Назначение КПП: что нужно знать

Назначение КПП: что нужно знать

Практический каждый, кто имел дело с автомобилем или другим видом колесной техники, хорошо знает, что кроме двигателя в устройстве ТС также используется коробка передач. Коробка передач (КПП или трансмиссия) по важности является вторым агрегатом после двигателя на разных видах транспортных средств.

При этом существует несколько видов коробок передач, однако основной задачей данных агрегатов на машине является получение, преобразование и дальнейшая передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса автомобиля. Далее мы подробно рассмотрим назначение коробки передач и для чего нужна коробка передач в устройстве трансмиссии авто.

Для чего нужна коробка передач в автомобиле

Итак, коробка передач считается основным элементом трансмиссии автомобиля. Как уже было сказано, основным ее предназначением является изменение крутящего момента от двигателя, а также скорости движения и направления движения авто. Также коробка позволяет «отсоединять» двигатель от трансмиссии во время переключения передач.

Именно благодаря КПП автомобиль получает возможность двигаться вперед и назад, движение можно осуществлять с разной скоростью, при этом двигатель стабильно работает на разных скоростях и нагрузках, а также достигается плавное переключение передач в процессе езды.

Чтобы было понятно, основной задачей КПП является необходимость обеспечивать как требуемые динамические показатели автомобиля, так и показатели топливной экономичности двигателя. При этом учитываются разные условия движения, нагрузка, скорость и т.д.

• Идем далее. Диапазон оборотов двигателя отличается от диапазона вращения колес. Также применительно к ДВС нужно учесть обороты максимальной мощности и максимального крутящего момента.

Так вот, для старта и разгона нужен крутящий момент, тогда как для езды с высокой скоростью и преодоления больших нагрузок нужны обороты мощности. При этом особенностью ДВС является то, что обороты крутящего момента «средние» (3000-3500 об/мин) тогда как на «мощностные» обороты двигатель выходит ближе к максимальным значениям (5500-6000 тыс. об/мин.).

Простыми словами, если нагрузка на мотор будет большой, а обороты слишком низкие, двигатель «не вытянет» по мощности и заглохнет. Если же обороты будут слишком высокими, при этом езда с высокой скоростью не нужна, сильно возрастает расход топлива. Чтобы добиться оптимального баланса, в коробке предусмотрено изменение передаточных чисел (передаточное отношение).

Благодаря такой возможности можно уверенно стартовать с места, двигаться с небольшой скоростью, осуществлять движение задним ходом и т.д. Также удается поддерживать обороты двигателя в оптимальном диапазоне применительно к постоянно меняющимся дорожным условиям и нагрузкам.

Например, разгон автомобиля предполагает необходимость преодолеть высокие значения сил сопротивления (преодоление повышенного трения и сил инерции). Наличие КПП делает возможным трогание с места и разгон до средних и высоких скоростей, который предполагает плавный или ступенчатый переход с низких на повышенные передачи (переключение передач).

В результате скорость нарастает постепенно, сильно снижаются динамические нагрузки на двигатель и трансмиссию. При этом обороты оптимально удерживать именно в диапазоне высоких значений крутящего момента двигателя.

С учетом веса и особенностей ТС, установленного двигателя, целевого назначения транспорта и ряда других характеристик и особенностей конструкторы производят подбор количества передач и передаточных чисел в коробке, главной передаче, раздаточной коробке и т.д. (при наличии).

Разновидности КПП: типы коробок передач

Разобравшись с назначением коробки, следует отметить, что сами КПП бывают ступенчатыми, бесступенчатыми и комбинированными. Давайте рассмотрим указанные виды коробок более подробно. Прежде всего, наиболее распространенным типом КПП являются ступенчатые коробки передач. В таких КПП крутящий момент изменяется ступенчато. К данному типу можно отнести МКПП (механика) и РКПП (коробка-робот).

• Механическая коробка передач является многоступенчатым цилиндрическим редуктором, где предусмотрено переключение передач самим водителем вручную. МКПП бывают четырехступенчатыми, пятиступенчатыми, шестиступенчатыми и т.д. Главным плюсом такой коробки считается надежность и простота, а также полный контроль во всех режимах.

Минусом можно считать необходимость постоянного ручного переключения передач и связанные с этим сложности. По этой причине коробки с автоматизированным управлением в последнее время сильно теснят «механику».

• Коробка-робот (роботизированная коробка передач) является все той же механикой, однако функции выключения сцепления и переключения передачи полностью автоматизированы благодаря использованию отдельных исполнительных механизмов под управлением ЭБУ коробкой (например, коробки АМТ).

Самые современные РКПП имеют два сцепления и отличаются сложной конструкцией. При этом двойное сцепление делает процесс переключения быстрым и плавным, передача крутящего момента происходит без разрыва потока мощности от ДВС на колеса.

В результате такая коробка переключается быстрее, чем это смог бы сделать водитель-профессионал или опытный пилот на гоночном авто. Машина с таким «роботом» (например, DSG) отличается быстрым разгоном, а также поддержанием оптимальных оборотов мотора и одновременно высокой топливной экономичностью. Недостатком принято считать сложность ремонта, сниженный ресурс, низкую ремонтопригодность и высокую стоимость отдельных запчастей и элементов.

• Также существуют бесступенчатые коробки CVT. Под таким типом следует понимать КПП вариатор (CVT или вариаторная коробка передач). Главное отличие таких трансмиссий в том, что фиксированных физических ступеней в них нет.

Такая особенность позволяет изменять передаточное число в вариаторе плавно, по сравнению со ступенчатыми коробками. Также крутящий момент от двигателя передается за счет гидравлического или механического сцепления (намного сильнее в данном случае распространен первый вариант в виде гидротрансформатора).

Рекомендуем также прочитать статью о том, как отличить робот от автомата внешне и по другим основным признакам. Из этой статьи вы узнаете об основных отличиях АКПП от робота, а также как можно быстро определить тип коробки автомат на автомобиле.

Коробка вариатор уверенно разгоняет автомобиль с места, тяга постоянно передается на колеса, передаточное число изменяется плавно, достигается максимальный комфорт при езде. Основной минус такой КПП – вариатор не рассчитан на большой крутящий момент, его не ставят в паре с мощными двигателями, так как отмечается сильное снижение надежности и ресурса.

• Гидромеханические коробки, которые иногда называют комбинированными коробками передач или просто АКПП коробка-автомат, являются «классическими» автоматическими КПП. Конструкция проверена временем, включает в себя гидротрансформатор в роли сцепления (обеспечивает бесступенчатую регулировку крутящего момента), а также механическую планетарную коробку передач (планетарный редуктор).

Автоматы данного типа могут иметь 6, 7 или даже 8 ступеней или скоростей (например, распространенная 8-и ступенчатая коробка ZF). Такие КПП достаточно быстро и плавно переключают передачи, отличаются высокой надежностью и большим ресурсом, хорошо выдерживают большой крутящий момент и нагрузки.

К минусам данных АКПП можно отнести увеличенный расход топлива, снижение КПД по причине потерь в ГДТ, худшую динамику разгона по сравнению с вариатором или роботом с двойным сцеплением. При этом новейшие версии гидромеханических автоматов не сильно уступают другим типам АКПП.

Еще добавим, что большинство автоматических коробок (кроме старых гидромеханических автоматов) независимо от типа (вариатор, робот или «классическая» АКПП), имеют режим Типтроник. Данный режим полуавтоматический, имитирует ручное переключение передач самим водителем. Также коробка автомат может быть адаптивной (отдельно подстраивается под манеру езды конкретного водителя).

Что в итоге

Как видно, коробка передач предназначена для передачи крутящего момента, а также для его преобразования с учетом разных условий движения, нагрузки на мотор, скорости и т.д.

Основная задача и назначение КПП – позволить подобрать оптимальные обороты двигателя с учетом скорости, нагрузок и конкретных условий, чтобы двигатель работал в диапазоне оптимальных оборотов, не подвергался большим нагрузкам, а также не перерасходовал горючее.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какую автоматическую коробку передач лучше выбрать. Из этой статьи вы узнаете о плюсах и минусах разных видов АКПП, а также на чем остановить свой выбор с учетом особенностей агрегатов разных типов.

Что касается видов КПП, сегодня можно выделить не только МКПП и классические автоматы, но также вариаторы и роботы. При этом роботизированная коробка с двойным сцеплением и электронным управлением считается наиболее перспективной и современной разработкой, однако на практике, особенно после выхода на рынок «классических» 8-ступенчатых АКПП ZF и Aisin, гидромеханический автомат продолжает оставаться серьезным конкурентом для других типов автоматических трансмиссий.

Читайте также

Как отличить робот от автомата внешне и по доступным. Отличия коробки робот от автоматической КПП: на что обратить внимание. Как отличить робот от автомата (визуально, в движении). Рекомендации.

Какую автоматическую коробку передач выбрать: в чем. Чем отличается «классическая» АКПП с гидротрансформатором от роботизированной коробки передач с одним сцеплением и преселективных роботов типа DSG.

Отличие вариатора от автомата и робота: какая коробка. Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Роботизированная коробка передач: отличие от. Чем отличается коробка робот от классического гидромеханического автомата АКПП. Виды роботизированных трансмиссий, плюсы и минусы автоматов, что выбрать.

Разновидности АКПП: отличия и виды коробок автомат Какие существуют виды и типы АКПП: разновидности автоматических коробок передач, отличия, основные преимущества и недостатки различных типов КПП автомат.

Робот или автомат: какой тип КПП лучше выбрать Что лучше выбрать, автомат с гидротрансформатором или роботизированную КПП с одним или двумя сцеплениями. Плюсы и минусы данных типов коробок, рекомендации.

Для чего необходима коробка передач в автомобиле

Весь перечень
Тюнинг выхлопной системы
Ремонт катализатора
Замена гофры глушителя
Ремонт глушителя
Чип тюнинг
Удалить сажевый фильтр
Отключение клапана ЕГР
Активный выхлоп
Цены по маркам
Прайс, цены, работы
Как нас найти
О компании
Фото, видео
Примеры работ
Прайс лист
Цены на услуги

Главная > Зачем нужна в автомобиле коробка переключения передач и как она работает

Зачем нужна в автомобиле коробка переключения передач и как она работает

Коробка передач в машине – важный узел трансмиссии. Без неё колёса, исполнительный инструмент ходовой части, не получат нужный для конкретной ситуации вращательный момент от силовой установки.

В нашей статье рассмотрим принцип работы КПП в автомобиле, расскажем, что такое коробка передач, о ее достоинствах и недостатках.

Немного истории

Вначале вспомним вкратце историю создания передачи в машине. Коробка в автомобиле появилась вскоре после двигателя. «Виновницей» рождения КПП стала женщина, супруга создателя первого в мире авто, К. Бенца.

В 1886 году Берта отправилась в дальнюю для тех времён, поездку (80 км), к своей матери, и была очень недовольна тем, что ей приходилось толкать машину на всех подъёмах в пути.

Жена Бенца высказала всё, что думает о нём и его автомобиле мужу, и Карлу пришлось срочно изобретать первые в мире передачи в автомобиле, помогающие, говоря современным языком в различных режимах движения.

Устройство представляло собой пару дисков с выемками для ремня, расположенных на ведущем валу. Ременной привод КПП первого поколения переключался при помощи массивного рычага.

К делу усовершенствования механизма вскоре подключились другие «отцы» автомобилестроения: В. Майбах и Л. Рено. Вильгельм заменил диски Бенца на зубчатые колёса, это изобретение сохранилось в настоящее время на велосипедах.

Луи в 1899 году стал изобретателем настоящей трёхступенчатой передачи в автомобиле, оснащённой задним ходом. Именно эту модель можно считать прародительницей всех механических КПП в автомобилях.

Коробка-автомат появилась позже, в 1928 году Г. Феттингер разработал гидротрансформатор, который стал основой первой АКПП, устанавливаемой на автобусах. На легковых машинах, это был американский Бьюик, автоматы появились в 1947 г.

Эволюция КПП в машинах продолжалась. Первый вариатор появился во второй половине семидесятых годов прошлого столетия на Volvo. Через, примерно, 10 лет конструктора Porsche создали роботизированную коробку передач для спорткаров. Первые модели получились не совсем удачными, положение исправили в немецкой компании Volkswagen, выпустившие в 2003 году РКПП с двумя сцеплениями, знаменитую DSG.

В настоящее время усовершенствование КПП в автомобиле продолжается, разрабатываются модернизированные версии автоматов различного типа.

Рассмотрим подробно, для чего нужна коробка передач в автомобиле, принцип работы КПП, а также достоинства и недостатки каждого из основных видов: механики, автомата, вариатора и робота.

Термины

Перед тем как рассмотреть различные виды КПП автомобиля, устройство и принцип работы, поговорим о терминах, встречающихся в статье о трансмиссии.

• КПП или коробка переключения передач – устройство, передающее крутящий момент силового агрегата к колёсам.
• Передача – набор в КПП, состоящий из шестеренок, необходимый для регулировки соотношения между оборотами мотора и скоростью вращения колёс. Это слово также обозначает выбранную водителем (в случае с МКПП) или автоматом скорость движения.
• Сцепление – узел, позволяющий подключать/отключать силовую установку от КПП.
• Рычаг КПП или ручка, он же, джойстик – передаточный механизм, с помощью которого производится переключение передач.

Также отметим, что обозначение конкретных скоростей на модели автомобиля расположены, как правило, на рычаге коробки переключения передач.

Латинская литера R означает расположение задней передачи или скорости.

Механическая КПП в машине – что это такое, преимущества и недостатки

Начнём с классики жанра, МКПП. Рассмотрим, как выглядит коробка передач – механика, как называют иногда этот вид трансмиссии. Он представляет собой многоступенчатый редуктор цилиндрической формы с валами и расположенным на них ведущими и ведомыми шестерёнками.

Всего валов может быть два или три, в зависимости от конструкции:

• Ведущий.
• Промежуточный.
• Ведомый.

На первом установлена корзина сцепления, задействованная на присоединении или отсоединении мотора к механической КПП.

На промежуточном – размещены жёстко зафиксированные шестерёнки, принимающие вращение от силовой установки.

Выходной вал оснащён свободно вращающимися шестернями. сообщающими крутящий момент колёсам машины. Они фиксируются при помощи перемещающихся по валу зубчатых муфт.

Принцип работы коробки передач механики следующий:

• Водитель автомобиля, выжимая педаль сцепления, разъединяет силовую установку от моторного вала в коробке.
• После этого он выбирает нужную ему для конкретного момента передачу, перемещая муфту при помощи рычага переключения к нужной шестерёнке.
• Фрикционное кольцо (синхронизатор), установленный между зубчатой муфтой и шестерней, начинает вращаться быстрее или, наоборот, тормозит шестерёнку, в соответствии со скоростью двигателя.
• Достигнув одинаковой частоты вращения с шестерней, муфта зубьями соединяется с ней, включая тем самым нужную передачу.
• В этот момент водитель отпускает аккуратно сцепление, коробка присоединяется к двигателю, машина едет с нужной скоростью – крутящий момент передаётся на приводные механизмы, затем на колёса.

Для запуска заднего хода ведущая и ведомая шестерни соединяются через промежуточную без синхронизатора и муфты.

Корзина сцепления считается наиболее уязвимой в работе, так как выходит часто из строя по причине некорректных действий водителя в момент действий с педалью сцепления.

В настоящее время производятся механические коробки передач для автомобиля с пятью, шестью, семью переключениями, а также обязательным задним ходом. Для начинающих свой путь на большой дороге, имеются в виду автолюбители, скажем, что особенностью комплектации автомобиля МКПП считается наличие крайней слева третьей педали – сцепления.

Плюсы и минусы МКПП

Разобравшись, как работает коробка передач МКПП, рассмотрим достоинства и недостатки этого трансмиссионного узла.

• Самая дешёвая автомобильная коробка передач по сравнению с другими видами.
• Относительно малый вес, опять-таки, если сравнивать с автоматом или иными КПП, что даёт экономию в потреблении горючего, улучшении динамических качеств.
• Высокая производительность. Механическая КППП максимально использует возможности силового агрегата.
• Улучшенные разгонные характеристики. Пока автомат «думает» своими электронными «мозгами», механика уже бодро стартует. Исходя из этого спортивные болиды оснащены МКПП.
• Более простой ремонт, долговечность. Отсутствие электронных схем позволяет опытному механику оперативно справиться с выявлением дефекта и устранением неисправности. При корректной эксплуатации МКПП служит столько же, как и сам автомобиль.
• Экономичность. По определению: машина с коробкой автоматом тратит на 10-15% больше топлива, чем механическая КПП.

К перечисленному нужно добавить: МКПП передачи в автомобиле удобнее. Такие машины можно буксировать на любой сцепке, самому владельцу можно транспортировать прицепное устройство или выполнять буксировку, устанавливать рычаг МКПП в качестве стояночного тормоза на подъёме и т.д.

Однако неспроста стали изобретать различные коробки-автоматы, так как работа этой коробки передач не вполне устраивала автолюбителей.

Назовём минусы механики:

• Множество лишних, по мнению неопытных водителей и автоледи, движений – нужно постоянно переключать этот торчащий из консоли рычаг, думать, когда это нужно сделать, на какой скорости.
• Переключения следует выполнять аккуратно, чтобы не запороть сцепление или детали КПП.
• Потеря мощности двигателя в момент переключения передач, причём это происходит как при переходе на низшую, так и на высшую стороны.
• При работе с механической коробкой передач водитель должен быть постоянно наготове к совершению каких-либо действий с КПП, что не требуется при управлении автомобиля с АКПП. Здесь он чувствует себя более комфортно.

Однако, как можно заметить, все минусы касаются начинающих малоопытных водителей. Выработав определённые рефлексы, можно получать удовольствие от работы с механической «ручкой».

Что такое коробка-автомат в автомобиле

Рассмотрим, как работает КПП с автоматическим переключением передач. По сравнению с механикой это более сложное устройство с несколькими сотнями компонентов, основными элементами которого считаются планетарный механизм и гидротрансформатор. Помимо них в корпусе присутствуют фрикционная и обгонная муфты, механизмы соединения.

Гидравлический трансформатор задействован на передаче крутящего момента от двигателя к КПП, оснащён тремя колёсами с лопастями. Механизм расположен в герметичном кожухе, в пространстве которого находится трансмиссионное масло, являющееся рабочим телом АКПП. Оно передаёт энергию путём работы лопастных колёс на планетарный механизм, состоящий из зубчатых шестерёнок.

Почему назвали планетарный? В центре механизма расположена центральная шестерёнка, как бы, солнце, если сравнить по аналогии с работой солнечной системы. Вокруг находятся «планеты», разные по размерам шестерёнки, вращающиеся вокруг неё. Различие в размерах обуславливает разные скорости вращения этих деталей.

Взаимодействие шестерёнок, соответственно, выбор определённой скорости, производится при помощи блока управления. Электронные «мозги» сами решают, какая передача должна быть задействована в данный момент.

Плюсы и минусы АКПП

Как и у предыдущей КПП, у автомата есть свои сильные и слабые стороны:

• Комфортные условия для поездки. Наличие АКПП даёт возможность полностью сосредоточиться на управлении машиной, не нужно отвлекаться на частые переключения механической ручки. Это преимущество особенно нравится женщинам водителям: можно лишний раз поговорить по телефону, набросать макияж, отправить сообщение со смартфона.
• Простое управление. И этот плюс в основном для новичков за рулём и женщин. Для многих из них существует проблема тронуться с места на машинах с механической КПП. На автомобилях с автоматической коробкой передач этого нет. К тому же наличие всего двух педалей в авто также существенно сокращает риски нажатия «не на ту педальку», что часто бывает причиной серьёзных аварий или несчастных случаев.
• Увеличение срока службы двигателя. Исключение человеческого фактора из дела переключения передач продлевает срок службы мотора. Отсутствие ошибок водителя положительно влияет на его работу, уменьшает количество созданных внештатных ситуаций: неправильных переключений, некорректных действий.
• Повышенная безопасность. У кого из водителей не было случаев, когда двигатель запускался при включённой передаче? Правильно, почти у всех. В результате, автомобиль «прыгал» вперёд, где могли бы быть пешеходы, бордюры, ямы или другие машины. С АКПП автомобиль заводится только в случае установки селектора в положении P или N, при включённом режиме D мотор не заведётся, форс-мажорных случаев не будет.
• Улучшенная проходимость. Работа автомата подразумевает плавный ход, исключающий пробуксовку. Это даёт возможность выбраться на сложных участках пути с песчаными или снежными заносами.

Однако работа коробки передач с автоматом далеко не идеальна. Машины с таким трансмиссионным узлом стоят больше, сложнее ремонтируются, что требует, соответственно, повышенных расходов.

Помимо этого, у них есть и другие минусы:

• Увеличенное потребление горючего.
• Необходимо строгое соблюдение сроков замены масла ATF.
• «Тупой» разгон на старте.
• Снижение КПД силового агрегата (около 10%).
• Требует тщательного прогрева зимой.
• Невозможность буксировки прицепов, других транспортных средств, собственных поездок на «лямке».
• Увеличенная масса.

Также на АКПП не получится применить такие приёмы, как управляемый занос, чередовать газ-тормоз и др.

Вариатор

Коробка вариатор, она же бесступенчатая КПП, она же трансмиссионный узел CVT (Continuously Variable Transmission). Система передач в машине в этом виде отсутствует. Вернее сказать, они есть, но их количество не ограничено фиксацией положения. Вращательный момент от действия мотора передаётся с ведущего на ведомый вал путём ременного или цепного привода КПП, с двух конических шкивов, установленных друг напротив друга.

Один из конусов соединён с валом мотора, с другого передаётся вращательный момент на ведущую ось автомобиля. Перемещением шкивов занимается электронный блок. Он оптимизирует их движение, что позволяет увеличить количество оборотов двигателя.

Наружная часть устройства внешне не отличается от надстройки АКПП. Тот же джойстик, такие же режимы переключения.

Плюсы и минусы вариатора

Начнём с достоинств этого вида КПП:

• Большой срок службы успешных моделей вариаторов, пример, DSG-7 последних поколений от Volkswagen.
• Повышение КПД двигателя.
• Экономичность в расходе горючего.
• Плавный ход машины.
• Комфортность управления.
• Быстрый набор скорости.

Т акже к плюсам можно отнести наличие всего двух педалей в автомобилях с такой трансмиссией.

• Сложная конструкция.
• Затратный ремонт.
• Меньшее количество автомехаников, разбирающихся в проблемах коробки.
• Нетерпимость к поездкам по плохим дорогам – быстро выходит из строя.
• Повышенная шумность в работе.
• Недолгий ресурс.

Отметим, что в настоящее время на авторынке меньше машин с вариаторами, чем с механикой или автоматом. Проблемы с запчастями к таким КПП также имеются.

Роботизированная коробка

На вопрос: роботизированная КПП – что это в машине, можно просто: гибрид механической и автоматической коробок передач. От автомата в ней позаимствован тот же принцип выбора переключения и количество педалей – две: газа и тормоза. Водитель выбирает нужный режим с помощью ручки селектора. Это может быть: R, N, P, D.

За переключение режимов ней отвечают сервоприводы – механизмы, работающие от электромоторов. Управление исполнительными устройствами осуществляется электронным блоком управления, получающим информацию от датчиков.

К примеру, водитель нажимает на педаль газа, повышаются обороты мотора, увеличивается скорость. При достижении определённых значений, производится переключение на более высокую передачу с помощью актуатора сцепления, вилки РКПП. Во время замедления движения процесс повторяется в обратном направлении.

Существуют преселективная и секвентальная РКПП. Первая обладает двумя сцеплениями, во второй переключение производится строго последовательно, изменена конструкция устройства.

• Быстрый разгон, как на авто с МКПП.
• Экономия горючего.
• Увеличенный ресурс.
• Уменьшенный вес.
• Водитель свободен от переключений.
• Меньшая стоимость ремонтных работ по сравнению с АКПП.

• Не всегда комфортная работа, особенно на длинных передачах.
• Не терпит «пробочного» движения с частыми остановками.
• Возможны толчки и рывки на моделях РКПП прежних лет.
• Не всегда есть возможность ускориться или затормозить в сложных случаях.

В нашей статье мы перечислили все возможные виды авто передач, как работают коробки. Какой вариант выбрать – решает автолюбитель исходя из своих личных предпочтений.

Источник http://krutimotor.ru/naznachenie-korobki-peredach/

Источник https://mr-glushitel.ru/stati/49-stati/chto-takoe-kpp-v-mashine/

Источник