Коробка переключения (перемены) передач в автомобиле: назначение, устройство, виды и перспективы развития

Коробка переключения (перемены) передач в автомобиле: назначение, устройство, виды и перспективы развития

Виды коробок переключения передач, используемых в автомобиле

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.

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

КПП - сложное устройство

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 6,0,0,0,0 —>

привод на колеса

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

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

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

Помимо основного назначения этот механизм выполняет еще ряд функций:

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

  • 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.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —> adsp-pro-1 —>

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:

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

  • 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.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Классификация коробок переключения передач

p, blockquote 13,0,0,0,0 —>

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:

p, blockquote 14,0,1,0,0 —>

По принципу работы коробки переключения передач делятся на три вида:

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

  • ступенчатые;
  • бесступенчатые;
  • комбинированные.

По способу управления устройством различают:

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

  • механические;
  • автоматические;
  • роботизированные.

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

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 19,0,0,0,0 —>

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

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

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 здесь.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

ручка переключения коробки передач

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

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:

p, blockquote 29,1,0,0,0 —>

  • 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.

p, blockquote 30,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 31,0,0,0,0 —>

Подробное описание устройства таких коробок и принципа их действия можно найти здесь. 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.

p, blockquote 32,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 33,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 34,0,0,0,0 —>

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 здесь.

p, blockquote 35,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 36,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 37,0,0,0,0 —>

Видео — как устроена автоматическая коробка передач:

p, blockquote 38,0,0,0,0 —>

p, blockquote 39,0,0,0,0 —>

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

p, blockquote 40,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 41,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 42,0,0,0,0 —>

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

p, blockquote 43,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 44,0,0,1,0 —> adsp-pro-2 —>

Существует несколько разновидностей конструкций вариаторов:

p, blockquote 45,0,0,0,0 —>

  • 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.

p, blockquote 46,0,0,0,0 —>

Видео — что такое бесступенчатая трансмиссия (вариатор):

p, blockquote 47,0,0,0,0 —>

p, blockquote 48,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 49,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 50,0,0,0,0 —>

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.

p, blockquote 51,0,0,0,0 —>

Перспективы развития КПП

p, blockquote 52,0,0,0,0 —>

Объемы производства автомобилей постоянно нарастают, а продукция постоянно совершенствуется. Общие тенденции развития коробок перемены передач наглядно демонстрируют следующее:

p, blockquote 53,0,0,0,0 —>

  • Используемые конструктивные схемы усложняются и автоматизируются, яркий пример — роботизированная КПП.
  • Автоматические коробки переключения передач модернизируются для максимального снижения механических потерь — применение блокиратора.
  • Все более широкое использование вариаторов, как устройств, обеспечивающих оптимальные условия работы двигателя.

На общие тенденции развития автотранспорта оказывают большое влияние новые экологические требования и ограниченность запасов природных ресурсов. В частности, речь идет о жидких и газообразных углеводородах, которые служат сырьем для производства топлива. На смену двигателям внутреннего сгорания по логике вещей должны прийти электромоторы.

p, blockquote 54,0,0,0,0 —>

гибридный автомобиль

p, blockquote 55,0,0,0,0 —>

В настоящее время уже налажено серийное производство переходных моделей, так называемых гибридных автомобилей. Так, Lexus RX400h имеет мощный бензиновый двигатель, агрегатированный с вариатором, и два электромотора. Существуют и другие модели, где у ДВС нет прямой механической связи с ведущими колесами. В движение они приводятся электрическими двигателями.

p, blockquote 56,0,0,0,0 —>

Нужна ли промывка двигателя при замене масла? Однозначного ответа нет.

Как ездить на автоматической коробке передач здесь рассказано простыми словами.

Рассчитать маршрут на автомобиле Источник Источник https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/interesnoe-dlya-voditelej/raschet-rasstoyanij.html) используя кратчайший или оптимальный путь.

Видео о гибридных автомобилях:

p, blockquote 58,0,0,0,0 —> p, blockquote 59,0,0,0,1 —>

Как работает трансмиссия автомобиля и что в неё входит?

Автоликбез 13 августа 2016

Силовой агрегат автомобиля создает определенный крутящий момент, зависящий от его мощности. Для движения авто необходимо механически передать этот момент ведущей паре колес либо всем колесам сразу. Данную задачу решают несколько агрегатов и узлов, объединенных общим названием – трансмиссия. Она служит посредником, обеспечивающим комфортную езду в различных скоростных режимах и движение задним ходом.

Что такое трансмиссия автомобиля

Основные элементы и их назначение

Чтобы понять, что из себя представляет трансмиссия автомобиля и как она функционирует, нужно изучить входящие в нее элементы и разобраться, какие они выполняют функции. Состав трансмиссионных узлов и агрегатов выглядит следующим образом:

  • узел сцепления;
  • коробка передач (КПП);
  • главная передача вкупе с дифференциалом;
  • механический привод колес.

Здесь агрегаты перечислены в той последовательности, как они расположены в переднеприводном автомобиле начиная от двигателя. Причем первые 3 элемента помещены в единый корпус КПП. В заднеприводных авто коробку передач и редуктор привода задних колес связывает карданный вал, поскольку они разнесены в разные места.

Задача сцепления – мягко и плавно отсоединять коленвал силового агрегата от первичного вала, входящего в коробку передач. Цель – обеспечить движение с места и возможность переключения скоростей, при котором пары шестерен выходят из зацепления и переключаются на другие. Когда первичный вал вращается двигателем, это сделать практически невозможно.

Назначение трансмиссии автомобиля

Коробка передач – это основной агрегат, который также входит в трансмиссию автомобиля. Он преобразует крутящий момент, поступающий от двигателя, в различные скоростные режимы, необходимые для движения авто. Ведь максимальное усилие, развиваемое силовым агрегатом, лежит в узком диапазоне оборотов коленчатого вала. Если предположить, что колеса подключены к нему напрямую без КПП, то автомобиль не сможет нормально двинуться с места, это все равно что трогаться с 4 передачи.

Главная передача, состоящая из двух шестерен с косыми зубьями, распределяет крутящий момент, полученный от КПП, на 2 полуоси, приводящие в движение колеса. Чтобы совершать поворот, во время которого одно колесо проходит больший путь, нежели второе, нужно правильно разделить усилие между полуосями. Этим занимается дифференциал, совмещённый с главной передачей и действующий в автоматическом режиме. Колесо, идущее по внешнему радиусу поворота, получает больший крутящий момент, а второе – меньший.

Принцип работы трансмиссии состоит в том, чтобы передать вращение колесам через механический привод. Таковым являются полуоси, связывающие с ними главную передачу и дифференциал.

В машинах с задним приводом это стальные прямые валы, оснащенные подшипниками. Привод на передние колеса осуществляется полуосями с 2 шарнирами (ШРУС), позволяющими вращать поворачивающиеся колеса.

О принципе работы КПП

Стандартная коробка передач состоит из таких узлов:

  • первичный вал, идущий от двигателя;
  • вторичный вал, выходящий из КПП и связанный с главной передачей;
  • промежуточная ось с набором шестерен;
  • дополнительный вал заднего хода.

Чтобы на выходе из КПП получить необходимое число оборотов, к шестерне первичного вала подводится шестеренка промежуточной оси. Одновременно с шестерней вторичного вала входит в зацепление вторая шестеренка промежуточной оси. Поскольку они отличаются размером и числом зубьев (передаточными числами), количество оборотов на выходе из коробки понижается либо повышается. Если нужно перейти в другой скоростной режим, пара шестерен промежуточной оси меняется на другую путем ручного или автоматического переключения.

Принцип работы трансмиссии автомобиля

Движение назад обеспечивается за счет включения между промежуточным и вторичным валом дополнительной шестеренки. Тогда последний начинает вращаться в обратную сторону.

Трансмиссия полноприводных машин

Назначение трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4 х 4 — передавать вращение от двигателя на 2 оси, для чего конструкцией предусмотрено введение дополнительного агрегата – раздаточной коробки. Она оснащена собственным межосевым дифференциалом и пониженным рядом скоростей, располагается после КПП и решает такие задачи:

  • Распределение крутящего момента на все колеса в разных долях с учетом поворотов.
  • Переход на режим повышенной тяги при пониженной скорости авто.
  • Дает возможность ездить в тяжелых условиях и по бездорожью.

По принципу работы раздаточная коробка схожа с КПП, разница – в дифференциале, который можно заблокировать. Тогда при вывешивании одной оси будут крутиться оба колеса на другой, что повышает проходимость машины.

Источник http://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/avtoustrojstva/transmissiya/vidy-korobok-pereklyucheniya-peredach.html
Источник http://autochainik.ru/chto-takoe-transmissiya-avtomobilya-i-ka.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *