Кпп в машине расшифровка

Не все из нас рождаются инженерами. Порой довольно непросто понять, что происходит под капотом автомобиля, да и не все знают, где вообще этот самый капот. Как автомобиль движется и самое главное — почему? Что такое КПП, МКПП, АКПП? Да и многие другие технические вопросы функционирования автомобиля, у современного человека, как правило, остаются за рамками его понимания. В принципе, ничего пугающего в этом нет, а в настоящее время это, скорее, тенденция, тренд. Сейчас без труда можно найти автосервис в любом большом городе, и не только. Решение такого рода проблем можно доверить профессионалам своего дела: автослесарям, механикам, квалифицированному персоналу сервисной станции. А ведь ещё есть и всемирная паутина, куда многие из нас взывают по абсолютно любым вопросам. Например, что такое КПП? Давайте разбираться.

Поворачиваем ключ

Как только мы включаем зажигание, автомобиль готов к движению.


счёт чего это происходит? Топливо, которое мы предварительно заправили в бак своего «железного коня», естественным путём или посредством механического побуждения попадает в камеру сгорания двигателя, а именно в его рабочие цилиндры. В зависимости от установленного оборудования тип топлива может быть разный: бензины различных октановых чисел, дизельное топливо («солярка» в простонародье), природные газы или их смеси (метан, пропан-бутан и др.), этанол, керосин и другие, более экзотические виды. Выделяющиеся при сгорании топлива газы толкают поршни в цилиндрах, а те, в свою очередь, заставляют вращаться коленвал и передают момент вращения на главную передачу. Отсюда вытекает определение двигателя как устройства, служащего для превращения тепловой энергии сгорания топлива в механическую работу. Но как теперь эту работу передать далее и заставить автомобиль двигаться, причём со скоростью, которая необходима нам в конкретный, данный момент времени?

Переключаем передачу

Вот здесь мы вплотную подходим к ответу на вопрос, что такое КПП. Тяговое усилие, которое сообщает коленвал главной передаче, находится в довольно ограниченном диапазоне. В настоящее время существуют машины и механизмы, которые снимают передаваемый момент вращения напрямую от двигателя, но они либо специально разработаны под такой режим работы (например, промышленные автоклавы), либо служат для работы и маневрирования на малых скоростях (сейфти-кары на больших производственных площадях).


нако основная масса машин и автомобилей передаёт момент вращения от вала двигателя на их колесные оси посредством КПП. Расшифровка (что это такое и как правильно читать это обозначение) довольно проста: коробка переключения передач. Если рассматривать этот узел в упрощенном виде, то мы имеем два независимых вала с одной шестернёй на одном из них (он называется ведущий, а эта шестерёнка — ведущая), и с пятью — шестью, а иногда и больше, на другом (ведомый вал и ведомые шестерни). Добавляем ко всему этому устройство, позволяющее двигать ведомый вал по отношению к ведущему и зацеплять необходимые нам в данный момент времени, шестерни. Это устройство называется сцепление.

Трогаемся с места

Теперь, понимая, что такое КПП, посмотрим её принцип действия. Ведущий вал жестко связан с выходным валом двигателя и передает в коробку именно тот момент вращения, который сообщает ему последний. Автомобиль стоит на месте и, сперва его просто необходимо сдвинуть с места. Это довольно непростая задача, учитывая вес транспортного средства. Сопротивление вращению велико, и двигатель может просто заглохнуть. Водитель выжимает педаль сцепления, разводя при этом ведущий и ведомый вал, а рычагом переключения передач включает самую первую, то есть подводит к ведущей шестерне саму большую ведомую. Момент при этом передаётся практически тот же, что и на валу двигателя. Это позволяет без проблем сдвинуть массивного «железного коня» с места.


вот набраны 30-40 км/ч, двигатель ревёт, а машина больше ускоряться не хочет. Что при этом делать? Правильно! Включить вторую передачу, то есть зацепить ведущую звёздочку с другой ведомой меньшего размера. При этом ведомый вал начнёт вращаться быстрее, и скорость автомобиля вырастет. Таким образом, последовательно переключая передачи, можно достигнуть максимальной скорости движения транспортного средства, используя КПП. Что это за прибор, мы разобрались, теперь рассмотрим его разновидности.

Типы коробок

Коробки передач бывают механические. В этом случае водитель сам переключает передачи (шестерни) посредством механического устройства сцепления, третьей педали. Во всех остальных случаях педали в машине только две: акселератор и тормоз. Автоматическая коробка передач (в народе «автомат») сама зацепляет нужные шестерни, следуя определённым алгоритмам. В роботизированной коробке передач сцепление (а иногда и два) выжимает специальный прибор-робот. Вариатор вообще не имеет жестких связей между шестернями и служит для бесступенчатой передачи момента на колёсные оси.

Что выбрать?

Автолюбители довольно часто задаются вопросом, какой выбрать тип КПП? Автомат, робот, вариатор, а может и вовсе сэкономить, и взять «механику»? Однозначного ответа на этот вопрос нет. У каждой из систем есть свои плюсы и минусы. Самое плавное переключение передач — у вариатора, новичкам лучше всего подойдет автомат, робот надёжнее вариатора, а порою и дешевле, ну а водитель со стажем вполне может сделать выбор в сторону старой, доброй МКПП. В этом вопросе каждый должен решить сам, что ему нужно.

Источник: www.syl.ru

Механические КПП


механическая кппМеханические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.

Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.

Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.


Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.

Коробка автомат

автоматическая кппАвтоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.

Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.


Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие  муфты планетарных шестеренок.

Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.

Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива. 

Роботизированная КПП


роботизированная КППТрансмиссии с роботизированным переключение передач, или «роботы», как их иногда называют, объединяют два предыдущих вида коробок. По своей сути, это механическая коробка переключения передач с двумя валами и сцеплением, которыми управляет компьютер. Таким образом, КПД такой коробки выше, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, что позволяет получать максимум комфорта от езды.

Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков. 

Вариатор


ВариаторВариатор — это бесступенчатая коробка переключения передач. Такая трансмиссия достаточно простая. Крутящий момент изменяется плавно, что обеспечивает абсолютную плавность хода. КПД такой коробки довольно высокий, так как отсутствуют дополнительные механизмы и шестерни.

Вариатор состоит из двух шкивов, способных менять свой размер, и соединенных специальным ремнем, что позволяет подбирать наилучшее соотношение передаточных чисел.

Недостатком вариатора является его ограниченная применяемость, связанная с невозможностью использовать на достаточно мощных двигателях. Так что основная сфера применения такой системы переключения передач – городские малолитражные автомобили и скутеры. 

Источник: AvtoNov.com

На сегодняшний день существует целый ряд разновидностей коробок передач — и речь не только об автоматических коробках — даже такие простые по конструкции «ручки» сегодня имеют различные подвиды и надстройки. Но прежде, чем мы перейдём реку знания об этом вброд, давайте чётко поймём, что такое коробка передач и для чего она нужна!


Как работает КПП?

Коробка передач в автомобиле (или на любом другом механическим транспортном средстве) — это рычажная (с точки зрения физики) пошаговая система, которая буквально передаёт энергию от двигателя колёсам — то есть та сила, которую вырабатывает двигатель, чтобы привести в движение колёса, сначала проходит через специальную систему, называемую коробкой переключения передач (или распространённой аббревиатурой — КПП). Образно и часто физически коробка передач находится между двигателем и ведущими колёсами — это своего рода посредник в процессе, который заставляет автомобиль двигаться, и это простая в случае механической КПП или вариатора (об этом ниже) и сложная практически во всех остальных случаях часть машины… Как правило.

Для объяснения логики работы КПП давайте вспомним физику школьной программы — рычажную систему. Помните, преподаватель, скорее всего, приводил в пример строительство знаменитых египетских Пирамид, когда строители должны были поднимать на огромную высоту тяжёлые камни. Или Вы вспомните систему рычагов из знаменитой фразы её первооткрывателя — Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!». Суть её заключалась в том, что, к примеру, если Вы возьмёте длинную палку (это и будет рычаг), поставите её посередине на точку опоры, с одной стороны подвесите груз, а за другой возьмётесь руками, чтобы опустить его и тем самым поднять другой конец с грузом, то чем дальше от Вас будет находиться точка опоры, тем легче Вам будет поднять груз (меньше усилий прилагать для приведения в движение рычага), но тем большее расстояние пройдёт Ваша рука вместе с концом палки, за которую она держится.


наоборот — чем ближе Вы переместите точку опоры, тем больше силы Вам придётся приложить, чтобы передвинуть Ваш конец палки, но тем больше Вы переместите груз (и на бóльшую высоту, между прочим).

На самом деле рычажная система применяется вокруг нас практически везде — даже внутри нас — наши челюсти, ряд изгибов тела — всё это работает на системе рычагов. В быту в качестве примеров можно привести плоскогубцы, тачка для перевозки сыпучих материалов, классические открывалки бутылок — даже ножницы. Ну и, конечно же, коробка передач в нашем автомобиле.

Но возможно, принцип работы рычажной системы в коробке передач автомобиля проще всего будет понять на примере велосипеда, сравнивая две разновидности из них: классический советский односкоростной велосипед и современный горный хардтэйл с возможностью переключения скоростей. В односкоростном велосипеде у Вас всегда будет одинаковое соотношение частоты оборотов педалей и частоты оборотов ведущего (заднего) колеса, а это значит, что у Вас, к примеру, попросту не хватит сил, чтобы забраться в достаточно крутую горку, потому что Вы не сможете давить с такой силой на педали. С другой стороны, на высокой скорости, возможно, Вы бы смогли разогнать этот «чугунный» велосипед ещё быстрее, но Вы не сможете так быстро двигать ногами, хотя силы Вам вполне бы хватало.

А вот велосипед с возможностью переключения скоростей решает вышеописанные задачи: в нём используется та же система рычагов, но только не привычная нам, описанная выше — роль рычагов здесь играют звёздочки: ведущие и ведомые, которых на скоростном велосипеде целый набор — как правило, несколько (2-3) ведущих разных размеров, и ведомых (от 6 до 10) — также разных размеров. И вот, перебирая различные ведущие и ведомые звёздочки, перекидывая цепь, мы меняем передачи и, соответственно, требуемую для раскрутки колеса силу и скорость его вращения.

Так, если мы выберем самую маленькую ведущую звёздочку и самую большую ведомую, то мы получим самую низкую передачу и самое маленькое передаточное число (об этом ниже), когда нам потребуется много раз провернуть педали, чтобы колёса сделали хотя бы один оборот — проще говоря, активно крутя педали, мы будем ехать всё равно очень медленно, но зато сможем забраться таким образом в самую крутую горку. А вот если мы сделаем наоборот — выберем самую высокую передачу, то цепь будет накинута на самую большую ведущую звезду (где находятся педали) и самую маленькую ведомую и, таким образом, нам потребуется сделать всего 1 оборот педалей, чтобы колёса провернулись несколько раз и наш велосипед поехал, соответственно, очень быстро.

Собственно, коробки передач в автомобиле работают таким же образом, только не существует в автомобиле коробки, которая работала бы прямо вот так в точности как в велосипеде — имея набор звёздочек и цепь, соединяющую их. А ещё у авто, как правило, гораздо меньшее число возможных передач — обычно от 4 до 8 — чем старее коробка, тем меньше там, как правило, передач, а чем он новее, тем их больше; кроме того, чем быстрее должен ехать авто, тем там больше передач — речь здесь о легковых автомобилях. А вот в грузовых может быть и 10 и даже больше передач. А бывают и вовсе коробки без чёткого набора передач — точнее, их число у автомобиля бесконечно — речь идёт о вариаторе.

Итак, какие бывают типы коробок передач и чем они отличаются друг от друга? Давайте начнём с основных и (пока) самых распространённых вариантов коробок в современном автомобиле.

Механическая коробка передач

Также известная как «ручка» или «механика», как было отмечено выше. Этот тип требует от водителя больше всего телодвижений во время ускорения или замедления автомобиля, Вам нужно постоянно давить на педаль сцепления, а затем переключать передачи вручную с помощью рычага переключения в центральной части салона автомобиля под панелью. Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач имеют пять-шесть скоростей, не считая задней передачи. Это самый старый и самый простой тип коробок — в первые годы зарождения автомобилей, все машины оснащались механической коробкой передач.

В целом, устройство МКПП достаточно простое, эффективное и позволяет водителю иметь прямой контроль над автомобилем, за что механику любит отдельная категория водителей, которая любит всегда контролировать динамику машины. С другой стороны, механическая коробка всегда требует работы одной руки, особенно, в условиях города. Она также требует некоторого мастерства и немного практики, чтобы умело владеть механической коробкой передач и особенно правильно плавно отпускать педаль сцепления.

Вместо звёздочек роль рычагов в МКПП выполняют шестерни разных размеров, а вместо цепи эти шестерни напрямую зубьями на краях соприкасаются друг с другом. Рычагом переключения коробки мы попросту перекидываем шестерни друг на друга, меняя размеры работающих вместе ведущей и ведомой шестерни. На рисунке ниже Вы можете увидеть примерную схему работы 7-ступенчатой механической коробки передач.

При этом, во время переключения нам необходимы две очень важные вещи, которые являются непременными спутниками любой современной МКПП: сцепления, потому что во время переключения работающий двигатель должен быть отсоединён от коробки, и синхронизатора, потому что двигающиеся на высокой скорости шестерни не всегда возможно соединить так, чтобы пазы их зубьев совпали.

Автоматическая коробка передач

Разработанной ещё в далёком 1920 году и сильно модернизированной с тех пор, автоматической КПП снабжается большинство автомобилей, продаваемых на сегодняшний день. И легко понять, почему: на самом деле это из-за высочайшего удобства по сравнению с механической КПП. Просто переместите рычаг в положение «Драйв», и Вы едете вперёд, поставьте рычаг в режим «Rear», и Вы поедете назад. Но работа автоматических коробок передач крайне сложна — намного сложнее принципа работы МКПП и может стоить Вам значительно дороже в случае ремонта, дополнительные несколько десятков килограмм лишнего веса и немного увеличенный показатель расхода топлива из-за наличия в автомате гидротрансформатора. Более подробно о работе АКПП предлагаем почитать в специальной статье об этом.

Типичная автоматическая коробка передач

В прошлом большинство автоматических коробок передач имело три передачи (плюс задний ход), и, если в Вашем авто было четыре передачи, то у Вас был реальный спортивный автомобиль или роскошный седан. Сегодня и 4-хступенчатые автоматы — редкость, на современных машинах автоматические коробки передач имеют до восьми передач а по расходу топлива и динамике не уступают их более простым собратьям.

Все автоматы должны иметь специальные микрочипы (называемые в народе «мозги», которые являются частью бортового компьютера авто и будут контролировать порядок переключения на определённых оборотах и даже в зависимости от стиля вождения оседлавшего автомобиль человека.

Вот два основных типа коробок передач, которые сегодня встречаются в подавляющем большинстве автомобилей. Теперь давайте рассмотрим менее распространённые виды КПП — некоторые из них набирают популярность, другие — напротив, теряют её.

Роботизированная коробка передач (робот, типтроник)

Так как компьютеры с каждым днём всё глубже проникают в каждую систему в автомобиле, автоматической коробке передач были даны новые способности. Как мы уже упоминали ранее, современные автоматы теперь имеют до восьми передач, и время и условия, когда включать ту или иную передачу, выбирается компьютером, а человека в общем-то никто и не спрашивает, что для многих водителей является огромным минусом, особенно, в условиях спортивного и/или зимнего вождения. В то же время во время спокойного расслабленного вождения по городу автомат наиболее предпочтителен. Для объединения лучшего из этих обоих миров, автопроизводители предоставили водителям возможность использовать в своём авто гибридный вариант КПП, который даёт возможность контролировать переключение передач вручную, используя для этого либо специальный селектор с двумя нефиксируемыми позициями рычага переключения: плюс и минус, каждая из которых отвечает за переключение передачи на одну выше или на одну ниже соответственно; либо с помощью «лепестков» на руле: справа и слева, каждая из которых отвечает за ту же функцию. Лепестки (или «вёсла») являются наиболее распространёнными в спортивных автомобилях, но и в обычных появляются всё чаще.

«Лепестки» ручного переключения передач и кнопочная система режимов коробки передач автомобиля Lotus Evora

Следует иметь в виду, что водители всегда были в состоянии контролировать автоматическую КПП в некоторой степени с помощью так называемых «пониженных» передач, но это в действительности не было полным контролем над переключением по двум причинам:

  • Чаще всего пониженные передачи означали, что Вы можете ограничить переключение лишь первой или второй (реже — третьей) передачей — т.е. автомобиль просто не будет переключаться на передачу выше выбранной. Но, к примеру, не переключаться ниже пятой передачи заставить «чистый» автомат Вы не сможете.
  • Даже если Вы поставите рычаг АКПП в режим «L» — не переключаться выше первой передачи, автомат всё же переключится, если обороты машины поднимутся слишком высоко (например, если автомобиль съезжает с крутой горки — для чего, собственно, и нужны пониженные передачи в автомате), чтобы не повредить коробку.
Классический автомат с пониженными передачами (слева) и робот с возможностью ручного переключения передач (справа)

Теперь в типтронике компьютер контролирует в значительной степени механическую коробку, избавляя водителя от необходимости постоянно выжимать сцепление, но в то же время водитель этот всегда сможет переключиться на полностью автоматический режим переключения.

Вариатор (CVT)

Если Вы когда-либо ездили на небольшом современном скутере, то Вы знакомы с вариатором или бесступенчатой ​​коробкой передач. Это очень простое устройство, но оно хорошо работает практически при любых условиях (разве что несовместимо с достаточно мощными двигателями). По существу, вариатор состоит из двух шкивов, соединенных ремнём (прямо как на велосипеде из описания в начале статьи, но вместо шестерёнок — шкивы). Но это специальные шкивы, так как они могут изменить свой размер и, таким образом, изменить передаточное число в коробке автомобиля. В вариаторе нет определённого количества «шестерёнок», потому что он может выбирать точное соотношение размеров обоих шкивов между его самой низкой и самой высокой передаточными числами. Таким образом, можно легко «ползать» на автостоянке или динамично ехать по шоссе. Более подробно о работе вариатора Вы можете прочитать в специальной статье на сайте HowCarWorks.ru.

Анимация работы вариатора

Вождение автомобиля с вариатором очень похоже на вождения с автоматической КПП, кроме того, что Вы не почувствуете никаких переключений передач. Вместо этого двигатель просто набирает обороты плавно вверх и вниз. Вы надавливаете на педаль акселератора, и двигатель автомобиля набирает обороты до определённой величины, а затем просто остаётся работать на этих оборотах, в то время как машина едет всё быстрее и быстрее, так как два шкива в коробке передач изменяют свои размеры. Может занять некоторое время, чтобы привыкнуть к вариатору из-за несколько странного звука и принципа работы CVT. Некоторые автопроизводители даже предлагают вариаторы с подрулевыми переключателями, которые имитируют автоматическую или механическую коробку передач.

CVT с каждым годом набирает всё бóльшую популярность, появляясь на всё большем числе новых автомобилей. Преимуществом такой коробки является простота, а также высокая эффективность работы, если Вы предпочитаете спокойную размеренную езду. Но если Вы любите ездить быстро или хотите высокопроизводительную машину, то это вариант, к сожалению, Вам не подойдёт, так как очень быстро износится.

Казалось бы, что CVT будет идеальным и светлым будущим для большинства водителей, но тем не менее, заняло очень много времени, чтобы этой технологии созреть — особенно прочность ремня этой трансмиссии — есть большая разница между тем, какая нагрузка приходится на этот ремень в скутере, а какая в большом пассажирском автомобиле.

Кроме того, есть очень большой минус вариатора на сегодняшний день, который практически сводит на «нет» все его преимущества — он ломается… Ломается практически у всех — есть мнение, что такая коробка в среднем отъезжает пробег примерно в 100 тысяч километров, а потом её нужно менять, а стоит она нередко треть стоимости всего автомобиля.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Широко известная аббревиатурой DCT (благодаря компании Porsche) и некоторыми другими, и используемая в достаточно дорогих спортивных и гоночных автомобилях, коробка передача с двойным сцеплением является в сущности своего рода хай-тек коллажем из автоматической, механической коробок передач и компьютера.

Как следует из названия, система использует две муфты переключения передач. Коробка может быть использована в полностью автоматическом режиме, с помощью компьютера определяя время и условия переключения передач, или в качестве механики, с возможностью ручного переключения передач водителем с помощью всё тех же лепестков на руле или кнопок переключения передач. Кроме того, управление компьютером моментами переключения, как правило, также может быть скорректировано водителем так, чтобы переключать трансмиссию согласно Вашему личному стилю вождения.

Так выглядит коробка передач с двойным сцеплением

Передачи в DCT могут переключаться со скоростью молнии — как правило, за долю секунды — и делать это очень гладко, благодаря автоматизированному контролю, что делает его отличным вариантом для гоночных и высокопроизводительных машин. В то время как DCT обычно встречается в очень дорогих спортивных автомобилях, он может быть достаточно компактен — да настолько, что Honda также устанавливает его в качестве опции на несколько своих мотоциклов.

Односкоростная коробка передач

Электрические транспортные средства, в отличие от своих шумных собратьев, имеют несколько иные требования к коробке передач и, как таковые, они имеют свои собственные типы передач или используют модифицированные версии традиционных коробок.

Односкоростная коробка передач устанавливалась на заре автомобильной и мотоциклетной эпох и по сути своей представляла собой прямое подключение двигателя к колёсам либо непосредственно, либо почти  непосредственно (шестерни требовались просто для того чтобы число оборотов колёс было меньше числа оборотов двигателя). Сегодня, по прошествии почти полутора веков, односкоростная передача вернулась в автомобильную промышленность в отрасль электроавтомобилей. И дело здесь в самой природе электродвигателя — он, в отличие от бензиновых и дизельных, может работать практически в любом диапазоне оборотов, в том числе и на одном обороте в секунду, к примеру. Если Вы имели возможность оседлать Tesla Model S Вы, вероятно, поняли, что автомобиль может ускоряться молниеносно практически на любой скорости, и ему практически не нужно более одной передачи.

Тем не менее, ряд производителей электромобилей снабжают свои творения коробками передач.

Полуавтоматическая коробка передач

Полуавтоматическая коробка передач — это очень продвинутая система, которая использует старое-доброе сцепление для выполнения непосредственно переключения передач вместо гидротрансформатора в классическом автомате. В отличие от механической коробкой передач сцепление контролируется компьютером. Это не только делает переключение передач намного быстрее, чем в механической коробке передач, но также упрощает процесс вождения и фиксирует автомобиль, предотвращая его скат, когда автомобиль находится на стоянке. Также как и типтроник, полуавтоматическая коробка передач может быть переключена в полностью ручной режим переключения передач по желанию водителя. Два типа наиболее распространённых полуавтоматических трансмиссий — это уже описанная выше коробка передач с двойным сцеплением и электрогидравлическая коробка передач (секвентальная коробка передач).

Коробка передач IVT

IVT по сути является специфическим типом CVT (вариатора), но отличается от последнего тем, что включает в себя не только бесконечное число соотношений передач, но и «бесконечно» максимальные передаточные числа. IVT относится к такому виду вариаторов, которые способны включать в себя «нулевой коэффициент» передаточных числе, где входной вал может вращаться вовсе без какого-либо вращения выходного вала (когда автомобиль стоит на месте, а его двигатель работает), оставаясь при этом замкнутым в передаче. Конечно, передаточное отношение в этом случае не является «бесконечным», но вместо этого оно «не определено».

Источник: HowCarWorks.ru

Что такое коробка передач, роль, значение, принцип работы

После сцепления, основным узлом транспортного средства является коробка передач. В большинстве автомобилей она наделена зубчатыми шестеренками, а число передач варьируется около 4–6, без учета заднего хода. Процесс переключения передач происходит за счет сцепления шестерен между собой в определенном порядке, возможно при помощи синхронизаторов или блокировкой шестеренок вала. Синхронизаторы служат для выравнивания скорости вращения и фиксации валом работы одной из ведомых.

Преимущественная функция КПП – достижения оптимального показателя крутящего момента между двигателем и колесами. Основными ее составляющими являются:

  1. Картер. Включает в свою конструкцию все основные детали и узлы КПП. Установлен на картере сцепления, который контактирует с двигателем транспортного средства. Полость картера на 50% заполнена трансмиссионным, или в редких случаях моторным, маслом. Поскольку все шестерни подвергаются сильным нагрузкам и трениям, большое количество смазывающего материала помогает снять нагрузку с деталей и предотвратить их быстрый износ.
  2. Синхронизаторы. Предназначены для плавного соединения шестерней, безударного переключения передач за счет уравнивания угловых скоростей движения шестеренок.
  3. Механизм переключения. Имеет рычаг в салоне автомобиля, который непосредственно служит управлением начала работы всей системы. Имеет замковый и блокировочный механизмы. Первый не позволяет включаться двум передачам одновременно, а второй, в свою очередь, препятствует произвольному выключению передачи.
  4. Валы. Первичный или ведущий, вторичный или ведомый и промежуточный. Выполняют вращение в подшипниках картера; имеют различное количество зубчатых шестерен. В зависимости от типа КПП может быть разное количество валов, которые предполагают разные конструкции для передачи крутящего момента.

схема работы шестерен КПП

Классификация видов КПП

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

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

Самая распространенная классификация разделяет КПП по принципу действия:

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

Характеристика механической КПП

Устройством МКПП предусмотрено ручное управление переключением передач, за счет перемещений рычага. Происходит ступенчатая передача крутящего момента. Механическая коробка подразумевает наличие передаточного числа. Показатель у пары определяется пропорцией количества зубьев действующих элементов трансмиссии.

Механические коробки разделяют по количеству ступеней. Самое большое распространение имеет пяти ступенчатая МКПП.

Отдельно механику разделяют по количеству внутренних валов: двухвальная и трехвальная МКПП. Первая больше предназначена для легковых переднеприводных транспортных средств, а последняя чаще используется для большого тяжелого транспорта и может быть применима для автомобилей с любым типом привода.

Особенности двухвальной и трехвальной МКПП

В случае трехвальной МКПП диск сцепления способствует передаче крутящего момента на первичный вал. После этого вращение переходит к промежуточному валу, который запускает элементы ведомого вала.

устройство МКПП

После того как была включена определенная передача, выбирается необходимая вилка и начинается продольное движение рычага. Вилка перемещается относительно вала и запускает синхронизатор. Зубчатый венец работает после того, как синхронизатор сравняет угловую скорость. Венец соединяет ведомый вал и необходимую шестеренку, и момент вращения направляется на хвостовик КПП и через кардан к заднему мосту.

Обычно в трехвальных КПП применяется прямая передача – благодаря синхронизаторам два вала связаны напрямую. В таком случае коэффициент передачи равен 1. Если применять разное количество зубьев на шестернях, то передаточное число можно варьировать. Тем не менее система передачи потеряет смысл, когда обороты мотора сравняются с оборотами вала. В МКПП используются косозубые шестеренки. Благодаря такой конструкции удается достичь плавного включения необходимой передачи.

В МКПП используются косозубые шестеренки. Благодаря такой конструкции удается достичь плавного включения необходимой передачи.

Роботизированная коробка передач

Роботизированная КПП по принципу действия схожа с механической, но с небольшим усовершенствованием в виде актуаторов для переключения передач. Схожесть с АКПП проявляется только в том, что сцепление расположено в корпусе коробки (на МКПП находится на маховике).

В роботизированной КПП один ведущий вал имеет внутреннюю полость, за счет которой крепится второй вал. Оба вала имеют отдельное сцепление и определенный набор взаимодействующих, при необходимости. Управление сцеплением и синхронизаторами происходит за счет работы сервоприводов. Сервоприводы или актуаторы бывают нескольких типов: электрические или гидравлические.

устройство роботизированной КПП

Управление всем механизмом работы и взаимодействием с другими системами автомобиля берет на себя микропроцессорный блок управления (МБУ). К нему подключаются датчики двигателя, а сам МБУ подсоединен к бортовому компьютеру.

Второе сцепление в РКПП необходимо для уменьшения времени между переключением передач.

Конструкционные особенности и работа автоматической коробки

Автоматическая коробка передач позволяет снизить нагрузку с водителя во время езды и исключает необходимость постоянного пользования рычагом. АКПП делятся на два подвида: на основе работы гидротрансформатора и на основе электроники. Структурно они практически не различимы. Выделяют АКПП для переднего и заднего привода. В первом случае коробка передач более компактна и наделена дифференциалом.

устройство АКПП

Состоит автоматическая коробка передач из:

  1. Гидротрансформатора. Играет роль сцепления, аналогично механической коробке, но не требует непосредственного управления. Установлен в промежуточном кожухе, подвергается высоким нагрузкам, поэтому обильно смазан трансмиссионной жидкостью. Помимо стандартной роли, гидротрансформатор сглаживает вибрацию силового узла и контролирует давление в системе управления.
  2. Тормозная лента и фрикционы. Служат для непосредственного переключения передач.
  3. Устройство контроля. Состоит из поддона, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.
  4. Планетарный ряд. Если в МКПП чаще используются валы, параллельно расположенные относительно друг друга, то в АКПП используется принцип планетарных передач. Несколько механизмов обеспечивают передачу крутящего момента при помощи фрикционных элементов и других механизмов. Для фиксации элементов планетарной системы используется тормозная лента.

Мнение о том, что можно завести автомобиль с АКПП без использования стартера при помощи разгона – ошибочно. Насос работает исключительно от силового узла, а принудительное вращение карданного вала не обеспечит работу КПП.

Типтроник

Первопроходцами автомобильной промышленности в области Tiptronic стала компания Porshe. В 1990 производитель представил КПП схожую с механикой, но с возможностью электронного контроля. Интеллектуальная коробка предполагает как автоматическое переключение передач, так и ручное.

При автоматическом контроле оборотов, типтроник ведет себя как АКПП с системой DSP. Переход в ручной режим позволит самостоятельно понижать или повышать передачу. Тем не менее блок управления может самостоятельно перейти в автоматический режим при необходимости.

В современных системах предусмотрен режим «спорт», который позволяет значительно увеличить тягу и оценить мощность машины, оставляя частоту оборотов выше. Однако типтроник даже в ручном режиме оставляет задержку переключения передачи на уровне от 0,1 до 0,7 секунды.

Особенности работы вариатора

Вариатор – бесступенчатая КПП, которая позволяет плавно менять показатель передаточного числа. Производятся двух типов: клиноременной и торовый. Первый вариатор имеет стандартные комплектующие АКПП, клиновидный ремень и несколько раздвижных шкивов.

устройство вариатора

Шкивы подконтрольны блоку управления; они сжимают диски относительно оборотов. Отдельным подвидом являются цепные вариаторы, они, в отличие от вариаторов CVT, оказывают тянущее усилие. Рабочие диски в таком случае сжимают клиновидные звенья цепочки.

Торовый вариатор имеет два клиновидных элемента. Диски делятся по принципу МКПП – на ведущий и ведомый. Переключение передач происходит за счет движения ролика между дисками. Прямая передача практически не применяется в вариаторах подобного типа.

Главным недостатком вариатора является быстрая изнашиваемость ремней и невозможность эксплуатации с мощными двигателями. Даже при бережном и аккуратном отношении ремни придется менять каждые 150 тысяч км.

Понять устройство и принцип работы различных типов коробок переключения передач лучше наглядно. Если в жизни такой возможности нет, то можно просмотреть несколько обучающих роликов, например:

Источник: pricurivatel.ru

Классификация[править | править код]

Коробки переменных передач классифицируются по нескольким признакам.

По способу передачи потока мощности[править | править код]

  • Механические — коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило — зубчатые.
  • С соосными валами — выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
  • Планетарные — выполнены с использованием планетарных рядов.
  • Гидромеханические — коробки передач, в которых механические передачи, как правило, планетарные ряды, используются в сочетании с гидравлической передачей (гидромуфта, гидротрансформатор).
  • Вариаторные в основе имеют бесступенчатую механическую фрикционную передачу — вариатор, часто в сочетании с гидромуфтой и планетарными или простыми шестеренчатыми передачами.

По числу основных валов с шестернями[править | править код]

  • двухвальные с одной ступенью зацепления оси — наиболее просты, но не имеют прямой передачи (большинство переднеприводных и некоторые заднемоторные автомобили)
  • трёхвальные с двумя ступенями зацепления:
    • соосные — первичный и вторичный вал соосны — имеют прямую передачу, характеризуются уменьшенным поперечным габаритом, но увеличенным (несущественно) продольным (большинство заднеприводных автомобилей), позволяют получить в тех же габаритах больший диапазон редуцирования за счёт последовательного преобразования момента
    • с несоосными валами — не имеют прямой передачи (раздаточные коробки полноприводных автомобилей, КПП тракторов)
  • многовальные с переменным числом зацеплений — позволяют получать большое число передач (КПП тракторов, коробки скоростей и подач токарных станков)
  • многовальные с последовательным редуцированием — фактически объединяют в себе несколько последовательно включённых КПП (нашли применение на тракторах и бронетехнике, на станочном оборудовании)
  • безвальные КП
    • соосные безвальные КП (немецкий танк Pz.III)
    • несоосные безвальные КП (немецкий танк Pz.VI «Тигр»)

По числу ходов (подвижных шестерён-кареток или муфт): двух-, трёх-, четырёх- и пятиходовые.

По способу переключения ступеней:

  • с подвижными шестернями-каретками (только прямозубые). Применяются там, где переключение осуществляется при остановленных валах (станки, понижающие редукторы тракторов);
  • с торцевыми кулачковыми муфтами и шестернями постоянного зацепления (старые типы тракторов, мотоциклы, многоступенчатые КПП спортивных автомобилей)
  • с постоянным зацеплением шестерён и переключением с помощью зубчатых муфт:
    • без синхронизаторов (раздаточные коробки современных автомобилей)
    • с синхронизаторами
  • с фрикционным включением ступеней — подавляющее большинство гидромеханических КПП, ходоуменьшители тракторов, реверс-редукторы на речных судах
  • с включением ступеней инерционными или центробежными муфтами.

Классификация планетарных КП[править | править код]

По числу степеней свободы при выключении всех фрикционных устройств:

  • с двумя степенями свободы;
  • с тремя степенями свободы;
  • с четырьмя и более степенями свободы.

По типу используемых планетарных рядов: КП с эпициклическими и с присоединёнными планетарными рядами внешнего или внутреннего зацепления.

По способу управления[править | править код]

  • С ручным включением передач — передачу включает водитель (оператор).
    • Непосредственного действия — используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.
    • Сервоприводы — используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические, вакуумные, смешанные и др. В автомобиле- и танкостроении наибольшее распространение получили гидросервоприводы.
  • Автоматические — в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.
  • Роботизированная (аналог автоматической) работает так же, как и вышеупомянутая, но посредством компьютера (пример: коробка передач DSG компании Volkswagen).

По числу передач[править | править код]

Указывается число передач переднего и заднего хода.

Типы коробок передач[править | править код]

  • Механическая коробка передач — представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач.
  • Автоматизированная коробка передач — обеспечивает автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.
  • Роботизированная коробка передач — представляет собой механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач.
  • Вариаторная коробка передач — это механический узел, предназначенный для передачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колёсам.

Пример[править | править код]

КП танка Т-72 можно классифицировать следующим образом: планетарная, с тремя степенями свободы, с присоединённым планетарным рядом внешнего зацепления и тремя эпициклическими планетарными рядами. Включение передач фрикционное с использованием гидросервоприводов управления. Обеспечивает семь передач вперёд и одну передачу заднего хода.

Коробки передач с конструктивной спецификой[править | править код]

Несинхронизированная КП[править | править код]

Под таковой подразумевается механическая КП, в конструкции которой отсутствуют синхронизаторы (причём, это может быть как схема на скользящих шестернях, в которой синхронизаторы невозможны в принципе, так и схема на шестернях постоянного зацепления). Переключение передач на такой КП требует от водителя определённых навыков по самостоятельной синхронизации угловых скоростей муфт и шестерён посредством определения длительности процесса перехода с одной передачи на другую и параллельной корректировки оборотов педалью газа. И то и другое обычно делается на основе ощущений от скорости движения и оборотов мотора на основе прикладного опыта езды на конкретной машине, при этом дополнительную помощь может оказывать тахометр.

Практически все довоенные механические КП были несинхронизированными. В современной транспортной технике несинхронизированными КП оснащаются седельные тягачи и самосвалы американского производства, некоторые трактора, мотоциклы и гоночные машины. На некоторых КП синхронизаторы могут отсутствовать не на всех, а только на части передач. К эксплуатации несинхронизированных КП имеют отношение такие термины как «перегазовка» и «двойной выжим сцепления», хотя фактически современные несинхрронизированные КП позволяют переключать передачи без использования сцепления.

Кулачковая КП[править | править код]

Под таковой подразумевается несинхронизированная механическая КП на валах и шестернях постоянного зацепления с включением передач муфтами с кулачковым профилем зуба. Отличие подобных КП от таких же, но с включением передач муфтами с иными профилями зубьев, в том, что кулачковый профиль допускает более грубую работу при переключениях и с точки зрения синхронизации угловых скоростей и с точки зрения силового воздействия. При этом все такие КП более шумные, так как при каждом знакопеременном ускорении муфта может чуть проворачиваться относительно блокируемой шестерни. Ввиду того, что подобными КП зачастую оснащаются гоночные машины, где постоянное присутствие шума является некоей нормой, здесь нередко применяются шестерни с прямозубой нарезкой, что даёт ещё больше шума, но увеличивает КПД самой КП.

Секвентальная КП[править | править код]

Под секвентальной подразумевается КП, у которой механизм переключения передач не допускает произвольного выбора следующей передачи относительно той, которая включена в данный момент, а ограничивает диапазон доступных передач только одной передачей выше и одной передачей ниже. Переход в нейтраль на такой КП обычно возможен только с двух передач — первой и заднего хода (на мотоциклах возможен с первой и второй). Некоторые секвентальные КП могут оснащаться механизмами для быстрого выхода в нейтраль с любой передачи, но это не есть правило.

В своём каноническом виде секвентальные КП применяются на гоночных машинах и любых мотоциклах. Механизм переключения передач здесь обычно представляет собой барабан с пазами, трансформирующий одноходовое возвратно-поступательное движение тяги рычага переключения передач во вращение. Конструкция механической передачи в секвентальной КП может быть практически любой и к секвентальности механизма переключения передач отношения не имеет, хотя наиболее часто секвентальная КП предполагает схему на шестернях постоянного зацепления с включением передач кулачковыми муфтами. Существуют планетарные секвентальные КП (танк Чифтен). Конструкция узла, ответственного за выбор и переключение передач, здесь также может быть различна: чисто механическая (кулачковые КП мотоциклов), гидравлическая (некоторые танковые планетарные КП), электронно-гидравлическая (КП большинства современных гоночных машин). Переключение передач здесь возможно как одноходовой ручкой, имеющей лишь два нефиксируемых положения передача вверх и передача вниз, так и ножной педалью с аналогичной механикой работы. Электронноуправляемые полуавтоматические КП гоночных машин типа Формулы-1 с переключением передач клавишами на руле также, вероятно, можно считать секвентальными. Имитацией секвентальной КП можно считать автоматические КП типа Типтроник-Порше и все аналогичные системы автоматических КП с наличием в них опционального режима последовательного переключения передач по команде водителя.

Преселективная КП[править | править код]

В исторической ретроспективе под таковой подразумевается КП, в которой выбор следующей передачи происходит до момента переключения на неё. Термин обычно используется применительно к разработкам межвоенного периода прошлого века, как решение по упрощению процесса переключения передач в условиях отсутствия как синхронизированных механических КП, так и автоматические КП. Устройством преселекции оборудовались либо планетарные КП, либо безвальные КП; на КП вально-шестерёнчатой схемы устройства преселекции не применялись. Управление преселективной КП осуществлялось посредством селектора передач, которым предварительно выбиралась следующая передача, и либо педалью сцепления, кратковременное нажатие на которую непосредственно определяло сам момент переключения, либо кратковременным переводом селектора в нефиксируемое положение (в случае использования центробежного сцепления на легковых машинах). Какая-либо квалификация и специфические навыки от водителя не требовались.

Преселективные КП использовались на совершенно разноплановой технике: немецкие безвальные КП Maybach Variorex бронетранспортёров SdKfz 250 и танков PzKpfw III; безвальные КП Maibach Olvar танков Тигр и Королевский Тигр; немецкие планетарные КП гоночных Auto Union и представительских Maybach; британские планетарные КП Уилсона танков Матильда II, автобусов AEC RT-type, легковых Armstrong Siddeley, Deimler, MG, Riley; французские планетарные КП Cotal и Talbot легковых машин Delage, Delahaye, Talbot, Bugatti; американские планетарные КП машин Cord и Tacker.

В своём изначальном виде преселективные КП на современных ТС не применяются. На седельных тягачах на некоторых механических КП, в конструкции которых имеется планетарный двускоростной делитель, ряд передач может включаться через преселекцию кнопкой на основном рычаге КП. Также применительно к современным разработкам преселективными могут называться любые КП с двумя сцеплениями, так как здесь вспомогательная автоматика всегда предварительно выбирает повышающую или понижающую передачу в зависимости от текущего режима движения, независимо от того, определяется ли момент перехода на новую передачу автоматически или водителем.

См. также[править | править код]

  • Трансмиссия
  • Механическая коробка передач
  • Автоматическая коробка передач

Источники информации[править | править код]

  1. Чобиток В. А., Данков Е. В. и др. Конструкция и расчёт танков и БМП. Учебник. — М.: Воениздат СССР, 1984.

Источник: ru.wikipedia.org


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector