Коробка передач есть в каждом автомобиле‚ который оснащён двигателем внутреннего сгорания. Это главный компонент трансмиссии‚ который изменяет усилие силового агрегата и передаёт его на колёса. Рассказываем о типах коробок передач и о том‚ как они работают.
Что такое коробка передач
Коробка переключения передач (КПП) — это агрегат трансмиссии, который связан с коленчатым валом двигателя (ДВС) через механизм сцепления или гидротрансформатор. Получая усилие от силового агрегата, КПП меняет передаточное отношение и позволяет коленчатому валу и колёсам вращаться с разной скоростью.
Для этого определённым образом подбирают пары шестерён — ведущую и ведомую. Из-за разницы в диаметрах и количестве зубьев одна из них вращается быстрее другой. Это необходимо потому, что ДВС не обладает достаточной гибкостью.
В современных коробках передач предусмотрено от пяти до 10 ступеней. Каждая из них предполагает определённое передаточное отношение. Их подбирают относительно характеристик автомобиля — мощности двигателя, веса, диаметра колёс.
Например, если двигатель работает на небольших оборотах, этого усилия не хватит, чтобы сдвинуть автомобиль с места. Тогда пару подбирают так, чтобы ведомая шестерня вращалась в несколько раз быстрее ведущей.
У двигателя есть конструктивные ограничения — он не может работать слишком быстро, иначе топливо не будет успевать сгорать в цилиндрах. Чтобы автомобиль мог двигаться с высокой скоростью при невысоких оборотах ДВС, подбирается соответствующая пара шестерён. В этом случае разница в количестве зубьев элементов будет меньше. Также коробка передач позволяет автомобилю двигаться задним ходом.
Все коробки передач можно разделить на два типа: механические и автоматизированные. Механические коробки (МКПП) требуют непосредственного участия водителя в выборе и включении передач. Автоматизированные КПП позволяют выбрать режим движения, а все остальные операции происходят автоматически.
Большинство моделей предлагают и механические, и автоматизированные коробки передач. Версии с автоматами стоят дороже.
Механическая коробка передач
Механическая коробка передач (МКПП) — первый тип агрегатов, которые стали устанавливать на автомобили. Современные МКПП имеют от пяти до шести ступеней.
Механическая коробка передач состоит из следующих элементов:
- корпус;
- первичный вал (ведущий);
- вторичный вал (ведомый);
- промежуточный и дополнительный валы;
- шестерни;
- муфты;
- синхронизаторы;
- механизм переключения передач;
- рычаг переключения передач.
Также у автомобилей с МКПП предусмотрен механизм сцепления. Он нужен для того, чтобы кратковременно разрывать передачу усилия от двигателя к коробке. Иначе переключить ступень будет невозможно. В современных автомобилях сцепление приводится в действие благодаря давлению жидкости, которое возникает при нажатии на педаль.
Чтобы переключить передачу на автомобиле с МКПП, нужно:
- Выжать педаль сцепления.
- Включить нужную передачу с помощью рычага.
- Плавно отпустить педаль сцепления.
В современных коробках передач устанавливают синхронизаторы. Они нужны для плавного переключения передач.
Внутрь корпуса МКПП заправлено масло. Оно нужно для того, чтобы снизить трение между подвижными элементами и продлить срок службы агрегата. Масло в МКПП нужно периодически менять — не реже чем каждые 60 000 км пробега. При этом нужно выбирать жидкость с характеристиками, которые рекомендованы производителем. Они могут различаться в зависимости от типа агрегата.
Плюсы МКПП:
- выдерживает большие нагрузки;
- менее требовательна к обслуживанию;
- высокая надёжность;
- проста в ремонте.
Минусы МКПП:
- низкий уровень комфорта передвижения на автомобиле.
Чаще всего проблемы с МКПП связаны с износом сцепления. Обычно ресурс сцепления превышает 150 000 км. Но если ездят агрессивно или неправильно работают сцеплением — например, не до конца выжимают педаль или постоянно держат на ней ногу, — то износ происходит быстрее.
На больших пробегах — свыше 150 000–200 000 км — могут прийти в негодность синхронизаторы и подшипники. Тогда нужно будет ремонтировать коробку передач.
Автоматическая коробка передач (АКПП)
Классическим автоматом принято считать гидромеханическую КПП. Такой тип агрегатов появился раньше остальных автоматизированных коробок передач.
Название связано с тем, что передача крутящего момента от двигателя происходит за счёт гидротрансформатора. Этот механизм располагается между коленчатым валом ДВС и первичным валом КПП. Устройство работает благодаря трансмиссионной жидкости.
Основные компоненты АКПП:
- корпус;
- гидротрансформатор;
- планетарный механизм;
- гидроблок;
- соленоиды;
- фрикционные муфты;
- обгонная муфта;
- ленточный тормоз;
- масляный насос;
- блок управления;
- датчики.
Автоматическая коробка требует от водителя выбрать режим движения, а выбор передач и время их включения определяет блок управления. Он ориентируется на данные с различных датчиков.
Работа АКПП происходит за счёт давления жидкости. Её заправляют в картер агрегата. Также состав имеет смазочные свойства и защищает элементы от износа. Объём и характеристики масла зависят от модификации АКПП. В корпусе агрегата установлен фильтр. Он задерживает продукты износа, которые появляются в масле.
Автоматическая коробка требовательна к обслуживанию. Поэтому нужно менять трансмиссионную жидкость и фильтр каждые 50 000–60 000 км пробега. Иначе продукты износа могут забить соленоиды и каналы гидроблока. Тогда в работе АКПП начнутся проблемы — например, появятся рывки и толчки при переключениях.
Плюсы АКПП:
- комфорт передвижения на автомобиле;
- простота в использовании;
- экономия топлива.
Минусы АКПП:
- требовательность к обслуживанию;
- высокая стоимость ремонта;
- меньший ресурс по сравнению с МКПП.
Чаще всего проблемы в работе АКПП возникают из-за повышенных нагрузок и несвоевременного обслуживания. К повышенным нагрузкам относится агрессивная езда с резкими ускорениями и торможениями, резкие старты с места и пробуксовки.
Встречается выход из строя гидротрансформатора и соленоидов. Также продукты износа могут забить каналы гидроблока, и тогда АКПП будет работать неправильно. Могут отказывать датчики и блок управления.
Роботизированная коробка передач
Роботизированная коробка передач — это механическая КПП, у которой автоматизированы выбор передач и работа сцепления. Для создания робота используют механическую коробку с установленными электрическими или гидравлическими приводами и электронным блоком управления. По команде блока приводы выжимают сцепление и переключают передачи.
Первыми типами роботов были агрегаты с одним сцеплением. Такие коробки переключают передачи с задержками и рывками. Также ресурс элементов сцепления и самого агрегата меньше, чем у МКПП. Преимуществом роботизированных коробок такого типа является невысокая стоимость.
В автомобиле с роботом водителю нужно выбрать режим движения, а все остальные операции будут выполнены автоматически.
Основные элементы робота с одним сцеплением:
- корпус;
- первичный вал (ведущий);
- вторичный вал (ведомый);
- промежуточный и дополнительный валы;
- шестерни;
- муфты;
- синхронизаторы;
- приводы (гидравлические или электрические);
- блок управления;
- датчики;
- селектор.
Преселективные роботы
Следующее поколение роботизированных коробок передач называют преселективными. У таких агрегатов установлено два первичных вала и два сцепления. Каждый из этих механизмов отвечает за свой ряд передач. То есть когда автомобиль двигается на определённой передаче, работает одно сцепление, а в это время система готовит другую передачу (шестерни соединяются с синхронизаторами).
Когда нужно переключить ступень, одно сцепление размыкается, а второе замыкается. Благодаря этому переключения происходят быстрее, чем у роботов с одним сцеплением и АКПП. Коробки с двойным сцеплением получили большее распространение, чем агрегаты с одним механизмом.
Существуют роботы с так называемыми сухими и мокрыми сцеплениями. Во втором случае механизмы работают в масляной ванне. Это позволяет снизить трение и улучшить охлаждение.
Основные компоненты робота с двойным сцеплением:
- корпус;
- главная передача;
- дифференциал;
- внешний первичный вал;
- внутренний первичный вал;
- два вторичных вала;
- синхронизаторы;
- двойное сцепление;
- электронно-гидравлический блок управления;
- датчики.
Роботизированные коробки передач нужно регулярно обслуживать — каждые 40 000–50 000 км пробега.
Плюсы роботизированной коробки передач с двойным сцеплением:
- быстрое переключение ступеней;
- небольшой вес агрегата;
- стоимость КПП ниже, чем у классического автомата.
Минусы роботизированной КПП с двойным сцеплением:
- большинство агрегатов не подходят для мощных автомобилей;
- небольшой ресурс сцепления;
- небольшой ресурс электронно-гидравлического блока.
Чаще всего у роботизированных коробок встречаются проблемы с износом сцепления и выходом из строя блока управления. Эти агрегаты чувствительны к температуре. Поэтому быстрее всего износ происходит в пробках. Дело в том, что во время такого движения происходит многократное переключение с первой передачи на вторую и обратно.
Вариатор (бесступенчатая коробка передач)
Вариатор, в отличие от других КПП, не имеет фиксированных ступеней. Изменение передаточных чисел происходит за счёт двух шкивов с переменным рабочим диаметром. Один из них установлен на ведущем валу, а второй — на ведомом. Шкивы связаны металлическим ремнём или цепью. Эти типы вариатора встречаются чаще всего.
Реже можно встретить тороидальный тип вариатора. Он представляет собой ведущий и ведомый конусовидные диски, которые установлены противоположно друг другу и соединены роликами. Передаточное отношение меняется благодаря движению роликов по изгибу дисков. Когда они находятся в центральном положении, происходит прямая передача. Когда ролики контактируют с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым по наименьшему — система работает в режиме повышенной передачи. Когда происходит обратная ситуация, то агрегат работает в режиме пониженной передачи.
Поскольку в вариаторе не происходит переключения передач, набор скорости и торможение происходит плавно. Некоторые современные модели оснащены вариаторами с несколькими фиксированными передачами. Это означает, что управляющая электроника поддерживает определённые передаточные числа.
Основные компоненты вариатора:
- корпус;
- шкивы;
- ремень или цепь;
- гидротрансформатор или пакет фрикционных муфт;
- планетарный механизм;
- дифференциал;
- насос;
- блок клапанов;
- гидроцилиндры;
- блок управления;
- датчики;
- селектор.
Вариаторы обычно устанавливают на автомобили мощностью до 200 лошадиных сил. Эти агрегаты очень чувствительны к состоянию масла. Его нужно менять не реже чем каждые 40 000 км пробега. Также вариаторы плохо переносят агрессивную езду и пробуксовки. Это приводит к ускоренному износу деталей.
Плюсы вариаторов:
- плавная работа;
- стоимость агрегата ниже, чем АКПП;
- вес вариатора меньше, чем АКПП.
Минусы вариаторов:
- высокая стоимость обслуживания;
- чувствительность к высоким нагрузкам;
- нельзя устанавливать на мощные автомобили;
- высокая стоимость ремонта.
Секвентальная коробка передач
Секвентальная коробка передач — это ещё один агрегат, который построен на базе механической КПП. Важное конструктивное отличие — использование прямозубых шестерён вместо косозубых. Педали сцепления в такой системе нет. Работа этого механизма происходит благодаря блоку управления. Переключение передач осуществляет гидравлический механизм. При этом водитель должен сам выбрать и включить нужную передачу.
Ещё одна особенность секвентальной КПП — включать передачи можно только последовательно вверх или вниз. То есть, например, нельзя с пятой ступени переключиться на третью. Сначала нужно включить четвёртую.
Основные компоненты секвентальной коробки передач:
- корпус;
- первичный вал;
- вторичный вал;
- промежуточный вал;
- шестерни;
- блок управления;
- гидравлический привод;
- селектор.
Секвентальные коробки передач чаще всего встречаются на гоночных автомобилях, высокопроизводительных версиях гражданских моделей и на мотоциклах.
Внутри корпуса секвентальной коробки заправлено масло, которое нужно менять каждые 40 000–50 000 км пробега.
Плюсы секвентальной коробки:
- очень быстрые переключения;
- водитель может сам переключать ступени без использования сцепления;
- невозможно ошибиться при выборе передачи.
Минусы секвентальной коробки:
- небольшой ресурс элементов;
- чувствительность к качеству обслуживания;
- высокая стоимость ремонта.
У секвентальных коробок передач встречается быстрый износ сцепления. Также небольшой ресурс имеет маховик. Если вовремя не менять масло, то происходит быстрый износ шестерён, а также компонентов гидравлического привода.
Какая коробка передач лучше
Однозначного ответа на этот вопрос нет. У каждого типа коробок передач есть свои плюсы и минусы. Всё зависит от задач, которые должен решать автомобиль.
Например, на модели коммерческого транспорта обычно устанавливают механические коробки, потому что они более выносливые и менее требовательны к обслуживанию.
На небольшие городские модели часто устанавливают вариаторы и роботы. Такие КПП обходятся дешевле, и им не нужно выдерживать большие нагрузки.
Большие и мощные автомобили обычно комплектуют автоматами. Эти агрегаты могут выдерживать высокий крутящий момент и пробуксовки.
На спортивные и высокопроизводительные модели устанавливают роботы и секвентальные коробки, потому что этим автомобилям важно максимально быстрое переключение передач.
Если машину используют для повседневных поездок в большом городе, то лучше выбрать версию с автоматизированной коробкой передач. Например, так намного удобнее передвигаться по пробкам. При этом нужно помнить, что такие агрегаты требуют регулярного обслуживания, а также дороги в ремонте.
Как избежать поломок
Ускоренный износ элементов любой коробки передач происходит при повышенных нагрузках и несвоевременном обслуживании. Поэтому нужно избегать агрессивной езды, резких стартов и пробуксовок, а также регулярно менять масло и фильтр (для автоматических КПП).
В автомобиле с механической коробкой важно всегда полностью выжимать педаль сцепления, а также не держать ногу на педали во время движения. Иначе быстро изнашиваются элементы механизма сцепления.
Автоматические коробки нужно прогревать перед поездкой. Для этого можно включить режим Drive и одну-две минуты постоять на месте. Тогда масло будет циркулировать по системе и разогреваться. Первые 10 минут нужно ехать в спокойном режиме без резких ускорений и торможений.
Если у АКПП есть радиатор охлаждения, то его нужно мыть хотя бы раз в год — перед летом. Иначе из-за высоких температур трансмиссионная жидкость быстрее потеряет свои свойства.
Роботизированные коробки в длинных пробках лучше переводить в спортивный режим. Тогда агрегат будет реже переключать передачи и меньше нагреваться.
Если машина оснащена вариатором, то лучше избегать резких ускорений и торможений, а также поездок по бездорожью.
Интересные факты о коробках передач
- Первая автоматическая коробка передач, которую начали выпускать массово, — Hydra-Matic производства General Motors. Её устанавливали на модели Oldsmobile Series 60 и Cadillac Sixty Special. Агрегат имел четыре ступени.
- Первым массовым автомобилем, оснащённым роботом, был Volkswagen Golf R32, который начали выпускать с 2003 года.
- Первые пятиступенчатые и шестиступенчатые АКПП появились у моделей BMW в 1991 и 2002 годах соответственно. А первую семиступенчатую коробку начали устанавливать на Mercedes-Benz. Современные модели (например, Ford) используют агрегаты с десятью ступенями.
- У суперкара Koenigsegg Jesto установлен девятиступенчатый робот с шестью сцеплениями и без синхронизаторов под названием Light Speed Transmission.
Часто задаваемые вопросы
Механика надёжнее автомата?
Не всегда. Есть механические коробки, которые быстро выходят из строя. С другой стороны, если правильно обслуживать АКПП, то она может прослужить более 250 000 км.
Все роботы ненадёжны?
Много проблем встречалось у роботизированных коробок раннего периода производства. Компании, которые выпускают такие агрегаты, постоянно дорабатывают их. Современные роботы надёжны. При этом лучше выбирать КПП с мокрым сцеплением.
Машины с механикой более экономичны?
Нет, современные многоступенчатые автоматы обеспечивают высокую экономичность.
Как выбрать расходники для обслуживания коробки передач?
Для автоматических коробок передач лучше выбирать оригинальные жидкости и фильтры. Эксперименты в этом случае могут привести к выходу агрегата из строя.
Можно ли заменить механику на автомат и наоборот?
Можно, но это сложная и дорогостоящая операция. Выполнять такие работы нужно только в сервисах с узкой специализацией. Проще сразу приобрести машину с нужным типом коробки передач.
Вывод
Коробка передач — неотъемлемая часть автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Существуют механические и автоматизированные КПП. Автоматы более удобны в городе, но требуют частого и дорогого обслуживания. Самые быстрые коробки передач — роботизированные с двойным сцеплением. Их устанавливают даже на спортивные автомобили. У каждого типа КПП есть характерные проблемы. С ними можно столкнуться на больших пробегах, а также при высоких нагрузках и некачественном обслуживании.
Читайте также:
Подпишитесь на наш канал, если статья была полезной