Трансмиссия: виды коробок передач

Чего категорически делать нельзя

В процессе эксплуатации машины с коробкой-автомат имеется ряд вещей, которые категорически нельзя делать.
В случае с АКПП запрещено:

• Ехать при положении ручки в положении «Р».
• Спускаться с горки на нейтрали.
• Заводить авто с толкача, ведь в таком случае АКПП прослужит вдвое меньше.
• Ставить режимы «Р» и «N» при долгом простое.
• Активировать задний вход без полной остановки.
• Включать Drive при продолжении движения задним ходом.
• Переключать ручку в позицию «Р» до срабатывания ручника.
• Буксировать другую машину, имеющую больший вес.
• Использовать нейтраль при обычном движении. 
• Ставить режим «P» на пригорке. Лучше использовать ручник, а уже после ставить «Паркинг». Для начала движения тормоз нужно отпустить, снять ручник, а уже после перейти в Drive.

Следование указанным выше советам позволяет продлить срок службы дорогостоящего механизма и избежать необходимости его преждевременного ремонта.

История создания автоматической коробки передач

Автоматизация трансмиссии исторически происходила в три этапа. Первым попытку сделать авто более самостоятельным предпринял Генри Форд в начале ХХ века. Ford T имел планетарную КП, которая требовала меньше навыков от автолюбителей по переключению скорости, чем обыкновенная механическая.

На следующем этапе в производство поступили автомобили с полуавтоматической трансмиссией. В них автоматизация направлена либо на самостоятельное переключение передач, либо на отказ от использования сцепления, что существенно облегчало вождение транспортного средства.

Знаете ли вы? Такую полуавтоматическую трансмиссию используют до сих пор на скутерах.

Последним этапом к переходу на автоматическую трансмиссию была система, предложенная разработчиками американской компании General Motors. В её основе лежала планетарная модель, ранее использовавшаяся на заводе «Форд», а также гидравлика, которая сама включалась в момент, когда необходимо изменить передачу. Оба принципа лежат в основе современной АКПП.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Устройство механической коробки передач

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

Клиноцепной вариатор

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Как ездить на вариаторе

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

• «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
• «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Отличия от автомата

Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.

Отличие вариатора от классической АКПП – видео

В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.

Разновидности АКПП

Структуры различных трансмиссий схожи, однако есть определенные различия сборки. Их можно разделить на некоторые типы, отличающиеся способом управления и проверкой эксплуатации. Одни управляются гидравлическим прибором, а другие – электронным распределителем.

Традиционный вариант – гидроавтомат

Самая простая коробка, которая ликвидирует непосредственное сообщение между колесами и движком. Крутящий момент посылается рабочей жидкостью путем функционирования 2-х турбин. В последующем механизм был усовершенствован с помощью электронного устройства, что дало возможность добавить режимы «спорт», «экономичная езда» и «зима», а так же «ручной режим», позволяющий выполнять самостоятельное переключение передач водителем (Tiptronic).

Вариаторная коробка

В ней нет определенного передаточного числа. Нормально функционирующий вариатор мягко меняет крутящий момент, за счет чего звук работы двигателя не меняется и остается ровным. Такой процесс исключает возможность отслеживать на слух момент переключения с одной передачи на другую.

Роботизированная трансмиссия

Иначе называемая «робот DSG», наиболее похожа на механическую коробку, но управление схоже с автоматической. Несмотря на это, весит она намного меньше стандартной автоматической коробки, стоит дешевле, а главное – изрядно экономнее механики по расходу топлива.

Как и остальные, такие виды коробки имеют свои минусы. Одним из них является повышенная чувствительность к быстрой агрессивной езде. В отличие от других автоматов, при сильном нажатии на педаль газа передачи переключаются как-то неправильно и появляются резкие толчки. Подобная эксплуатация приводит к повреждениям деталей, а в результате полный выход из строя всего механизма.

Плюсы и минусы

Конструкция имеет преимущества и недостатки по сравнению с механическим принципом. Перед покупкой автомобиля следует внимательно рассмотреть плюсы и минусы. К достоинствам модели можно отнести:

• Комфорт движения. Водителю не нужно регулярно контролировать скорость, и переключать скоростные режимы. Транспортное средство делает переключение по ходу движения и условиям.
• Мощность не изменяется, несмотря на переключение скорости.
• Перегрузки транспортного средства невозможны, поскольку процесс контролирует гидротрансформатор.
• Если машина обладает дополнительными режимами, автомобиль может передвигаться в условиях бездорожья, или по сугробам.
• Конструкция медленно изнашивается, поскольку крутящий момент работает плавно.
• Во время движения, водитель и пассажиры могут заметить, что транспорт движется плавно и равномерно, нет скачков, или ощущений от переключения скоростей.
• Безопасность на дороге, потому что водителю не нужно отвлекаться от дороги во время движения.

К недостаткам можно отнести:

• Высокая цена. Комфорт требует затрат, поэтому шанс управлять транспортным средством дается при вложениях.
• Если движение проводится по городу, расход топлива возрастает на 15 или 20%. В городе, где регулярно образовываются пробки, механизм часто срабатывает, и может выйти из строя до гарантийного срока по эксплуатации.
• Механизм сложный, требует особенного внимания, и помощи механиков. При этом, при поломке, элементы не дешевые, или иногда нужно заменять полную систему.
• Автомобиль нельзя запустить с толчка, если аккумулятор двигателя разряжен.
• Перед началом пользования, необходимо прогревать долгое время. Летом автомобиль охладить, чтобы двигатель не перегрелся.

В последнее время АКПП смогла стать настоящим конкурентом для привычной механической коробки. Большое число режимов в сочетании с плавным ходом делает время, проведенное за управлением не просто необходимостью, но и приятным времяпрепровождением.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

• картер;
• входной, выходной и промежуточный валы;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые

При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

Виды автоматических коробок передач

Современные автомобили, оснащенные коробкой автомат, набирают все большую популярность среди автолюбителей. Это обусловлено многочисленными преимуществами автоматических коробок передач, в сравнении с традиционной механикой. Водители оценили комфортность управления транспортным средством с установленной АКПП и при покупке нового авто многие покупатели отдают предпочтение именно таким механизмам.

Во время движения машины здесь не придется отвлекаться от дороги, чтобы переключить скорость. Новички быстро обучаются технике вождения, т. к. не нужно запоминать, в какое положение установить рычаг скоростей для изменения режима. Здесь все просто: чтобы машина начала движение, достаточно перевести селектор в точку «D» и отключить тормоз.

Рабочим элементом автомата является планетарная передача, которая состоит из набора шестерен:

1. Главная передача.
2. Входной редуктор.
3. Обратный редуктор.

При помощи зубчатых зацеплений главной передачи производится передача момента вращения от выходного вала двигателя к ходовой части автомобиля.

Кроме шестерен в состав АКПП входят:

• синхронизирующие муфты сцепления;
• рычаг переключения передач – селектор;
• гидроблок;
• смазочная система.

Скорости коробки автомат переключаются, благодаря сложным управляющим воздействиям бортового компьютера. Электромеханические клапаны – соленоиды перераспределяют направление потоков в гидроблоке. Трансмиссионная жидкость под давлением направляется к муфте-синхронизатору, в работу включается зубчатое соединение выбранной передачи.

Благодаря автоматической коробке передач, силовой агрегат транспортного средства выбирает наиболее эффективный диапазон мощности. На основании информации, поступающей с многочисленных датчиков, компьютер управляет включением передач, в зависимости от условий дорожного движения и пожеланий водителя.

В автомобилях, оснащенных АКПП, нет механизма сцепления и привычной педали в салоне. Передача мощности от двигателя к автоматической трансмиссии осуществляется при помощи специального агрегата – гидротрансформатора. В сравнении с механическим сцеплением, гидротрансформатор АКПП позволяет выравнивать скорость вращения выходного вала двигателя с коробкой передач более плавно без ощутимых рывков. При его работе статические и динамические нагрузки на рабочие элементы трансмиссии существенно снижены.

Внешне гидротрансформатор АКПП напоминает форму тора, за что в просторечии ему дали название «бублик».

В состав гидротрансформатора входят:

1. Турбинное колесо с лопастями.
2. Блокировочная муфта и муфты свободного хода.
3. Насос.
4. Реакторное колесо.

Все составные части устройства расположены в едином корпусе, они работают в масляной среде. Насос напрямую соединен с коленчатым валом мотора. Трансмиссионное масло разгоняется лопастями колеса и вовлекает в движение турбину, сопряженную с зубчатыми зацеплениями шестерен коробки передач.

Сравнение с механикой

По мере прогресса механическая коробка передач была заменена автоматической. Конструкция усложнилась, но перемены положительным образом сказались на поведении мотора, скоростных качествах транспортного средства, его ходовой части. Водитель получил возможность расслабиться, потому что устранилась необходимость прилагать усилия и проявлять повышенную бдительность при езде по городу. Первая автоматическая коробка передач в мире произвела фурор, потому что повысила надёжность и удобство применения, в результате изобретение стало популярным.

Сейчас АКПП часто используются в полноприводных джипах, легковых машин и даже на грузовиках, потому что это удобно. При езде на механике, водителю приходится часто дёргать рычаг, следить за скоростным режимом и определять интенсивность работы двигателя. При установке АКПП такая потребность отпадает.

МКПП или АКПП

Чем отличаются АКПП от проверенной годами механики? Рядом преимуществ:

• легко трогаться с места;
• значительно возрастает комфорт управления транспортным средством;
• подстройка скорости происходит в автоматическом режиме, обеспечивается плавно и незаметно для самого водителя;
• ходовая используется в умеренном темпе, также двигатель работает в щадящей нагрузке;
• неплохая проходимость во многих условиях;
• сохраняется возможность контролировать тип вождения.

Минусы:

• медленно разгоняется;
• неверная эксплуатация может привести к серьёзным поломкам;
• низкая приёмистость (время, необходимой для изменения режима работы в сторону увеличения оборотов) по сравнению с таким же авто с МКПП;
• буксировать можно только при соблюдении некоторых правил;
• высокая цена ремонта и эксплуатации автомобиля.

В нашей стране АКПП не очень популярна, наверно, по причине, что мы не хотим перекладывать чужие проблемы и желание самому устранить любую неисправность. А в США наоборот, только 5 человек из 100 пользуются МКПП, да и Европа тоже подтягивается к этому показателю. В нашей стране тоже есть немало поклонников автомата, но вот пользоваться им правильно умеют далеко не все.

Перейдём к такому вопросу, из чего сделана АКПП, как устроена.

Особенности работы, классификация и требования к конструкции сцепления

В трансмиссии автомобиля сцепление применяют как самостоятельный механизм и как часть механизма управления коробки передач (обычно планетарной).

В данной главе виды сцепления автомобиля рассмотрены сцепления, которые представляют собой самостоятельный механизм, который работает в основном совместно с коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов (ГАЗ-52, Москвич-407). В данном случае сцепление служит для того, чтобы отсоединить двигатель от трансмиссии и снова соединять их, обеспечивая плавное трогание с места, разгон, а также переключение передач во время движения автомобиля с минимальными ударами в зубьях соединяемых шестерен или муфт.

Минимальному устойчивому числу оборотов вала двигателя двигателя nemin соответствует минимальное устойчивое число оборотов ведущих колес.

Плавный разгон автомобиля от nk=0 доnkmin достигается при помощи сцепления.

Кроме того, сцепление предохраняет трансмиссию автомобиля от перегрузок инерционным моментом Мj.

По способу передачи крутящего момента различают сцепления фрикционные, гидравлические, электропорошковые и комбинированные.

Во фрикционных видах сцеплений для передачи крутящего момента от ведущих элементов к ведомым используется сила трения. По форме трущихся поверхностей сцепления бывают конусные, барабанные (колодочные) и дисковые.

Дисковые сцепления по числу ведомых дисков разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Фрикционные сцепления, являющиеся самостоятельным механизмом трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев делают однодисковыми, так как при этом конструкция получается наиболее простой и дешевой. В современных автомобилях конусные сцепления перестали применять, барабанные сцепления устанавливают редко, главным образом при автоматизированном управлении, многодисковые сцепления, имеющие относительно небольшой диаметр, используют только в планетарных коробках передач, где они входят в механизм их управления.

Виды сцепления по способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления бывают пружинными, если давление создается пружинами (автомобили ГАЗ-52, ЗИЛ-130, МАЗ-200), электромагнитными, если давление создается электромагнитами, полуцентробежными, если давление создается и пружинами и центробежными силами от грузиков и центробежными.

Полуцентробежные сцепления получили некоторое распространение на легковых автомобилях, у которых максимальный момент двигателя соответствует относительно высоким числам оборотов. При этом уменьшается усилие на педали, необходимое для выключения сцепления при трогании с места и для удержания сцепления в выключенном положении при переключении передач.

Центробежные сцепления чаще применяются при автоматизации управления. В этих сцеплениях центробежная сила используется для включения и выключения сцепления, а давление на нажимной диск создается пружинами. Реже центробежную силу используют для создания давления на нажимной диск.

Гидравлические сцепления, выполненные по типу гидромуфт обычно применяют совместно с планетарными коробками передач или в комбинации с фрикционным сцеплением при работе с простой коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов.

Диагностика, цена ремонта и признаки неисправности

Коробка-автомат – сложный с технической точки зрения механизм, включающий гидравлические и электронные системы. Цена ремонта будет зависеть от возраста АКПП и сложности поломки.

Общая стоимость ремонта зависит от пробега автомобиля и технического состояния коробки. Весом фактор, приведший к неисправности

Если проблема возникла по причине неосторожного использования и пренебрежения основными техническими обстоятельствами, цена будет выше. В зависимости от тяжести поломки, стоимость от 1000 до 15000 руб

Полная замена модуля обойдётся ещё дороже.

Если вы хотите взять автомобиль с пробегом, то внимательно изучите стыки соединения коробки с мотором. Если АКПП уже снималась для ремонта, то сто раз подумайте, прежде чем покупать такое авто.

Для повышения живучести АКПП, уменьшения частоты и цены ремонта стоит регулярно проходить технический осмотр с целью обнаружения неисправностей трансмиссии. Игнорирование проблемы быстро приведёт к снижению запаса прочности всех компонентов, и они начнут «лететь» один за другим.

Расскажу немного про основные признаки неисправности, ведь рано или поздно даже сверхнадёжный механизм ломается. А ведь АКПП – это такой механизм, с которым необходимо бережно обращаться.

1. Рывки при переключении, нет переключения с одной передачи на другую.
2. Утечка масла, индикация ошибок на приборной панели.
3. Самопроизвольное переключение из спортивного режима в экономичный.