Содержание

Про устройство и эксплуатацию автомобиля

Что такое кпп автомобиля. Что такое коробка передач. Классификация коробок переключения передач

Самая основная задача коробки передач — распределение крутящего момента от мотора автомобиля к его колесам, а также изменение объема тяги, зависящее от различных условий передвижения авто. Современные машины оснащают различными видами коробок передач. На сегодняшний день автопроизводители представляют несколько видов КПП: механические, автоматические, роботизированные и бесступенчатые, которые еще называют вариаторами. Все они имеют отличия в работе и функциональности. Об этих отличиях и поговорим.

Что еще вы можете сделать с обычной коробкой передач? Все, что требуется, — это небольшая управляющая электроника, несколько исполнительных механизмов и комфорт вождения значительно увеличиваются. Водителю не нужно обращаться с сцеплением. При переключении передач привод автоматически отключается. Водитель остается сменой передач с несущим рычагом так же, как в традиционной механической коробке передач, или на рулевом колесе, пальцами левой руки.

При остановке водитель не должен иметь дело с уменьшением скорости. Это будет сделано автоматизацией, которая представит саму коробку передач в положение «слабое». А на мотоциклах тоже есть. В его механической части очень напоминает классическое «руководство». Основное отличие от обычных решений заключается в использовании двух ответвителей, которые обеспечивают предварительный выбор переходов и введение сервоприводов, которые перемещают механические элементы в соответствии с руководящими принципами системы управления.

Механические коробки передач

Механической коробке передач уже более сотни лет и за этот период она претерпела не малую эволюцию, которая позволила довести механику, если не до совершенства, то до максимально возможных ее лучших качеств. Переднеприводные современные автомобили оснащают двухвальными КПП, которые соединяются одним валом с мотором, а вторым — с трансмиссией двигателя. Обычные шестеренки позволяют создавать крутящий момент в двигателе.

На комплект двух коаксиальных входных роликов установлены две коаксиальные муфты. Один из роликов одновременно выполняет функцию выхода, выгружая момент за пределами коробки. Механизм переключения передач чрезвычайно прост, так как типичное рулевое колесо остается для мотоциклов, а прикрепленные к нему слайдеры прикреплены. Ролик двойного сцепления состоит из двух осевых роликов: внутренней, нечетной шестерни и внешней шестерни для равномерных передач. Каждый из роликов соединен с муфтой, муфты имеют независимый контроль.

Это позволяет их поочередно включать и выключать с помощью гидравлических цилиндров для быстрого и плавного переключения передач, не прерывая крутящий момент через коробку передач. Движения барабанов, управляющих шестернями, приводят в действие электродвигатель. Альтернативное сцепление двух муфт сочеталось с выбором шестерни с использованием одного управляющего колеса. Использование многих решений, используемых в традиционной коробке передач, позволило сохранить простоту конструкции, малую массу и малые размеры.

Если говорить обычным языком, то механическая КПП — это наиболее простая конструкция из всех прочих.

Правда это утверждение распространяется только на коробки, где не более пяти ступеней. Сегодня все же стремятся к максимальной экономичности автомобилей, поэтому коробки все больше изготавливают шестиступенчатыми. В этом случае обычная двухвальная система слабовата и инженеры усложняют конструкцию коробки передач. Но это не мешает «механике» вырабатывать достаточный коэффициент полезного действия, то есть быть максимально эффективной.

Когда управляемая система управления определяет, что первая на вторую шестерню должна быть поднята, она сначала подготовит смену коробки передач, отсоединив муфты от четных передач, а затем выберет вторую передачу. Следующим шагом является одновременное, плавное отсоединение муфт нечетных передач и зацепление муфт четных передач, при одновременном поддержании непрерывной передачи крутящего момента на колесе.

Автоматические коробки передач

После остановки коробка передач всегда остается «непринужденной». Для перемещения, как в ручном, так и в автоматическом режиме, достаточно увеличить частоту вращения двигателя. Но он полностью освобождает водителя от обязанности менять механизмы. Это значительно повышает комфорт вождения, а благодаря переключению передач в наиболее подходящие моменты времени двигатель помогает снизить расход топлива. Большим преимуществом всех решений, использующих элементы традиционной мотоциклетной коробки передач, являются небольшие механические потери, достигающие всего 3-5%.

Роботизированные коробки передач

Роботизированные КПП в чем-то практически идентичны механическим. Основное их различие лишь в том, что в «роботах» управление сцеплением осуществляется по средствам специальных сервоприводов, работа которых полностью контролируется электроникой.

Плюсы такой схемы очевидны — водитель тратит меньше усилий на управление автомобилем и может не обременять себя постоянным переключением передач.

Перемещение привода происходит через зубчатые колеса, практически без явления скольжения. В обоих шкивах имеется возможность плавного изменения диаметра беговой дорожки, в которой работает лента. Эффект заключается в том, что при запуске лента работает на минимально возможном диаметре входного колеса и на максимально возможном диаметре выходного шкива. По мере того, как распределение продолжается, рабочий диаметр входного колеса увеличивается, а выходное колесо уменьшается. Систему можно управлять с помощью простой, механически ориентированной системы или электроники через электрические или электрогидравлические сервоприводы.

Помимо этого, сходство «роботов» с «механикой» и в том, что они также обладают высоким КПД, только вот плавностью своей работы этот вид КПП похвастать, увы, не может. Поэтому-то их используют чаще на бюджетных моделях авто, как альтернативу автоматике. Есть, правда, исключения. Роботизированную КПП можно увидеть и на суперкарах, например, на «Ferrari», правда многое в этих КПП заимствовано из мира спорткаров и автомобильных гонок, что, естественно, ведет к удорожанию таких машин.

Сила ремня также контролируется. Когда риск скольжения высок, давление должно быть увеличено. Но есть и механические потери, которые неблагоприятны для динамики и расхода топлива. Они могут достигать 8-10%. Поэтому, когда риск проскальзывания ремня уменьшается, вы можете уменьшить давление, чтобы уменьшить механические потери.

Изменение передачи происходит постоянно, бесступенчато, и, таким образом, мы получаем бесконечное количество «шестеренок». Электроника позволяет вам эмулировать переходы, чтобы водитель имел впечатление вождения с традиционной коробкой передач. Ремень передачи крутящего момента может быть выполнен полностью из пластиковых или стальных пластин, плотно растянутых до пластмассового сердечника. Такие трансмиссионные ремни не могут работать на очень маленьких диаметрах с большими отрезками. По этой причине диаметры ленточных шкивов должны быть большими, и поэтому вся передача имеет большой след.

Отдельно можно выделить новшество в автомобилестроении — разработки «роботов» с двумя сцеплениями. Впервые данную трансмиссию опробовал на своих моделях автоконцерн Volkswagen, разработку свою компания назвала Direkt-Schalt-Getriebe. Позже ее приняли во внимание и другие компании Volvo, Ford, Mitsubishi. Роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями в силу своей высокой функциональности отличаются более быстрой работой. Инженеры утверждают, что за подобными разработками большое и перспективное будущее.

Особенно, когда передача большого крутящего момента происходит в игре. На рынке мотоциклов по-прежнему доминируют традиционные ящики.

Автоматические коробки передач

Автоматические коробки передач — это альтернативное решение, пришедшее на смену механическим КПП еще в середине прошлого столетия. Сегодня автоматические коробки передач имеют высокую популярность и очень востребованы, и это вполне обосновано.

Все потому что, как и в случае роботизированных КПП, переключение передач происходит полностью автоматически, плюс к этому «автоматы» более плавны в своих действиях, чем «роботы».

Автомобиль с автоматической КПП более ровно держится на дороге, так как вся тяга мотора без разрыва потоков мощности передается с мотора непосредственно на все колеса автомобиля.

Но есть у автоматических КПП и весомые минусы. Во-первых, автоматы намного тяжелее других своих собратьев. Обусловлено это заменой обычных шестерен в двигателе планетарными передачами; тяги и рычаги в нем заменены довольно сложной гидравликой, а сцепление представлено гидротрансформатором, который, к слову сказать, эффективность своей работы может проявлять только в довольно узком диапазоне действий, поэтому число передач инженерам приходится увеличивать.

Сегодня не редкость автомобили и с восьмиступенчатой автоматической коробкой передач.

Но при всех инновациях и разработках «автоматы» пока что проигрывают «механике» по эффективности работы.

Давайте посмотрим, что такое автоматическая коробка передач:

Вариаторы

Вариаторы любопытны тем, что совсем не имеют в своей конструкции передач. Разработок вариаторов множество, но максимальную реализацию получила клиноременная схема. В данном случае имеются два шкива, соединенных один — с двигателем, второй — с трансмиссией. Специальный ремень и цепь приводят в действие крутящий момент мотора.

В теории такой тип коробки передач идеален, так как способен постоянно поддерживать максимально экономичное и динамичное передаточной число.

Но на практике все не так оптимистично, потому как для работы вариатора требуется наличие узла, который чаще всего представляют гидротрансформатором или гидромуфтой. А работа их, как уже было отмечено выше, снижает коэффициент полезного действия двигателя.

Какие бы новшества не появлялись в нашем автомире, «механика» как была классикой, так и остается по сей день. Если вы решили получить права , то и не думайте учиться на машинах с автоматами, вариаторами или роботами. Каждый должен пройти через классику — механическую КПП. Иначе после обучения у вас могут возникнуть проблемы с ездой по городу.

Удачного переключения передач и будьте аккуратны!

В статье использовано изображение с сайта www.t-company.kia.ru

Создание двигателя внутреннего сгорания способствовало развитию всех типов транспорта и даже появлению новых видов. Первые автомобили именовались самобеглыми колясками и имели достаточно примитивную конструкцию. Передача крутящего момента от силового агрегата на ведущие колеса происходила при помощи очень ненадежного ременного, а позднее и цепного привода.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на транспортных средствах, имеют относительно небольшой рабочий диапазон. При малой частоте вращения коленчатого вала силовой агрегат не развивает достаточной мощности и под нагрузкой просто глохнет. При больших оборотах резко возрастают нагрузки на детали, и мотор может просто пойти вразнос. Коробка перемены передач призвана обеспечить оптимальный режим работы двигателя в разных условиях.

Этот агрегат представляет собой редуктор, позволяющий в широком диапазоне изменять частоту оборотов и крутящий момент на ведущих колесах автомобиля. Такие механизмы не нужны на транспортных средствах, оснащенных электрическими и паровыми двигателями.

Тяговые характеристики данных силовых агрегатов позволяют обходиться без дополнительных устройств. В идеале двигатель может быть встроен непосредственно в колесо, в настоящее время уже существуют промышленные образцы приводов такого рода.

Термин коробка перемены передач в настоящее время практически не используется, вместо него применяется более современное название: коробка переключения передач.

Помимо основного назначения этот механизм выполняет еще ряд функций:

обеспечение реверса, иными словами, движения задним ходом;
разобщение работающего силового агрегата и трансмиссии во время длительной остановки или стоянки;
обеспечение условий для запуска двигателя.

Применение коробки переключения передач позволяет водителю автомобиля выбирать наиболее оптимальный режим работы силового агрегата в зависимости от внешних условий.

Проектированием и серийным изготовлением такого рода механизмов занимаются в основном производители автомобилей. Кроме того, в мире существует ряд компаний, специализацией которых является производство элементов трансмиссий и, в частности, коробок переключения передач:

Allison Engine Company;
BorgWarner Inc;
Delphi Corporation;
Robert Bosch GmbH;
Wulf Gaertner Autoparts AG;
ZF Friedrichshafen AG.

Указанные компании обычно выполняют заказы автопроизводителей, осуществляя при этом серийное изготовление оригинальных и лицензионных механизмов. Нередко они осуществляют опытно-конструкторские работы и участвуют в совместных проектах корпораций, занимаясь доводкой техники. Продукция данных производителей отличается высочайшим качеством и надежностью.

Классификация коробок переключения передач

В процессе развития автомобилестроения инженерами были предложены несколько типов механизмов, реализующих разные принципы действия и способы управления. Общепринятая в инженерной среде классификация коробок использует названные выше признаки в качестве отличительных:

По принципу работы коробки переключения передач делятся на три вида:

ступенчатые;
бесступенчатые;
комбинированные.

По способу управления устройством различают:

механические;
автоматические;
роботизированные.

Данная классификация не включает в себя некоторые типы коробок переключения передач, которые в силу ряда обстоятельств не получили широкого распространения.

Так, некоторые автомобили, предназначенные для людей с ограниченными физическими возможностями, оснащались полуавтоматическими трансмиссиями. По сути это обычная коробка с ручным переключением передач, агрегатированная с автоматизированным сцеплением.

В настоящее время многие автопроизводители в рамках экологических программ выпускают автомобили с гибридными силовыми установками. Конструкций таких машин достаточно много, используются самые разные схемы компоновки. В некоторых из них присутствуют коробки переключения передач, в других же в качестве привода используются электрические двигатели, не нуждающиеся в дополнительных устройствах для передачи крутящего момента.

Видео — виды коробок переключения передач автомобиля, их плюсы и минусы:

Подавляющее большинство коробок переключения передач представляют собой редуктор, с несколькими парами шестеренок. Изменение передаточного числа в них происходит дискретно, а число пар соответствует количеству ступеней.

В свою очередь, существует две основных конструктивные схемы механизмов такого рода: соосные и планетарные. Первая компоновка в основном применяется в механических коробках, а вторая – в автоматических.

Бесступенчатые механизмы называются вариаторами, в них изменение частоты вращения ведомого вала по отношению к ведущему происходит плавно без рывков. В них реализуется принцип передачи крутящего момента через промежуточный элемент, используя силу трения. Соответственно вариаторы классифицируются по типу передающего звена: клиноременные, клиноцепные, роликовые и шариковые передачи.

Механические

Агрегаты такого типа получили наибольшее распространение в Старом Свете ими оснащено около 80% от общего количества транспортных средств. В технических описаниях автомобилей механические коробки часто обозначаются аббревиатурой МКПП. Они отличаются простотой и высокой надежностью конструкции. Подробное описание принципа действия и устройства механической коробки можно найти .

Вкратце работу агрегата можно описать следующим образом: на маховике двигателя установлен механизм сцепления. Ведомый диск его имеет возможность перемещаться вдоль ведущего вала в шлицах разной формы. Сцепление обеспечивает прерывание потока мощности в момент переключения передачи. Через первичный вал крутящий момент приводит в действие через постоянную главную передачу ведущий вал коробки.

На нем установлены и жестко зафиксированы шестерни по количеству передач и еще одна для заднего хода. В постоянном зацеплении с ними находятся соответствующие детали ведомого вала. Они свободно вращаются на подшипниках, а между ними имеются стопорные кольца с синхронизаторами. Эти детали выравнивают скорости вращения ведущих и ведомых шестерней между собой и обеспечивают зацепление при включении определенной передачи.

Перемещение муфты производится специальными вилками, которые приводятся в действие специальным механизмом. Защитой от одновременного включения двух передач является замок, исключающий перемещение других устройств. Водитель осуществляет управление работой коробки при помощи специального рычага, который может устанавливаться в разных точках салона:

на полу;
на центральной консоли;
на рулевой колонке;
на панели приборов.

Передача управляющего воздействия на МКПП может передаваться непосредственно либо через специальные тросовые механизмы или кулисы.

Роботизированные

Развитие электроники и появление достаточно надежных процессоров и контролеров сделало возможным их применение в выборе режимов работы трансмиссии автомобилей. Роботизированные коробки переключения передач представляет собой проверенную временем и надежную механику, управление которой осуществляется при помощи электронного блока.

Подробное описание устройства таких коробок и принципа их действия можно найти . Отработка методики осуществлялась на болидах, специально созданных для участия в соревнованиях Формулы -1. В данных автомобилях сервоприводы управляют работой сцепления и переключениями передач. Время перемены передачи в них составляет от 0,01 до 0,02 с.

Существуют два способа управления функционированием роботизированной коробки передач: гидравлический и электрический. Первый вариант обеспечивает минимальное время срабатывания, но более сложен в изготовлении. Используется преимущественно на дорогих автомобилях бизнес-класса. Электрические сервомоторы применяются на бюджетных моделях и не могут похвастаться значительным быстродействием.

Основное достоинство роботизированных коробок переключения передач: жесткая механическая связь между двигателем и ведущими колесами. В сравнении с автоматическими коробками данный тип трансмиссии обладает лучшими характеристиками и меньшими потерями. Основным недостатком ее является высокая сложность и соответственно стоимость механизма.

Автоматические

Общепринятые обозначения агрегатов такого рода АКП или АКПП, они представляют собой целый комплекс устройств. В его состав входит гидромеханическое сцепление и планетарный редуктор. Данная конструкция позволяет создавать разные передаточные соотношения в зависимости от выбранного режима работы. Развернутое описание устройства и принципа работы АКП можно найти .

Планетарный механизм состоит из двух шестерней – центральной и внешней, а также расположенных между ними сателлитов. Они устанавливаются на специальном узле – водиле. Детали могут фиксироваться относительно корпуса коробки при помощи специальных механизмов, по устройству аналогичных фрикционам сцепления или ленточным тормозам.

Управление работой АКПП осуществляется при помощи гидроприводов, при этом выбор режима производится селектором. Педаль акселератора на таких автомобилях не имеет прямой механической связи с дроссельной заслонкой двигателя. При нажатии на нее происходит изменение положения клапана в гидросистеме, которая управляет работой коробки.

Видео — как устроена автоматическая коробка передач:

На современных АКП выбор режима выполняется процессором, который способен адаптироваться под манеру вождения. Это позволило несколько уменьшить негативные стороны данного типа коробок переключения передач.

Так, резкое нажатие на педаль газа вызывает включение режима кикдаун, при котором переход на повышенную передачу происходит при значительно больших оборотах коленчатого вала. Разгонная динамика при этом значительно возрастает.

Вариаторы

Бесступенчатая передача обеспечивает силовому агрегату возможность работы на постоянных оборотах. Таким образом, достигаются максимальные показатели по мощности, экономичности или крутящему моменту в зависимости от выбранного режима.

Передача усилия от двигателя на ведущие колеса осуществляется без разрывов потока. С полным и точным описанием конструкции вариатора и принципа действия можно ознакомиться .

Название этого устройства происходит от английского слова variable – переменная, которое входит в наименование конструкции. CVT расшифровывается как непрерывная переменная трансмиссия, что наилучшим образом характеризует ее работы. Предусмотренное конструкцией сцепление используется исключительно для запуска и обеспечения работы двигателя во время остановки.

Существует несколько разновидностей конструкций вариаторов:

клиноременный;
клиноцепной;
тороидальный.

В первом устройстве передача усилия осуществляется при помощи ремня, который находится между двумя направленными своими вершинами друг к другу конусами. Расстояние между ними изменяется в простейшем устройстве под воздействием центробежной силы, а в более сложных конструкциях под управлением электронного контролера.

Клиновый ремень проваливается к центру и соответственно меняется радиус зоны его соприкосновения со шкивом. Обратная картина наблюдается на другой части конструкции. В результате передаточное соотношение плавно изменяется. Клиноременные передачи используются на относительно небольших транспортных средствах скутерах.

Полимерные материалы не способны выдержать больших нагрузок, и малопригодны для автомобильных трансмиссий. Прочность клиноременной передачи увеличивается за счет использования пакета стальных пластин особой формы с вырезами, через которые пропущены синтетические соединительные элементы. Такие элементы применяются даже на относительно небольших кроссоверах модели Honda H-RV.

Большие усилия могут передавать торовые вариаторы, разработанные инженерами компании Ниссан. Данное устройство состоит из двух конусов с вогнутой поверхностью, находящихся на одной оси. Один из них является ведущим, а другой соответственно ведомым. Передача крутящего момента осуществляется через два ролика, которые соединяются их и образуют хорду. Наклоном этих элементов изменяются радиусы в точках соприкосновения и передаточное отношение.

Источник Источник Источник http://neftyanic.ru/what-is-a-car-kit-what-is-the-gearbox/