Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности. МКПП получила свое название от «ручного» (или механического) способа переключения передач. Трансмиссия относится к ступенчатым коробкам, в которых крутящий момент изменяется ступенями (передачами). Механическая КПП считается самой надежной, но и самой сложной в управлении, особенно для начинающего водителя.

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на , поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

• 4-х ступенчатую;
• 5-и ступенчатую;
• 6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

• двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают . Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих . Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье .

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Преимущества	Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП	Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД	Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции	Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание	Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью
Возможность буксировки автомобиля

Заключение

Несомненно, эксплуатация механической коробки передач сопровождается множеством плюсов. Одна экономическая сторона использования коробки чего стоит! А вкупе с надежностью трансмиссии и более «драйверскими» ощущениями от вождения МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Трансмиссия любого автомобиля – это система, выполняющая функции преобразования, распределения и доведения крутящего момента от двигателя до ведущих колес. Коробка передач является наиболее важным элементом данной системы.

КПП: функции и основные типы

Коробка передач автомобиля предназначена для преобразования и распределения крутящего момента двигателя для последующего доведения его до ведущих колес, а также для изменения объема тяговых усилий при различных условиях движения транспортного средства. Кроме того, она призвана обеспечить разобщенную работу ведущих колес и двигателя (например, при прогреве двигателя или его работе на нейтральной передаче).

На данный момент существует четыре основных типа коробки:

1. механические;
2. роботизированные;
3. автоматические;
4. вариатор.

Механическая КПП («механика», МКПП) имеет самый простой принцип работы. Она представляет собой цилиндрический редуктор, для которого предусматривается ручной способ переключения передач.

Основные виды МКПП

Акцентируем внимание на «механике». Это будет наиболее оптимальным хотя бы потому, что знание МКПП позволит при определенных навыках и умениях осуществить ее текущее обслуживание и даже ремонт.

«Механика» — это ступенчатая коробка передач. Иными словами, принцип работы механики заключается в следующем: крутящий момент двигателя изменяется ступенями — парами взаимодействующих друг с другом шестерен. У каждой ступени определенное передаточное число, преобразовывает скорость вращения коленвала двигателя и обеспечивает вращение с необходимой угловой скоростью.

Число ступеней, которыми комплектуется коробка передач, лежит в основе классификации механических КПП. Так, выделяют:

1. четырехступенчатые;
2. пятиступенчатые;
3. шестиступенчатые и более.

Наиболее оптимальным вариантом у специалистов считается пятиступенчатая КПП, которая и является наиболее распространенной в среде «механики».


Вторым критерием классификации механической коробки является количество валов, используемых при преобразовании и распределении крутящего момента двигателя. Существуют трехвальные КПП (используемые преимущественно на заднеприводных транспортных средствах) и двухвальные (применяемые на переднеприводных автомобилях).

Устройство двухвальной КПП и принцип ее работы

Ограничимся анализом наиболее распространенного вида механической коробки передач — двухвальной. Устройство механической коробки передач включает в себя следующие детали и узлы:

1. первичный (или ведущий) вал;
2. блок шестерен первичного вала;
3. вторичный (или ведомый) вал;
4. блок шестерен вторичного вала;
5. механизм переключения передач;
6. муфты синхронизаторов;
7. картер;
8. главную передачу;
9. дифференциал.

Функции первичного вала сводятся к передаче крутящего момента двигателя (посредством соединения со сцеплением). Блок шестерен первичного вала жестко закреплен на валу.

Вторичный вал располагается параллельно первичному. Его шестерни, свободно вращающиеся на валу, находятся в зацеплении с шестернями первичного вала. Кроме того, на ведомом валу находится в жестко закрепленном состоянии шестерня — элемент главной передачи.

Назначение главной передачи и дифференциала сводится к передаче крутящего момента к ведущим колесам транспортного средства. Механизм переключения обеспечивает выбор необходимой передачи в конкретных условиях движения автомобиля.
Несмотря на то, что устройство коробки (двух — и трехвальной) различаются, принцип их работы один и тот же.


Нейтраль исключает подачу крутящего момента с двигателя на колеса. Перемещение рычага (включение передачи) означает перемещение муфты синхронизатора специальной вилкой. Муфта синхронизирует угловые скорости вторичного вала и соответствующей шестерни. Затем зубчатый венец муфты зацепляет зубчатый венец шестерни, что обеспечивает блокировку шестерни вторичного вала на самом валу. В итоге коробка передает крутящего момента с определенным передаточным числом от двигателя автомобиля на ведущие колеса.

Принцип работы механической коробки при переключении передач абсолютно идентичен.

Основные неисправности МКПП

Неисправности МКПП определяются особенностями ее устройства и эксплуатации. Наиболее распространенными техническими проблемами механической коробки передач являются следующие.

1. Затрудненное переключение (или включение) передач.
Указанная неисправность обусловлена выходом из строя механизма переключения передач, износом и заеданием синхронизаторов или шестерен, недостаточным уровнем или низким качеством трансмиссионного масла в картере.

2. Непроизвольное выключение передач.
Это обстоятельство (именуемое в просторечии — «вылетает скорость») определяется неисправностями блокировочного устройства (например, шариков-фиксаторов) и критическим износом синхронизаторов и шестерен.

3. Устойчивый шумовой фон при работе.
Данную неисправность необходимо конкретизировать. Специалисты выделяют три ее проявления:

• шум при работе коробки;
• шум при работе только одной конкретной передачи;
• шум коробки при нейтральном положении рычага управления.

Общий шум коробки обуславливается изношенностью или повреждением подшипников, шестерен, синхронизаторов, шлицевых соединений, а также пониженным уровнем трансмиссионного масла в картере. Шум при работе одной из передач является показателем изношенности или повреждения конкретных шестерен и синхронизаторов. А вот шумовой фон в позиции «нейтраль» чаще всего свидетельствует об износе подшипника ведущего (первичного) вала.

4. Подтекание трансмиссионного масла.
Эта проблема коробки передач связана с избытком смазки в КПП или общей негерметичностью картера, вызванной повреждением сальников, уплотнительных прокладок, ослаблением крепления крышек.
Чаще всего описанные выше неисправности, связанные с износом и повреждением деталей и узлов, ликвидируются исключительно их заменой. Причем наиболее предпочтительным в этом деле является обращение в специализированный автосервис.

Основы эксплуатация и обслуживания МКПП

При соблюдении правил эксплуатации, правильном техническом и сервисном обслуживании у водителя не должно возникнуть проблем с КПП автомобиля. В этом случае она работает вплоть до окончания срока эксплуатации транспортного средства.


В процессе работы коробки необходимо постоянно контролировать уровень смазки – трансмиссионного масла – и выдерживать необходимый показатель, не допуская ни его превышения, ни занижения. В первом случае в КПП будет концентрироваться избыточное давление, во втором – не будет обеспечиваться должной смазки трущихся узлов и деталей, что приведет к уменьшению срока их работы. Кроме того, важной профилактической мерой является периодическая полная замена смазки , которая осуществляется в соответствии с технической документацией транспортного средства. Этот принцип эксплуатации КПП можно контролировать водителю самостоятельно, без привлечения специалиста.

Весьма часты случаи возникновения механических неисправностей коробки в результате необоснованно агрессивной и грубой работы водителя с рычагом переключения передач. Важно помнить, что переключение скоростей – это смена режимов работы коробки (изменение ступеней). Резкая и быстрая смена передач может привести к быстрому выходу из строя механизма переключения, синхронизаторов , и валов с шестернями.

И еще один момент: важно контролировать, как работает коробка переключения передач. Никто и никогда не заменит человеческий фактор: водителю, ощущающему нестандартность работы КПП, необходимо либо самостоятельно найти и устранить причину неисправности, либо (что предпочтительнее) обратиться к сервис-мену на СТО.

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.

Механическая «коробка» автомобиля состоит из :

• картера;
• первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
• дополнительного вала и шестерни заднего хода;
• синхронизаторов;
• механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
• рычага переключения.

Схема работы: 1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.

Картер содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .

Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

• Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
• высокий КПД
• легкость управления
• безударное переключение и бесшумность работы
• невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
• надежное удержание передач во включенном положении
• простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
• удобство обслуживания и ремонта

Чтобы удовлетворить первое требование, необходимо правильно выбрать число ступеней и их передаточные числа. При увеличении числа ступеней обеспечивается лучший режим работы двигателя с точки зрения динамичности и экономии топлива. Но усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры, масса трансмиссии.

Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни?

Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах.

а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону , обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал.

Передаточные числа

Поскольку в «коробке» имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные пары, мы имеем возможность менять общее передаточное отношение. Давайте посмотрим на передаточные числа:

Передачи	ВАЗ 2105	ВАЗ 2109
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R(Задний ход)	3,53	3,53

Такие числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на делимое число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, как первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют – прямой . Как правило, это - четвертая. Пятая (или высшая) имеет передаточное число меньше единицы. Она нужна для езды по трассе с минимальными оборотами двигателя.

Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности?

Обычно они появляются в результате грубой работы с рычагом переключения. Если водитель постоянно «дергает» рычаг, т.е. переводит его из одной передачи в другую быстрым, резким движением - это приведёт к ремонту. При таком обращении с рычагом, обязательно выйдут из строя механизм переключения или синхронизаторы.

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.

МКПП , она же механическая коробка передач , иногда, в кругах автомехаников можно услышать как "коробка" или "коробас" - представляет собой устройство, составленное из набора шестерен, зацепляющихся между собой в различных вариациях, образуя передачи с различающимися передаточными числами.

Каждая передача предназначается для определенного скоростного режима и нагрузки на двигатель, их поочередное использование позволяет применять двигатель максимально эффективно с минимальным риском его перегрузки. Чем больше в автомобиле передач, тем лучше его приспосабливаемость к разным условиям движения.

Устройство коробки передач

Устройство и принцип работы коробки передач

Механическая коробка устроена таким образом:

• Внизу коробки находится картера (конструктивно это корпус КПП);
• Внутри валы с шестернями - первичный, вторичный и промежуточный валы;
• Так же в МКПП стоит дополнительный вал и шестерня задней передачи;
• Синхронизаторы;
• Сверху коробки расположен механизм переключения передач () с замковым и блокировочным устройствами;
• В салоне выведен рычаг переключения скоростей.

Картер в месте со всем корпусом содержит все основные узлы и детали. Картер наполовину заполнен трансмиссионным маслом, которое нужно для смазки внутреннего механизма. Поскольку во время работы, шестерни коробки передач, подвергаются большим нагрузкам и должны смазываться дабы исключать трение и охлаждать детали.

Валы вращаются в подшипниках, которые впрессованы в картере. Валы коробки передач имеют большой наборы шестерен с разным числом зубьев.

Синхронизаторы нужны чтобы плавно и бесшумно переключались передачи, путем уравнивания угловых скоростей шестерней.

Механизм переключения передач предназначен менять передачи и управлять ею из салона с помощью рычага. Замковое устройство, при этом, не дает включать две передачи одновременно, а блокировочное держит передачу от самопроизвольного выключения.

Так как передаточное число определяется через соотношение количеству зубьев шестерен, находящихся во взаимодействии. Все механические КПП делятся на виды по количеству ступеней. Существуют 4-х, 5-ти и шести ступенчатые коробки. Помимо ступеней, МКПП делятся также на виды по числу валов.

Виды и конструкция МКПП

Коробка МКПП может быть выполнена по одной из двух распространенных концепций: трехвальной или двухвальной . Коробки первого типа устанавливаются преимущественно на заднеприводные машины, а вторые применяются на заднемоторных и переднеприводных авто. Схема коробки передач каждого типа имеет свои принципиальные отличия, поэтому рассматривать их следует по отдельности.

Схема механической коробки передач.

Трехвальная КПП

Схема коробки передач этого типа предполагает наличие трех валов, именуемых ведомым, промежуточным и ведущим. Ведущий вал через шлицы подключается к сцеплению. Промежуточный вал, расположенный параллельно. Момент на него передается жестко закрепленной шестерней.

Ведомый вал с целым рядом шестерней вращается независимо от ведущего. Шестерни этого вала крепятся не жестко. Между ними устанавливаются жестко закрепленные муфты синхронизаторов, имеющие возможность только продольного скольжения по валу.

Работа механической трансмиссии

В любой современной МКПП все три вала постоянно соприкасаются через шестерни. При включенной нейтральной передаче ведомый вал ничем не фиксируется, вращаясь свободно. Включение передачи приводит к продольному перемещению синхронизатора до стыковки с шестерней, что обеспечивает жесткое соединение ведомого вала и всей КПП с двигателем. Это позволяет начать передавать выбранный крутящий момент непосредственно на колеса. Для включения заднего хода применяется отдельный вал со своей шестерней.

Как правило, трехвальная коробка передач механика имеет косозубые шестерни, что гарантирует их прочность, бесшумность и износостойкость.

Двухвальная КПП

Здесь на подключаемом к сцеплению ведущем валу размещены неподвижные относительно него шестерни. Основное различие с предыдущей конструкцией – отсутствие промежуточного вала, поскольку здесь параллельно ведущему сразу идет ведомый, также снабженный подвижными шестернями, постоянно соприкасающимися с элементами ведущего вала.

Принцип работы здесь такой же, как и в 3-х вальных коробках за исключением отсутствия прямой передачи. Такие коробки отличаются большей надежностью и продолжительностью эксплуатации с хорошим КПД, но меньшей вариативностью передаточных чисел, чем обуславливается то, что 2-х вальная коробка механика применяется исключительно в легковых автомобилях.

Достоинства и недостатки

Механическая коробка является не единственным, но самым распространенным типом КПП. У нее есть как очевидные достоинства, так и явные недостатки, которых все же гораздо меньше.

Ремонт коробки передач достаточно сложная процедура и доверить её стоит лишь специалисту.

Так, преимуществами МКПП можно назвать:

• минимальную стоимость и массу;
• хорошую динамику разгона;
• простоту и понятность конструкции;
• надежность;
• дешевизну в обслуживании.

Механическая ступенчатая коробка передач жестко подключает силовой агрегат к ведущей паре, что позволяет достичь максимальной эффективности езды на гололедице и в условиях бездорожья. Кроме того, механическая коробка передач может полностью разъединяться с двигателем, что позволяет запускать автомобиль с применением внешнего усилия (буксирование, толкание) без ограничений.

Но есть у данной системы и определенные недостатки, среди которых:

• необходимость постоянно переключать передачи, что утомляет при продолжительном нахождении за рулем;
• продолжительная выработка навыков правильного переключения передач;
• только ступенчатое изменение передаточных чисел;
• относительно невысокий ресурс сцепления.

По этим причинам сегодня коробка механика является основной, но не единственной востребованной системой переключения скоростей.

Распространенные неисправности МКПП

Механическая коробка передач может иметь самые разнообразные , являясь сложной системой с большим числом подвижных деталей. Чаще всего коробка выходит из строя, из-за:

Для продления строка службы кроме щадящего режима езды рекомендуется своевременно менять масло .

1. износа определенных узлов;
2. стабильного недостатка масла в коробке;
3. ослабления крепления элементов коробки.

Причинами данных поломок могут быть следующие факторы:

1. неправильная эксплуатация;
2. некачественные механизмы;
3. естественный эксплуатационный износ;
4. некачественный ремонт или отсутствие .

Практически всегда неисправная механическая коробка определяется по определенным внешним признакам. Например, шум в нейтральном положении КПП говорит об износе подшипника на ведущем валу или просто недостатке масла в коробке. Если шумы наблюдаются при включении передач, это может быть признаком износа муфт синхронизаторов или проблем с отсоединением сцепления.

Затрудненное включение передач говорит о вероятном износе соединительных или подвижных деталей коробки.

Эти же проблемы могут привести к самопроизвольному выключению передачи.

Какой бы простой и надежной не была механическая коробка, она также периодически выходит из строя, особенно при ненадлежащем уходе или неправильном стиле вождения, и к этому нужно быть готовым.

Как пользоваться механической коробкой

Эксплуатация автомобиля с такой коробкой передач требует определенных навыков и умений, так что у многих, особенно женщин переключение передач на механике вызывает затруднение.

Как переключать передачи

Переключение передач

Первое что нужно запомнить это положение рычага КПП для каждой передачи. Второе – научится выбирать скоростной режим, и диапазон работы каждой из передач.

Скоростные режимы:

• На 1-й передаче 15-20 км/ч;
• На 2-й передаче 30-40 км/ч;
• На 3-й передаче 50-60 км/ч;
• На 4-й до 80 км/ч;
• 5-я для скоростей свыше 80 км/ч.

Но лучше всего, при переключении передачи, ориентироваться на тахометр. Переключатся на повышенную скорость можно раскрутив обороты двигателя 1500 – 2000 об/мин дизельный мотор, или если это бензиновый, то до 2000 – 2500 тыс.

Прежде чем начинать движение всегда убеждаемся в нейтральном положении рычага переключения. Затем левой ногой выжимать сцепление и передвинуть ручки КПП в положение соответствующее первой передаче. Чтобы тронутся с места без рывков и рева мотора, нужно, плавно отпускать сцепление и также легенько давить не педаль акселератора (газа). Далее по достижению скоростного порога, переключаемся на вторую передачу, снова выжав сцепление и отпустив педаль «газ», затем плавно все повторяем.

Включая скорости, их не можно перескакивать, переключать лишь поочередно.

При замедлении нажатием педаль «тормоз» или при торможении двигателем, передачи таким же образом понижаются, только включать уже не следующую вниз по порядку, а выбрать наиболее подходящую по скоростному режиму.

Несмотря на то, что механическая коробка надежный агрегат, при не правильной его эксплуатации коробка очень быстро может выйти из строя. Поэтому рекомендуется придерживаться таких советов:

1. Переключать передачи плавно и осторожно , больше половины поломок механической коробки связаны с выходом из строя шестерней и синхронизаторов через небрежное переключение передач.
2. Следите за уровнем масла в коробке . Количество и строки замены регламентированы в руководстве по ремонту.
3. Защитить картер КПП . Поддон очень хрупкий и его можно нечаянно повредить, зацепившись об какое-то препятствие, поэтому, как правило, картер двигателя и коробки передач защищаю от механического повреждения дополнительным экраном.

Связанные термины

) представляет собой одно из самых распространенных устройств, способное изменять крутящие моменты двигателя. Данная коробка передач получила свое название в связи с механическим (ручным) способом переключения передач.

Механическую коробку передач относят к ступенчатым коробкам, так как крутящие моменты в ней изменяются с помощью ступеней. Ступенью называют пару взаимодействующих шестерен. Каждая из этих ступеней обеспечивает функцию вращения, имеющую определенную угловую скорость, или другими словами определенное передаточное число.

Передаточное число – это отношение числа зубьев главной шестерни, к определенному числу зубьев ведущей шестерни. Таким образом, различные ступени механической коробки передач могут иметь различные передаточные числа. Низкая передаточная ступень имеет большое передаточное число, а высшая – наименьшее число.

Конструкции коробки передач различают в зависимости от числа ступеней. Конструкция коробки передач может быть четырех, пяти, шести ступенчатой. Практически все современные автомобили оснащены пятиступенчатой коробкой передач.

Так же из большого разнообразия механических коробок передач выделяют два основных вида коробок передач:

• трехвальную коробку передач (производители устанавливают на заднеприводный автомобиль),
• и двухвальную коробку передач (используется на легковых автомобилях с передним приводом). Принцип работы и конструкция данных коробок также имеют большие различия, поэтому они будут рассмотрены отдельно.

Трехвальная коробка передач состоит из следующих деталей:

• первичного (ведущего) вала;
• шестерни ведущего вала;
• промежуточного вала;
• вторичного (ведомого вала);
• муфты синхронизаторов;
• картера (корпуса коробки передач).

Функции основных составляющих деталей механической коробки передач.

Ведущий вал выполняет соединение со сцеплением. На ведущем валу расположены шлицы необходимые для ведомого диска сцепления. От ведущего вала через шестерню передается крутящий момент.

Промежуточный вал находится параллельно первичному валу. На промежуточном валу расположен блок шестерен, также расположенный с ним в зацеплении.

Ведомый вал находится рядом с ведущим валом на одной оси. Технический процесс производится с помощью торцевого подшипника расположенного на ведущем валу. При этом блок шестерен расположенный на ведомом валу, как правило, не закрепляется с валом, таким образом, осуществляет свободное вращение на нем. Блок шестерен ведомого и промежуточного вала и шестерня промежуточного вала работают в постоянном зацеплении.

Муфты синхронизаторов расположены между определенными шестернями ведомого вала. Действия синхронизаторов основаны на совмещаемости угловых скоростей ведомого вала, с угловыми скоростями самого вала при помощи силы трения. Данные муфты могут иметь крепкое зацепление с ведомым валом, и двигаются по ведомому валу в продольном направлении при помощи шлицевого соединения. Далее, на торцах муфты расположены зубчатые венцы, входящие в соединение с зубчатыми венцами блока определенных шестерен ведомого вала. Практически все современные коробки передач оснащены синхронизаторами, устанавливаемыми на всех передачах.

Механизм (устройство) переключения трехвальной коробки находится на корпусе коробки. Данный механизм состоит из рычага управления, а также ползуны с вилками. Механизм переключения имеет блокирующее устройство, которое предотвращает одновременное включение двух или трех передач. Также данный механизм может оснащаться дистанционным управлением.

Картер коробки передач содержит конструктивные части и механизмы, а также предназначается для хранения масла. Картер может изготавливаться из магниевого или алюминиевого сплава.

Схема работы трехвальной коробки передач

В момент нахождения рычага в нейтральном положении на ведущие колеса не передается крутящий момент. Во время перемещения рычага управления необходимая вилка производит перемещение муфты синхронизатора. Данная муфта синхронизирует угловые скорости ведущего вала и необходимой шестерни. После синхронизации зубчатые венцы муфты заходят в зацепление с зубчатыми венцами шестерни, таким образом, обеспечивая блокировку шестерни на ведомом валу. Функцией коробки передач является передача крутящего момента с определенным передаточным числом на ведущие колеса от двигателя.

Также коробка передач обеспечивает выполнение движения автомобиля задним ходом. Смена направления вращений производиться с помощью шестерни заднего хода, которая устанавливается на отдельной оси.

Состав двухвальной коробки передач .

Двухвальная коробка передач состоит из следующих деталей:

• ведущего вала;
• блока шестерен ведущего вала;
• вторичного вала;
• блока шестерен вторичного вала;
• муфты синхронизаторов;
• главной передачи;
• дифференциала;
• механизма переключения передач;
• картера коробки передач.

Устройство двухвальной коробки передач

Основные функции в двухвальной коробке передач выполняет ведущий вал, на котором крепко зафиксирован блок шестерен. Именно ведущий вал производит соединение со сцеплением.

На одной оси с ведущим валом располагается ведомый вал с определенным блоком шестерен. Данные шестерни обеспечивают постоянное зацепление с шестернями ведущего вала, и могут вращаться на валу без каких-либо препятствий. Также на ведомом валу крепко зафиксирована ведущая шестерня. Между этими шестернями находятся муфты синхронизаторов.

Для того чтобы уменьшить линейные размеры и увеличить число ступеней в коробке, вместо одного вала иногда устанавливают два или три ведомых вала. Каждый вал имеет крепко зафиксированную шестерню главной передачи. Данная шестерня обеспечивает зацепление с ведомой шестерней, и осуществляет работу трех главных передачи.

Главная передача вместе с дифференциалом могут передавать крутящий момент к передним колесам автомобиля от вторичного вала. Функцией дифференциала является обеспечение вращения колес имеющих разные угловые скорости.

Механизмы переключения двухвальной коробки передач имеют дистанционные действия, и, как правило, и располагаются отдельно от самого корпуса коробки передач. Связь между механизмом и коробкой осуществляется при помощи тяг и тросов. Тросовое соединение является наиболее простым, поэтому оно чаще применяется в механизмах переключения.

Данный механизм состоит из следующих деталей:

• рычага управления;
• троса выбора передач;
• рычага выбора передач;
• троса включения передач;
• центрального штока переключения с необходимыми вилками;
• блокирующего устройства.

Следует отметить, что понятие «выбор передачи» означает поперечный ход рычага управления параллельно оси автомобиля. Термин «включение передачи» означает продольный ход рычага (движение или ход к конкретной передаче).

Как работает двухвальная механическая коробка передач.

Схема работы двухвальной коробки передач аналогична трехвальной коробке. Основной акцент уделяется на механизм переключения передач.

При включении необходимой передачи движение рычага подразделяется на продольное и поперечное. При включении поперечного движения рычага основное усилие будет передаваться на трос выбора необходимой передачи. Трос будет воздействовать на рычаг управления выбора передач. Данный рычаг будет осуществлять повороты центральных штоков вокруг его оси, таким образом, обеспечивая выбор передачи.

При продольном ходе рычага, усилие будет передаваться на трос переключения передачи, и далее на сам рычаг переключения необходимой передачи. Далее рычаг будет производить горизонтальное передвижение штока с вилками. Определенная вилка на штоке будет перемещать муфту синхронизатора, и осуществлять блокирование зубчатого колеса ведомого вала. Таким образом, крутящие моменты от двигателя будут передаваться на ведущие колеса.

Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач, которая имеет сокращенное название АКПП, или часто в обиходе ее еще называют коробка автомат, является устройством, служащим для изменения крутящегося момента. АКПП применяется в автоматической трансмиссии автомобилей. Гидромеханическая коробка передач также часто называется автоматической.
Коробка автомат состоит из таких устройств:

• механическая коробка передач;
• гидротрансформатор;
• система управления.
• насос рабочей жидкости;
• система охлаждения рабочей жидкости.

В автоматических коробках передач, которые устанавливаются на легковые автомобили с передним приводом, еще дополнительно в конструкцию включены дифференциал и главная передача.
Гидротрансформатор – это устройство, выполняющее функцию передачи и изменения крутящегося момента двигателя к коробке передач.

Конструкция гидротрансформатора состоит из таких основных деталей:

• реакторное колесо;
• турбинное колесо;
• насосное колесо;
• муфта свободного хода;
• блокировочная муфта;
• корпус гидротрансформатора.

С коленчатым валом двигателя соединено насосное колесо, тогда, когда турбинное колесо связано непосредственно с механической коробкой передач. В пространстве между турбинным и насосным колесом находится реакторное колесо, являющееся полностью неподвижной деталью. Колеса гидротрансформатора имеют лопасти специфической формы, позволяющей свободно проходить рабочей жидкости. Стоит отметить, что для этой цели на лопастях предусмотрены каналы.

Блокировочная муфта выполняет функцию блокировки трансформатора, которая необходима в некоторых режимах работы автомобиля. Как правило, рабочей жидкостью заполнены все элементы, которые расположены в корпусе гидротрансформатора. Гидротрансформатор работает по замкнутому циклу. Поток жидкости передается от насосного колеса на турбинное колесо и уже после – на реакторное колесо. Поток скорости усиливается за счет конструкции лопастей. Крутящийся момент увеличивается за счет потока рабочей жидкости, который направляется на насосное колесо. Крутящийся момент гидротрансформатора может развивать максимальную величину при самой минимальной скорости. Коленчатый вал двигателя увеличивает частоту вращения с увеличением угловой скорости турбинного и насосного колес, при этом поток жидкости меняет свое направление. Реакторное колесо начинает вращаться только тогда, когда срабатывает муфта свободного хода. В режиме гидромуфты может работать гидротрансформатор, при этом только передавая крутящийся момент.
Гидротрансформатор блокируется при замыкании блокирующейся муфты с дальнейшим ростом скорости. Напрямую происходит передача крутящегося момента от двигателя к коробке передач.

В составе автоматической коробки передач механическая служит для изменения крутящегося момента, и она также может обеспечить движение автомобиля задним ходом. Коробки автоматы имеют в своей конструкции планетарные редукторы, которые характеризуются своей компактностью и возможностью автономной работы. Из нескольких планетарных редукторов состоит механическая коробка передач, которые последовательно соединены для совместной работы. Обеспечить нужное число ступеней работы может некоторое объединение планетарных редукторов. Современные оснащаются шестиступенчатыми, семиступенчатыми и восьмиступенчатыми коробками передач.
Редуктор планетарный, как правило, имеет планетарный ряд, который состоит из таких деталей:

• коронная шестерня
• солнечная шестерня;
• сателлиты;
• водило.

В условиях блокировки нескольких элементов планетарного ряда, таких как коронная шестерня, солнечная шестерня, водило, производится передача вращения. Фрикционные тормоза и муфта осуществляет необходимую блокировку. Все элементы планетарного ряда блокирует муфта, при этом обеспечивая крутящимся моментом передачу. Конкретные элементы удерживает тормоз за счет соединения с корпусом коробки. Тормоз и муфта работают с помощью гидроцилиндров, управляющихся из распределительного модуля. Обгонная муфта, которая находится в конструкции коробки передач, выполняет функцию удерживания водила от вращения в противоположную сторону. Фрикционный тормоз и муфта являются механизмами, с помощью которых осуществляется переключение передач в АКПП.

Работа автоматической коробки передач заключается в выполнении некоторого алгоритма выключения и включения тормозов и муфты. Шестеренный насос выполняет функцию передачи рабочей жидкости в коробке автомат. Ступица гидротрансформатора приводит в действие насос. В автоматической коробке передач имеется соответствующая система, которая осуществляет охлаждение рабочей жидкости. В системе охлаждения двигателя находится теплообменник, способствующий охлаждению рабочей жидкости. Некоторые конструкции автоматических коробок передач имеют в своей конструкции отдельный радиатор.
Современные автоматические коробки передач управляются с помощью электронной системы, которая состоит из таких элементов:

• электронный блок управления коробкой передач;
• распределительный модуль;
• входные датчики;
• рычаг селектора.

Система в своей работе использует такие датчики:

• температуры рабочей жидкости;
• положения рычага селектора;
• положения педали газа.
• частоты вращения на входе коробки передач.

Электронный блок управления, находящийся в автоматической коробке передач осуществляет обработку сигналов датчика и управляет сигналами, идущими на распределительный вал. Данная система в процессе своей работы использует программу, которая предусматривает гибкий алгоритм перехода на низшую и высшую передачу. Блок управления двигателем взаимодействует с блоком управления коробкой передач.

В системе АКПП имеется распределительный модуль, который состоит из электромагнитных клапанов, выполняющих функцию управления рабочей жидкостью и переключения передач. Электронный блок управляет работой электромагнитных клапанов.
Рычагом селектора осуществляется непосредственное управление автоматической коробкой передач.

Необходимый режим работы АКПП производится перемещением рычага в соответствующее положение:

• N – нейтральный режим;
• D – движение вперед в режиме автоматического переключения передач;
• Р – режим парковки;
• R – режим заднего хода;
• S – спортивный режим.

Некоторые коробки передач позволяют осуществлять быстрое ускорение авто с помощью режима «Кик-Даун» путем быстрого переключения передач.

Вариатор

Вариатор – это особый вид механической бесступенчатой трансмиссии, которая способна плавно менять соотношение скорости вращения и вращающего момента во всем интервале тяговых усилий и скоростей. Главным плюсом вариатора или бесступенчатой коробки передач является оптимальное использование двигателя за счет координации нагрузки на автомобиль с работой коленчатого вала, что дает в результате высокую экономию топлива.

У вариатора есть универсальное название – Continuously Variable Transmission (трансмиссия с плавно изменяющимся передаточным числом) и аббревиатура – CVT. Учитывая предельную мощность вариаторов, их обычно используют на легковых автомобилях, однако, с учетом новых разработок в автомобилестроении, сфера их применения постоянно расширяется.

В упрощенном виде структура вариаторной коробки передач выглядит следующим образом:

• устройство, отвечающее за разъединение трансмиссии и двигателя (то есть, нейтральное положение);
• непосредственно вариатор;
• механизм, обеспечивающий задний ход;
• управление коробкой передач.

Для обеспечения нейтрального положения коробки передач предназначены такие устройства:

• автоматическое центробежное сцепление. Данный тип сцепления реализован в системе Transmatic;
• оснащенное электронным управлением электромагнитное сцепление. Примером может служить коробка передач Hyper CVT на автомобилях марки ;
• так называемое, «мокрое» многодисковое сцепление с электронным управлением. Реализовано в системе на автомобилях марки и ;
• конвертер крутящегося момента или гидротрансформатор. Имеется в коробке передач Lineartronic на автомобилях , Ecotronic на автомобилях и Extroid на автомобилях марки .

На практике в автомобилестроении используются два типа вариатора – клиноременной и тороидный.

Описание устройства клиноременного вариатора.

Обычно клиноременная трансмиссия имеет в своем устройстве одну или две ременные передачи, которые включают два шкива, скрепленные клиновидным ремнем. Шкив – это соединение двух конических дисков, которые раздвигаются или сдвигаются, тем самым варьируя его диаметр. Сам ремень состоит из конических металлических пластин. Таким образом, за счет трения, которые происходит между шкивом и боковиной клиновидного ремня, осуществляется передача вращения. В устройстве вариаторов Lineartronic и используется цепь из металла, поэтому они называются клиноцепными.

Особенности работы клиноременного вариатора

Из-за специфики устройства вариаторная трансмиссия не имеет возможности обратного хода. Для обеспечения заднего хода в подобных коробках передач применяются особые конструкции. Обычно в таких конструкциях используется один из классов механических редукторов – дифференциальный (или планетарный) редуктор.

Часто производители оснащают вариаторную трансмиссию электронными системами управления, которые осуществляют синхронизацию диаметра шкивов с режимом оборотов двигателя, а, также управляют сцеплением и работой планетарного редуктора.

Для управления вариатором имеется рычаг переключателя. Эти режимы соответствуют режимам работы автоматической коробки передач. Иногда в вариаторе может присутствовать возможность выбора передаточных отношений в одном конкретном режиме. Эта функция призвана устранить субъективный фактор отрицательного восприятия водителем постоянства оборотов двигателя при наборе скорости.

Раздаточная коробка

Трансмиссия автомобиля состоит из множества конструктивных элементов, однако важнейшим из них, безусловно, является коробка передач. Данный модуль выполняет сразу несколько функций:

• изменяет крутящий момент двигателя;
• изменяет скорость и направление движения автомобиля;
• служит для длительного разъединения двигателя и трансмиссии.

Существует несколько типов коробок передач, которые отличаются друг от друга принципом действия и во многом формируют тип трансмиссии автомобиля:

• ступенчатые коробки;
• бесступенчатые коробки;
• коробки комбинированного типа.

В ступенчатых коробках крутящий момент силового агрегата изменяется ступенчато, то есть каждая ступень обеспечивает вращение с жестко установленной угловой скоростью или, если говорить другими словами, имеет конкретное передаточное число. Под этим термином подразумевается соотношение между количеством зубьев у ведомой и ведущей шестернями. Таким образом, все ступени в такой коробке имеют различные передаточные числа, причем более низкие ступени имеют большие передаточные числа, а более высокие – соответственно меньшие.

В свою очередь ступенчатые коробки передач делятся на два типа:

• механические коробки;
• роботизированные.

Механическая коробка передач (в обиходе ее часто называют просто «механикой», а сокращенно – МКПП) является ни чем иным, как многоступенчатым цилиндрическим редуктором, переключение передач в котором происходит в ручном режиме. Такой редуктор может иметь разное количество ступеней и, соответственно, механическая коробка передач может быть четырех-, пяти-, шести-, семиступенчатой, а в отдельных случаях иметь и больше ступеней.

По сравнению с другими коробками передач, «механика» имеет несколько плюсов. Прежде всего, это простота конструкции, из которой выплывает следующее преимущество – надежность. Еще одной важной особенностью является возможность ручного управления при любых режимах движения автомобиля. Подобные качества сделали механическую коробку передач наиболее распространенной среди всех типов коробок. Впрочем, в последнее время наблюдается рост популярности автоматических коробок, речь о которых пойдет немного ниже.

Роботизированная коробка передач (иногда ее еще называют автоматизированной коробкой, а в обиходе просто «роботом») является вариацией механической коробки, где функции переключения передач и включения/выключения сцепления автоматизированы. Современные «роботы» комплектуются двойным сцеплением, благодаря которому передача крутящего момента происходит без разрыва потока мощности. К тому же, роботизированные коробки передач на основе двойного сцепления заметно снижают расход топлива и обеспечивают более высокую динамику разгона по сравнению с другими видами КПП. Подобные качества принесли «роботам» высокую популярность, которая с каждым годом только увеличивается. По сути, «робот» сочетает в себе удобство коробки-автомата с надежностью и экономичностью механической коробки передач. Сегодня преселективные КПП можно увидеть как на бюджетных автомобилях от таких производителей как , и др., так и на автомобилях класса премиум ( , ). Наиболее известными являются роботизированные коробки передач Direct Shift Gearbox (), Sequential M Gearbox (SMG) и Изитроник.

Что касается бесступенчатых КПП, то к ним, прежде всего, относится вариаторная коробка передач, которую в обиходе называют просто «вариатором». Главным отличием такой коробки от своих ступенчатых собратьев является то, что в ней передаточные числа изменяются плавно. Такой эффект достигается благодаря механическому или же гидравлическому преобразованию крутящего момента.

Благодаря такой конструкции, автомобили, оснащенные вариаторами, обладают оптимальными динамическими характеристиками. Вместе с тем, у вариаторных коробок есть и свои ограничения. Одним из самых существенных является ограничение величины передаваемого крутящего момента. К тому же, некоторые конструкции имеют проблемы с надежностью и общим ресурсом работы. Как правило, вариаторы устанавливаются на автомобили японского производства ( , ). Что касается европейских компаний, то здесь вариаторные коробки чаще всего использует концерн . Наиболее известными конструкциями вариаторных КПП являются Экстроид и Мультитроник.

В автоматических коробках переключения передач (в обиходе их называют «автоматами», а сокращенно ) используется комбинированный принцип действия. Классическая АКПП состоит из гидротрансформатора, который заменяет механическое сцепление и обеспечивает безступенчатое изменение крутящего момента и механической коробки передач, которая, как правило, имеет вид планетарного редуктора. Также в современную коробку-автомат входят такие узлы, как система охлаждения рабочей жидкости, насос для подачи рабочей жидкости и система управления коробкой. У современных автоматов насчитывается семь (так называемые 7G-Tronic), а в некоторых случаях даже восемь передач.

Коробки-автоматы имеют как преимущества, так и недостатки. К преимуществам можно отнести высокую надежность и плавное переключение передач. К недостаткам таких коробок обычно относят низкую разгонную динамику и повышенный (по сравнению с другими коробками) расход топлива. В последнее время на рынке появились автоматические коробки передач, в которых предусмотрена функция имитации ручного переключения (Стептроник, ).

Сегодня под термином «коробка-автомат» подразумевается не только классическая коробка на основе гидротрансформатора, но также вариаторные и роботизированные КПП. Все эти коробки имеют электронное управление.

Еще одной разновидностью автоматической КПП является так называемая адаптивная коробка передач, которая способна адаптироваться под стиль вождения водителя.

Сцепление

Сцепление автомобиля предназначено для плавной и безударной передачи крутящего момента от коленвала двигателя к коробке переключения передач. Сейчас на подавляющем большинстве автомобилей устанавливается однодисковое сцепление. Данный узел автомобиля был разработан в конце IXX века. Ранее двигатель был связан с коробкой передач посредством кожаного ремня с изменяемым натяжением. Автомобильное сцепление имеет свой собственный корпус и устанавливается на двигатель и уже к нему крепится коробка переключения передач.

Важнейшей задачей современного сцепления, независимо от его конструкции и устройства является плавное отключение и подключение двигателя к трансмиссии автомобиля. Кроме того, сцепление защищает детали и узлы трансмиссии от резких перегрузок. Автомобильное сцепление может быть фрикционным, гидравлическим или электромагнитным. На данный момент широко распространено фрикционное сцепление, которое в свою очередь делится на подвиды:

• однодисковое;
• двухдисковое;
• многодисковое.

Также стоит отметить, что существует и так называемое «мокрое сцепление». В конструкции мокрого сцепления, ведомые и нажимные диски, работают в какой-либо жидкости, которой чаще является специальное масло. В сухом агрегате жидкость не используется и соединение двигателя и КПП осуществляется за счет сухого трения.

Устройство сцепления

Как уже было сказано, на данный момент практически на всех легковых автомобилях с механической КПП используется сухое однодисковое сцепление. Двух- и многодисковые агрегаты устанавливаются на грузовые или мощные спортивные легковые автомобили.

Сухое однодисковое сцепление состоит из следующих основных составляющий:

Ведущий диск, который также является маховиком, на котором устанавливается зубчатый венец для стартера, жестко крепится к коленчатому валу двигателя автомобиля. Маховик может состоять как из одной, так и из двух частей. Ведущий диск, состоящий из двух частей, называется двухмассовым и позволяет максимально сгладить рывки при включении сцепления. На большинстве автомобилей установлен простейший маховик.

На маховике закрепляется корпус нажимного диска сцепления, который чаще называют корзиной. В корзине установлен непосредственно нажимной диск, который закреплен в корпусе при помощи специальной диафрагменной пружины. Между ведущим и нажимным диском устанавливается ведомый диск, который имеет шлицы на ступице для соединения с первичным валом КПП и жестко зажат между маховиком и корзиной сцепления. Ведомые диски для большинства легковых автомобилей оборудованы демпферными пружинами, которые способствуют сглаживанию рывков и вибраций.

Нажимной или как его чаще называют – выжимной подшипник, расположен на муфте выключения сцепления, непосредственно на корпусе коробки переключения передач. Выжимной подшипник предназначен для воздействия на диафрагменную пружину корзины сцепления, которая в свою очередь перемещает нажимной диск. Подшипник перемещается посредством вилки, на которую воздействует трос или гидропривод сцепления.

Двухдисковое сцепление сухого типа состоит практически из тех же конструктивных элементов. Отличия состоят лишь в наличии второго ведомого диска и проставки между ними. Такое сцепление способно передать от двигателя к трансмиссии намного больший крутящий момент и имеет довольно большой ресурс работы. Однако, как показала практика, для легкового автомобиля вполне достаточно простого однодискового агрегата.

Принцип работы автомобильного сцепления

Несмотря на то, что устройство сцепления кажется весьма сложным, принцип его действия довольно прост. При нажатии на педаль, вилка с выжимным подшипником воздействует на диафрагменную пружину, тем самым отводя на определенное расстояние нажимной диск от маховика и освобождая ведомый – происходит выключение сцепления и отсоединение двигателя от КПП . При нажатой педали сцепления, водитель имеет возможность включить, выключить или же, переключить передачу.

При отпускании педали, вилка отводит нажимной подшипник от лепестков корзины, тем самым прижимая нажимной диск к маховику. За счет того, что между маховиком и корзиной расположен ведомый диск с фрикционными накладками, происходит плавная передача крутящего момента. Насколько плавно была отпущена педаль сцепления, настолько плавно передастся крутящий момент.

Типтроник

Продвинутый механизм переключения коробки передач, дающий возможность контролировать динамику автомобиля при любом режиме работы двигателя принято называть типтроник (Tiptronic). Независимо от того, тормозите вы, ускоряетесь или едите на пониженной передаче, Типтроник прекрасно справляется с контролем динамики, что выгодно отличает коробку передач с функцией Типтроник от обычной АКПП.

Впервые о торговой марке Типтроник автомобилисты узнали в 1989 году – именно тогда известный гигант немецкого автопрома зарегистрировал ее. Изначально Типтроник разрабатывалась исключительно для спортивных автомобилей, которым был необходим удобный механизм переключения передач на больших скоростях. Система позволяла быстрее переключать передачи, за счет меньшей траектории рычага управления.
>

Многие автомобили концерна оснащены коробками передач с этой системой. Система Типтронник используется в роботизированных коробках передач , S-Tronic и вариаторе . В автомобилях реализован аналог Типтроника – Стептроник (Steptronic). Название системы Типтроник стало нарицательным ввиду распространения ручного режима на автоматических коробках передач.

Существует неверное мнение, что Типтроник – отдельный элемент автоматической коробки передач, позволяющий перейти на ручное управление, но это не так. Типтроник не конструкция, а функция – коробка передач проектируется и собирается уже с системой Типтроник. Выбирая автомобиль, многие автолюбители, интересующиеся этой системой, верят обещаниям продавца, что Tiptronic можно установить в классическую коробку передач позже. Знайте, что это обман!

Для включения режима Типтроник, воспользуйтесь рычагом селектора автоматической коробки передач. Чтобы вам было понятней, обратите внимание на кулис селектора – на нем имеется специальный вырез, на котором указаны обозначения «+» и «-».

Существуют модели автомобилей, в которых по рулевым колесом имеется специальный переключатель, позволяющий перейти на ручное управление коробкой передач. Эти подрулевые переключатели часто называют «лепестками», выбрав определенную передачу, вы увидите ее изображение на дисплее информации.

В электронном блоке, управляющим работой коробки передач, имеется специальная программа, предназначенная для запуска системы. За активацию функции Типтроник отвечают два устройства: переключатель в селекторе коробки передач и переключатель под рулевым колесом.

Селектор коробки передач может быть оснащен несколькими переключателями (1-3). Один переключатель отвечает за включение и выключение, два других позволяют переключиться на нижнюю и на наивысшую передачу. При нажатии переключателя, сигнал поступает в электронный блок, в котором происходит активация алгоритма программы. Переключение передач осуществляется через блок управления.

Нажимая на лепестки, водитель производит активацию механизма, переводящего автоматическую коробку передач в ручной режим, без переключения селекторного рычага. Если необходимость в использовании подрулевых переключателей отпала, и водитель некоторое время не использует их, в системе срабатывает алгоритм, возвращающий коробку передач в автоматический режим работы. Это очень полезно начинающим автолюбителям: даже если водитель забудет переключить режим – «умный» алгоритм все сделает сам.

Функция Типтроник, реализованная в вариаторе срабатывает в результате запрограммированного алгоритма фиксированных передаточных чисел в вариаторе.

Мультитроник

Вариатор мультитроник – это лучшая бесступенчатая коробка передач из когда-либо создававшихся в мире. Благодаря использованию данного устройства не только повышается комфорт при управлении автомобилем, но и достигается невероятно высокая топливная экономичность двигателя, а также значительно улучшаются динамические качества транспортного средства. Мультитроник устанавливается, как правило, на автомобили Audi премиум-класса.
Данная коробка передач состоит из восьми устройств, обеспечивающих по-настоящему идеальную езду автомобиля. Мокрое сцепление здесь представляет собой совокупность многодисковых муфт-фрикционов переднего и заднего хода. Для того чтобы избежать перегрева фрикционов, в коробке передач предусмотрено их принудительное охлаждение посредством отдельного потока рабочей жидкости. Муфты, установленные в мультитронике, выгодно отличаются от гидротрансформаторов, применяемых в обычных АКПП. По сравнению с последними, муфты более компактны, легки и удобны в управлении.
Для обеспечения комфортного управления автомобилем при езде задним ходом используется планетарный механизм. Когда машина движется вперед, фрикцион переднего хода полностью блокирует редуктор. При движении в обратном направлении начинает действовать уже фрикцион заднего хода, блокирующий коронную шестерню, что заставляет планетарный редуктор двигаться в другую сторону. При этом развить чрезмерно высокую скорость не получится: при движении задним ходом она ограничивается электроникой.

В мультитронике также используется вариатор, необходимый для плавного изменения передаточного числа. Данное устройство состоит из ведущего и ведомого шкивов, каждый из которых включает в себя по два диска с поверхностью конической формы. Ведущий диск соединяется через промежуточную передачу с коленчатым валом, в то время как крутящий момент с ведомого идет на главную передачу. Кроме того, каждый шкив имеет один подвижный диск, что позволяет менять диаметр шкива прямо во время работы.

В мультитронике впервые было внедрено техническое решение, позволившее значительно увеличить количество передаточных чисел. Этого удалось достигнуть за счет использования металлической цепи, работающей максимально тихо. Снижения шума удалось добиться путем использования звеньев с разным размером.
Привод обоих шкивов включает в себя прижимной и регулировочный гидроцилиндры. Если первый необходим для того, чтобы прижимать цепь к дискам, то регулировочный гидроцилиндр служит для регулировки передаточного отношения.
В мультитронике используется уникальная система управления коробкой передач, состоящая из гидравлического блока, входных датчиков и электронного блока управления.
Первый из перечисленных элементов отвечает за работу фрикционов и их охлаждение с помощью эжекционного насоса, за функционирование прижимных и регулировочных цилиндров, регулировку давления рабочей жидкости.
Циркуляция рабочей жидкости обеспечивается масляным насосом шестерного типа. Охлаждается она посредством масляно-водяного теплообменника, который является составной частью системы охлаждения двигателя.

Все входные датчики делятся на следующие устройства:

• датчик контроля давления жидкости
• температурный датчик
• датчики количества оборотов на выходе и входе коробки передач
• датчик, отслеживающий положение рычага селектора

Выбор оптимального передаточного числа в зависимости от пожеланий водителя и дорожных условий производит электронный блок управления. Ориентируясь на сигналы, поступающие от датчиков, блок управления определяет оптимальное давление рабочей жидкости на конкретный момент времени и обеспечивает это давление, оказывая воздействие на электромагнитные клапаны.
Режимы управления мультитроником, имеющим механическое соединение с селекторным рычагом, совпадают с режимами АКПП. Кроме того, для возможности быстрого ускорения автомобиля в данной коробке существует режим Kick-Down. Здесь также реализована функция Tiptronic специально для тех, кто привык пользоваться механической коробкой.

Роботизированная коробка передач DSG

В настоящее время на поток концерна AG поставлено производство роботизированной DSG, известной как Direct Shift Gearbox, которая устанавливается почти на все современные модели легковых автомобилей массового производства, и обеспечивает быстрое переключение передач, не прерывая мощности двигателя. Именно эти качества коробки в большей мере привлекают внимание автолюбителей.

При использовании роботизированной коробки, непрерывное поступление крутящего момента непосредственно от двигателя к колесам достигается посредством двух сцеплений и соответствующих им рядов передач. Конструкции новой роботизированной коробке DSG имеют шесть и семь ступеней.

7-я коробка имеет крутящий момент около 250 Нм и устанавливается на автомобили класса В и С, а так же отдельные модели класса D. Коробка передач, имеющая шесть ступеней, создает крутящий момент почти в 350 Нм. Она, как правило, устанавливается на легковые автомашины с более мощным двигателем.

В коробку передач DSG внесены следующие устройства:

• - главная передача
• - два ряда передач
• - 2-е сцепление
• - дифференциалы
• - систему управлений коробкой
• - картер (корпус)

Схема коробки DSG

В новой коробке крутящий момент передается на два ряда передач сцеплением, включающим ведущий диск. Его работу обеспечивает маховик, соединенный с диском через входную ступицу, которая, в свою очередь, взаимодействует с двумя фрикционными многодисковыми муфтами, связанными с рядами передач при помощи все той же главной ступицы.
Двойное сцепление шестиступенчатой коробки передач является «мокрым» типом, так как заливается маслом, в то время как семиступенчатая имеет обычное сцепление. Такая конструкция DSG позволяет потреблять масла всего 1,7 л, что значительно сокращает энергозатраты и повышает экономичность двигателя. Немаловажную роль так же играет и электрический масляный насос, который заменил гидравлический.
Первый ряд механизмов коробки передач используется при движении задним ходом и имеет нечетное число передач. За движение автомобиля передним ходом отвечает четное количество передач коробки. Оба ряда имеют вид первичного и вторичного валов, снабженных блоками шестерен.
Для переключения передач и управления сцеплением разработаны специальные системы, которые снабжены:

• - входными датчиками
• - электронным блоком управления
• - исполнительными механизмами
• - электрогидравлическим блоком управления.

Вся система объединена в единый модуль, известный как Mechatronic, расположенный в картере. Входными датчиками производится контроль частоты вращения на входе и выходе роботизированной коробки DSG, температуры и давления масла, положение вилок при включении передач. Электронным блоком управления осуществляется алгоритмом управления коробкой передач на основании сигналов датчиков.
Работа гидравлических контуров управления роботизированной коробкой отслеживается электрогидравлическим блоком управления, который имеет следующие устройства:

• - мультиплексор
• - электромагнитные клапана
• - распределительные золотники
• - клапаны регулирования давления

Встроенный в коробку передач мультиплексор осуществляет контроль работы цилиндров переключения при помощи электромагнитных клапанов. Клапаны регулирования давления и клапаны электромагнитные являются основными механизмами в системе управления роботизированной коробки Direct Shift Gearbox. Электромагнитными клапанами осуществляется переключение передач, а золотники-распределители включаются в работу посредством рычага селектора.
Работа новой DSG осуществляется последовательным включением передач всех рядов, причем во время работы одной из передач, автомат выбирает вторую и готовит ее к включению, которое производится синхронизатором и муфтой. Эта операция управляется электроникой с гидравлическим усилителем.
Все инновации, применяемые в DSG, позволяют автомобилю быстро набирать скорость, что с успехом используется в спортивных автомобилях и не позволяет терять драгоценные секунды. При ее создании преследовалась цель уменьшения потерь крутящего момента, который создает большие нагрузки на трансмиссию и сцепление. Автолюбителями отмечено, что новая модель коробки передач нежнее, хорошо работает на автомашинах с меньшим крутящим моментом и позволяет в значительной мере экономить топливо.