Коробка передач назначение способы переключения передач

Устройство коробки переключения передач

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно). Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. 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.

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер. Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

• 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.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки.
Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

• двухвальные, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
• трехвальные, устанавливаемые на легковые заднеприводные, а также на грузовые автомобили.

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Преимущества и недостатки МКПП

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	При неправильной эксплуатации повышенные нагрузки на ДВС

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

• выжать педаль сцепления до упора и передвинуть рычаг КПП в положение нейтральной передачи, если есть сомнения правильно ли выбрана скорость необходимо пошевелить рукоятку рычага в стороны, при нахождении рукоятки КПП в нейтральном положении рычаг свободно ходит вправо и влево;
• при переводе автомобиля на нейтральную ступень необходимо зафиксировать транспорт во избегании неконтролируемого движения, для этого машина ставится на ручной тормоз или выжимается педаль тормоза;
• при выжатом сцеплении и удерживании машины тормозом необходимо повернуть ключ зажигания, при этом должны загореться значки на панели приборов, как только потухнут почти все значки следует дальше повернуть ключ и после запуска двигателя отпустить ключ.

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

• отпустить педаль газа;
• левой ногой выжать педаль сцепления до упора;
• рукой передвинуть рычаг в необходимое положение;
• аккуратно отпустить педаль сцепления и потихоньку нажать педаль акселератора.

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. 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.

Источник

2017-10-24 Коробка передач автомобиля (КПП)

Трансмиссия автомобиля состоит из ряда важных деталей, одна из которых коробка передач (КПП). Этот узел в обязательном порядке ставится на любую легковую машину. Основное предназначение коробки переключения передач – своевременная передача определенного крутящего момента от мотора непосредственно на ось, к ведущим колесам. Вспомогательные функции состоят в изменении направления, а также величины передаваемого крутящего момента.

Ряд коробок в своей конструкции имеют узлы, дающие возможность разъединять трансмиссию и силовой агрегат на определенный период времени. То есть, по сути, это сцепление, интегрированное в коробку передач. Речь идет о таких видах КПП, как вариатор (CVT), у которого сцепление может иметь различные конструкционные схемы, коробка автомат с гидротрансформатором, роботизированная коробка передач с актуатором сцепления.

Классификация

Трансмиссия автомобиля может оборудоваться коробками, которые существенно отличаются по своему принципу действия, способу передачи заданного крутящего момента, конструкционным особенностям, включая способ взаимодействия между собой валов.

Принцип работы и варианты передачи необходимого крутящего момента

По своему принципу действия коробка передач (КПП) бывает ступенчатой и бесступенчатой, третий вариант – комбинированные коробки, используется очень редко.

По способу передачи определенного крутящего момента на легковых машинах применяется несколько основных решений:

• Механическая коробка передач (МКПП, жаргонно механика, на английском МТ (расшифровывается как Manual Transmission));
• Автоматическая коробка передач (АКПП, жаргонно автомат, на английском AT (расшифровывается как Automatic Transmission);
• полуавтоматическая, она же роботизированная коробка передач (РКПП, АМТ, жаргонно робот, на английском MTA (расшифровывается как Manual Transmission Automatically Shifted));
• вариаторная коробка передач (чаще используется название вариатор (CVT), с английского языка расшифровывается как Continuously Variable Transmission).

Механика, робот и автомат это ступенчатые коробки передач, вариатор – бесступенчатая. Есть еще один вид ступенчатых коробок – комбинированная, она же секвентальная, по принципу устройства механика, по способу переключения робот, по способу управления – автомат.

Способ взаимодействия и количество валов

В современных коробках передач применяется два основных способа взаимодействия между собой валов – механический и гидравлический. Механический применяется для вариатора, МКПП и АМТ, гидравлический предназначен для АКПП, а также вариатора.

Механический, в свою очередь, реализуется путем использования:

• зубчатой передачи, в преобладающем количестве случаев на основе конических или цилиндрических шестерен;
• планетарной передачи, включает такие элементы как солнечная шестерня (она называется просто – солнце), эпицикл (большое такое колесо, получившее название корона), рычажный механизм (называется водило, он же пространственная вилка) и зубчатые колеса (они же сателлиты);
• фрикционной передачи, самостоятельно практически не устанавливается, только с планетарными рядами или шестернями.

Гидравлический тип взаимодействия валов в чистом виде встречается очень и очень редко. Речь в преобладающем числе случаев идет о гидромеханической схеме, базирующейся на установке гидромуфты или гидротрансформатора, а также планетарной механической передачи.

Следующий важный параметр классификации – количество валов. Самые распространенные схемы три:

И для полноты картины четвертая – безвальная МКПП, очень редко используемое решение.

Двухвальная схема основана на установке двух валов, один первичный (ведущий), второй вторичный (ведомый). Классика жанра.

Трехвальная схема сложнее. Вала три, помимо двух вышеобозначенных есть еще и промежуточный. Помимо этого такая схема может быть соосной или несоосной (предполагает установку раздаточной коробки).

Многовальная схема соответствует двухвальной, только ведомых, а иногда и ведущих, валов бывает несколько.

Варианты переключения и включения передач

В ступенчатых коробках может использоваться ряд основных способов переключения передач. Применяются решения на основании:

• подвижных шестерен кареток, на легковых машинах практически не ставится;
• зубчатых муфт, это стандартная схема для МКПП и АМТ;
• шестерен постоянного сцепления и торцевых кулачковых муфт, как правило, на спорткарах;
• фрикционов, так переключается АКПП.

И последний вариант, укажем для общего развития, основан на использовании инерционных и центробежных муфт.

Еще отметим два важных момента. Первый – количество муфт, от этого напрямую зависит количество ходов, начиная с двухходовых и более. Второй. Коробка передач (КПП) современных моделей с целью выравнивания текущей угловой скорости шестерен может оборудоваться такой деталью как синхронизатор. Старые коробки шли без синхронизаторов.

Включение определенной передачи в ступенчатых коробках может осуществляться рядом способов.

Способ первый – механический, с использованием селектора переключения передач, гидро-, а в ряде случаев и механического, привода. Такая схема характерна всем ступенчатым коробкам передач, в том числе МКПП, АКПП и АМТ.

Способ второй – полуавтоматический с установкой сервопривода, актуатора переключения передач. Сервоприводы различаются по источнику преобразования энергии. Он может быть вакуумным, электрическим, механическим, зачастую комбинированным.

Способ третий – автоматический. В данном случае все решает электроника на основании информации, поступающей с датчиков на ЭБУ , передающего команды на исполнительные механизмы.

И последний момент классификации ступенчатых коробок, на котором остановим внимание, – количество передач, включая заднюю. Тут возможны различные варианты.

Конструкция

Исходя из представленной выше классификации следует понимать, что вариантов устройства коробки передач бывает огромное количество. Причем производители изобретают все новые решения с целью обеспечения максимально надежной и эффективной работы пары трансмиссия – двигатель. Рассмотрим общие схемы.

Устройство МКПП

Механическая коробка передач состоит из нескольких основных элементов и обязательно работает в паре с таким важным узлом как сцепление . Такая трансмиссия – классический вариант, был первым, постепенно вытесняется другими схемами.

Главные элементы МКПП:

• картер – корпус, в нем установлены все детали и узлы механики, в него заливается трансмиссионное масло для обеспечения смазки взаимодействующих между собой деталей;
• валы, передают крутящий момент непосредственно от мотора на ось к ведущим колесам, двухвальная, трехвальная и многовальная схемы различаются, в каждом случае надо рассматривать отдельно взятую коробку передач;
• механизм для переключения выбранной передачи, оборудуется различными устройствами, включая замковое и блокировочное;
• рычаг (селектор) для переключения передач.

Дополнительно на современных моделях обязательно устанавливаются синхронизаторы – узел, который ставится на вал, предотвращает деформацию, последующее разрушение шестерен. Это основные элементы, используются и дополнительные.

Устройство АКПП

Коробка автомат, она же автоматическая коробка передач , также может отличаться по конструкции. Базовые элементы те же что и в МКПП – валы, механизм и рычаг для выбора режима работы, в ряде случаев и переключения передач, картер. Их назначение аналогично. Отличий от механики несколько. Первое. Сцепление заменено на гидротрансформатор, его еще называют «бубликом», или гидромуфту (реже), они состоят из турбины, насосного колеса. Отличие гидротрансформатора от гидромуфты в наличии реактора и другой форме турбины со статором. Второе. Привод используется не механический, а гидромеханический. Трансмиссионная жидкость необходима не только для смазки деталей, но и используется как рабочая, для обеспечения передачи определенного крутящего момента. Третье. Наличие электронного блока управления с датчиками. Они бывают разнообразными, например, отметим блоки управления:

• двигателем (называется ECU);
• коробкой передач (используется термин TCU);
• управления трансмиссией (применяется аббревиатура TCM).

Все во многом зависит напрямую от производителя. Останавливаться на устройстве более подробно не будем, тема для отдельной большой статьи. Лишь отметим получившую наибольшее распространение схему. Она основана на использовании планетарных рядов с фрикционным переключением передач (пакетами фрикционов). Хотя возможны варианты, коробка автомат в конструкционном плане достаточно вариативна.

Конструкция АМТ

Роботизированная коробка передач практически полностью по конструкции соответствует МКПП, даже трансмиссионное масло в них иногда заливается одинаковое. Базовое различие – наличие привода, который заменяет сцепление. Приводы устанавливаются разные:

• электрический (электромотор плюс механическая передача);
• гидравлический (гидроцилиндры с электромагнитными клапанами);
• комбинированный, соединяет в себе первых два.

Отдельный разговор – роботизированная коробка передач с двойным сцеплением, она же преселективная. Принцип ее работы базируется на том, что двигатель и трансмиссия находятся в постоянном сцеплении друг с другом. У нее первичных вала не один, как у всех, а два. Плюс две фрикционные муфты, электрогидравлический модуль, пакеты фрикционов и гидравлические цилиндры. Причем фрикционы имеют или концентрическое, или параллельное расположение. И еще сцепление используется либо с сухим картером «сухое», либо с мокрым картером «мокрое», в масляной ванне. В остальном существуют различия между производителями.

Конструкция вариатора

Вариатор (CVT) состоит из трех базовых частей:

• сцепление;
• передача;
• механизм для обеспечения заднего хода, в большинстве случаев планетарный редуктор, но возможны и варианты.

Сцепление отличается по конструкции, наиболее часто ставится автоматическое центробежное, электромагнитного типа с ЭБУ, многодисковое, как правило, с «мокрым» картером. Ряд производителей, не мудрствуя лукаво, используют классический гидротрансформатор.

Вариаторная передача в преобладающем числе случаев клиноременная или клиноцепная (пара раздвижных шкивов плюс цепь или ремень трапецеидальной, клиновидной формы), но есть еще тороидная (пара соосных между собой вала с тороидной, сферической поверхностью), встречается гораздо реже. Для общего развития. Существует такой вариант как магнитная и ряд других передач.

Неисправности

Любая трансмиссия и коробка передач (КПП) подвержены поломкам, что связано с условиями эксплуатации и существенными нагрузками при работе. Основные причины выхода из строя – механическая деформация, износ, отсутствие обслуживания. Несмотря на все маркетинговые уловки трансмиссионное масло, если это роботизированная коробка передач или Механическая коробка передач, трансмиссионная жидкость ATF, если это автоматическая коробка передач, должны проверяться и меняться вовремя. О такой коробке как вариатор (CVT) лучше промолчать, для него «масляное голодание» верная смерть. Плюс ко всему причинами поломки могут быть стиль вождения, некачественные комплектующие, неправильный монтаж и другие. В зависимости от КПП выходят из строя механическая, гидравлическая и электрическая части.

О том, что неисправна коробка передач (КПП), говорят многие факторы. Это посторонние звуки, нарушение динамики движения, в ряде случаев движение автомобиля вообще невозможно ни вперед, ни назад. Поэтому при малейших неисправностях необходима диагностика.

Диагностика

Диагностика напрямую зависит от того, какая коробка передач (КПП) установлена. Визуальный осмотр и проверка на наличие следов деформации, подтекания трансмиссионного масла производятся обязательно на подъемнике.

Также широко применяется инструментальная диагностика. А если есть электронный блок управления, то и компьютерная диагностика с использованием сканера. В ряде случаев проводится проверка коробки на стендах.

Если ситуация совсем запущена, то самая крайняя мера – демонтаж, разборка и дефектовка коробки.

Ремонт и обслуживание

Плановое обслуживание коробки передач надо проводить при каждом ТО, хотя бы осмотр и проверку состояния трансмиссионного масла или жидкости. При необходимости регулируются как коробка передач, так и трансмиссия в целом. Если диагностика указывает на неисправности, то производится восстановление или замена узлов и деталей коробки. В самых критических случаях коробка передач (КПП) меняется в сборе.

И последнее – современная коробка передач настолько сложное устройство, даже классическая МКПП, не говоря уже о АКПП, АМТ и такой «неженке», как вариатор (CVT), что самостоятельный ремонт или ремонт в гаражном кооперативе невозможен в принципе. Необходимо сразу обращаться в техцентр. Иначе может случиться так, что не только коробку придется менять в сборе, но еще получить в довесок капитальный ремонт двигателя .

Источник