КПП – что это в машине, зачем нужно и как работает?

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

Зачем нужна в автомобиле коробка переключения передач и как она работает

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

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

Немного истории

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

К. Бенц

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

Б. Бенц

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

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

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

В. Майбах

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

Л. Рено

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

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

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

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

Термины

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

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

 

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

Латинская литера R означает расположение задней передачи или скорости.

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

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

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

• Ведущий.
• Промежуточный.
• Ведомый.

 

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

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

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

Принцип работы коробки передач механики следующий:

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

 

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

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

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

Плюсы и минусы МКПП

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

Плюсы:

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

 

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

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

Назовём минусы механики:

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

 

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

Что такое коробка-автомат в автомобиле

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

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

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

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

Плюсы и минусы АКПП

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

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

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

Помимо этого, у них есть и другие минусы:

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

 

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

Вариатор

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

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

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

Плюсы и минусы вариатора

Начнём с достоинств этого вида КПП:

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

 

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

Минусы:

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

 

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

Роботизированная коробка

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

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

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

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

Плюсы робота:

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

 

Минусы:

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

 

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

Acura

BMW

Сhevrolet

Citroen

Ford

Hyundai

Jeep

Land Rover

Mazda

Mitsubishi

Opel

Porsche

SAAB

Skoda

Suzuki

Volkswagen

Audi

Cadillac

Chrysler

Dodge

Honda

Infiniti

Kia

Lexus

Mercedes

Nissan

Peugeot

Renault

Seat

Subaru

Toyota

Volvo

Коробка передач автомобиля.

Виды КПП

Помощь проекту

Вам понравился наш сайт? Вы желаете помочь проекту или же хотите отблагодарить нас? Это сделать легко! Просто оставьте ссылку на понравившуюся вам статью на любом сайте, где вы часто общаетесь. Это может быть личная страница в соц. сетях, личный блог, городской или тематический форум. Мы будем вам благодарны за ваш вклад в развитие проекта.

Коробка передач является важным узлом в устройстве автомобиля и предназначена для передачи мощности двигателя к ведущим колесам. В процессе передачи мощности, в виде крутящего момента, происходит его трансформация (увеличение или уменьшение), изменение направления и т.д. Второе предназначение коробки передач – отключение крутящего момента от трансмиссии, исключение – механическая коробка. В этом виде коробок отключение крутящего момента происходит при помощи отдельного узла – сцепления.

Рассмотрим ниже все концепты коробок передач, их основные плюсы и минусы, перспективы.

Различают основные виды коробок передач:

• Механическая коробка (МКПП)
• Автоматическая коробка (АКПП)
• Роботизированная коробка (РКПП)
• Вариативная коробка (Вариатор)

Механическая коробка управляется ручным способом, это более старый вид, но очень хорошо себя зарекомендовавший, особенно у водителей, которые любят ощутить всю мощь своего железного коня. Естественный недостаток таких КПП низкий КПД, из-за трения зубьев шестерен, сопротивления трансмиссионного масла.

Автоматическая коробка, так же известна и применяется давно в автомобилестроении. Переключение ступеней скорости происходит в автоматическом режиме, а вот команда на начало движения или движение задним ходом требует команды водителя. Как и у МКПП, у «автомата» небольшой КПД по тем же причинам и из-за наличия планетарных механизмов в устройстве коробки.

Любителями таких коробок являются, конечно, наши дамы. Многие просто не знают, что раньше существовала и третья педаль – сцепление. К дамам можно отнести и «американского потребителя», американцы очень редко покупают авто с механикой.

Как говорилось выше, МКПП наилучший вариант коробки, и даже роботизированная коробка передач изготовлена на её основе, но с автоматическим управлением. Управление «роботом» может даже подстраиваться под стиль вождения. Недостатки те же, что и у механики, а вот плюсов, гораздо больше. Применив два вала, удалось повысить КПД, уменьшить габаритные размеры, повысить надежность коробки.

Автолюбителям пришлась по душе роботизированная коробка, а для любителей механики или просто принципиальных противников РКПП, есть возможность перехода на ручной режим управления.

Вариатор – новое слово в коробках передач. Главным недостатком вариатора остается пока невозможность применения на более тяжелых моделях авто, чем малолитражки. Неоспоримое достоинство, это, конечно, простота, плавное изменение крутящего момента, довольно высокий КПД, поскольку отсутствуют пары шестерен передач, кроме «заднего хода».

Автолюбители разделились практически поровну, на скептиков и любителей вариаторов, но времена МКПП постепенно уходят в прошлое и, пока будущее за «роботом» и вариатором! А там поживем – увидим!

Share

Twitter

Поделиться

Системы механической передачи энергии, промышленные высокоскоростные подшипники и редукторы

Анализ критических скоростей на валу HS (диаграмма Кэмпбелла)

BCSA GEAR предлагает вам уникальные решения, соответствующие вашим конкретным потребностям в области промышленной механической передачи мощности.

Мы проектируем и производим системы передачи электроэнергии.

Его конструкторский отдел обладает реальными ноу-хау и большим опытом в разработке механических трансмиссий решений.
Наша команда инженеров может рассчитывать, в частности, на их анализ динамического поведения для получения знаний о линиях HS.

Эти знания позволяют нам проектировать новых систем и обеспечивать их надлежащее функционирование.

 

Типы систем передачи электроэнергии:

 

Редуктор для балансировочных станков.

Машины переключения скоростей для высокоскоростных систем балансировки роторов:

Мы уже спроектировали около тридцати

ступеней переключения передач устройств такого рода. Их специфика заключается в движении с большими нагрузками, что означает с высоким крутящим моментом и с высокой мощностью (до 10 мВт и 115 000 Нм). При этом они допускают высокоскоростных систем трансмиссии  (до 30 0000 об/мин).
Их конструкция позволяет переключать скоростей на на одном и том же валу HS.
Эти скоростей переключения могут управляться вручную или дистанционно с помощью электрического домкрата.
Вспомогательные приводы встроены для обеспечения ступенчатого вращения турбины.

 

Высокоскоростные подшипники, используемые в качестве интерфейса, совместимого с вакуумным корпусом:

Высокоскоростные подшипники, совместимые с вакуумом, тестируемые машины HSB

 

Из-за высокоскоростного трения воздуха вакуумные установки обычно используются для целей тестирования. Мы проектируем

высокоскоростные подшипники , способные обеспечить уплотнение вакуумной зоны  при передаче необходимого крутящего момента на высокой скорости . Мы также интегрируем ограничения, такие как осевая и радиальная нагрузка, создаваемая приложением, или осевой люфт, облегчающий установку.

 

 

Маховики со встроенными измерителями крутящего момента для испытаний тормозной системы:

В рамках испытаний тормозной системы были разработаны машины с маховиками . Эти редукторы позволяют выбрать один или несколько инерционных на одном и том же валу. Кроме того, как и в других проектах, мы планировали интегрировать датчик крутящего момента . Тормоза закреплены непосредственно на нашем корпусе, а подшипник защищает машину от процесса торможения, гарантируя долговечность установки.

Маховик для проверки тормозной системы с выбором инерции

Маховик для проверки тормозной системы.

Маховик, вид изнутри, одинарная инерционная система

Маховик со встроенным измерителем крутящего момента

Инновационные средства защиты механической передачи

Подшипники на амортизирующей прокладке

Большинство наших редукторов позволяет нашим клиентам проводить испытания. Некоторые из этих испытаний сложны для механика, в основном для тестируемого устройства, но также и для приводных машин, в частности, в разрушающие испытания.
Таким образом, мы стремились защитить наши редукторы от этих побочных эффектов.
Здесь под нашей коробкой передач

установлены подшипники с защитой от усталостных испытаний вибрации.

Коробка передач с системой защиты подшипников

Устройство для прорезания канавок

Мы предлагаем устройства с канавками для сдвига с предохранителями трансмиссии с настраиваемым крутящим моментом для защиты приводных линий.

Предохранители коробки передач

 

Свяжитесь с нами для получения более подробной информации

Что такое коробка передач?

Вы здесь: Домашняя страница / Часто задаваемые вопросы + основы / Что такое редуктор?

4 августа 2017 г. Автор Miles Budimir Оставить комментарий

Обновлено в 2020 г. ⚙️ Когда дело доходит до компонентов зубчатой ​​передачи, все может быстро запутаться. Есть много терминов, которые используют производители зубчатых колес, а также инженеры и дизайнеры, чтобы говорить о том, что иногда по сути является одним и тем же. Термин «редуктор» является одним из тех терминов, которые часто используются взаимозаменяемо с редуктором или редуктором… хотя иногда они относятся к несколько разным физическим устройствам шестерен.

Самое простое определение редуктора состоит в том, что это замкнутая зубчатая передача или механический блок или компонент, состоящий из ряда интегрированных шестерен в корпусе. Собственно, само название определяет, что это такое — коробка с шестернями. В самом общем смысле коробка передач работает как любая система передач; он изменяет крутящий момент и скорость между приводным устройством, таким как двигатель, и нагрузкой.

Типовой редуктор, показанный здесь, представляет собой угловой редуктор с фланцевым креплением производства Neugart USA.

 

Этот планетарный редуктор GPX UP диаметром 22 мм был разработан для применения в аэрокосмической отрасли. Обратите внимание, как планетарные шестерни вращаются на игольчатых подшипниках, а не на подшипниках скольжения. Изображение предоставлено maxon

Зубчатые колеса внутри редуктора могут быть любого типа, от конических и спирально-конических до червячных и других, таких как планетарные. Шестерни установлены на валах, которые поддерживаются и вращаются через подшипники качения. Коробка передач представляет собой механический метод передачи энергии от одного устройства к другому и используется для увеличения крутящего момента при снижении скорости.

Apex Dynamics USA предлагает прецизионные планетарные редукторы AFX. Редукторы

используются во многих приложениях, включая станки, промышленное оборудование, конвейеры и действительно любые приложения для передачи мощности с вращательным движением, которые требуют изменения требований к крутящему моменту и скорости.

Этот ступичный привод от ABM Drives оснащен колесом с шиной, двигателем переменного тока, коробкой передач и тормозом.

Итак, понятно — редуктор всегда является полностью интегрированным механическим компонентом, состоящим из ряда сопряженных шестерен, содержащихся в корпусе с валами и подшипниками (для поддержки и распределения нагрузок) и во многих случаях с фланцем для крепления двигателя. Большая часть индустрии движения не делает различий между терминами «редуктор» и «редуктор». Но в некоторых контекстах термин 9Коробка передач 0141 конкретно относится к корпусной передаче, как описано выше, в то время как более общий термин редуктор относится к узлам открытой передачи, которая устанавливается внутри какой-либо существующей рамы машины. Последние предназначены для компактных мобильных устройств или мобильных устройств с батарейным питанием, требующих особенно тесной интеграции и отказа от дополнительных подкомпонентов. Здесь ряд параллельных пластин может поддерживать валы зубчатой ​​передачи (и их подшипники) и позволять прикручивать болты к поверхности двигателя. Редукторы

Bonfiglioli TQK предназначены для реверсивного и позиционного применения.