно отношение этих величин у ведущей и ведомой определяет умножение или деление скоростей вращения. Одновременно пропорционально изменяется крутящий момент.
У коробок имеется:
- входной (первичный) вал, принимающий момент от двигателя;
- вторичный вал, передающий вращение на дифференциал прямого привода, раздаточную коробку или вал привода заднего моста;
- набор шестерен с косым или прямым зубом, цилиндрического, конического или планетарного типа, жестко соединенных с валами или вращающихся на подшипниках;
- механизмы переключения с муфтами, синхронизаторами или фрикционами;
- управляющие механизмы ручного, электрического или гидравлического типов;
- электронные блоки, клапаны, насосы, гидроцилиндры;
- картер с масляной ванной.
Вариаторы также располагают шкивами переменного диаметра и стальной ременной передачей. На входе ставятся сухие или мокрые фрикционные муфты сцепления, а также гидротрансформаторы турбинного типа.
Виды коробок передач в автомобилях и их отличия
По типу управления коробки делятся на ручные и автоматические, но данные категории широко пересекаются в разных исполнениях трансмиссий. Многие автоматы предусматривают переход на ручное управление.
Наличие ступенчатого (дискретного) выбора передач может быть принципиальным или искусственно создаваемым в исходно бесступенчатых КПП.
Механическая (МКПП)
Наиболее старая, но до сих пор актуальная коробка работает с ручным переключением передач рычагом с места водителя. Бывает двухвальной конструкции или трехвальной, где один из валов промежуточный.
Водитель перемещает рычаг в двух поперечных направлениях, выбирая нужную ступень. Зубчатые муфты с синхронизаторами вводят в зацепление требуемые шестерни, изменяя скорость и тяговое усилие на вторичном валу.
Это интересно: Механическая Коробка Передач — устройство и принцип работы для чайников
Для исключения механических ударов перед каждой манипуляцией нужно выключить (выжать) сцепление.
Это простая и дешевая конструкция, между тем полезная для скоростной езды. Тренированный водитель может очень быстро выбрать нужную передачу, а компактность всего набора позволяет сделать коробку очень надежной и долговечной.
Недостаток – постоянное отвлечение водителя на переводы рычага и выжим сцепления.
Автоматическая (АКПП)
В классических автоматах переключением заведует гидроблок, управляемый электроникой через набор клапанов-соленоидов. В зависимости от скорости, степени нажатия педали газа и иных вводных АКПП сама выбирает нужную ступень, которых может быть до десятка и больше.
Используются планетарные передачи, фрикционные многодисковые муфты для управления и давление масла, развиваемое насосом.
На входе стоит гидротрансформатор, допускающий пробуксовку и частично изменяющий крутящий момент. На скорости он блокируется.
Продолжение: Автоматическая Коробка Передач — принцип работы, устройство и эксплуатация
Водитель не отвлекается, все происходит автоматически, достаточно выбрать селектором режимы движения вперед или назад. Доступны и иные возможности, в частности, ограничения в выборе передач или полностью ручной режим.
Недостатки практически отсутствуют, особенно у современных и самых удачных моделей. Можно отметить лишь некоторую сложность и дороговизну в ремонте.
Полуавтомат
В классическом варианте полуавтоматической коробкой считается КПП с переключением без необходимости выжима сцепления. Оно срабатывает само, реагируя на сброс газа или движение селектора.
Сейчас это относительно редкий тип, был популярен на мотоциклах и автомобилях для инвалидов. С появлением дешевых и надежных автоматов эти КПП оказались невостребованы, оставшись на мототехнике.
Бесступенчатая (Вариатор)
Если изменять диаметры шкивов в ременной передаче, то это будет работать как КПП, плавно изменяющая скорость и крутящий момент.
Для передачи большой мощности шкивы выполняются конусными из двух половинок, сдвигаемых гидроцилиндрами. Между ними работает стальной ленточный клиновой ремень с набором звеньев.
Технологически это оказалось сложно выполнить, поэтому вариаторы у автомобилей появились серийно относительно недавно. Потребовались качественные материалы и специальное масло типа CVT. Управление с помощью электроники и гидроблока аналогично гидромеханическим АКПП.
Современные вариаторы предусматривают имитацию ступенчатого переключения, чтобы не утомлять водителя работой мотора на постоянных оборотах. Такие коробки по ощущениям за рулем невозможно отличить от обычных автоматов.
Из недостатков имеются относительная недолговечность и цена ремонта. По мере совершенствования они становятся непринципиальными, вариаторы постепенно завоевывают рынок.
Роботизированная (РКП)
Роботами принято считать обычные МКПП, но переключаемые автоматикой. Она же заведует сцеплением. Наиболее продвинутые имеют две муфты и раздельные валы четных и нечетных передач, что сводит к минимуму время перехода при разгоне.
Именно в этом направлении (DSG) роботы и развиваются в настоящее время. По управлению полностью аналогичны прочим АКПП, превосходя их в динамике.
Секвентальная
Секвентальная коробка может переключать передачи движением рычага только вперед и назад, то есть перебирает передачи последовательно. Для быстрого сброса нескольких ступеней потребуется нажать рычаг или клавишу несколько раз.
Дают выигрыш в разгоне, поэтому применяются в основном в спорте и на мототехнике. Могут иметь автоматический режим, превращающий их в АКПП. Например, на тяжелых грузовиках.
