Что такое трансмиссия в автомобиле

Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

Принцип работы вариатора со шкивом

Бесступенчатая коробка передачи (вариатор) может изменяться плавно через непрерывный (бесконечный) диапазон передаточных чисел, по сравнению с другими автоматическими коробками передач , которые обеспечивают ограниченное количество передаточных чисел в фиксированных шагах. Гибкость вариатора с подходящим управлением может позволить двигателю работать с постоянной частотой вращения, в то время как транспортное средство движется с различными скоростями.

CVT используются в автомобилях , тракторах , UTV , мотороллерах , снегоходах и землеройной технике .

Наиболее распространенный тип вариатора использует два шкива, соединенных ремнем или цепью , однако время от времени также использовались несколько других конструкций.

Специфика КПП.

Как приводятся валы в действие понятно. Теперь стоит рассмотреть другие важные параметры, такие как количество валов, способ переключения для «ручки».

Количество валов.

Следует запомнить, что существует две основные схемы работы МКПП, основанные на включении выбранной пары шестерен, от этого зависит величина крутящего момента:

  1. двухвальная, имеет одну ступень зацепления оси, ведущим (первичным) и ведомым (вторичным) валом, такая схема используется для переднемоторных, переднеприводных автомобилей, а также заднемоторных, заднеприводных;
  2. трехвальная, обладает двумя ступенями зацепления оси, помимо ведущего и ведомого вала (они располагаются параллельно друг другу) есть третий, промежуточный (размещается параллельно первым двум), используется для переднемоторных моделей (задне – или полноприводных).

Многовальные по своей конструкции, принципу действия полная аналогия двухвальных, только вторичных валов может быть несколько, встречаются МКПП, оборудованные тремя, четырьмя валами, у них нет промежуточного вала, количество передач не меньше шести, отличаются компактными размерами, переменным числом зацеплений, последовательным редуцированием.

Еще один редкий тип безвальная механика, встречается очень редко. Трехвальные коробки могут быть соосными (вторичный и первичный вал с прямой передачей, схема характерна для заднеприводных моделей) и несоосными (без прямой передачи, оборудованные раздаточной коробкой, что характерно полноприводным моделям).

Способ переключения ступеней и число ходов

По числу ходов, общему количеству муфт КПП делятся на двух-, трех-, четырех-, пятиходовые.

Существует несколько основных способов переключения. Начнем с самого малораспространенного, на основе подвижных шестерен кареток. Практически не встречается из-за сложной схемы. Переключение возможно только при неподвижных валах.

Вторая схема кулачковая. Используются кулачковые торцевые муфты, шестерни постоянного зацепления. Встречается очень редко у спортивных автомобилей, гоночных болидов, потому что требует высоких профессиональных навыков от водителя, некоторые сильно греются, подвержены повышенному износу, предназначена для эксплуатации на высоких скоростях. Специфика переключения может быть секвентальной и поисковой.

Третья схема наиболее распространенная. Это МКПП, имеющие постоянное сцепление шестерен. Переключение производится при помощи зубчатых муфт. Выше представлены схемы двухвальной и трехвальной трансмиссии. Отметим одну существенную деталь. КПП может быть с синхронизаторами и без синхронизаторов. Синхронизаторы это специальный узел, предназначенный для выравнивания угловых скоростей шестерен, что позволяет предотвратить их деформацию и разрушение.

  1. ступица;
  2. муфта;
  3. блокировочное кольцо;
  4. сухари;
  5. проволочные кольца.

Такая схема используется на большинстве современных МКПП. Но встречается еще схема без синхронизаторов. Тут необходимы специальные навыки пользования. Прием называется двойной выжим. Чтобы включить повышенную нажимается сцепление, рычаг переводится в нейтральное положение. Затем сцепление отпускается. Потом сцепление снова нажимается, рычаг переводится на высшую передачу. Чтобы переключиться на пониженную требовалось выжать сцепление, переключить рычаг в нейтральное положение, отпустить сцепление, нажать на педаль акселератора, нажать сцепление, переключить рычаг, отжать сцепление. Большинство современных КП такую схему уже не используют, только раздатки (раздаточных коробках).

Четвертая схема – фрикционное переключение ступеней. Такая схема свойственна автоматам (гидромеханическим схемам, где есть гидротрансформаторы или гидромуфты). Хотя есть исключения. Для полноты картины отметим схему, при которой переключение выполняется при помощи муфт, центробежных или инерционных.

Преимущества и недостатки МКПП

С учетом вышесказанного становится понятно, что главным плюсом механической коробки является  возможность самостоятельно подбирать необходимую передачу, что дает полный контроль над автомобилем, чего не скажешь об АКПП, вариаторах или роботизированных коробках.

Однако в этом же и заключается и минус данного типа КПП, так как езда на автомобиле с «механикой» затрудняет управление ТС,  а также требует определенных умений и навыков. Получается, главным минусом механической трансмиссии является то, что увеличивается нагрузка на самого водителя.

Изменение дорожных условий также требует постоянного переключения передачи выше или ниже, в результате чего процесс управления транспортным средством становится более сложным, водитель быстрее устает.

Параллельно с этим снижается комфорт не только для водителя, но и для пассажиров (если водитель не умеет пользоваться механической коробкой). Также отсутствие базовых навыков езды на авто с МКПП часто становится причиной повышенного расхода топлива, быстрого износа ДВС и элементов трансмиссии. В отдельных случаях  неумение ездить на «механике» становится причиной различных ДТП.

Классификация.

Упрощенно классификация выполняется по одному единственному признаку – способу передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Если использовать данный фактор, то коробка переключения передач (сокращенно КПП, английское название Gear Box) может быть:

  1. механической, «ручкой», механикой (МКПП, МТ (Manual Transmission);
  2. автоматической – АКПП (Automatic Transmission);
  3. полуавтоматической, роботизированной РКПП MTA (Manual Transmission Automatically Shifted);
  4. вариатором (CVT, Continuously Variable Transmission).

Такая группировка упрощенная, но наиболее доступная для понимания

Если брать во внимание конструкционные особенности, то все гораздо сложнее

Способ взаимодействия валов.

Начнем с того, что КПП отличаются по способу взаимодействия деталей между собой, существует несколько видов:

  1. механические, используются для механических передач, как правило, зубчатые (различаются по форме профиля, типу, расположению валов, форме начальных поверхностей, окружной скорости, степени защищенности, относительному вращению, расположению зубьев), это принцип работы большинства МКПП, наиболее распространенные цилиндрическая и коническая зубчатая;
  2. механические, планетарные (используют планетарные ряды), основными элементами являются солнце (солнечная шестерня, небольшое зубчатое колесо, у него внешние зубья по центру), эпицикл (большое зубчатое колесо, имеющее внутренние зубья, его еще называют короной), водило (рычажный механизм, пространственная вилка), сателлиты (группа зубчатых колес, зубья внешние), применяются, как правило, для АКПП;
  3. гидравлические, такая схема используется очень редко, чаще применяется гидромеханическая (используются планетарные ряды, дополнительно гидравлическая передача посредством гидравлической муфты (гидромуфты, основные части насос (насосное колесо, связано с коленвалом двигателя), турбина (турбинное колесо, связано с КПП), обгонная (блокировочная) муфта, предназначенная для блокировки или гидротрансформатора (используется чаще, отличается от гидромуфты наличием реактора, конструкцией турбины со статором), используются для АКПП;
  4. вариаторные, принцип работы основан на использовании механической фрикционной передачи (вариатора), в большинстве случаев сочетается с гидромуфтой (гидротрансформатором) шестеренчатыми или планетарными передачами, используются для CVT (вариаторах), отличаются по конструкции, но об этом ниже.

Устройство

Во время сгорания горючего в силовом агрегате вырабатывается большое количество свободной энергии, которая должна быть передана ведущим колесам транспортного средства. Самая простая трансмиссия состоит из четырех деталей: сцепление, КПП, ведущий мост и дифференциал. Первый элемент находится между мотором и коробкой передач. Сцепление обеспечивает плавность хода во время старта или переключения передач. Существует два варианта механизма – сухой и мокрый. В первом случае диски работают при помощи трения, во втором они функционируют в жидкости. В ряде автомобилей устанавливается гидравлическое либо электромагнитное сцепление, но такие вариации не особо распространены. Сам механизм базируется на двух дисках, один из которых ведущий, а второй – ведомый. В обычном состоянии они сжаты, но при нажатии соответствующей педали отсоединяются.

Коробка переключения передач отвечает за скорость вращения колес, езду задним ходом и отсоединяет мотор и трансмиссию на длительное время. КПП бывает ступенчатой и бесступенчатой. К первой относятся «механика» и робот, ко второй – вариатор. Самой надежной КПП считается механическая, но для ее управления требуются соответствующие навыки. Пока что МКПП является самой распространенной, но ее постепенно вытесняет «автомат».

Мост – это опора, на которой крепится рама транспортного средства. Он может быть ведущим и ведомым. Первый получает от коробки крутящий момент и приводит колеса в движение. Ведомый мост выступает в роли простой опоры. Также он может быть передним и задним, а грузовых машин есть еще и средний.

Дифференциал – это конструкция, которая разделяет механическую энергию силового агрегата на два потока и направляет ее к колесам. Данный элемент не допускает проскальзывания покрышек на неровной дорожной поверхности. Дифференциал незаменим при поездках в гололед, зимой или по некачественным дорогам.

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.

Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.

Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.

Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

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. Крутящий момент от двигателя 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 главная передача и дифференциал. 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 муфты синхронизаторов. 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:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

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.

История разработки АКПП

Мало кто знает, кто изобрёл и придумал АКПП, но ведь именно это стало основой того автомобиля, к которому мы привыкли. Базой автоматической трансмиссии является планетарная коробка передач, оснащённая гидротрансформатором.

Когда появилась автоматическая коробка передач? АКПП «родилась» благодаря инженеру из Германии Герману Фёттингеру (Hermann Föttinger) в 1902 году. В тот момент она применялась для судостроения. Позднее в 1904 году братья-изобретатели Стартевенты из Бостона предоставили свою конструкцию, она выглядела как усовершенствованная механика.

Первый автомобиль, оснащённый планетарной коробкой передач — Ford Т. Принцип её действия состоял в плавности регулировки скоростного режима за счёт наличия двух педалей. Одна из них повышала и понижала передачу, а вторая включала заднюю. Таким образом, делаем вывод, что первая страна, которая изобрела АКПП – это США.

Первая в мире АКПП Hydramatic

В 1930 году над улучшением трансмиссии хорошо поработали инженеры компании General Motors, вышла в свет полуавтоматическая коробка. Сцепление в машине присутствовало, но управление над планетарным механизмом получила гидравлика. В ближайшее время наработку доработала фирма Крайслер, оснастив модуль гидромуфтой. С этим в мир пришла достойная замена двухступенчатой коробке передач, это – овердрайв.

Полностью автоматическую КПП миру подарила компания Дженерал Моторс в начале 1940 гг. Она представляла соединение четырёхступенчатой планетарной коробки с автоматической регулировкой гидравликой, оснащённую гидромуфтой.

Эта историческая сводка поможет читателям расширить свой кругозор. Теперь можно без труда ответить на вопросы: какая страна первая изобрела АКПП и в каком году её изобрели.

Принцип работы механической коробки передач для чайников – просто о сложном

Данный агрегат предназначается для включения вручную выбранной передачи. За счет изменения передаточного числа энергия работающего двигателя максимально приспосабливается к ведущим колесам. Сами валы вращаются внутри подшипников, чувствительно реагируя на изменения работы двигателя при переключении передачи.

Как работает двухвальная МКПП

Данная коробка характеризуется наличием только двух валов. Один из них через маховик и корзину сцепления соединяется с двигателем, а другой передает крутящий момент непосредственно ведущим колесам. Такого типа компактными коробками оснащается большинство современных автомобилей, тяжелых мотоциклов. Оба вала располагаются параллельно друг другу.

Именно этими элементами нагрузка передается непосредственно на рычаг, который включает выбранную скорость. Это происходит с помощью синхронизаторов, которые выравнивают угловые скорости оси и конкретной шестерни, блокируя ее.

Такие условия необходимы для плавной передачи вращения с ведущего на ведомый вал. При нейтральном положении коробки шестеренки обоих валов в сцепленном состоянии свободно вращаются вокруг своих осей.

Особенности работы трехвальной МКПП

Здесь используется три вида валов. Появляется промежуточный элемент с жестко закрепленными шестернями. Ведущая шестерня первичного вала раскручивает его. На ведомом валу располагаются синхронизаторы с муфтами, которые двигаются в продольном направлении. При включении скорости они блокируют нужную шестерню. Все валы входят в зацепление и начинают вращаться. Машина начинает движение.

Что делает синхронизатор

Усилие направляется на ее блокировочное кольцо, которое останавливает этот элемент. Таким образом, главное предназначение синхронизатора – это выравнивание угловых скоростей шестерни и вала. За счет этого и происходит включение скорости без резких ударов.

Технические характеристики МКПП Фольксваген Амарок

Передаточное число, кликните the tool
1 передача 4,82
2 передача 2,54
3 передача 1,49
4 передача 1,0
5 передача 0,76
6 передача 0,64
пер. заднего хода 4,37

Коэффициент преобразования = 7,53

(4,82 / 0,64 = 7,53)

Передаточные числа идентичны во всех исполнениях КП.

5- я и 6-я передачи — повышающие.

Максимальная скорость автомобиля достигается уже на 5-й передаче.

6- я передача используется в качестве ускоряющей для снижения расхода топлива благодаря заметному уменьшению оборотов двигателя. Пример для двигателя 120 кВт:

V макс, на 5-й передаче = 179,5 км/ч при 4135 об/мин;

V макс, на 6-й передаче = 178,9 км/ч при 3457 об/мин.

Адаптация КП к конкретному двигателю и автомобилю производится путем выбора передаточного числа главной передачи.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector