Коробка передач в машине – важный узел трансмиссии. Без неё колёса, исполнительный инструмент ходовой части, не получат нужный для конкретной ситуации вращательный момент от силовой установки.
В нашей статье рассмотрим принцип работы КПП в автомобиле, расскажем, что такое коробка передач, о ее достоинствах и недостатках.
Вначале вспомним вкратце историю создания передачи в машине. Коробка в автомобиле появилась вскоре после двигателя. «Виновницей» рождения КПП стала женщина, супруга создателя первого в мире авто, К. Бенца.
В 1886 году Берта отправилась в дальнюю для тех времён, поездку (80 км), к своей матери, и была очень недовольна тем, что ей приходилось толкать машину на всех подъёмах в пути.
Жена Бенца высказала всё, что думает о нём и его автомобиле мужу, и Карлу пришлось срочно изобретать первые в мире передачи в автомобиле, помогающие, говоря современным языком в различных режимах движения.
Устройство представляло собой пару дисков с выемками для ремня, расположенных на ведущем валу. Ременной привод КПП первого поколения переключался при помощи массивного рычага.
К делу усовершенствования механизма вскоре подключились другие «отцы» автомобилестроения: В. Майбах и Л. Рено. Вильгельм заменил диски Бенца на зубчатые колёса, это изобретение сохранилось в настоящее время на велосипедах.
Луи в 1899 году стал изобретателем настоящей трёхступенчатой передачи в автомобиле, оснащённой задним ходом. Именно эту модель можно считать прародительницей всех механических КПП в автомобилях.
Коробка-автомат появилась позже, в 1928 году Г. Феттингер разработал гидротрансформатор, который стал основой первой АКПП, устанавливаемой на автобусах. На легковых машинах, это был американский Бьюик, автоматы появились в 1947 г.
Эволюция КПП в машинах продолжалась. Первый вариатор появился во второй половине семидесятых годов прошлого столетия на Volvo. Через, примерно, 10 лет конструктора Porsche создали роботизированную коробку передач для спорткаров. Первые модели получились не совсем удачными, положение исправили в немецкой компании Volkswagen, выпустившие в 2003 году РКПП с двумя сцеплениями, знаменитую DSG.
В настоящее время усовершенствование КПП в автомобиле продолжается, разрабатываются модернизированные версии автоматов различного типа.
Рассмотрим подробно, для чего нужна коробка передач в автомобиле, принцип работы КПП, а также достоинства и недостатки каждого из основных видов: механики, автомата, вариатора и робота.
Перед тем как рассмотреть различные виды КПП автомобиля, устройство и принцип работы, поговорим о терминах, встречающихся в статье о трансмиссии.
Также отметим, что обозначение конкретных скоростей на модели автомобиля расположены, как правило, на рычаге коробки переключения передач.
Латинская литера R означает расположение задней передачи или скорости.
Начнём с классики жанра, МКПП. Рассмотрим, как выглядит коробка передач – механика, как называют иногда этот вид трансмиссии. Он представляет собой многоступенчатый редуктор цилиндрической формы с валами и расположенным на них ведущими и ведомыми шестерёнками.
Всего валов может быть два или три, в зависимости от конструкции:
На первом установлена корзина сцепления, задействованная на присоединении или отсоединении мотора к механической КПП.
На промежуточном – размещены жёстко зафиксированные шестерёнки, принимающие вращение от силовой установки.
Выходной вал оснащён свободно вращающимися шестернями. сообщающими крутящий момент колёсам машины. Они фиксируются при помощи перемещающихся по валу зубчатых муфт.
Принцип работы коробки передач механики следующий:
Для запуска заднего хода ведущая и ведомая шестерни соединяются через промежуточную без синхронизатора и муфты.
Корзина сцепления считается наиболее уязвимой в работе, так как выходит часто из строя по причине некорректных действий водителя в момент действий с педалью сцепления.
В настоящее время производятся механические коробки передач для автомобиля с пятью, шестью, семью переключениями, а также обязательным задним ходом. Для начинающих свой путь на большой дороге, имеются в виду автолюбители, скажем, что особенностью комплектации автомобиля МКПП считается наличие крайней слева третьей педали – сцепления.
Разобравшись, как работает коробка передач МКПП, рассмотрим достоинства и недостатки этого трансмиссионного узла.
Плюсы:
К перечисленному нужно добавить: МКПП передачи в автомобиле удобнее. Такие машины можно буксировать на любой сцепке, самому владельцу можно транспортировать прицепное устройство или выполнять буксировку, устанавливать рычаг МКПП в качестве стояночного тормоза на подъёме и т.д.
Однако неспроста стали изобретать различные коробки-автоматы, так как работа этой коробки передач не вполне устраивала автолюбителей.
Назовём минусы механики:
Однако, как можно заметить, все минусы касаются начинающих малоопытных водителей. Выработав определённые рефлексы, можно получать удовольствие от работы с механической «ручкой».
Рассмотрим, как работает КПП с автоматическим переключением передач. По сравнению с механикой это более сложное устройство с несколькими сотнями компонентов, основными элементами которого считаются планетарный механизм и гидротрансформатор. Помимо них в корпусе присутствуют фрикционная и обгонная муфты, механизмы соединения.
Гидравлический трансформатор задействован на передаче крутящего момента от двигателя к КПП, оснащён тремя колёсами с лопастями. Механизм расположен в герметичном кожухе, в пространстве которого находится трансмиссионное масло, являющееся рабочим телом АКПП. Оно передаёт энергию путём работы лопастных колёс на планетарный механизм, состоящий из зубчатых шестерёнок.
Почему назвали планетарный? В центре механизма расположена центральная шестерёнка, как бы, солнце, если сравнить по аналогии с работой солнечной системы. Вокруг находятся «планеты», разные по размерам шестерёнки, вращающиеся вокруг неё. Различие в размерах обуславливает разные скорости вращения этих деталей.
Взаимодействие шестерёнок, соответственно, выбор определённой скорости, производится при помощи блока управления. Электронные «мозги» сами решают, какая передача должна быть задействована в данный момент.
Как и у предыдущей КПП, у автомата есть свои сильные и слабые стороны:
Однако работа коробки передач с автоматом далеко не идеальна. Машины с таким трансмиссионным узлом стоят больше, сложнее ремонтируются, что требует, соответственно, повышенных расходов.
Помимо этого, у них есть и другие минусы:
Также на АКПП не получится применить такие приёмы, как управляемый занос, чередовать газ-тормоз и др.
Коробка вариатор, она же бесступенчатая КПП, она же трансмиссионный узел CVT (Continuously Variable Transmission). Система передач в машине в этом виде отсутствует. Вернее сказать, они есть, но их количество не ограничено фиксацией положения. Вращательный момент от действия мотора передаётся с ведущего на ведомый вал путём ременного или цепного привода КПП, с двух конических шкивов, установленных друг напротив друга.
Один из конусов соединён с валом мотора, с другого передаётся вращательный момент на ведущую ось автомобиля. Перемещением шкивов занимается электронный блок. Он оптимизирует их движение, что позволяет увеличить количество оборотов двигателя.
Наружная часть устройства внешне не отличается от надстройки АКПП. Тот же джойстик, такие же режимы переключения.
Начнём с достоинств этого вида КПП:
Также к плюсам можно отнести наличие всего двух педалей в автомобилях с такой трансмиссией.
Минусы:
Отметим, что в настоящее время на авторынке меньше машин с вариаторами, чем с механикой или автоматом. Проблемы с запчастями к таким КПП также имеются.
На вопрос: роботизированная КПП – что это в машине, можно просто: гибрид механической и автоматической коробок передач. От автомата в ней позаимствован тот же принцип выбора переключения и количество педалей – две: газа и тормоза. Водитель выбирает нужный режим с помощью ручки селектора. Это может быть: R, N, P, D.
За переключение режимов ней отвечают сервоприводы – механизмы, работающие от электромоторов. Управление исполнительными устройствами осуществляется электронным блоком управления, получающим информацию от датчиков.
К примеру, водитель нажимает на педаль газа, повышаются обороты мотора, увеличивается скорость. При достижении определённых значений, производится переключение на более высокую передачу с помощью актуатора сцепления, вилки РКПП. Во время замедления движения процесс повторяется в обратном направлении.
Существуют преселективная и секвентальная РКПП. Первая обладает двумя сцеплениями, во второй переключение производится строго последовательно, изменена конструкция устройства.
Плюсы робота:
Минусы:
В нашей статье мы перечислили все возможные виды авто передач, как работают коробки. Какой вариант выбрать – решает автолюбитель исходя из своих личных предпочтений.
