Как работает коробка передач в автомобиле?
Простое объяснение, что такое коробка передач.
В автомобиле тысячи запчастей и компонентов. Но некоторые части любого автомобиля, контролируют именно то, что делает вашу машину именно движущимся транспортным средством, поэтому они играют более важную роль по сравнению с другими агрегатами автомобиля. К примеру, к очень важным частям любой машины относится коробка передач. Без нее крутящий момент от двигателя не смог бы достичь колес и ваш автомобиль не тронулся бы с места.
Да, мы не должны владеть углубленными знаниями об устройстве автомобиля. Но, что такое коробка передач обязан знать каждый водитель. Об этом сегодня и поговорим.
Смотрите также: Десять самых странных коробок передач
Прежде чем углубиться в описание принципа работы коробки передач, давайте обозначим основные термины:
Передача: В данном понимании передача представляет в коробке набор определенных шестерёнок, которые работая синхронно вместе, регулируют соотношение между скоростью двигателя и скоростью колеса. Также этот термин используется для описания каждой скорости коробки передач. К примеру, в автоматической коробки электроника автоматически выбирает какой вал с шестернями использовать для оптимальной передачи крутящего момента. В механической трансмиссии водитель самостоятельно выбирает необходимую скорость.
Передаточное отношение: это отношение частоты вращения ведомого вала к частоте вращения ведущего.
Сцепление: Механизм подключения или отключения двигателя к (от) системы передачи (коробки).
Коробка передач: Механизм передачи крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.
Рычаг переключения передач: Рычаг, который водитель использует для управления коробкой передач и выбора нужной скорости.
Теперь перейдем непосредственно к описанию, как работают две наиболее распространенные коробки передач.
Механическая коробка передач
Несомненно, во всем мире в настоящий момент автоматическая коробка передач стала самой популярной. Согласно статистике мировых продаж автомобилей, львиная доля всех проданных новых транспортных средств в 2014 года, были оснащены автоматической трансмиссией. Но тем не мене, механическая коробка передач вопреки прогнозам пока, что по-прежнему используется в мировой промышленности. Как правило, механическая трансмиссия более проста по своей конструкции и по своему принципу работы. Именно с нее мы и начнем.
Технологии, которые экономят расход топлива
По своей основной конструкции механическая коробка представляет собой набор зубчатых шестерен и валов (входные и выходные валы). Шестерни одного вала взаимодействуют с шестернями другого вала. В результате соотношения между включенной передачей на входном валу и включенной передачи на выходном валу определяет общее передаточное число определенной передачи.
Водитель выбирает нужную передачу на механической коробке передач, перемещая рычаг переключения скоростей. Рычаг управляет движением передач вдоль входного вала. Перемещая рычаг вперед или назад, выбирается нужный набор шестеренок для включения необходимой передачи. Как правило, при переключении рычага верх или вниз два набора шестерней находятся на одном валу. При переключении рычага влево или вправо выбор набора шестеренок происходит на разных валах.
Как ездить на механике: Десять простых шагов
Чтобы включить передачу в механической коробке передач водитель нажимает сначала на педаль сцепления, в результате чего крутящий момент двигателя при выжатом сцеплении не передается на коробку, поскольку двигатель отключается от входного вала КПП. Это позволяет с помощью рычага коробки выбрать нужную скорость, подключив нужный набор шестерен. После выбора необходимой передачи водитель отпускает педаль сцепления, и крутящий момент начинает передаваться на первичный вал и далее на выбранный вал, который в свою очередь передает крутящий момент на привода и колеса.
Автоматическая коробка передач
В автоматической коробке передач процесс работы намного сложнее в отличие от механики. Одно из самых заметных различий между механической и автоматической коробкой, это то, что автоматическая трансмиссия не использует муфты. Как правило, автоматическая коробка использует гидротрансформаторы, которые и отключают двигатель от коробки (от вала с набором шестерен).
Функция гидротрансформаторов основана на принципах гидродинамики, которую в рамках этой статьи объяснить реально сложно. Для этого необходимо подключить математику и другие естественные науки. Но основной смысл прост. Когда двигатель работает на небольших оборотах, небольшой крутящий момент передается с помощью жидкости и различные каналы на набор шестеренок. Когда двигатель работает быстро, то крутящий момент передается на валы напрямую.
Благодаря преобразованию крутящего момента, шестерни в коробки могут свободно делать свою работу без участия водителя. Но как коробка автоматически выбирает необходимую скорость, которую в механической трансмиссии выбирает водитель вручную?
В отличие от механики где, как правило, конструкция коробки представляет два параллельных вала, автоматическая коробка использует планетарное расположение валов с шестернями. В отличие от механической коробки, в автоматической трансмиссии используется огромный выбор различных наборов шестерен, которые автоматически подключаются к передаче крутящего момента в зависимости от скорости.
Вместо ручного переключения скоростей используется гидравлическое автоматическое переключение скоростей, которое управляется электроникой. Коробка управляется специальным модулем, в который запрограммированы все соотношения передаточных чисел. В зависимости от подключаемого набора планетарного механизма, электронная программа определяет какую передачу включить с помощью гидравлического автоматического управления.
описание принципа работы для чайников, схема переключения скоростей, фото и видео
Для того, чтобы правильно управлять автомобильной механической коробкой передач, а уж тем более правильно ее обслуживать, необходимо знать и понимать, как устроен этот тип трансмиссии, из каких деталей и узлов состоит, а также для чего необходима эта система тому или иному транспортному средству. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о коробке передач механического типа. Мы также наглядно рассмотрим, таблицу возможных неисправностей и способов устранения тех или иных поломок, которые могут возникать в механической коробке передач. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автовладельцами: «Как правильно нужно эксплуатировать и обслуживать механическую трансмиссию, чтобы она функционировала продолжительный период до капитального ремонта или замены?».
Понятие и устройство механической коробки передач
Коробка передач механического типа предназначена для изменения показателя крутящего момента, а также передачи его от мотора к колесам автомобиля. Механическая трансмиссия служит для разобщения двигателя и приводных колес, причем это происходит на неопределенный период времени. Схема функционирования, а также основные узлы механической коробки передач коренным образом отличаются от автоматической трансмиссии, о чем мы подробно и узнаем в нашем материале.
Механическая коробка передач состоит из следующих основных узлов и компонентов:
— Селектор переключения передач (рычаг переключения) и механизм смены скорости с блокировочным и замковым устройством: рычаг коробки располагается непосредственно в салоне автомобиля и служит для изменения передач в трансмиссии. Данный механизм управляется водителем транспортного средства при помощи селектора коробки. Отметим, что при этом замковый механизм не дает включаться одновременно нескольким передачам, а блокировочное устройство при этом осуществляет удержание передачи от самопроизвольного выключения.
— Синхронизаторы скоростей коробки: необходимы для того, чтобы при движении автомобиля переключение передач трансмиссии осуществлялось плавно, бесшумно и без рывков, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен
Как переключать передачи на автомате: основные особенности
Сегодня по ряду причин АКПП является намного более предпочтительным вариантом, чем «механика». Особенно это справедливо в том случае, если автомобиль постоянно эксплуатируется в условиях мегаполиса, где движение в плотном потоке характеризуется низкими скоростями, частыми разгонами и остановками, а также перемещением и простоями в пробках.
С учетом такой популярности, многие начинающие водители, а также те, кто ранее эксплуатировал авто с МКПП, активно пересаживаются на автомобили с коробкой автомат. Далее мы рассмотрим, как на автомате переключать скорость, что нужно знать о режимах АКПП, а также как включить заднюю скорость на автомате.
Содержание статьи
Как включать передачи на автомате
Итак, в нашей предыдущей статье мы рассматривали, как включать заднюю скорость на механической коробке, а также как правильно переключать передачи на МКПП. Теперь давайте рассмотрим автомат АКПП.
Прежде всего, существует несколько типов автоматических трансмиссий: «классическая» гидромеханическая АКПП, коробка-вариатор, а также роботизированная коробка передач. При этом нужно отметить, что хотя данные типы «автоматов» отличаются друг от друга конструктивно, функционально они похожи и имеют схожие основные режимы работы.Среди таких основных режимов можно выделить:
- Р- парковка, паркинг;
- R- задняя передача;
- N- нейтраль;
- D — драйв, движение вперед;
- М — ручной режим управления;
Парковочный режим позволяет запустить двигатель, после чего мотор работает на холостом ходу (например, во время прогрева). Также в этом режиме рекомендуется оставлять автомобиль на стоянке.
Примечательно то, что после включения «Р» также срабатывает блокировка вала АКПП. Такая блокировка не позволяет машине покатиться и является дополнительной «страховкой».
Режим «R» отвечает за задний ход, включается только после полной остановки автомобиля. Игнорирование данного правила может стать причиной серьезных поломок коробки передач.
Режим «N», в отличие от «P», позволяет разъединить коробку и двигатель, причем никаких дополнительных блокировок (как в случае с «паркингом») такой режим не имеет.
Однако, в отличие от «механики» и некоторых отдельных типов коробок-робот (например, АМТ), во время кратковременной остановки с заведенным ДВС переключаться на «нейтралку» не нужно. Фактически, «нейтраль» на автомате нужна только для буксировки авто в случае поломки (если производитель предусмотрел такую возможность), а также в качестве сервисного режима.
Еще режим «N» можно включить в пробке, когда машина долго стоит (более 10 минут) и мотор работает, однако нужно помнить, что в этом случае нужно дополнительно пользоваться «ручником» (стояночным тормозом) или удерживать машину педалью тормоза, иначе автомобиль может начать произвольно катиться.
Режим «D» позволяет двигаться вперед, передачи переключаются автоматически. От водителя не требуется дополнительных действий, остается только нажимать на газ для ускорения и на тормоз для замедления или полной остановки.
Еще можно выделить М – ручной режим управления (Типтроник АКПП). Режим имеется не на всех автоматах, при его наличии присутствуют дополнительные обозначения: «+» (переключение на повышенную передачу), «-» (переключение на пониженную). Данный режим полуавтоматический (водитель сам выбирает ту или иную передачу, но электроника все равно может ее не включить, если скорость движения и условия ей не соответствуют).- Сам рычаг переключения передач (селектор АКПП) на разных авто с автоматом независимо от типа зачастую просто перемещается по специальным пазам. Каждый паз соответствует отдельному режиму (как правило, рядом с пазом нанесены обозначения, также выбранные режимы на большинстве авто дублируются на приборной панели).
Чтобы включить тот или иной режим АКПП, необходимо вставить ключ в замок зажигания и нажать на педаль тормоза. Обычно нажатие на педаль тормоза позволяет снять блокировку, которая является «защитой» от случайного перемещения селектора.
Параллельно сбоку на рукояти селектора на многих типах АКПП имеется специальная кнопка, нажатие на которую позволяет перемещать рычаг в тот или иной режим. Другими словами, нажатие на педаль тормоза и удерживание педали позволяет разблокировать вал в режиме «паркинг», в то время как нажатие на кнопку на рычаге дает возможность дальше двигать сам селектор, включая нужные режимы.
Также на многих авто запуск двигателя допускается только в режиме «P» или «N» при условии нажатия на тормоз. Данное решение можно считать «защитной» функцией, которая позволяет предотвратить нежелательное движение автомобиля и поломки АКПП и ДВС.
Еще добавим, что многие АКПП, кроме основных, оснащены целым рядом других дополнительных режимов. Такие режимы могут иметь как отдельные пазы для включения, так и включаться кнопками. Например, можно выбрать только первую передачу (режим L1 или 1), включение в автоматическом режиме не выше второй передачи (L2 или 2), режим OD (овердрайв), отключающий переход на повышающую четвертую или пятую передачу.Также автоматические коробки часто имеют режим «спорт» (литера «S»), экономичный режим «эко» (литера «Е»), зимний режим (литера «W» или значок снежинки) и т.д.
Советы и рекомендации
Важно понимать, что в процессе эксплуатации, даже при условии наличия различных блокировок и защиты от случайных включений, все равно полностью исключить ошибки нельзя. Как правило, часто водители включают режим «R», не полностью остановив автомобиль.
В данном случае можно почувствовать характерный рывок (удар) в АКПП. Не трудно догадаться, что в этом случае детали внутри коробки испытывают сильные нагрузки, также после нескольких таких включений высока вероятность поломки АКПП.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое аварийный режим АКПП. Из этой статьи вы узнаете, почему коробка автомат падает «в аварию», для чего нужен аварийный режим автомата, а также что делать, если включился аварийный режим АКПП.Еще распространенной ситуацией является такая, когда водитель на высокой скорости случайно включает режимы L2 или L1. Такое включение приводит к резко растущим (иногда предельным) нагрузкам на трансмиссию, а также и на двигатель.
Параллельно нужно отметить, что любые типы автоматов достаточно чувствительны к высоким нагрузкам и пробуксовкам. Если на «механике» при активных пробуксовках можно «спалить» сцепление, то в случае с автоматом независимо от типа достаточно высоки риски поломки всей коробки.Другими словами, буксовать в грязи или снегу на АКПП настоятельно не рекомендуется. Если машина застряла, лучше попытаться вытолкать автомобиль или вытащить его при помощи другого ТС, чем пытаться выехать своими силами.
Что в итоге
Как видно, управлять машиной с коробкой автомат и включать передачи на АКПП намного проще, чем в случае с «механикой». В отличие от МКПП, педали сцепления на автоматических коробках нет, также не возникает проблем как с включение передач для движения вперед, так и задней передачи на автомате. Единственное, при езде на автомобиле с коробкой автомат нужно отдельно учитывать, что такая КПП требует более аккуратного и деликатного обращения, чем «механика».
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое селектор АКПП, а также какие виды селекторов АКПП бывают. Из этой статьи вы узнаете об особенностях и типах селекторов коробки-автомат.Переключать режимы нужно с небольшой паузой (около 1 сек.), а также надежно фиксировать автомобиль тормозами перед переключением из режима «D» (движение вперед) в «R» (задняя передача на автомате) и обратно. Такой подход позволит не только сохранить ресурс коробки-автомат, но и максимально увеличить срок службы агрегата, а также избежать преждевременных дорогостоящих поломок.
Читайте также
Что такое ДСГ в машине: устройство, особенности, принцип работы
Сравнительно недавно производители начали активно устанавливать на автомобили роботизированные коробки передач вместо привычных автоматов и вариаторов CVT. Как известно, робот (РКПП) представляет собой механическую трансмиссию, в которой реализовано автоматическое включение/выключение сцепления, а также без участия водителя происходит выбор и включение нужной передачи.
Другими словами, коробка — робот является еще одной разновидностью автоматизированных трансмиссий, при этом дешевле в производстве, проще по конструкции, обеспечивает высокую топливную экономичность.
Содержание статьи
Роботизированная КПП ДСГ (DSG): что это такое
Итак, чтобы понять, что такое DSG, нужно сначала рассмотреть основные типы роботизированных коробок. В двух словах, роботизированная коробка передач может быть как «однодисковым» роботом (например, коробка АМТ), так и преселективной роботизированной КПП с двумя сцеплениями.
Обычный робот, который имеет только одно сцепление, похож по конструкции на МКПП, при этом включением/выключением сцепления и передачами управляет автоматика (при помощи электро и гидросервоприводов под контролем ЭБУ коробкой).Такая конструкция проста, сама коробка передач достаточно надежна, однако при переключении передач возникает определенный дискомфорт, автомобиль «клюет» носом при интенсивном разгоне, однодисковый робот часто затягивает включение пониженной и повышенной передачи и т.п. Также в процессе эксплуатации быстро изнашивается само сцепление.
Коробка DSG: устройство и принцип работы
В свою очередь, DSG (Direct Shift Gearbox) является коробкой передач прямого переключения, разработанной специалистами Volkswagen. Если просто, это все та же механическая коробка, однако сцеплений уже два.
Более того, в такой коробке объединены сразу две механических КПП в одном корпусе. Для каждой из этих условных коробок предусмотрен свой диск сцепления. При этом одна коробка отвечает только за четные передачи, тогда как другая за нечетные.
Чтобы переключиться выше или ниже на ступень, водитель (в случае с МКПП) или ЭБУ (в случае с однодисковым роботом) отсоединяет от маховика диск сцепления, затем включает передачу, после чего обратно подсоединяет диск сцепления. При этом крутящий момент на колеса не передается, пока диск сцепления не будет соединен с маховиком, автомобиль заметно теряет в динамике, увеличивается расход топлива.Если же говорить о ДСГ, например, когда автомобиль с такой КПП разгоняется, к вращающемуся маховику присоединено сцепление нечетного ряда передач, при этом диск четного ряда находится в разомкнутом виде. Далее, пока машина разгоняется на первой передаче, ЭБУ (блок Mechatronik) дает команду включить вторую на четном ряду.
Затем, уже в момент переключения, отсоединяется диск нечетного ряда и включается диск четного, при этом следующая передача аналогичным образом «готовится» к включению уже заранее.
Получается, если автомобиль движется, например, на 2-й передаче и дальше набирает скорость, по команде ЭБУ будет также практически полностью включена 3-я передача. В результате, когда наступит момент повышения передачи, полное переключение со 2-й на 3-ю занимает доли секунды, передачи переключаются очень быстро, поток мощности в момент переключения практически не разрывается.
Такая особенность работы четко отражена в названии данного типа КПП, так как коробку с двумя сцеплениями обычно называют преселективной (предварительный выбор и частичное включение следующей повышенной или пониженной передачи). В результате коробка DSG обеспечивает высокий уровень комфорта, присущий АКПП и вариаторам, а также динамику и топливную экономичность традиционной механики.
Виды коробок DSG: DSG-6 и DSG-7
Коробки DSG бывают 6-и и 7-и ступенчатыми. При этом DSG 6 является «мокрой», тогда как DSG 7 «сухой». Первый вариант рассчитан на больший крутящий момент и ставится на мощные автомобили концерна VAG. Версия DSG 7 ставится на машины с менее мощными ДВС. Первой была разработана шестиступенчатая DSG 6.
Сцепление в такой коробке работает в масляной ванне. По этой причине данный тип КПП называется «мокрым». К недостаткам можно отнести потерю мощности из-за большого количества масла и необходимости реализации его подачи. Версия DSG7 появилась позже, имеет «сухое» сцепление. При этом надежность такой конструкции снизилась, данный тип КПП имеет больше проблем и меньший ресурс.
Ресурс DSG и неисправности коробок ДСГ
Начнем с неполадок. Чаще всего проблема выражается в виде толчков при переключении передач. Причина — слишком резкое включение сцепления, машина начинает дергаться. Также при переключении передач могут возникать удары, скрежет. Еще одним вариантом может оказаться проблема потери тяги на машине с DSG, причем прямо в движении.
Как правило, такие неисправности больше присущи ДСГ 7 с сухим сцеплением. Такое сцепление подвержено быстрому износу, параллельно определенные сбои дает и «Мехатроник» (ЭБУ коробкой).
В списке других проблем, связанных с данным типом КПП, следует выделить износ втулки валов, проблемы с вилкой выключения сцепления, неполадки по части электрики (контакты, выход из строя датчиков и т.д.). При этом важно понимать, что зачастую для негарантийного автомобиля работы по диагностике и ремонту DSG являются дорогостоящими, стоимость запчастей также высока.
Если же говорить о ресурсе, следует отметить, что на начальном этапе особых проблем с DSG 6 не наблюдалось в среднем, до 150-200 тыс.км. Однако после того как на многие модели VAG начали массово устанавливать DSG 7, количество обращений в гарантийный период на пробегах 60-80 тыс. км. заметно возросло.
В результате производитель запустил программу поддержки клиентов, продлив полную гарантию на коробку передач DSG 7 до 5 лет или 150 тыс. км пробега (в зависимости от того, что наступит раньше). В рамках данной программы все работы по ремонту (вплоть до полной замены агрегата) выполнялись бесплатно.
В дальнейшем программу свернули, ссылаясь на то, что инженеры VAG доработали ПО для блока управления, внесли определенные изменения в конструкцию сцепления, то есть сделали ДСГ 7 более надежной.
Так или иначе, с учетом приведенной информации вполне логично предположить, что средний ресурс DSG 6 составляет около 200 тыс. км, тогда как для DSG 7 данный показатель составляет около 150 тыс. км.
Советы и рекомендации
Как видно, исправная коробка DSG способна обеспечить хорошую динамику разгона, комфорт и топливную экономичность. Другими словами, основные задачи, поставленные перед разработчиками в условиях топливного кризиса и жестких экологических норм, были решены.
При этом вопрос ресурса и надежности сознательно отодвинули на второй план. Простыми словами, даже относительно надежную DSG 6 быстро сменила DSG 7. При этом с учетом явных проблем, VAG все равно предпочел дорогостоящую программу гарантийных ремонтов и активное распространение информации о доработках DSG7 в целях повышения ее надежности банальному отказу от данной КПП.
Другими словами, вместо возврата к DSG 6 или проверенному временем гидромеханическому автомату, производитель продолжает устанавливать DSG7 на многие популярные модели Volkswagen, Skoda, Audi и т.д., утверждая, что надежность коробки значительно повысилась.
На практике, целесообразность покупки автомобиля б/у с ДСГ многими опытными автолюбителями ставится под сомнение. Причем если речь идет о DSG 6, реальный пробег не превышает отметки в 100 тыс. км. и КПП работает исправно, тогда такую машину еще можно рассматривать к приобретению.
- Что касается DSG7, особенно первых лет выпуска, даже если такая коробка передач нормально работает, это не значит, что остаточный ресурс еще достаточно большой. Другими словами, нужно сразу готовиться к ремонту коробки передач, причем дорогостоящему.
Добавим, что хотя в самой коробке ломаться особо нечему (валы, шестерни и другие элементы «ходят» долго), однако с узлом сцепления, датчиками, исполнительными устройствами, электронным блоком управления, проводкой и целым рядом других механизмов, деталей и узлов могут возникать проблемы.
При этом в одних случаях может быть достаточно перепрошивки ЭБУ и замены сцепления, тогда как в других нужно менять дорогие и официально неремонтопригодные узлы.
Напоследок отметим, что еще одним минусом ДСГ, особенно DSG7 является их низкая ликвидность на вторичном рынке. Это значит, что такую машину, особенно премиальную модель с небольшим пробегом, можно купить дорого, однако выгодно продать потом уже не получится.
Если просто, большинство автолюбителей сегодня хорошо знают о проблемах данной коробки и попросту не рассматривают машины с указанным типом КПП. Еще одним вариантом может быть попытка существенно снизить стоимость подержанного авто с DSG во время торга. Причина вполне очевидна, так как потенциальный покупатель отдельно учитывает стоимость возможного ремонта преселективного робота, причем такой ремонт может потребоваться совсем скоро.
Читайте также