Трансмиссии типы: Виды и типы трансмиссий – Общее устройство трансмиссии

Устройство трансмиссии

1. поводок троса

2. вилка выключения сцепления

3. кожух сцепления

4. болт крепления сцепления к маховику

5. нажимной диск

6. маховик

7. ведомый диск

8. первичный вал коробки передач

9. нижняя крышка картера сцепления

10.картер сцепления

11.лепестки (оттяжные рычаги)

12.подшипник выключения сцеп

ления

13.фланец муфты подшипника

14.втулка муфты подшипника

15.ограничительная втулка

Назначение, устройство и работа сцепления.

Сцепление предназначено для разъединения двигателя от коробки передач во время переключения передачи и вновь плавного соединения их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавное трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя.

Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией не пробуксовывая.

Сцепление состоит из:

-ведущей части (6-маховик, 3-кожух сцепления, 5-нажимной диск).

-ведомой части (7-ведомый диск с фрикционными накладками, ведущий вал коробки передач).

-нажимного устройства (диафрагменная пружина).

-механизма выключения сцепления (привода).

Привод бывает механический и гидравлический. На рисунке приведен механический привод сцепления, который состоит из:

— педаль выключения сцепления

— троса

— вилки выключения сцепления

— муфты выключения сцепления (с подшипником, который уменьшает износ лепестков)

— лепестки (оттяжные рычаги)

Работа сцепления:

При нажатии на педаль мы воздействуем на трос, который в свою очередь передвигает вилку -2, вилка передает усилие на муфту выключения сцепления 13 и перемещает ее влево, муфта воздействует на лепестки или оттяжные рычаги 11, которые оттягивают нажимной диск от ведомого. И крутящий момент перестает передаваться от двигателя на трансмиссию. Когда мы отпускаем педаль сцепления, то нажимные пружины прижимают нажимной диск, а тот прижимает ведомый диск к маховику. Ведомый диск установлен своей ступицей на шлицах первичного вала коробки передач, и через него передает крутящий момент на трансмиссию.

Первичный вал коробки передач своих концом устанавливается в коленчатый вал на шариковом подшипнике.

Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы

Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.

                Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач — это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.

Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Виды трансмиссий

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1.       Механическая коробка переключения передач

2.       Автоматическая коробка переключения передач

3.       Роботизированная коробка переключения передач

4.       Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

                Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

Плюсы МКПП:

·      Простая и надежная конструкция

·      Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

·      Движение в экономичном режиме

· 

     Недорогое обслуживание

Минусы МКПП:

·      Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента — это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

Плюсы АКПП:

·         Комфорт и удобство управления

·         Способность менять передачи при полной мощности двигателя

·         Плавность хода во время переключения передач

·         Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

Минусы АКПП:

·      Стоимость и периодичность обслуживания

·      Больший расход топлива

·      Низкий КПД

·      Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач — это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

·   С мокрым сцеплением — используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

·   С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

Плюсы Робота:

·         Плавность переключения и хода

·         Высокий КПД

·         Экономичный расход топлива

·         Высокая динамика

·         Возможность выбора режима работы трансмиссии

Минусы Робота:

·         Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

·         Стоимость обслуживания и ремонта

·         Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT — это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем — сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

Плюсы Вариатора:

·         Переключение передач происходит незаметно, без рывков

·         Экономичный расход топлива

·         Высокая динамика

Минусы Вариатора:

·         Несовместимость с мощными моторами

·         Стоимость обслуживания и ремонта

·         Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

·         Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Итог.

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Чем различаются типы трансмиссий?

Прагматикам и гонщикам

ТРАДИЦИОННЫЕ механические коробки передач устанавливались еще на самые первые автомобили. Причем за более чем столетнюю историю конструкция “механики” хотя и постоянно совершенствовалась, но, по сути, кардинально не менялась. Тем не менее даже сегодня, в век компьютерных технологий и электроники такая трансмиссия пока остается основной для современных машин. Почему?

Дело в том, что “механика” обладает очень разносторонними достоинствами. Например, у нее достаточно высокий коэффициент полезного действия и небольшая масса. Поэтому автомобили с механической коробкой отличаются невысоким расходом топлива. Не случайно такие модели весьма популярны среди прагматичных европейцев, которые привыкли экономить каждый грамм топлива. Для такой категории покупателей немаловажно еще и то, что модели с механической коробкой стоят дешевле аналогов с другими типами трансмиссий.

Впрочем, “механику” предпочитают и многие темпераментные автовладельцы. Ведь она обеспечивает жесткую связь между двигателем и ведущими колесами. Это позволяет полностью контролировать машину, что немаловажно при активной езде. Кроме того, за счет высокой эффективности механическая коробка обеспечивает машине хорошую динамику.

Наконец, многим водителям “механика” по душе просто потому, что они не доверяют компьютеру и хотят сами выбирать режим работы трансмиссии. Правда, в последнее время таких людей становится все меньше, ведь в городских пробках частое переключение передач быстро утомляет. Отчасти эту проблему решает вспомогательная электроника. К примеру, на новом купе “Nissan 370Z” специальная система “Synchro Rev Match” при смене передач устаналивает оптимальные для данных условий обороты двигателя, за счет чего переключения происходят очень быстро и плавно.

Без стороннего вмешательства

И ВСЕ ЖЕ чаша весов постепенно склоняется в сторону автоматических (а точнее – гидромеханических) коробок, которые избавляют водителя от необходимости постоянно выжимать педаль сцепления и ворочать рычагом для смены ступеней. Это и есть главное преимущество таких трансмиссий. Вдобавок они переключают передачи достаточно плавно, практически без рывков и ударов, тем самым повышая комфортабельность автомобиля.

Но при этом конструкция традиционных автоматических коробок передач такова, что они обладают множеством врожденных недостатков. Главный из которых – низкий коэффициент полезного действия. Например гидротрансформатор, заменяющий у “автомата” сцепление, способен эффективно работать лишь в достаточно узком диапазоне. Стоит коробке выйти из этого режима, как расход топлива у машины растет, а динамика разгона – падает. Автопроизводители борются с этой проблемой увеличением числа передач. Например, если всего лет десять назад считалось нормой четыре ступени, то сегодня “автоматы” на некоторых представительских моделях вроде “Lexus LS460” или “BMW 760i” насчитывают уже восемь передач. Но такие “автоматы” требуют сложной и дорогой системы управления, которая увеличивает стоимость и без того недешевой коробки.

Вдобавок “автоматы” зачастую отличаются весьма флегматичным характером: электроника переключает передачи с заметной задержкой и не всегда тогда, когда этого хочет водитель. Отчасти это компенсируется наличием “ручного” режима, позволяющего человеку за рулем самостоятельно выбирать передачи.

Наконец, АКПП очень требовательны к качеству обслуживания и в эксплуатации требуют к себе бережного отношения. Нередко несоблюдение инструкций производителя оборачивается для владельца дорогостоящим ремонтом.

Промежуточный вариант

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ коробки передач представляют собой компромисс между “механикой” и традиционной АКПП. От первых они позаимствовали техническую начинку, от вторых – удобство управления. Иными словами, “робот” – это обычная механическая коробка, в которой вместо водителя переключают передачи и выжимают сцепление специальные сервоприводы по команде электроники.

Такие коробки значительно проще и дешевле традиционных “автоматов”, позволяют добиться более низкого расхода топлива, но сравниться с АКПП по плавности и четкости работы пока не могут. При неспешной езде “роботы” еще более-менее справляются со своей работой, но стоит сильнее нажать на газ, как такая коробка начинает досаждать владельцу неприятными рывками при смене передач. Поэтому сегодня их применяют в основном на доступных массовых моделях (например, “Peugeot 107” или “Honda Jazz”).

Однако из этого правила есть исключение. “Роботы” нередко используются на эксклюзивных суперкарах вроде “Ferrari F430”. Но несмотря на схожий принцип работы, управляющая электроника и конструкция таких коробок имеют мало общего с массовыми моделями. По уровню технического совершенства эти “роботы” почти ни в чем не уступают КПП болидов “Формулы 1”. Поэтому и стоят подобные трансмиссии очень дорого.

На двоих

ОСОБНЯКОМ среди “роботов” стоят коробки с двумя сцеплениями. Впервые они появились на автомобилях концерна “Volkswagen” под названием DSG (“Direct Shift Gearbox”). Шестиступенчатая трансмиссия отличается необычным принципом работы. Благодаря двум сцеплениям электроника может заблаговременно подготовить к включению следующую передачу. К примеру, если автомобиль разгоняется на третьей ступени, компьютер заранее активирует четвертую. Поэтому для смены передач достаточно в необходимый момент лишь выключить одно сцепление и включить другое. В результате переключения происходят очень плавно и быстро. Вдобавок при этом машина сохраняет высокую экономичность. Если верить техническим характеристикам, то модель с DSG зачастую расходует даже меньше топлива, чем версия с обычной “механикой”!

Само собой, есть у такой коробки и недостатки. К примеру, она очень не любит “рваную” езду. В частности, в городе, где резкие разгоны постоянно чередуются с торможениями, электроника порой ошибается и готовит к включению неправильную передачу. В результате переключение происходит с задержкой. Не стоит забывать и о высокой стоимости таких трансмиссий.

Тем не менее DSG оказалась настолько удачной, что вскоре многие автопроизводители (например, “Ford”, “Nissan”, “Mitsubishi”, “Porsche”) спешно стали разрабатывать схожие трансмиссии для своих моделей. Да и сам “Volkswagen” не стоит на месте и предлагает новые версии своей коробки. В частности, специально для малолитражек немцы разработали семиступенчатую версию DSG, где вместо многодисковых муфт используются обычные сухие сцепления. Эта модификация не может похвастать плавностью работы шестиступенчатого варианта, зато отличается еще более выдающейся экономичностью.

Самые плавные

ВАРИАТОРЫ – весьма специфическая разновидность автомобильных трансмиссий. В такой коробке передач нет вообще: передаточное число меняется бесступенчато в зависимости от нагрузки на двигатель, скорости машины и ряда других параметров. По сути, в данном случае трансмиссия сама подстраивается под особенности мотора и позволяет ему большую часть времени работать в наиболее оптимальных режимах. К примеру, при активном разгоне – на оборотах максимальной мощности, а при равномерном движении – минимального расхода топлива.

Таким образом, теоретически вариаторы – это идеальная трансмиссия, которая может обеспечить автомобилю отличную динамику и высокую экономичность, а водителю и пассажирам – отменный комфорт. Ведь такие коробки работают полностью автоматически и меняют передаточное число столь плавно, что о рывках или провалах, свойственных другим коробкам, речи вообще не идет.

Но на практике все не так радужно. Дело в том, что бесступенчатой коробке необходим какой-либо механизм, заменяющий сцепление. И по ряду причин автопроизводители для этого используют гидротрансформатор, как на обычных “автоматах”. В результате появляются известные проблемы – низкий КПД, большие потери мощности..

Кроме того, многие водители недолюбливают вариаторы еще по одной причине. При разгоне двигатель вместо того чтобы постепенно раскручиваться, сразу выходит на определенные обороты и “зависает” на них, монотонно гудя. В результате создается впечатление, будто машина ускоряется недостаточно быстро. Да и давящий на уши гул тоже не особо приятен пассажирам. Поэтому многие автопроизводители оборудуют свои модели вариаторами с возможностью ручного переключения “фиксированных” передач. Само собой, никаких передач в них на самом деле нет, просто электроника имитирует работу обычных коробок, перещелкивая виртуальные ступени.

Таким образом, по совокупности качеств модели с вариаторами пока могут противопоставить другим трансмиссиям разве что отменную плавность работы и удобство управления.

Автор

Юрий УРЮКОВ

Издание

Клаксон №9 2009 год

Виды коробок передач автомобилей и их отличия

Одним из ключевых агрегатов любого автомобиля является коробка переключения передач (КПП). Выбор типа КПП зависит от многих факторов. Различные виды коробок передач имеют как свои достоинства, таки и недостатки. На автомобилях используют четыре основных вида КПП. Это механика, классический автомат, роботизированная коробка или робот, а также вариатор.

Основное предназначение любой автомобильной коробки переключения передач является изменение крутящего момента, передаваемого от двигателя к колесам, изменение скорости движения и изменение направления движения (вперед/назад). Некоторые типы коробок предусматривают также отключение двигателя от колес, в других КПП эту роль выполняет дополнительный узел, называемый «сцепление».

Механические КПП

Механические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.

Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.

Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.

Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.

Коробка автомат

Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.

Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.

Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие  муфты планетарных шестеренок.

Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.

Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива. 

Читайте также: Коробка передач АМТ — что это такое?

Роботизированная КПП

Трансмиссии с роботизированным переключение передач, или «роботы», как их иногда называют, объединяют два предыдущих вида коробок. По своей сути, это механическая коробка переключения передач с двумя валами и сцеплением, которыми управляет компьютер. Таким образом, КПД такой коробки выше, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, что позволяет получать максимум комфорта от езды.

Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков. 

Вариатор

Вариатор — это бесступенчатая коробка переключения передач. Такая трансмиссия достаточно простая. Крутящий момент изменяется плавно, что обеспечивает абсолютную плавность хода. КПД такой коробки довольно высокий, так как отсутствуют дополнительные механизмы и шестерни.

Вариатор состоит из двух шкивов, способных менять свой размер, и соединенных специальным ремнем, что позволяет подбирать наилучшее соотношение передаточных чисел.

Недостатком вариатора является его ограниченная применяемость, связанная с невозможностью использовать на достаточно мощных двигателях. Так что основная сфера применения такой системы переключения передач – городские малолитражные автомобили и скутеры. 

Видео на тему

Похожие статьи

какие бывают и чем отличаются коробки автомат (акпп)

Помните, как в одной известной песне поется: «Крепче за баранку держись, шофер!» В то время, когда писались слова к этой песне, водителям приходилось время от времени держаться за руль всего лишь одной рукой, орудуя рычагом механической коробки передач. Сегодня же благодаря «автомату» можно подарить «баранке» все свое внимание, не отвлекаясь на игры с «механикой». Рассмотрим же основные типы автоматических трансмиссий.

Вряд ли кто-то будет спорить с тем, что АКПП резко снизила нагрузки водителей, избавив их от необходимости топтать педаль сцепления и подарив возможность даже в салоне автомобиля чувствовать себя так же комфортно, как дома перед телевизором. И если вы решили отдать предпочтение автомобилю с коробкой-автомат, тогда вас ждет довольно непростой выбор типа трансмиссии. Да, обычно конечный потребитель не обращает внимания на устройство КПП, для него главное – это две педали, селектор и стремительно убегающая под автомобиль дорога. Однако не торопитесь, потому как есть типы трансмиссий, которые являются более выигрышным вариантом.

Гидравлический «автомат»: классика в чистом виде

Этот тип АКПП является классическим примером автоматической трансмиссии, особенность которой заключается в том, что между колесами и двигателем напрочь отсутствует какая-либо связь. Вы спросите – а как же передается крутящий момент? Отвечаем – через рабочую жидкость посредством двух турбин. Однако мы эволюционируем, а вместе с нами эволюционирует все, что мы изобретаем, потому сегодня такие коробки управляются специальными электронными устройствами. Это позволяет оснащать гидромеханические коробки передач спортивным и зимним режимом, программами экономичной езды, а также возможностью ручного переключения передач.

Коробка-автомат вначале устаналивалась исключительно на топовые версии

фото

Если сравнивать «гидавлику» с МКПП, то первой нужно больше топлива, а также больше времени на разгон. Что ж, за комфорт нужно платить. Но именно «гидравлика» первой бросила вызов устаревшей механике и во многих странах одержала триумфальную победу. Но не в Европе. В Старом Свете коробка-автомат долго не могла прижиться. Возможно, это европейцы такие требовательные, или привычки практически неискоренимы, но инженерам пришлось попотеть, чтобы доработать АКПП для Европы. Но зато после этого «автомат» научился подстраиваться под стиль вождения, что и дало нам в результате экономичный, спортивный и зимний режимы работы.

АКПП с «типтроником» и спортивным режимом

фото

Многие водители и рады были бы пользоваться АКПП, но при этом ни в какую не хотели отказываться от возможности самостоятельно переключать передачи. И решение нашлось – новые «автоматы» начали оснащать и ручным режимом. У каждого производителя для такого типа коробок существует собственное название, но первым было Autostick. На сегодняшний день самым распространенным названием является придумка компании Audi – Tiptronic. Конструкторы BMW назвали такую коробку Steptronic, а в Volvo решили, что вполне подойдет и Geartronic.

Несмотря на то, что при включении ручного режима водитель сам переключает передачи, в полной мере ручным его все же назвать нельзя. Скорее это полуавтоматика, ведь компьютер трансмиссии продолжает работать в это время и все равно контролирует работу автомобиля.

Роботизированная механика: предвестники Скайнета

МТА (Manual Transmission Automatically Shifted), а в простонародье просто «робот», по своей конструкции претендует на то, чтобы носить гордое имя «механики», но при этом по управлению – это чистой воды АКПП. При этом расход топлива здесь уже значительно меньше, чем на «механике». Но не все так сладко. Есть и своя горчинка: «робот» лоялен лишь в отношении спокойного режима езды. Как только вы решите поддать в топку угля и вдавите педаль газа в пол, сразу же болезненно ощутите, как переключаются передачи. Ощущения похожи на то, будто при каждом переключении передачи вас кто-то толкает в задний бампер. Но это с лихвой компенсируется небольшим весом коробки и ее сравнительно невысокой стоимостью.

Direct Shift Gearbox от компании Volkswagen

фото

«Робот» с двумя сцеплениями: одним сцеплением сыт не будешь

Как мы говорили выше, «робот» нуждался в серьезной доработке, потому как его недостатки существенно влияли на комфорт езды. И конструкторы решили оснастить его сразу двумя сцеплениями.

Volkswagen Golf R32

фото

В массовое производство такая трансмиссия была запущена в 2003 году компанией Volkswagen, которая устанавливала ее на автомобили Golf R32. Такому «роботу» было дано название DSG (Direct Shift Gearbox). Два диска сцепления управляли разными передачами – четными и нечетными. Это значительно смягчило работу коробки, однако и у этого механизма имеется свой недостаток, который нельзя назвать незначительным – это высокая цена. Впрочем, если «робот» с двумя сцеплениями завоюет сердца пользователей, то это перестанет быть проблемой.

Вариатор: отказ от ступеней

Вариаторная трансмиссия (Continuously Variable Transmission) отличается тем, что умеет плавно изменять крутящий момент. Это бесступенчатая АКПП, в которой у передач отсутствует фиксированное передаточное число.

Вариатор Nissan Juke

фото

Если сравнивать CVT с классической «гидравликой», то в случае последней мы можем слышать, а также следить по тахометру за работой коробки. А вот вариатор работает очень размеренно, сохраняет баланс скорости и постоянно подхватывает момент смены передачи. Эта коробка не понравится водителям, которые любят «слушать» свой автомобиль, потому как вариатор постоянно работает в одной тональности, словно троллейбус. Однако не стоит сразу отказываться от вариатора в связи с акустической монотонностью: инженеры придумали выход из этой ситуации и снабдили коробку режимом, который позволяет вручную выбирать «виртуальные передачи». Данный режим имитирует смену передач и позволяет водителю чувствовать их переключение, как при езде на обычном «автомате».

Что день грядущий нам готовит?

Что говорят эксперты о том, кому будут принадлежать лавры первенства в будущем? Больше всего очков независимые «судьи» ставят «роботу» с двумя сцеплениями, который считается самой удачной разработкой на данный момент.

Вряд ли будет сдавать свои позиции и вариатор, но здесь все упирается в желание производителей автомобилей совершенствовать данный вид АКПП, в котором недостатков сейчас больше, чем преимуществ.

Классический «автомат» все еще отхватывает свой внушительный кусок пирога, но его время постепенно уходит. Однако еще рано говорить ему терминаторовское «Аста ла виста».

Тип трансмиссии	Преимущества	Недостатки
Гидравлическая АКПП	Можно устанавливать на автомобили, работающие на разном типе топлива	Больше времени на разгон и больше топлива (в среднем на 1,2 л), чем МКПП
	Дополнительные режимы обеспечивают плавное и комфортное движение	––––
	Довольно устойчива на любой скорости	–––
Роботизированная механика	Быстро переключается, если трансмиссия пребывает в режиме ожидания	Дороже в производстве, чем «механика» и гидравлическая АКПП
	Более экономичная, чем гидромеханика	Довольно требовательна в ремонте в связи со сложностью конструкции
	–––	На высоких скоростях физически ощутимое переключение передач
Вариатор	Вариатор набирает скорость и сбрасывает ее очень плавно	Небольшой ресурс основного узла коробки (максимум – 200 тыс. км)
	Такая коробка более экономична, чем обычный «автомат»	Сложная электронная система настройки вариатора
	КПД двигателя довольно высок за счет отсутствия фиксированных «скоростей»	Дорогая трансмиссионная жидкость, а также более короткие сроки ее замены

 

Фото

Бесступенчатая трансмиссия — Википедия

CVT Toyota для малых авто. Нижний вал слева направо: двухмассовый маховик в едином блоке с гидротрансформатором (подписан), маслонасос (подписан), планетарный ряд, неподвижный полушкив, ремень, подвижный полушкив, объединённый со стояночной собачкой. Верхний вал справа налево: неподвижный полушкив, ремень (подписан), подвижный полушкив, шестерня главной передачи (входит в зацепление с корзиной дифференциала). Сам дифференциал — в глубине. Блестящие цилиндры — подшипники.

Бесступенчатая трансмиссия (англ. Continuously Variable Transmission, CVT) — вид трансмиссии (передаточного устройства между двигателем и движителем (колёсами, гребным винтом и т. п.)), которая способна плавно изменять коэффициент передачи (отношение скоростей вращения и вращающих моментов двигателя и движителя) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

• Электрическая передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250, ЗИС-154).
• Гидрообъёмная передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
• Гидродинамическая передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответственно колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
• Вариатор — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик, шарик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах, а также в зерноуборочных комбайнах «Нива» для управления жаткой и молотилкой).
• Комбинированная трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.

Принцип действия бесступенчатой трансмиссии с клиновой цепью. Paботa вариатора Тороидная вариаторная трансмиссия системы Хейса, устанавливалась на автомобили марки Austin. Середина 1930-х.

В основе большинства современных автомобильных вариаторов — клиноременная передача. Левая боковина на ведущем шкиве и правая на ведомом подвижные. Зазор между боковинами в простейшем случае определяется центробежным регулятором, также могут применяться нагрузочные муфты. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.

Ременная передача целесообразна для мопедов и автомобилей особо малого класса; для более тяжёлых машин применяется цепная передача на том же конструктивном принципе.

Такая трансмиссия сама по себе не может ни стоять на месте, ни двигаться задним ходом — потому в большинстве автомобилей с вариаторами имеются гидротрансформатор и один планетарный ряд. Существует гибрид вариатора и робота — вариатор со сцеплением. В мопедах — автоматическое (центробежное) сцепление.

Вариатор не может работать с огромными крутящими моментами — на «низких передачах», используемых для резкого старта и форсирования препятствий^[1], ведущий шкив имеет минимальный размер, и весь крутящий момент передаётся через минимальную площадь ремня. Возможна прокрутка ремня, что очень вредно — царапается шкив, что ускоряет износ всего вариатора. На плохих дорогах бывает и такое: машина буксует на льду, добуксовывает до дороги и цепляется за неё, что тоже может привести к прокрутке. Этому есть несколько решений^[1]:

• Электроника ограничивает мощность мотора в рискованных режимах.
• Планетарный ряд, расположенный после вариатора, преобразует скорость в силу и этим частично разгружает вариатор (линейка трансмиссий Subaru Lineartronic^[2]).
• Всю нагрузку берёт на себя стартовая передача, действующая в обход вариатора (Toyota Direct-Shift CVT, появившаяся в 2018 — некоторые модели Toyota Corolla, Lexus UX200^[3]).

По динамике разгона вариатор — среднее между гидроавтоматом и ручной коробкой. Расход топлива сравним с ручной коробкой.

Применение[править | править код]

Вариатор в качестве трансмиссии на колёса применяется широко:

Вариатор применяется редко:

Вариатор не применяется:

• В крупных и внедорожных автомобилях. Вариатор на такие нагрузки не способен.
• В гоночных и спортивных автомобилях. Разработки по гоночным вариаторам, начавшиеся в конце 1980-х, были пресечены правилами гонок. Спорткар повторяет некоторые черты гоночного, и потому вариатора (даже механико-вариаторного гибрида на манер Toyota Direct-Shift CVT) иметь в принципе не может.

История вариаторных трансмиссий[править | править код]

Первая бесступенчатая трансмиссия была запатентована в 1886 году. С 1950-х годов бесступенчатые трансмиссии широко применялись для бортовых авиационных электрогенераторов, приводимых в действие вспомогательными двигателями.

Первая автомобильная бесступенчатая трансмиссия c резиновыми клиновыми ремнями была применена в малогабаритных голландских автомобилях DAF (DAF 600), а после продажи отделения DAF, выпускавшего пассажирские автомобили, патент унаследовала Volvo.

В 1987 году клиновые вариаторы с цепным приводом были запущены в массовое производство Ford и FIAT (Ford Fiesta, FIAT Uno). В то же время Subaru наладило производство своей CVT, которую поставляло и поставляет другим автопроизводителям.

В конце 1990-х годов вариаторы начали устанавливать и на машины среднего класса, взамен традиционных гидромеханических АКПП.

Toyota Direct-Shift CVT[править | править код]

Механико-вариаторный гибрид, призванный побороть главную проблему вариатора — проблемы со стартом. Состоит из вариатора и стартовой зубчатой передачи. Последняя работает в самых сложных для вариатора режимах — старте и вытаскивании из грязи.

e-CVT (планетарно-электрический «вариатор» гибридных автомобилей)[править | править код]

CVT, установленная на автомобиле Toyota Prius, разработчики назвали PSD (Power Split Device, устройство распределения мощности, «трёхходовая муфта»). Построено PSD на основе планетарной передачи, где с «солнцем» соединён генератор, «водило сателлитов» соединено с двигателем, а «коронная шестерня» — с электромотором и колёсами. Поскольку соотношение диаметров (числа зубьев) шестерён планетарной передачи постоянное, планетарная передача делит крутящий момент двигателя внутреннего сгорания в постоянном отношении. Однако мотор-генератор, соединённый с «солнцем» планетарной передачи, может быть больше или меньше нагружен электрическим током.

Управляет этим процессом контроллер гибридной системы автомобиля. Момент торможения и, соответственно, обороты генератора могут изменяться в широких пределах (от −6000 об/мин до +6000 об/мин), то есть генератор может работать и как электромотор. Поэтому скорость вращения колёс автомобиля изменяется плавно, бесступенчато. При этом мощность, получаемая генератором, не пропадает — в виде электрической энергии она поступает на «тяговый» электромотор и, объединяя усилия с моментом двигателя, приводит в движение автомобиль. Такой гибридный привод в целом называется гибридный синергетический привод.

Достоинства и недостатки трансмиссий различных типов.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

Механические трансмиссии: Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия (КПД), компактности и малой массе, надёжности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя.

Гидромеханические трансмиссии: Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надёжности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидротрансформатора. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты моторно-трансмиссионного отделения. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Гидравлические трансмиссии: Достоинство такой трансмиссии — совершенно безударное включение передач и отсутствие механических муфт, ненадёжно работающих при передаче больших моментов (например, на тепловозах), недостаток — необходимость установки отдельной гидромуфты (весьма громоздкого аппарата) на каждую передачу.

Гидростатические трансмиссии: Достоинства такой трансмиссии — малые габариты машин, малая масса и отсутствие механической связи между ведущим и ведомым звеньями трансмиссии, что позволяет разносить их на значительные расстояния и придавать большое число степеней свободы. Недостаток гидрообъёмной передачи — значительное давление в гидролинии и высокие требования к чистоте рабочей жидкости.

Электромеханические трансмиссии: Основным достоинством электромеханических трансмиссий, является обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги, а также отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электротрансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы. Недостатком, препятствующим широкому распространению электрических трансмиссий, являются относительно большие габариты, масса и стоимость (особенно если используются электрические машины постоянного тока), сниженный КПД (по сравнению с чисто механической). Однако, с развитием электротехнической промышленности, массовым распространением асинхронного, синхронного, вентильного, индукторного и др. видов электрического привода, открываются новые возможности для электромеханических трансмиссий.

Назначение и классификация сцеплений.

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными. Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения. Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение – после переключения передач и при трогании автомобиля с места.

 

Устройство и принцип действия фрикционных сцеплений.

Фрикционное сцепление состоит из нескольких групп деталей:

ведущие детали: упорный диск, в качестве которого обычно используют маховик двигателя, нажимной диск и кожух сцепления;

ведомые детали: ведомый диск с фрикционными накладками и устройством для гашения крутильных колебаний, ведомый вал сцепления, в качестве которого обычно используется первичный вал коробки передач;

нажимные пружины и детали механизма выключения сцепления: рычаги , муфта с упорным подшипником и вилка выключения сцепления.

Привод сцепления связывает педаль сцепления с вилкой выключения сцепления. При отпущенной педали сцепление включено — нажимной диск под действием пружин прижимает ведомый диск к маховику, вследствие чего крутящий момент двигателя передается к ведомому диску и далее к первичному валу коробки передач.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается. При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.