Какие коробки передач бывают на автомобилях

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.

Что такое коробка передач и какая она бывает

Коробка переключения передач — это механизм, с помощью которого преобразуется и передаётся крутящий момент от ДВС к ведущим колёсам.

С помощью коробки передач можно:

• управлять скоростью движения машины;
• регулировать силу тяги автомобиля;
• менять направление движения на задний ход;
• отсоединять коленвал ДВС от трансмиссии для холостого хода и остановки.

Разновидности КПП

Существуют 2 основных разновидности КПП: механическая и автоматическая. Внутри каждого из этих двух типов есть своя классификация в зависимости от особенностей коробок передач.

МКПП

Механические КПП могут быть 4-х, 5-ти и 6-ти ступенчатыми. Наибольшее распространение получили МКПП с 5 ступенями — их можно встретить на абсолютном большинстве автомобилей с механикой.

Также МКПП принято классифицировать в зависимости от числа валов:

• на легковых автомобилях с передним приводом — 2 вала;
• на легковых машинах с задним приводом — 3 вала.

Трёхвальные МКПП также устанавливаются на грузовом автотранспорте.

АКПП

Автоматические коробки передач бывают трёх видов: роботизированные, гидротрансформаторные и вариаторные.

• КПП с гидротрансформатором считаются классическим вариантом, отличаются значительной надёжностью и долговечностью. Кроме того, такие АКПП не требуют сложного обслуживания, главное — вовремя менять трансмиссионное масло.
• Вариаторные АКПП имеют принципиально другую конструкцию по сравнению с гидротрансформаторными аналогами. Такие коробки передач также часто называют бесступенчатыми, так как фиксированный набор передач в них отсутствует.

Для АКПП с вариатором характерны плавные разгон и торможение, экономичный расход топлива и повышенный КПД ДВС. Для увеличения срока службы вариатора нужно использовать только качественное трансмиссионное масло и обязательно соблюдать сроки его замены. В среднем срок службы вариатора находится в пределах 100-200 тысяч километров пробега. После этого требуется либо ремонт узла, либо его замена.

• Роботизированная АКПП по сути представляет собой механическую коробку передач, которой управляет компьютер. При этом она может иметь одно или два сцепления. Второй вариант встречается значительно чаще, так как в нём отсутствуют недостатки роботизированной АКПП с 1-м сцеплением, а переключение скоростей абсолютно незаметно.

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации

Каждый водитель так или иначе слышал о существовании в автомобиле такой системы, как коробка передач. Те, кто разбирается в строении автомобиля немного лучше, знают, что коробок передач есть как минимум несколько типов.

Сама коробка передач служит для того, чтобы передавать крутящий момент с двигателя на колеса. Благодаря коробке передач, автомобиль всегда может ехать в режиме оптимальной тяги и скорости.

Помимо всего прочего, коробка передач позволяет автомобилю ездить задним ходом. В случае если вы хотите остановить автомобиль, но при этом не глушить двигатель, коробка передач помогает временно прервать связь между колесами и двигателем, когда вы переводите рычаг переключения КПП в нейтральный режим.

На сегодняшний день существует несколько видов коробок передач, которые среди автомобилистов условно делят на механические и автоматические.

Какие бывают коробки передач

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos

Все трансмиссии можно поделить на 4 основных группы:

1. Механическая коробка переключения передач
2. Автоматическая коробка переключения передач
3. Роботизированная коробка переключения передач
4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Отметим, что среди автолюбителей автоматическую, роботизированную и вариативную коробку передач относят к одному типу коробок – автоматическому (когда коробка сама переключает передачи), хотя с технической точки зрения это не совсем верно.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Самый простой механизм для изменения крутящего момента, который передается с двигателя на колеса – это МКПП. Современные коробки представляют собой набор шестеренок, которые приводят в зацепление специальные валы. Если говорить о видах механических коробок передач, то они бывают двухвальные и трехвальные.

Плюсы МКПП:

• Надежность и простота
• Более удобное управление автомобилем на бездорожье
• Возможность двигаться в максимально экономичном режиме
• Минимальная стоимость обслуживания

Минусы МКПП:

• Низкое удобство управления коробкой в режиме города

Коробка передач автомат (Гидротрансформатор, АКПП)

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Классическую автоматическую коробку передач еще иногда называют гидротрансформатором. Такое название пошло от того, что коробка передает (трансформирует) крутящий момент двигателя при помощи специального диска, наполненного жидкостью (маслом).

Такая коробка передач считается наиболее надежной среди своих одноклассников.

Плюсы АКПП:

• Повышенные удобство и комфорт в сравнении с МКПП
• Можно менять передачи на максимальной мощности двигателя
• Трогание с места и переключение передач на ходу достаточно плавное
• Двигатель защищен от перегрузок при выборе не той передачи.

Минусы АКПП:

• Покупка и обслуживание АКПП дороже, чем МКПП
• Увеличенный расход топлива
• Низкий КПД, за счет потери крутящего момента
• Ухудшение динамики автомобиля

Коробка передач робот

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Своего рода роботизированная КП является усовершенствованной МКПП. Так, в данном типе коробки к классической МКПП добавили два сервопривода, которые отвечают за выжим сцепления и выбор передачи. По задумке, робот должен был сохранить все удобства МКПП и прибавить к ним простоту использования АКПП.

Впервые в серию коробка пошла относительно недавно: в 2003 года Volkswagen установил такую коробку на спортивный Golf 4 R32. Роботизированные КП имеют два сцепления, а передачи поделены на четные и нечетные. Так, когда автомобилю необходимо перейти с одной передачи на другую, одно сцепление размыкается, а второе замыкается.

Сами же роботизированные коробки можно поделить на два типа:

1. С мокрым сцеплением (авто с крутящим моментом больше 350 Нм).
2. С сухим сцеплением (авто с крутящим моментом ниже 350 Нм).

Плюсы Робота:

• Плавность и скорость переключений
• Высокий КПД
• Небольшой расход топлива
• Хорошая динамика автомобиля

Минусы Робота:

• Надежность конструкции
• Стоимость ремонта и обслуживания
• Чувствительность к сильным нагрузкам и перегреву.

Коробка передач вариатор

Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos

Вариаторная коробка передач (CVT) появилась вследствие развития идеи классической АКПП. Главный упор на такие коробки сейчас делают японские производители: Nissan, Subaru и Toyota.

Необходимость развития данного типа КПП была обусловлена особыми условиями движения по городу. Так классическая АКПП постоянно переключала передачи, в то время как вариатор был более подходящим решением для езды в городе.

В данной коробке применены два раздвижных шкива, которые могут менять натяжение и положение ремня. Управление шкивами полностью осуществляет компьютер.

Плюсы Вариатора:

• Переключение передач происходит незаметно
• Малый расход топлива при грамотной настройке коробки
• Неплохие показатели динамики

Минусы Вариатора:

• Небольшой ресурс (невозможность установки с мощными двигателями)
• Проблемность и стоимость обслуживания
• Множество датчиков, которые не отличаются особой надёжностью
• Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Подпишись на наш Telegram-канал , если хочешь первым узнавать главные новости

Вам также может быть интересно:

• Как правильно тормозить двигателем
• Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
• Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать

• Теги:
• АКПП
• коробка передач
• робот
• МКПП
• вариатор