Зачем нужны передачи в автомобиле

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Виды трансмиссий

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1. Механическая коробка переключения передач

2. Автоматическая коробка переключения передач

3. Роботизированная коробка переключения передач

4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

· Простая и надежная конструкция

· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

· Движение в экономичном режиме

· Недорогое обслуживание

Минусы МКПП:

· Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента — это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

· Комфорт и удобство управления

· Способность менять передачи при полной мощности двигателя

· Плавность хода во время переключения передач

· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

Минусы АКПП:

· Стоимость и периодичность обслуживания

· Больший расход топлива

· Низкий КПД

· Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач — это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

· С мокрым сцеплением — используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

Плюсы Робота:

· Плавность переключения и хода

· Высокий КПД

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

· Возможность выбора режима работы трансмиссии

Минусы Робота:

· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT — это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем — сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

Плюсы Вариатора:

· Переключение передач происходит незаметно, без рывков

· Экономичный расход топлива

· Высокая динамика

Минусы Вариатора:

· Несовместимость с мощными моторами

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Назначение и устройство трансмиссии в автомобиле

Трансмиссия — это комплекс механизмов, который передает энергию от двигателя к колёсам, преобразуя её в крутящий момент и перераспределяя его между ведущими колёсами. Кроме того, трансмиссия отвечает за направление и силу передаваемого крутящего момента.

Виды трансмиссий

На современных автомобилях могут использоваться автоматические трансмиссии следующих видов:

• механическая;
• электрическая;
• гидростатическая;
• комбинированная, в которой сочетаются, например, электрическая и механическая трансмиссии.

Чаще всего при компоновке автомобилей используются механическая или гидромеханическая трансмиссии, при этом в роли ведущих колёс может выступать как передняя (передний привод), так и задняя пара (задний привод). В случае, когда ведущими являются все колёса, автомобиль называют полноприводным.

Устройство трансмиссии

В зависимости от вида привода, устройство трансмиссии будет отличаться по комплектации, однако основные узлы чаще всего остаются неизменными.

• Сцепление — предназначено для временного отключения трансмиссии от ведущего вала двигателя и их обратного плавного соединения. Сцепление используется для переключения передач в автомобилях с МКПП, а также позволяет защитить от перегрузок узлы трансмиссии.
• Коробка передач — обеспечивает регулировку крутящего момента в зависимости от скорости движения и дорожных условий.
• Карданный вал — служит для соединения коробки передач с задним редуктором, где и происходит распределение крутящего момента между ведущими колёсами.
• Главная передача — используется, чтобы увеличить крутящий момент двигателя и передать его к ведущим колёсам через полуоси.
• Дифференциал — предназначен для прохождения поворотов и сложных участков без пробуксовки, при этом скорость вращения ведущих колёс, находящихся на одной оси, будет разной.
• ШРУС — этот элемент устанавливается на автомобилях с передним и полным приводом, отвечает за передачу крутящего момента от дифференциала к ведущим колёсам.
• Раздаточная коробка — опциональный узел, который как правило устанавливается на полноприводных автомобилях и предназначен, чтобы передавать крутящий момент сразу на все колёса. Также этот элемент позволяет использовать понижающую передачу.

Техника переключения передач автомобиля.

• В непрофессиональных кругах, да и частенько в профессиональных, существует очень много заблуждений по поводу переключения передач. Цель этой статьи — рассказать, как это делается правильно. Мы не ставим перед собой задачу покрыть все аспекты и рассказать про все тонкости переключения передач, например, как и в каких случаях можно переключать, не используя сцепление. Мы хотим объяснить правильную базовую технику. вк.ком/карс.бест Это ответит на практически все Ваши вопросы и развеет неясности, позволит уверенно и правильно переключать передачи как на трэке, так и на улице.

• Статья пишется с учетом ручной коробки передач с синхронизаторами, т.е. обыкновенной «ручки», которую ставят на практически все автомобили от Девятки до Зонды. Материалы для этой статьи собраны из многих источников профессионального уровня.

• Итак, мы надеемся, что все, читающие эту статью, понимают, зачем нужно переключать передачи — чтобы удерживать машину в желаемом диапазоне мощности двигателя.

• Работа со сцеплением и газом
При правильной технике переключения передач работа с педалью сцепления всегда выглядит так — нажали, отпустили. За исключением трогания с места, педаль никогда не отпускается (и, разумеется, не нажимается) медленно. Она быстро выжимается (желательно в пол, особенно при переключении вниз) и быстро отпускается. При этом не надо бить по педали или бросать ее. Все делается плавно, но быстро, как, впрочем, и со всеми другими элементами управления автомобилем. Педаль газа при переключении передач отпускается, чтобы снять нагрузку с коробки передач.

• Переключение на пониженную передачу
Для «продвинутых» водителей сразу разъясним, что переключение на пониженную передачу происходит только для того, чтобы поддерживать мощность. Для торможения используются тормоза, а не двигатель. Колодки стоят копейки и обойдутся дешевле, чем бензин и сцепление. Особенно актуально не заниматься ерундой на скользкой/оледеневшей дороге — невыполненная (или неправильно выполненная) подгазовка может привести к заносу (сносу на переднеприводных автомобилях) и последующему кювету, и никакой abs не спасет.

• Сначала мы объясним, что такое подгазовка и зачем она нужна. Представьте, что Вы едете 60 км/час… Вдруг к Вам слева «подлетает» навороченный Скай с неоновой подсветкой и начинает сигналить, газовать. Разумеется, Ваши действие — дальше еду и никуда не тороплюсь. Но предположим, Вы все же решили ответить на «вызов». Вам нужно переключиться с 5-ой передачи на 2-ую. Если Вы просто выжмете сцепление, включите 2-ую передачу и отпустите сцепление, то машину очень сильно дернет, да и сцеплению с коробкой передач придется не сладко. Почему так происходит?

• Отпускаете газ, нажимаете на педаль сцепления и переключаете передачу. Обороты двигателя падают до холостых, а скорость вращения сцепления увеличивается, т.к. скорость вращения колес осталась прежней, а передаточное число увеличилось.

• Теперь разница между скоростью двигателя и коробки передач 4000 об/м. Если Вы отпустите сцепление, то двигателю и колесам придется сравняться в скоростях очень быстро. вк.ком/autobap Двигатель резко раскрутится до 5000 об/м и передаст большой стресс на колеса (равносильно резкому кратковременному нажатию на тормоз), которые в этом случае могут потерять сцепление с дорогой, если на них действуют сильные боковые силы или же если дорога просто скользкая. Если сцепление отпускать медленно, то стресс будет намного меньше, но тогда подпалится сцепление.

• Чтобы этого избежать, необходимо сделать подгазовку, т.е. немного нажать на газ перед тем, как отпустить сцепление. Делается это очень быстро: нога ударяет по педали газа, в нашем случае довольно глубоко, почти до пола, и мгновенно его отпускает. Тут же отпускается сцепление, и правая нога опять втапливает газ, но на этот раз уже для ускорения. Цель подгазовки в данном случае — поднять обороты двигателя до 5000 об/м или чуточку выше. Если все выполнить правильно, а потом быстро отпустить сцепление, то Вы вообще ничего не почувствуете, и машина начнет плавно ускоряться с повторным нажатием на газ.

• Легко и просто. Не тут-то было. Почти всегда включать пониженную передачу нужно перед поворотом, т.е. тогда, когда тормозишь. А когда тормозишь,то нога не на газе, а на тормозе…

• Конечно, можно предположить, что в этом случае нужно оттормозиться заранее, потом прям перед поворотом переключить передачу с перегазовкой и в поворот… Думаем, не надо объяснять, что речи о какой-либо конкуренции в этом случае не идет вообще. Чтобы ехать действительно быстро, надо оттормаживаться вплотную перед поворотом и в начале поворота. А потом уже должна быть включена нужная передача, чтобы начать ускорение перед апексом.

• Теперь задача — включить пониженную передачу во время торможения, не меняя усилие на педаль тормоза и не вызывая стресс. По сути, все происходит также, как описано выше, только подгазовка выполняется по-другому. Давайте пошагово рассмотрим, как это делается на примере стандартного поворота…

— 1. Когда передачу нужно переключить так, чтобы не попасть за красную линию оборотов двигателя, но перед тем как начнется ускорение. Переключать передачу можно в любом месте между А и В, но, естественно, на прямом участке это делать менее рискованно.

*Под «началом ускорения» подразумевается не начало ускорения автомобиля, а начало нажатия на газ.

— 2. Перед поворотом. Полный газ или по желанию.

• Когда приближаемся к тормозной точке, правая нога плавно отпускает газ и плавно нажимает на тормоз.

— 3. Во время поворота. Правая нога продолжает держать педаль тормоза и поддерживает постоянное давление. Выжимаете сцепление и начинаете переключать передачу. Ступня немного поворачивается вокруг педали тормоза и пятка касается педали газа. Делается подгазовка так же, как описывалось выше.

• Сцепление отпускается, и нога убирается с педали газа.

• Плавно ослабляете тормозное усилие и нажимаете на газ.

• Так делается heal and toe. Прием совершенно необходим на трэке и при быстрой уличной езде. Сразу хотим отметить: чтобы неплохо его освоить, нужно очень много практиковаться. За день-два, даже неделю, вряд ли сможет получаться что-то толковое. Это сложно, но результат бесспорно того стоит. Не стоит заниматься практикой на дорогах, особенно на начальном уровне, особенно если сзади кто-нибудь едет. Рекомендуем найти пустой паркинг и начинать там. Сначала все проделывать на месте. Когда начнет что-то получаться, можно начать двигаться…

— Переключение на более высокую передачу.

• Отпуская газ, выжимаете сцепление (необязательно до пола), переключаете передачу, отпускаете сцепление, нажимаете на газ. Все делается быстро, но плавно. Обороты падают сами, поэтому никаких специальных приемов здесь не надо.

Трансмиссия автомобиля: устройство и принцип работы

Нельзя установить под капот транспортного средства двигатель, присоединить сцепление и колеса авто к коленчатому валу, а после просто начать ехать. В таком случае конструкция не будет иметь достаточное количество мощности, которая нужна с целью раскрутить колёса, так как основной причиной этого станет сила трения, значительные габариты авто и его масса. Выходом из сложившейся ситуации является установка специального промежуточного механизма, который имеет свойство уменьшать крутящий момент до необходимого количества оборотов, а также выполнять передачу всех необходимых действий передние колеса транспорта. Как вы понимаете, описанным ранее механизмом является именно трансмиссия. Сегодня подробно поговорим об этой части автомобиля!

Описание трансмиссии: устройство

Вас интересует устройство трансмиссии автомобиля? Тогда обратите внимание на то, что данный элемент транспортного средства состоит из следующих элементов:

• сцепление;
• приводной вал;
• коробка передач;
• мост, который представляет собой главную передачу и дифференциал;
• раздаточный механизм;
• ШРУС, то бишь шарнир равных угловых скоростей.

Каждый из элементов, которые были перечислены немного выше, является неотъемлемой частью трансмиссии автомобиля, поэтому неисправность трансмиссии может свидетельствовать о поломке какого-либо элемента, представленного выше. Кроме того, все составляющие автомобильной трансмиссии выполняют какие-либо важные функции и являются неотъемлемой частью механизма, благодаря чему машина имеет возможность осуществлять движение.

Принцип работы

Многие владельцы автомобилей точно знают, что любая коробка передач обладает сразу несколькими скоростями. Режимы трансмиссии действительно разнообразны. В данном случае речь идёт о низкой скорости, высокой и других, которые являются промежуточными. Если выбрать самое минимальное значение скорости, то в таком случае трансмиссия машины будет оказывать минимальное воздействие на движок авто. Машина будет двигаться медленно, что позволит в определенный момент ускорить ее движения, когда вам необходимо будет резко тронуться с места и начать передвижение.

Если же включить на коробке передач высокий показатель, то в таком случае сила вращения снизится, а показатель скорости увеличится. В общем, говоря кратко, стоит отметить, что управлять современными автомобилями, имеющими ручную коробку передач, которая представлена сразу несколькими промежуточными скоростями, можно без каких-либо трудностей, ведь наличие сразу нескольких скоростей гарантирует то, что вам удастся справиться с самыми разнообразными препятствиями на дороге.

Вот вы и узнали, как работает трансмиссия, а сейчас давайте поговорим немного о другом!

Назначение трансмиссии

Итак, какова же основная функция и задача любой трансмиссией для транспортного средства? Главное назначение трансмиссии автомобиля заключается в том, чтобы сделать доступным превращение мощности в так называемый полезный вращательный момент, передающийся на колеса, благодаря чему движение транспортного средства становится возможным.

Кроме того, благодаря этому автомобиль не только начинает ехать, но и может постоянно поддерживать определенную скорость. В общем, если говорить кратко, то станет понятно, что без трансмиссии машина просто никуда не поедет.

Типы трансмиссий

На данный момент специалисты разделяют следующие виды трансмиссий:

• механическая;
• электрическая;
• гидрообъемная;
• комбинированная.

А какая трансмиссия автомобиля необходимо именно вам?

Признаки неисправности трансмиссии авто

Принцип работы трансмиссии мы уже подробно обсудили, однако всё ещё непонятно, когда нужно волноваться по поводу поломки трансмиссии. Если владелец автомобиля знаком с элементами трансмиссии, то при наличии каких-либо признаков поломки он может попробовать самостоятельно все починить. А вот и основные признаки, свидетельствующие о неисправности:

• заедание или западение педали;
• появление рывков при начале движения с места;
• наличие утечки жидкости в месте, где провода сцепления соединяются;
• наличие шума в области, где находится сцепление.

Кроме того, одним из признаков может быть буксование автомобиля, поэтому в случае, если вы обнаружили какой-либо признак, представленный выше в этой статье, то вам точно стоит пройти диагностику, а в последствии сделать ремонт своего транспортного средства, чтобы оно прослужило вам еще много лет.

Какое масло выбрать?

Если вы думаете над тем, какое масло залить в трансмиссию, то вам точно следует знать, на какие три вида специалисты делят масла:

• синтетическое;
• минеральное;
• полусинтетическое.

Если сравнивать масло на синтетической основе с маслом на натуральной основе, то стоит отметить, что первое имеет лучшую текучесть. Кроме того, главным преимуществом синтетических изделий является возможность использовать такие масла в достаточно обширном диапазоне температур.

Что же касается полусинтетических товаров, то тут уж очевидно, что они являются чем-то средним между синтетическими изделиями и минеральными маслами. Обратив внимание на свойства такого масла, точно стоит отметить, что оно лучше, чем минеральные изделия.

Обсуждая масла для трансмиссии, нельзя не отметить изделия на минеральной основе. Они пользуются высоким уровнем спроса благодаря тому, что имеют приемлемые стоимость.

Кстати, если вы планируете менять масло в своём автомобиле, то так же вместе с ним можно установить и комплект вывода сапунов, который имеет приемлемую стоимость. Приятных покупок!

Использование материалов разрешено только при условии указания источника.