Двигатель и коробка передач в разрезе: 403 — Доступ запрещён – виды, устройство и принцип работы — Cheholshop.ru

Содержание

Современные трансмиссии: коробочка с секретом — журнал За рулем

Постоянное и неуклонное ужесточение экологических норм вынуждает производителя модернизировать не только двигатели, но и трансмиссии. В результате чего автомобиль становится все сложнее…

201204211636_zf_test_drive_11

Эти автомобили уже сейчас комплектуются новой 8-ступенчатой АКП 8НР

Каких-то 80–90 лет назад люди более всего ценили комфорт. Им пришелся по вкусу телефон и, конечно, автомобиль. Следуя моде, автомобили тех лет строили максимально комфортабельными, с мягкой подвеской и легким рулем. Для удобства конструкторы уменьшили количество передач в КП до трех, а то и до двух. Например, у «Бугатти 28», тип 30, КП была трехступенчатая, причем для трогания с места и вообще езды использовалась вторая, прямая передача. На ней же «Бугатти» разгонялась до 150 км/ч. Первую передачу пускали в ход только при трогании в горку, а на третьей, скоростной, машину можно было разогнать до 200 км/ч. У Гитлера был «Хорьх» с двумя передачами, причем ездили (и трогались) на второй.

В последние годы тенденция изменилась в корне, сейчас в почете управляемость и экология. Подвески стали жестче, руль — острее, мотор — живее и быстроходнее. Количество же передач в коробках неуклонно растет, есть КП для легковых автомобилей с семью, восемью и даже девятью ступенями. Понятно, что жесткие подвески и острый руль дают автомобилю лучшую управляемость, из-за чего скорость движения по той же дороге увеличивается. Быстроходный оборотистый мотор наделяет автомобиль хорошей динамикой. А зачем нужна многоступенчатая коробка, какой в ней толк?

Дело в том, что коробка передач строится под конкретный двигатель. На старых моторах они были совсем не такими, как на современных — крутящий момент достигал максимума чуть ли не на оборотах холостого хода. За что расплачивались никудышной литровой мощностью, невероятными размерами и весом, вялой динамикой и зверским аппетитом. Современные моторы в погоне за экономией топлива имеют куда меньшие рабочие объемы и как следствие — меньший крутящий момент. Для поддержания двигателя в диапазоне рабочих оборотов и были созданы многоступенчатые КП. С увеличением числа передач конструкторы добиваются наиболее эффективной работы двигателя по экономичности и тяговым возможностям, а нормы экологии только подстегивают процесс. В качестве примера приведу две новые коробки, сконструированные одним из мировых лидеров по производству КП — немецким концерном ZF.

201204211640_1_1_9hp_zf_resize

Автоматическая 9-ступенчатая коробка 9НР

201204211641_1_2_9hp_schnittbild_zf_resize

Коробка 9НР в разрезе

Именно ZF Friedrichshafen AG разработала первую в мире 9-ступенчатую автоматическую коробку (9НР). Это АКП для переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя. Две модели коробки перекрывают крутящий момент от 200 до 480 Нм (9НР28 и 9 НР48 соответственно). Интересно, что в коробке предусмотрен апгрейд до гибридной трансмиссии или реализации функции «старт-стоп». Реализуется это просто — достаточно заменить гидротрансформатор стандартным стартер-генератором.

Стоит ли игра свеч, ведь девять передач — не шутка, агрегат получается сложным и, значит, дорогостоящим? По всей видимости, стоит. По утверждению ZF, по сравнению с обычным 6-ступенчатым «автоматом», экономия топлива у автомобиля с новой коробкой доходит аж до 16%. Такая эффективность достигается, прежде всего, благодаря весьма высокому общему передаточному числу коробки — 9,84. То есть большое количество ступеней АКП позволяет очень точно выбрать нужное передаточное отношение, ведь различие между соседними передачами маленькое, а чем меньше это различие — тем точнее можно выбрать передачу для заданного режима работы двигателя. Эта особенность положительно влияет на комфорт при езде и заодно позволяет двигателю работать в более экономичном режиме. Так, при движении на девятой передаче при скорости 120 км/ч частота вращения двигателя — 2170 об/мин, а с 6-ступенчатой АКП — 2890 об/мин.

201204211644_48

Обороты двигателя при движении 120 км/ч

Раcход топлива, кроме того, минимизируется блокированием гидротрансформатора на довольно низких оборотах, уменьшая тем самым гидравлические потери. При этом не только уменьшается расход топлива, но и растет динамика, поскольку момент от двигателя передается напрямую. Кроме того, этот новый алгоритм работы гасителя крутильных колебаний усиливает чувство слияния с автомобилем — скорость работы элементов системы управления и переключения ниже порога восприятия водителя.

Возможность быстрого пе

Как работает КПП изнутри (видеообъяснение)

Рабочая коробка передач из картона, которую может сделать каждый

Особая коробка передач, изготовленная из картона, позволяет увидеть все внутренние детали КПП в движении. Потрясающий вид открывается на общий принцип работы любой КПП. И даже несмотря на то, что модель, показывающая нам общие основы работы, выполнена в достаточно примитивном виде, поражает в этой конструкции другое:

1. Она сделана вручную

2. Она сделана из картона

3. Это рабочая модель!

Смотрите также: Как работает коробка передач на Mercedes AMG?

Да, современному автомобилю нужны сотни деталей, которые будут трудиться в идеальной гармонии, чтобы вся эта машинерия была способна не только работать как единый металлический организм, но и еще выполнять свой прямой функционал.

Каждый компонент удивительно сложен даже в механической коробке. Поэтому иногда так важно показать, каким образом работает все то, что скрыто от глаз обычного пользователя. Более того, в видео дается примерная инструкция по созданию этой КПП, поэтому вдвойне полезно посмотреть:

Гениально!

Типичная коробка передач имеет более десятка шестерен, вращающихся в пределах сантиметров друг от друга, и они должны быть расположены с максимальной точностью. Если вы никогда не видели работу КПП, обязательно посмотрите видео выше. Напомним, что эта семиступенчатая коробка передач (с задней передачей) целиком изготовлена из картона и других легкодоступных предметов домашнего обихода. Видео также содержит пошаговые инструкции, так что вы можете создать свою собственную коробку передач, если захотите «заморочиться».

Также вы можете ознакомиться с другими аналогичными материалами на нашем сайте:

Принцип работы сцепления для новичков: видео

Посмотрите на работу миниатюрной коробки передач, сделанной из Лего

Вот как работает роторный мотор Ванкеля: все показано на 3D-модели

Видео: вот что происходит внутри дифференциала вашего автомобиля

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ .Подробный обзор общего устройства коробки передач

Устройство коробки передач

На ВАЗ, классической модели устанавливается четырёхступенчатая коробка передач, имеющая четыре передачи для движения вперёд и одну заднею. Значимость коробки передач в системе трансмиссии автомобиля, довольно велика, поэтому коробке передач и уделяется так много внимания. Надо сказать, что сама коробка на классике довольно надёжная, и при нормальном уходе и разумной эксплуатации редко выходит из строя.

Коробка передач в разрезе

Для большей наглядности, и лучшего понимания того

как устроена коробка передач, мы приводим изображение с цифирным обозначением деталей и их расположения.

1. Крышка нижняя.
2. Контрольная пробка уровня масла.
3. Шестерня второй передачи, промежуточного вала.
4. Шестерня третей передачи, промежуточного вала.
5. Вал промежуточный. Изготовлен, как одно целое с блоком шестерёнок, в качестве опоры имеет два подшипника.
6. Подшипник передний, промежуточного вала, шариковый. Имеет фиксацию на валу посредством шайбы и болта.
7. Болт шайбы зажимной.
8. Шайба зажимная, подшипника переднего, вала промежуточного.
9. Шестерня промежуточного вала, находящаяся в постоянном зацеплении.

10. Шайба упорная, пружины синхронизатора, четвёртой передачи вала первичного.
11. Вал первичный. Изготовлен, как одно целое с шестернёй, литой. Вращается на шариковых подшипниках, передний запрессован в торце коленвала, а задний размещён в картере коробки передач.
12. Крышка передняя
13. Манжета вала первичного.
14. Подшипник задний первичного вала.
15. Картер сцепления.
16. Картер коробки передач.
17. Сапун.
18. Шестерня первичного вала, находящаяся в постоянном зацеплении.
19. Подшипник игольчатый, переднего конца, вала вторичного, устанавливается в расточке вала первичного.
20. Венец синхронизатора зубчатый, четвёртой передачи.

21. Муфта синхронизатора, скользящая, третей и четвёртой передачи.
22. Кольцо синхронизатора блокирующее, третей передачи.
23. Пружина синхронизатора третей передачи.
24. Шестерня вторичного вала третей передачи.
25. Шестерня вторичного вала второй передачи.
26. Ступица синхронизатора скользящей муфты первой и второй передач.
27. Вал вторичный. Установлен, в трёх подшипниках.
28. Шестерня вала вторичного первой передачи.
29. Втулка вторичного вала, шестерни первой передачи.
30. Подшипник вала вторичного промежуточный, шариковый, запрессован в гнездо картера КПП.
31. Шестерня вторичного вала, заднего хода. Крепится на валу посредством шпонки.

32. Стержень рычага переключения передач
33. Подушка упорная.
34. Втулка упругая.
35. Втулка дистанционная.
36. Втулка запорная.
37. Чехол наружный рычага переключения передач.
38. Чехол внутренний.
39. Шайба сферическая, опоры рычага шаровой.
40. Рычаг переключения передач.
41. Манжета подшипника заднего, вторичного вала.
42. Фланец муфты эластичной, вала карданного. Надет, на шлицы вала и зафиксирован гайкой.
43. Гайка, расположенная на заднем конце вторичного вала.
44. Уплотнитель.
45. Кольцо центрирующее, эластичной муфты.

46. Подшипник задний вала вторичного, размещается в гнезде задней крышки.
47. Шестерня ведущая, привода спидометра. Размещается на задней шейке вала.
48. Привод спидометра.
49. Крышка коробки передач, задняя.
50. Вилка включения заднего хода.
51. Шестерня промежуточная заднего хода.
52. Шестерня промежуточного вала заднего хода.
53. Ось шестерни промежуточной, заднего хода.
54. Шестерня промежуточного вала, первой передачи.
55. Магнит.
56. Пробка с магнитом.

Коробка передач МТЗ 80, схема переключения скоростей

Главная функция коробки переключения передач — создание регулируемого крутящего момента и передача его от двигателя через трансмиссию на ведущие колеса трактора. КПП обеспечивает переключение скорости движения трактора, что дает возможность выполнять различные технологические операции и работы от транспортных до всевозможных задач в сельском хозяйстве, строительстве, коммунальной, лесной отрасли и других производствах. Механизм переключения передач МТЗ-80 сконструирован таким образом, что диапазон передаточных чисел скоростей комфортно вписываются в выполнение любых рабочих процессов с использованием всевозможного, специального оборудования. Включение понижающего редуктора позволяет получить 18 вперед и 4 передачи заднего хода.

: КПП МТЗ в сборе

: Вид КПП МТЗ с права

: Механизм КПП МТЗ

: Коробка МТЗ в сборе

КПП МТЗ 80 (82) гарантирует диапазон скорости движения вперед от 1,9 км/ч до 34,3 км/ч и движения заднего хода от 4,09 до 9,22 км/ч. Кроме этого, коробка обеспечивает привод основного и бокового вала отбора мощности, ходоуменьшителя и переднего ведущего моста трактора МТЗ-82.

Устройство КПП

Схема коробки МТЗ 80 в разрезе

Переключение скорости осуществляется путем передвижения по шлицам валов прямозубых шестеренок, образующих в зацеплении передаточное число соответствующее той или иной передачи. Непосредственное переключение происходит с помощью рычага переключения связанного через механизм управления с вилками, двигающими шестерни и блоки шестерен.

Конструкция

Конструкция узла выполнена в виде двухступенчатого, четырёхвального, шестерёнчатого редуктора, собранного в цельнолитом, чугунном картере, размещенного между корпусом заднего моста и корпусом понижающего редуктора со сцеплением.

Валы опираются на подшипники, установленные в стенках и средней перегородке корпуса редуктора. Часть шестеренок выполнены заодно целое с валами, другие посажены на шлицы или свободно вращаются.

Схема КПП МТЗ 80

Первичный вал 1 (на схеме) принимает крутящий момент через муфту сцепления от двигателя трактора. На шлицах вала установлены скользящие блок из двух шестеренок 3 и шестерня 4. Блок 3 формирует передаточное число при передвижении ее по валу перёд на 5-ю и 8-ю передачи, передвижением назад 4-ю и 7-ю. Другая шестерня 4 формирует в зацеплении с внутренним венцом шестерни 5 вторичного вала прямую передачу, соответствующею 9-й скорости. При передвижении этой шестерни вперед, включается 3-я и 6-я передачи.
Промежуточный вал 14 участвует в формировании передаточного числа и передачи крутящего момента на вторичный вал 7 редуктора, образуя с шестернями первичного вала и дополнительным валом 27 передаточные пары зубчатых колёс соответственно включенной ступени и передачи. Блок ведомых шестерён (25 ,24 на схеме) жестко посажен на валу и пассивно взаимодействуют с передвижными шестернями первичного вала 1. Свободно вращающийся блок 22 передаёт вращение на дополнительный вал 27. Единственным подвижным блоком шестерён, промежуточного вала, является блок 18 переключения ступеней редуктора, передающий вращение вторичному валу. Передвижением блока в перёд происходит зацепление с внешним венцом зубьев шестерни 5 и включается первая ступень редуктора (1-я, 3-я, 4-я, 5-я и 1-я задняя). Передвигая блок 18 назад, образуется зацепление блока с внутренними зубьями свободно вращающейся шестерни 16, и в зацеплении с шестерней 8 включается вторая ступень (2-я, 6-я, 7-я, 8-я и 5-я задняя). Внутри промежуточного вала 14 проходит вал 15 привода основного, заднего ВОМ.
Дополнительный вал 27 выполняет функцию формирования передаточного числа 1-й и 2-й передачи и двух задних скоростей. При передвижении по шлицам вала шестерни 26 в перёд происходит зацепление с промежуточной шестерней 28 заднего хода, вращающейся на отдельной оси и передающей обратное вращение промежуточному валу. Передвижением шестерни, дополнительного вала, назад происходит зацепление с соответствующей ведомой шестерёнкой 25 промежуточного вала, при этом активируется 1-я или 2-я передача вперед соответственно выбранной ступени редуктора.
Вторичный вал 7 передает вращение и сформированное передаточное число на ведущую шестерню 10 привода заднего моста трактора. Вал изготовлен за одно целое с шестерней 5, внутренний зубчатый венец которой участвует в формировании прямой передачи с шестерней 4 первичного вала. Внешние зубья этой шестерни взаимодействуют с шестерней блока 18 переключения первой ступени редуктора. Вторая шестерня 16 жестко посажена на вал и участвует в активации второй ступени.
Ползунковый механизм взаимодействует с рычагом переключения и обеспечивает передачу движения к вилкам двигающих шестерни коробки. Замки механизма фиксируют положение активированной передачи и исключают одновременное включения двух передач.

В левый люк корпуса коробки вместо крышки, при необходимости, устанавливается боковой ВОМ или ходоуменьшитель, в правый люк — раздаточная коробка.

Коробка передач МТЗ 82 отличается дополнительно установленной раздаточной коробкой, для привода переднего ведущего моста, в правом люке корпуса КПП по ходу движения трактора. Привод осуществляется от ведомой шестерни вторичного вала через промежуточную шестерню.

Современные модификации МТЗ 80 (82) оснащаются КПП с гидроподжимными муфтами, которые выполняют функцию активации выбранного передаточного числа. Переключение происходит за счет подачи давления масла на муфту. Управление муфтами осуществляется через золотник гидрораспределителя кпп. Гидроупровляемые коробки отличаются плавным и комфортным переключением.

Особенности эксплуатации КПП

Правильная эксплуатация кпп заключается в контроле состояния и своевременном техническом обслуживании, а также правильном выборе скоростного режима его переключения в процессе выполняемых работ трактором.

Контролируется отсутствие течи смазки в сочленениях корпусов трансмиссии и люков. Уровень масла контролируется через контрольное отверстие на правой стороне корпуса кпп. При отворачивании пробки отверстия, уровень должен быть не ниже нижней кромки отверстия, при этом трактор должен стоять в горизонтально ровном положении.

Замена смазки делается при плановом ТО 3 через каждые 960-1000 моточасов. Часто замену делают при сезонном ТО, меняя масло на другую марку.

Слив масла производится при разогретой трансмиссии, сразу после остановки. Пробки слива находится в нижней части картеров кпп, сцепления и заднего моста. После слива производят очистку магнитов от металлического мусора, возникающего при активном контакте деталей механизмов. Заправка масла осуществляется через отверстие пробки в верхней крышке корпуса коробки.

Применяемые марки масла:

Трансмиссионные: ТАп-15В, ТСп-14, ТЭ15 ЭФО, ТМ-2-18
Моторные: М12 Г1

При появлении посторонних шумов, гула, скрежета в коробке — следует прекратить эксплуатацию трактора и провести диагностику тех. состояния кпп. Своевременное обнаружение неполадки и её устранение убережет технику от более серьёзных поломок.

Схема переключения

На схеме указаны: на светлом фоне включение II-й ступени редуктора и соответствующие ей передачи (2,6,7,8,9 и 2-я задняя), на тёмном – включение I-й ступени и соответствующие передачи (1,3,4,5 и 1-я задняя). Предварительное включение выбранной ступени дает возможность включать соответствующие ей передачи.

Положение рукояти переключателя скоростей в МТЗ 80.

Схема включения передач трактора «Беларус»

Порядок переключения

Среднее свободное положение рычага соответствует нейтральному положению (указан буквой «Н»), при этом рычаг переключения свободно перемещается перпендикулярно оси движения трактора.
В крайнем левом положении рычага, перемещением вперед, включается II-я ступень редуктора, при перемещении рычага назад, в том же крайнем левом положении, включается I-я ступень.
Крайнее правое положение даёт возможность, при перемещении в перёд, включить 1-ю или 2-ю передние скорости (в зависимости от выбора ступени). Движением рычага назад, в крайнем правом положении, включается 1-я или 2-я задние скорости соответственно включённой предварительно ступени редуктора.
В среднем правом положении: движением в перёд включают 9-ю передачу при включённой I-й ступени редуктора, движением рычага назад, в этом же положении, включается 3-я или 6-я передача соответственно выбранной ступени.
Средне левое положение даёт возможность движением вперед включить 4-ю или 7-ю передачу и движением назад, в том же положении рычага, включить 5-ю или 8-ю передачи в соответствии с предварительно выбранной ступенью.

Правильное переключение передач

Производя переключение следует понимать, что при соединённом сцеплении с двигателем, вращение идет непрерывным потоком на первичный вал кпп и для любого переключения следует прерывать поток, выжимая педаль сцепления, тем самым приостанавливая движение всех деталей кпп. Это создаёт условия синхронизации вращения деталей для комфортного ввода в зацепление передвигаемых зубчатых колёс.

Перед переключением следует сбросить обороты двигателя, затем выжимается педаль сцепления до упора, рычаг переключения выводится в нейтральное положение и затем из нейтрального положения переводится в режим включения выбранной передачи, после педаль сцепления плавно отпускается. Переключение не должно сопровождаться скрежетом механизма. При затруднительном включении передач, в следствии износа деталей кпп, нужно применять технику двойного выжима сцепления. То есть, педаль сцепления выжимается при переводе рычага в нейтральное положение, затем отпускается и вжимается второй раз перед включением выбранной передачи. После включения педаль так же плавно отпускается, причем, плавно не значит медленно.

Правильный выбор передачи обеспечивает безопасность, качественное выполнение работы и высокую производительность с оптимальной нагрузкой на все механизмы трактора и используемого оборудования.

Коробка передач трактора МТЗ-80, МТЗ-82 является сложным и дорогостоящим механизмом. Конструктивное расположение этого узла трактора усложняет и затрудняет его ремонт. Для замены одной детали, зачастую, в прямом смысле, требуется разобрать пол трактора. Ремонт требует колоссальных трудозатрат и квалификации специалистов. Поэтому, при эксплуатации трактора рекомендуется строго придерживаться требований и рекомендаций производителя. Выполняя работы нужно соблюдать скоростные режимы согласно разработанных технологических карт, исключая перегрузку механизмов и деталей КПП.

Какие бывают типы коробок передач и чем они отличаются?

На сегодняшний день существует целый ряд разновидностей коробок передач — и речь не только об автоматических коробках — даже такие простые по конструкции «ручки» сегодня имеют различные подвиды и надстройки. Но прежде, чем мы перейдём реку знания об этом вброд, давайте чётко поймём, что такое коробка передач и для чего она нужна!

Как работает КПП?

Коробка передач в автомобиле (или на любом другом механическим транспортном средстве) — это рычажная (с точки зрения физики) пошаговая система, которая буквально передаёт энергию от двигателя колёсам — то есть та сила, которую вырабатывает двигатель, чтобы привести в движение колёса, сначала проходит через специальную систему, называемую коробкой переключения передач (или распространённой аббревиатурой — КПП). Образно и часто физически коробка передач находится между двигателем и ведущими колёсами — это своего рода посредник в процессе, который заставляет автомобиль двигаться, и это простая в случае механической КПП или вариатора (об этом ниже) и сложная практически во всех остальных случаях часть машины… Как правило.

Для объяснения логики работы КПП давайте вспомним физику школьной программы — рычажную систему. Помните, преподаватель, скорее всего, приводил в пример строительство знаменитых египетских Пирамид, когда строители должны были поднимать на огромную высоту тяжёлые камни. Или Вы вспомните систему рычагов из знаменитой фразы её первооткрывателя — Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!». Суть её заключалась в том, что, к примеру, если Вы возьмёте длинную палку (это и будет рычаг), поставите её посередине на точку опоры, с одной стороны подвесите груз, а за другой возьмётесь руками, чтобы опустить его и тем самым поднять другой конец с грузом, то чем дальше от Вас будет находиться точка опоры, тем легче Вам будет поднять груз (меньше усилий прилагать для приведения в движение рычага), но тем большее расстояние пройдёт Ваша рука вместе с концом палки, за которую она держится. И наоборот — чем ближе Вы переместите точку опоры, тем больше силы Вам придётся приложить, чтобы передвинуть Ваш конец палки, но тем больше Вы переместите груз (и на бóльшую высоту, между прочим).

На самом деле рычажная система применяется вокруг нас практически везде — даже внутри нас — наши челюсти, ряд изгибов тела — всё это работает на системе рычагов. В быту в качестве примеров можно привести плоскогубцы, тачка для перевозки сыпучих материалов, классические открывалки бутылок — даже ножницы. Ну и, конечно же, коробка передач в нашем автомобиле.

Но возможно, принцип работы рычажной системы в коробке передач автомобиля проще всего будет понять на примере велосипеда, сравнивая две разновидности из них: классический советский односкоростной велосипед и современный горный хардтэйл с возможностью переключения скоростей. В односкоростном велосипеде у Вас всегда будет одинаковое соотношение частоты оборотов педалей и частоты оборотов ведущего (заднего) колеса, а это значит, что у Вас, к примеру, попросту не хватит сил, чтобы забраться в достаточно крутую горку, потому что Вы не сможете давить с такой силой на педали. С другой стороны, на высокой скорости, возможно, Вы бы смогли разогнать этот «чугунный» велосипед ещё быстрее, но Вы не сможете так быстро двигать ногами, хотя силы Вам вполне бы хватало.

А вот велосипед с возможностью переключения скоростей решает вышеописанные задачи: в нём используется та же система рычагов, но только не привычная нам, описанная выше — роль рычагов здесь играют звёздочки: ведущие и ведомые, которых на скоростном велосипеде целый набор — как правило, несколько (2-3) ведущих разных размеров, и ведомых (от 6 до 10) — также разных размеров. И вот, перебирая различные ведущие и ведомые звёздочки, перекидывая цепь, мы меняем передачи и, соответственно, требуемую для раскрутки колеса силу и скорость его вращения.

Так, если мы выберем самую маленькую ведущую звёздочку и самую большую ведомую, то мы получим самую низкую передачу и самое маленькое передаточное число (об этом ниже), когда нам потребуется много раз провернуть педали, чтобы колёса сделали хотя бы один оборот — проще говоря, активно крутя педали, мы будем ехать всё равно очень медленно, но зато сможем забраться таким образом в самую крутую горку. А вот если мы сделаем наоборот — выберем самую высокую передачу, то цепь будет накинута на самую большую ведущую звезду (где находятся педали) и самую маленькую ведомую и, таким образом, нам потребуется сделать всего 1 оборот педалей, чтобы колёса провернулись несколько раз и наш велосипед поехал, соответственно, очень быстро.

Собственно, коробки передач в автомобиле работают таким же образом, только не существует в автомобиле коробки, которая работала бы прямо вот так в точности как в велосипеде — имея набор звёздочек и цепь, соединяющую их. А ещё у авто, как правило, гораздо меньшее число возможных передач — обычно от 4 до 8 — чем старее коробка, тем меньше там, как правило, передач, а чем он новее, тем их больше; кроме того, чем быстрее должен ехать авто, тем там больше передач — речь здесь о легковых автомобилях. А вот в грузовых может быть и 10 и даже больше передач. А бывают и вовсе коробки без чёткого набора передач — точнее, их число у автомобиля бесконечно — речь идёт о вариаторе.

Итак, какие бывают типы коробок передач и чем они отличаются друг от друга? Давайте начнём с основных и (пока) самых распространённых вариантов коробок в современном автомобиле.

Механическая коробка передач

Также известная как «ручка» или «механика», как было отмечено выше. Этот тип требует от водителя больше всего телодвижений во время ускорения или замедления автомобиля, Вам нужно постоянно давить на педаль сцепления, а затем переключать передачи вручную с помощью рычага переключения в центральной части салона автомобиля под панелью. Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач имеют пять-шесть скоростей, не считая задней передачи. Это самый старый и самый простой тип коробок — в первые годы зарождения автомобилей, все машины оснащались механической коробкой передач.

В целом, устройство МКПП достаточно простое, эффективное и позволяет водителю иметь прямой контроль над автомобилем, за что механику любит отдельная категория водителей, которая любит всегда контролировать динамику машины. С другой стороны, механическая коробка всегда требует работы одной руки, особенно, в условиях города. Она также требует некоторого мастерства и немного практики, чтобы умело владеть механической коробкой передач и особенно правильно плавно отпускать педаль сцепления.

Вместо звёздочек роль рычагов в МКПП выполняют шестерни разных размеров, а вместо цепи эти шестерни напрямую зубьями на краях соприкасаются друг с другом. Рычагом переключения коробки мы попросту перекидываем шестерни друг на друга, меняя размеры работающих вместе ведущей и ведомой шестерни. На рисунке ниже Вы можете увидеть примерную схему работы 7-ступенчатой механической коробки передач.

При этом, во время переключения нам необходимы две очень важные вещи, которые являются непременными спутниками любой современной МКПП: сцепления, потому что во время переключения работающий двигатель должен быть отсоединён от коробки, и синхронизатора, потому что двигающиеся на высокой скорости шестерни не всегда возможно соединить так, чтобы пазы их зубьев совпали.

Автоматическая коробка передач

Разработанной ещё в далёком 1920 году и сильно модернизированной с тех пор, автоматической КПП снабжается большинство автомобилей, продаваемых на сегодняшний день. И легко понять, почему: на самом деле это из-за высочайшего удобства по сравнению с механической КПП. Просто переместите рычаг в положение «Драйв», и Вы едете вперёд, поставьте рычаг в режим «Rear», и Вы поедете назад. Но работа автоматических коробок передач крайне сложна — намного сложнее принципа работы МКПП и может стоить Вам значительно дороже в случае ремонта, дополнительные несколько десятков килограмм лишнего веса и немного увеличенный показатель расхода топлива из-за наличия в автомате гидротрансформатора. Более подробно о работе АКПП предлагаем почитать в специальной статье об этом.

Типичная автоматическая коробка передач

В прошлом большинство автоматических коробок передач имело три передачи (плюс задний ход), и, если в Вашем авто было четыре передачи, то у Вас был реальный спортивный автомобиль или роскошный седан. Сегодня и 4-хступенчатые автоматы — редкость, на современных машинах автоматические коробки передач имеют до восьми передач а по расходу топлива и динамике не уступают их более простым собратьям.

Все автоматы должны иметь специальные микрочипы (называемые в народе «мозги», которые являются частью бортового компьютера авто и будут контролировать порядок переключения на определённых оборотах и даже в зависимости от стиля вождения оседлавшего автомобиль человека.

Вот два основных типа коробок передач, которые сегодня встречаются в подавляющем большинстве автомобилей. Теперь давайте рассмотрим менее распространённые виды КПП — некоторые из них набирают популярность, другие — напротив, теряют её.

Роботизированная коробка передач (робот, типтроник)

Так как компьютеры с каждым днём всё глубже проникают в каждую систему в автомобиле, автоматической коробке передач были даны новые способности. Как мы уже упоминали ранее, современные автоматы теперь имеют до восьми передач, и время и условия, когда включать ту или иную передачу, выбирается компьютером, а человека в общем-то никто и не спрашивает, что для многих водителей является огромным минусом, особенно, в условиях спортивного и/или зимнего вождения. В то же время во время спокойного расслабленного вождения по городу автомат наиболее предпочтителен. Для объединения лучшего из этих обоих миров, автопроизводители предоставили водителям возможность использовать в своём авто гибридный вариант КПП, который даёт возможность контролировать переключение передач вручную, используя для этого либо специальный селектор с двумя нефиксируемыми позициями рычага переключения: плюс и минус, каждая из которых отвечает за переключение передачи на одну выше или на одну ниже соответственно; либо с помощью «лепестков» на руле: справа и слева, каждая из которых отвечает за ту же функцию. Лепестки (или «вёсла») являются наиболее распространёнными в спортивных автомобилях, но и в обычных появляются всё чаще.

«Лепестки» ручного переключения передач и кнопочная система режимов коробки передач автомобиля Lotus Evora

Следует иметь в виду, что водители всегда были в состоянии контролировать автоматическую КПП в некоторой степени с помощью так называемых «пониженных» передач, но это в действительности не было полным контролем над переключением по двум причинам:

Чаще всего пониженные передачи означали, что Вы можете ограничить переключение лишь первой или второй (реже — третьей) передачей — т.е. автомобиль просто не будет переключаться на передачу выше выбранной. Но, к примеру, не переключаться ниже пятой передачи заставить «чистый» автомат Вы не сможете.
Даже если Вы поставите рычаг АКПП в режим «L» — не переключаться выше первой передачи, автомат всё же переключится, если обороты машины поднимутся слишком высоко (например, если автомобиль съезжает с крутой горки — для чего, собственно, и нужны пониженные передачи в автомате), чтобы не повредить коробку.

Классический автомат с пониженными передачами (слева) и робот с возможностью ручного переключения передач (справа)

Теперь в типтронике компьютер контролирует в значительной степени механическую коробку, избавляя водителя от необходимости постоянно выжимать сцепление, но в то же время водитель этот всегда сможет переключиться на полностью автоматический режим переключения.

Вариатор (CVT)

Если Вы когда-либо ездили на небольшом современном скутере, то Вы знакомы с вариатором или бесступенчатой коробкой передач. Это очень простое устройство, но оно хорошо работает практически при любых условиях (разве что несовместимо с достаточно мощными двигателями). По существу, вариатор состоит из двух шкивов, соединенных ремнём (прямо как на велосипеде из описания в начале статьи, но вместо шестерёнок — шкивы). Но это специальные шкивы, так как они могут изменить свой размер и, таким образом, изменить передаточное число в коробке автомобиля. В вариаторе нет определённого количества «шестерёнок», потому что он может выбирать точное соотношение размеров обоих шкивов между его самой низкой и самой высокой передаточными числами. Таким образом, можно легко «ползать» на автостоянке или динамично ехать по шоссе. Более подробно о работе вариатора Вы можете прочитать в специальной статье на сайте HowCarWorks.ru.

Анимация работы вариатора

Вождение автомобиля с вариатором очень похоже на вождения с автоматической КПП, кроме того, что Вы не почувствуете никаких переключений передач. Вместо этого двигатель просто набирает обороты плавно вверх и вниз. Вы надавливаете на педаль акселератора, и двигатель автомобиля набирает обороты до определённой величины, а затем просто остаётся работать на этих оборотах, в то время как машина едет всё быстрее и быстрее, так как два шкива в коробке передач изменяют свои размеры. Может занять некоторое время, чтобы привыкнуть к вариатору из-за несколько странного звука и принципа работы CVT. Некоторые автопроизводители даже предлагают вариаторы с подрулевыми переключателями, которые имитируют автоматическую или механическую коробку передач.

CVT с каждым годом набирает всё бóльшую популярность, появляясь на всё большем числе новых автомобилей. Преимуществом такой коробки является простота, а также высокая эффективность работы, если Вы предпочитаете спокойную размеренную езду. Но если Вы любите ездить быстро или хотите высокопроизводительную машину, то это вариант, к сожалению, Вам не подойдёт, так как очень быстро износится.

Казалось бы, что CVT будет идеальным и светлым будущим для большинства водителей, но тем не менее, заняло очень много времени, чтобы этой технологии созреть — особенно прочность ремня этой трансмиссии — есть большая разница между тем, какая нагрузка приходится на этот ремень в скутере, а какая в большом пассажирском автомобиле.

Кроме того, есть очень большой минус вариатора на сегодняшний день, который практически сводит на «нет» все его преимущества — он ломается… Ломается практически у всех — есть мнение, что такая коробка в среднем отъезжает пробег примерно в 100 тысяч километров, а потом её нужно менять, а стоит она нередко треть стоимости всего автомобиля.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Широко известная аббревиатурой DCT (благодаря компании Porsche) и некоторыми другими, и используемая в достаточно дорогих спортивных и гоночных автомобилях, коробка передача с двойным сцеплением является в сущности своего рода хай-тек коллажем из автоматической, механической коробок передач и компьютера.

Как следует из названия, система использует две муфты переключения передач. Коробка может быть использована в полностью автоматическом режиме, с помощью компьютера определяя время и условия переключения передач, или в качестве механики, с возможностью ручного переключения передач водителем с помощью всё тех же лепестков на руле или кнопок переключения передач. Кроме того, управление компьютером моментами переключения, как правило, также может быть скорректировано водителем так, чтобы переключать трансмиссию согласно Вашему личному стилю вождения.

Так выглядит коробка передач с двойным сцеплением

Передачи в DCT могут переключаться со скоростью молнии — как правило, за долю секунды — и делать это очень гладко, благодаря автоматизированному контролю, что делает его отличным вариантом для гоночных и высокопроизводительных машин. В то время как DCT обычно встречается в очень дорогих спортивных автомобилях, он может быть достаточно компактен — да настолько, что Honda также устанавливает его в качестве опции на несколько своих мотоциклов.

Односкоростная коробка передач

Электрические транспортные средства, в отличие от своих шумных собратьев, имеют несколько иные требования к коробке передач и, как таковые, они имеют свои собственные типы передач или используют модифицированные версии традиционных коробок.

Односкоростная коробка передач устанавливалась на заре автомобильной и мотоциклетной эпох и по сути своей представляла собой прямое подключение двигателя к колёсам либо непосредственно, либо почти непосредственно (шестерни требовались просто для того чтобы число оборотов колёс было меньше числа оборотов двигателя). Сегодня, по прошествии почти полутора веков, односкоростная передача вернулась в автомобильную промышленность в отрасль электроавтомобилей. И дело здесь в самой природе электродвигателя — он, в отличие от бензиновых и дизельных, может работать практически в любом диапазоне оборотов, в том числе и на одном обороте в секунду, к примеру. Если Вы имели возможность оседлать Tesla Model S Вы, вероятно, поняли, что автомобиль может ускоряться молниеносно практически на любой скорости, и ему практически не нужно более одной передачи.

Тем не менее, ряд производителей электромобилей снабжают свои творения коробками передач.

Полуавтоматическая коробка передач

Полуавтоматическая коробка передач — это очень продвинутая система, которая использует старое-доброе сцепление для выполнения непосредственно переключения передач вместо гидротрансформатора в классическом автомате. В отличие от механической коробкой передач сцепление контролируется компьютером. Это не только делает переключение передач намного быстрее, чем в механической коробке передач, но также упрощает процесс вождения и фиксирует автомобиль, предотвращая его скат, когда автомобиль находится на стоянке. Также как и типтроник, полуавтоматическая коробка передач может быть переключена в полностью ручной режим переключения передач по желанию водителя. Два типа наиболее распространённых полуавтоматических трансмиссий — это уже описанная выше коробка передач с двойным сцеплением и электрогидравлическая коробка передач (секвентальная коробка передач).

Коробка передач IVT

IVT по сути является специфическим типом CVT (вариатора), но отличается от последнего тем, что включает в себя не только бесконечное число соотношений передач, но и «бесконечно» максимальные передаточные числа. IVT относится к такому виду вариаторов, которые способны включать в себя «нулевой коэффициент» передаточных числе, где входной вал может вращаться вовсе без какого-либо вращения выходного вала (когда автомобиль стоит на месте, а его двигатель работает), оставаясь при этом замкнутым в передаче. Конечно, передаточное отношение в этом случае не является «бесконечным», но вместо этого оно «не определено».