Устройство и принцип работы механической коробки передач

Виды автоматических коробок

Коробки автомат отличаются от механики методом передачи крутящего момента от коленвала двигателя к трансмиссии. Отличительна особенность АКПП – отсутствие прямого контакта между силовым агрегатом и элементами коробки передач. Момент вращения и мощность передаются через турбины гидротрансформатора АКПП и трансмиссионную жидкость. Такая конструкция называется «гидравлическая автоматическая коробка передач».

Управление автоматом осуществляется, благодаря работе специализированных электронных устройств. Современная коробка автомат получила дополнительные возможности:

• зимний режим;
• спортивный;
• режим экономичной езды;
• переключение передач как в автоматическом, так и в ручном режимах (типтроник);
• адаптация управления под индивидуальный стиль вождения оператора.

В отличие от механики, автомат гидравлического типа потребляет больше топлива, причина – низкий КПД гидротрансформатора. Это является своеобразной платой за комфорт.

Типтроник – одна из разновидностей коробок автомат, в которой, наряду с автоматикой, имеется возможность участвовать человеку в самостоятельном управлении режимами. Автоматическое управление классических АКПП не всегда способно регулировать скорость в следующих случаях:

1. Когда нужно добавить дополнительное ускорение авто (повышение передачи).
2. Понизить передачу на крутых виражах.
3. Тормозить при помощи двигателя и пр.

Без человеческого фактора не обойтись, когда нужно точно установить селектор АКПП в специальную прорезь на кулисном механизме.

Одновременно при этом требуется самостоятельно выбрать знак «+» либо «–». Только после правильного выбора режима, соответствующий сигнал поступает на ЭБУ для дальнейшего запуска алгоритма по переключению передач. В последних разработках новых моделей все чаще стали появляться для этих целей специальные «лепестки» — переключатели, которые размещены под рулевой колонкой.

Список видов коробок автомат можно дополнить названиями Autostick, Steptronic, Geartronic. Это та же коробка автомат Типтроник, которая представлена различными фирмами-автопроизводителями: АУДИ, БМВ, Вольво.

Назначение коробки переключения передач.

Коробка передач – это агрегат, который передает вращение от двигателя к колесам. Наличие коробки передач обусловлено тем, что вал двигателя вращается с очень высокой скоростью, и передавать такое вращение напрямую к колесам невозможно.

Трансмиссия автомобиля, куда и входит коробка передач, обеспечивает следующее:
— передача вращения от вала двигателя к колесам;
— присоединение и отсоединение двигателя от оси колес;
— оптимальная эксплуатация двигателя на данной скорости движения;

1. Механическая коробка передач

Чтобы понять общий принцип устройства механической коробки передач, вспомните о много скоростном спортивном велосипеде. Конечно же, конструкция КПП автомобиля сложнее, но такая упрощенная аналогия дает новичку понимание, как работает коробка передач.

На МКПП лежит функция изменения скоростей при движении за счет переключения шестерен при использовании водителем управляющего рычага. Разные по размеру шестеренки обеспечиваются разный по значению крутящий момент на колеса.

Первая передача, самая сильная, используется для начала движения автомобиля, при этом работает самая большая шестерня. Затем, про мере увеличения скорости движения, водитель переключает передачу на более высокую, размер шестерен уменьшается с повышением передачи. Так обеспечивается оптимальный расход топлива и бережная эксплуатация двигателя.

2. Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач позволяет водителю не переключать передачи на ходу, так как переключением управляет автоматика, а педаль сцепления при этом просто отсутствует. Это обеспечивает максимальный комфорт при управлении автомобилем.

У рычага АКПП есть четыре основных положения: P – стоянка, D – движение вперед, N – нейтраль, R – движение назад. Среди эксплуатационных удобств следует отметить также отсутствие отката автомобиля назад при стоянке под уклоном.

Автоматические коробки передач оснащены электронной системой управления, которая оптимальным образом переключает шестеренки в зависимости от скорости движения автомобиля и оборотов двигателя.

3. Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка это доработанная конструкция механической коробки. В классическую механику включили узлы с электронным управлением, с целью автоматизации управления сцеплением и переключением передач. При этом электроприводы управляют сцеплением и передачами по команде водителя, который выбирает передачу рычагом, в то время как в АКПП выбор скорости и переключение выполняется электронным блоком (компьютером). Проще говоря, электроприводы как бы имитируют работу водителя в части работы педалью сцепления и переключения шестеренок в КПП. Такие коробки получается удобнее механики и дешевле АКПП, но с точки зрения эксплуатации отличаются медленным срабатыванием автоматики.

4. Вариаторная коробка передач

В вариаторной коробке передач отсутствует переключение передачи с одной на другую. Представьте себе шестеренку конусообразной формы, в которой расстояние между зазубринами, за которые цепляется передаточный ремень, увеличивается плавно от одного края к другому. Таким образом вариаторы располагают бесконечным числом передач, и обеспечивают работу двигателя в наиболее выгодных режимах. При езде на вариаторном автомобиле разгон обеспечивается максимально плавно.

Преимущества

Разобравшись, как работает роботизированная коробка передач, водители понимают, что это действительно инновационное решение. Например, компания VAG внедряет такие КП на автомобили марок Шкода, Ауди, Порше и т.д. Роботизированной системой также оснащают некоторые модели Форд и Хонды.

По сравнению с другими коробками, роботы имеют следующие плюсы:

 Долговечность — обуславливается наличием уже проверенной конструкцией МКПП.

 Небольшой расход масла — обеспечивается благодаря малыми габаритами трансмиссии.

 Улучшенная динамика — возникает по той же причине, что и небольшой расход рабочей жидкости.

 Показатели сцепления показывают лучшую эффективность.

 Цена робота ниже, чем у автоматических коробок.

Автомобиль, оснащенный РКПП, по стоимости будет ниже, чем тот, что оснащен автоматом. Кроме этого, во всех вариациях роботизированного агрегата присутствует функция самостоятельного переключения передач.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы коробки передач, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Работа коробки запускается сразу после пуска мотора. В движение приходит маслонасос, нагнетающий давление жидкости. Колесо гидротрансформатора раскручивается в соответствии со скоростью вращения коленвала. Реакторные и турбинные остаются неподвижными.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных коробках передач, при скорости 20-60 км/ч происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

Автоматическая система занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

Коробка автомат включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП сказать довольно трудно. Управлять автоматом после механики бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и более современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

Отличная статья в тему: Вариатор или автомат: что лучше и надежнее, плюсы и минусы, чем отличаются коробки передач, в чем разница

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный режим. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный режим.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

Механическая коробка для начинающих

Эксплуатация механической коробки является сложной задачей для «чайников», как часто называют начинающих водителей. Необходимо контролировать обороты двигателя, переключать скорости, при этом не терять концентрации и следить за дорогой.

Для управления механической коробкой необходимо:

• запомнить алгоритм переключения передач;
• контролировать значения скорости и оборотов визуальным методом (по приборам);
• нажатие и отпускание педали сцепления выполняется плавно и до упора.

Если у водителя нет уверенности в своих силах, то рекомендуется потренироваться в управлении на свободной площадке. Постепенно человек начинает распознавать моменты переключения передач на слух. После этого для него не возникает трудностей при эксплуатации механической трансмиссии.

Скоростные диапазоны движения и схема переключения скоростей

Для автомобилей с двигателями объемом 1,2-2,0 л производители рекомендуют выдерживать скорости на передачах:

• первая — трогание с места и движение до скорости 20-30 км/час;
• вторая — разгон до 30-40 км/час;
• третья — движение со скоростью до 40-60 км/час;
• четвертая — 60-80 км/час;
• пятая — быстрее 80 км/час.

Рекомендуем: Устройство задней подвески

Значения указаны для движения по дороге с твердым покрытием. При эксплуатации автомобиля по бездорожью или скользкой трассе значения скоростей будут иными. Кроме того, для интенсивного разгона скорость на передаче может превышаться.

Пример графика скоростных диапазонов механической трансмиссии

Двигатели современных автомобилей не позволяют раскрутить коленчатый вал свыше допустимых оборотов, поскольку оборудованы электронным ограничителем.

Рекомендации со скоростными режимами движения на каждой передаче приведены в инструкции по эксплуатации автомобиля. В период обкатки возможно снижение показателей, необходимое для приработки деталей.

Подробный алгоритм переключения скоростей выглядит следующим образом:

1. Быстрым и плавным движением левой ноги выжать педаль сцепления до упора. Педаль газа при этом отпущена.
2. В момент достижения педалью сцепления низшей точки перевести рычаг выбора передачи в желаемую точку.
3. Плавно отпустить педаль сцепления, одновременно немного прибавляя обороты правой ногой. Этот пункт позволяет компенсировать снижение скорости транспортного средства за время переключения.
4. Добавить газ для достижения желаемой скорости.

Основные ошибки новичков — чего следует избегать

Неточности, которые допускают начинающие водители при работе с механической коробкой:

1. Сложности с троганием. Малоопытный водитель не может определить момент начала функционирования сцепления и работает им слишком быстро или медленно. Из-за этого мотор либо глохнет, либо подгорают фрикционные накладки сцепления.
2. Отсутствие слухового определения числа оборотов. Новичок продолжает ехать на повышенной частоте вращения, вместо того чтобы перейти на другую передачу. Или наоборот, не чувствует снижения оборотов мотора, продолжая попытки разгона на повышенной скорости. В обоих случаях двигатель подвергается сильным нагрузкам, снижающим ресурс. Кроме того, повышается расход топлива.
3. Попытки тронуться с места на повышенной передаче. Теоретически, опытный водитель может поехать с места со 2-й или 3-й передачи.
4. Удержание левой ноги на педали сцепления. Из-за этого устает ступня, постоянно находящаяся в напряжении. Немного поджатая педаль частично отключает сцепление, увеличивая его пробуксовку и износ.
5. При переключении левая рука неопытного водителя смещает руль в сторону, отклоняя авто от движения по выбранной траектории.

Как переключаться и слушать двигатель?

В процессе движения автовладельцу необходимо распознавать число оборотов двигателя на слух. Помощником малоопытным водителям является тахометр. При эксплуатации бензинового двигателя рекомендованный диапазон оборотов лежит в пределах 2-3 тыс. об/мин, для дизеля — 1,5-2,5 тыс. об/мин.

Принцип работы и срок службы АКПП

При запуске мотора в гидротрансформатор попадает трансмиссионное масло, давление внутри увеличивается, начинают вращаться лопасти центробежного насоса.

Этот режим предусматривает полную неподвижность реакторного колеса вместе с главной турбиной.

Когда водитель переключает рычаг и нажимает педаль, повышается число оборотов лопастей насоса. Скорость вихревых масляных потоков увеличивается, и запускаются лопасти турбины. Жидкость попеременно перекидывается на реактор и возвращается обратно к турбине, обеспечивая увеличение ее эффективности. Крутящий момент передается на колеса, автотранспорт начинает двигаться.

Как только требуемая скорость будет набрана, то лопастная центральная турбина и насосное колесо начнут двигаться одинаково. Вихри масла попадают на реакторное колесо с другой стороны, поскольку движение может быть лишь в одну сторону. Оно начинает крутиться. Если машина идет на подъем, то колесо останавливается и передает центробежному насосу больше крутящего момента. Достижение нужной скорости ведет к смене передачи в планетарном ряду.

Если машина останавливается или ее скорость снижается, то давление рабочей жидкости также уменьшается, и передача переключается вниз. После выключения мотора в гидротрансформаторе исчезает давление, из-за чего невозможно завести автомобиль с толкача.

Вес АКПП достигает 70 кг в сухом состоянии (гидравлический трансформатор отсутствует) и 110 кг — в заправленном. Чтобы автомат нормально функционировал, надо контролировать уровень рабочей жидкости и правильное давление — от 2,5 до 4,5 бар.

Ресурс коробки может различаться. В одних автомобилях она служит около 100 000 км, в других — больше 500 000 км. Период службы зависит от того, как водитель следит за состоянием агрегата, вовремя ли заменяет расходные материалы.

Синхронизаторы

Это важная составляющая любой механической трансмиссии. Служат синхронизаторы для сглаживания скорости вращения шестерни и вала. Переключение передач благодаря синхронизаторам происходит быстро и мягко. В устройство входит:

• Блокировочное кольцо.
• Ступица.
• Шестерня, имеющая фрикционный конус.
• Муфта включения.

Ступица – это главный элемент узла. Она имеет два шлица (наружные и внутренние). За счет них механизм соединяется с валом трансмиссии, двигаясь по нему в разную сторону. Благодаря наружному шлицу элемент соединяется с муфтой включения. Также устройство ступицы предполагает наличие трёх пазов. Каждый установлен под углом в 120 относительно друг друга. Данные пазы служат для установки «сухарей». Что это такое? Это подпружиненные элементы, фиксирующие муфту в положении «нейтраль». При такой установке муфты синхронизатор коробки не работает. Маховик свободно вращается, не передавая момент на коробку. Сама муфта соединяет шестерни с валом коробки. Деталь устанавливается на ступице. С внешней стороны она соединяется с вилкой КПП.

Изображение взято с сайта carnovato.ru

Для выравнивания угловых скоростей используется блокировочное кольцо. Сглаживание вращения происходит за счёт трения. Кольцо не дает муфте замкнуться, пока шестерня и вал не будут иметь равные обороты вращения. Внутренняя часть блокировочного кольца обладает конусной формой.

Как работает синхронизатор в МКПП:

• Муфта при нерабочем состоянии находится в среднем положении. Шестерни на валах трансмиссии свободно вращаются.
• При выборе водителем передачи, муфта двигается к шестерне посредством вилки. При этом муфта двигает блокировочное кольцо. Последнее прижимается к конусу шестерни.
• Кольцо прокручивается и блокирует последующее движение муфты.
• За счет трения, обороты вала и шестерни выравниваются.
• Муфта зацепляет вал и шестерню КПП.
• Передается крутящий момент от маховика ДВС.

Распространенные ошибки при использовании АКПП

1. Самой распространенной ошибкой, приводящей к поломке АКПП, является включение режима «D» — «драйв» (движение вперед) без полной остановки при движении задним ходом. И, то же самое, только наоборот – включение режима «R» (задний ход) без полной остановки при движении вперед.
2. Вторая распространенная ошибка (скорее, заблуждение) связана с режимом «N» (нейтралка). Дело в том, что данный режим является экстренным, чтобы разблокировать колеса для кратковременной буксировки или перестановки машины в случае какой-либо неисправности. И только для этого!Но многие неопытные водители используют нейтральный режим «N» в пробках при кратковременных остановках, что приводит к гидравлическому удару и преждевременному износу АКПП. В пробках при частых остановках нужно использовать режим «D» вместе с педалью тормоза. Если нужно остановиться – нажимается педаль тормоза, если нужно медленно продвинуться вперед – педаль тормоза просто отпускается, и машина медленно катится вперед. И так можно ездить целый день.
3. Третья ошибка – переход в нейтральный режим «N» из режима «D» на ходу, в движении по трассе. Это опасно (особенно на большой скорости), так как может заглохнуть двигатель, в результате чего отключится гидроусиление руля и усиление тормозов, и автомобиль станет почти неуправляемым.
4. Еще одна ошибка – буксировка машины с АКПП на расстояние больше 40 км и на скорости более 50 км/час. В коробке «автомат», в отличие от МКПП, система подачи масла работает под давлением, но при буксировке она не работает. Соответственно, детали «автомата» вращаются «на сухую», без смазки, в результате чего происходит их очень быстрый износ.
5. Нередкой ошибкой является попытка завести машину с АКПП «с толкача». И хотя такие попытки часто приводят к желаемому результату (двигатель запускается), все равно на механизм АКПП это действует разрушающе, и при такой частой эксплуатации «автомат» может не выработать и половины заложенного ресурса.

«Автоматы»

Владельцы особого агрегата трансмиссии, «автоматов», получают автоматизированную работу крутящего момента. Различия между ними заключаются в количестве, способе передач, типе сцепления. Они единственные, которые имеют до 8-ми передач.

Главной деталью здесь является редуктор. Преобразует крутящий момент гидротрансформатор, а регулирует планетарный редуктор — гидравлика. В таком типе КПП автовладельцы отыщут несколько режимов передач:

• спорт;
• классика;
• зима;
• ручное переключение.

Такое устройство позволяет не зависеть от погодных условий и других обстоятельств. АКПП характеризуется удобством управления, возможностью концентрироваться только на движении авто. Данный тип подходит для начинающих автолюбителей и женщин, имеет экономный режим эксплуатации двигателя. В противовес очевидным плюсам вы почувствуете повышенный расход топлива, высокую стоимость обслуживания, незначительную потерю в динамике и скорости. С «автоматами» практически невозможно выбраться из грязи, снежного завала путем «раскачки» машины.

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.

Удобный «автомат»

Водители современных авто, особенно новички, предпочитают выбирать модели, укомплектованные автоматической коробкой. Простота эксплуатации и отсутствие необходимости работы со сцеплением подкупают многих. Но так ли велик вес этих достоинств по сравнению с недостатками АКПП?

Все виды коробок передач, по сути, нацелены на одно: принять, преобразовать, передать и изменить направление крутящего момента. АКПП не исключение, и разновидностей их бывает несколько. Для примера возьмем классику: трехступенчатую КП, снабженную гидравлическими приводами и гидротрансформатором.

Итак, основные элементы АКПП:

• гидротрансформатор, «симбиоз» сцепления и гидромуфты. Именно этот механизм отвечает за преобразование и передачу момента силы, а рабочим элементом при этом выступает жидкость (трансмиссионное масло);
• планетарный редуктор – главный узел АКПП. Основой его выступает планетарная передача и три основных звена: солнце, водило и эпицикл. В качестве ведущего может быть выбрано любое из звеньев, в зависимости от задумки конструктора.
• гидравлическая система управления. Цель работы данного механизма – управление планетарным редуктором.

По своему строению АКПП подразделяются на адаптивные и регулируемые. В первом случае коробка передач «запоминает» манеру вождения водителя и переключает скорости в соответствующем режиме. Регулируемый тип автоматов зависит от действий водителя. Такие коробки могут функционировать в нескольких заданных режимах, которые можно переключать вручную.

Достоинства АКПП

Среди главных достоинств АКПП обычно указывают простоту и удобство вождения, а также отсутствие рычага сцепления. Но есть и еще несколько положительных моментов:

• автоматические коробки просты и неприхотливы;
• АКПП обеспечивают более высокий уровень безопасности;
• отсутствует риск перегрузки мотора;
• работа автомата плавная, без рывков;
• снижается риск ДТП, особенно по скользкой дороге, поскольку автоматические КП оснащаются разными удобными функциями, обеспечивающими лучшие условия передвижения.

Недостатки АКПП

Из недостатков автоматики можно выделить:

• дорогое техобслуживание и ремонт;
• запрет на торможение в режиме «драйв» и пробуксовку;
• более медленный разгон по сравнению с МКПП;
• увеличенный расход горючего;
• больший вес коробки.

О целесообразности использования АКПП на большегрузных автомобилях можно спорить. Есть модели (те же Volvo), которые неплохо справляются со своими задачами при условии бережливости водителя, хороших дорог и отсутствия перегруза. Отечественные же реалии требуют от транспорта большей выносливости узлов. Для этих целей оптимально использование КПП ЯМЗ 236 и аналогичных моделей механических коробок.

Устройство механической коробки передач

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

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.

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.