Коробка передач

Содержание
• Причина необходимости использования коробки передач.
• Принцип коробки передач на основе которого она работает.
• Первая коробка передач.
• Коробки передач - виды.
• Особенности механической КПП.
• Особенности роботизированной КПП.
• Особенности автоматической КПП.
• Особенности бесступенчатой КПП.
• Механическая, автоматическая, роботизированная коробка передач: сколько передач.
• Схемы коробок передач.
• Дополнительное назначение коробок передач.

Большое разнообразие видов коробок передач говорит об отсутствии единой конструкции КПП, способной удовлетворить все предъявляемые требования. Поэтому автопроизводители ежегодно выпускают новые модели, постепенно устраняя недостатки предыдущих коробок.

Причина необходимости использования коробки передач

Тяговая характеристика двигателя имеет узкий диапазон, ограниченный 800 оборотами за минуту на низах и доходит до 8000 оборотов в максимуме. Изменение частоты вращения колес на автомобиле имеет больший разброс и составляет от 50 и до 2000 оборотов в минуту. Ни один двигатель не способен обеспечить столь широкую разницу скоростей, что и является основной причиной применения КПП.

При этом на невысоких оборотах мощность ДВС небольшая. Своего максимума она достигает при оборотах на 5-15 процентов меньше от красной части тахометра. Зависимость мощности и тяги от угловой скорости вращения формирует скоростную характеристику двигателя.

Основной задачей, решаемой применением КПП, является эффективное использование мощности двигателя как при троганье с места, когда скорость железного коня мала, так и при движении на максимальной скорости, когда вторичный вал вращается быстрее первичного. Для этого характеристика коробки скоростей в каждом положении выбирается с учетом всех факторов, влияющих на производительность ДВС.

Принцип коробки передач на основе которого она работает

Стандартная коробка скоростей имеет переменное количество передаточных соотношений. При этом их смена может проходить ступенчато, как в МКПП, так и плавно, например, при применении вариатора.

Фиксированное количество передаточных чисел обеспечивается выбором комбинации пар вращающихся шестерен. Низшие скорости задействуют шестеренки с наибольшим передаточным числом. Высшие положения бывают с соотношением 1:1, а после появления 5-ступенчатых КПП, отношение стало еще меньше.

Рис - Схема переключения МКПП

Первая коробка передач

Первая коробка была построена без применения шестерен. Карл Бенц в качестве КПП использовал два ременных редуктора с различным передаточным числом. Первая скорость использовалась для движения в городе или в местности с подъемами и спусками. Перекидывать шкив на второй ременной редуктор следовало при выезде за город или на ровную прямую автодорогу.

Первая коробка скоростей в которой применялись зубья на шестернях была разработана и установлена Вильгельмом Майбахом. Его КПП через цепь передавала движение на заднюю колесную пару. Карданная схема была изобретена значительно позже Луи Рено.

Коробки передач - виды

К основным видам КПП можно отнести:

• механическая коробка смены скоростей, переключение которых происходит при воздействии человека на рычаг КПП;
• роботизированная, которая совмещает лучшие качества МКПП и АКПП;
• автоматическая, способная менять передаточное число без участия человека;
• бесступенчатая коробка, обеспечивающая максимальную планость разгона, но не способная передавать большие мощности.

Особенности механической КПП:

• экономичность;
• долговечность;
• редко встречается проблема, что бы замерзла КПП;
• самая первая коробка, которая устанавливалась на автомобили;
• наиболее простые и ремонтопригодные схемы коробок передач, не зависимо от количества ступеней;
• наименьший вес;
• можно буксировать авто без поднятых приводных колес;
• возможен запуск двигателя с толкача;
• требует мастерства от владельца автомобиля;
• двигатель приходится отсоединять от КПП в момент переключения передачи.

Особенности роботизированной КПП:

• модели коробок передач не ограничены количеством ступеней;
• нет необходимости выжимать сцепление;
• скорость работы медленей. чем МКПП, но быстрее автомата;
• производители делают ставку на успешное развитие роботов.

Особенности автоматической КПП:

• удобство управления;
• отсутствие рывков;
• щадящий режим эксплуатации двигателя внутреннего сгорания;
• нет увеличения нагрузки на водителя в случае увеличения количества передач.

Особенности бесступенчатой КПП:

• плавное распределение нагрузки при разгоне;
•  ограничение по мощности двигателя;
• дорогое масло для гидротрансформатора;
• малая ремонтопригодность, что значительно увеличивает нагрузку на семейный бюджет в случае поломки.

Механическая, автоматическая, роботизированная коробка передач: сколько передач

В механической коробке скоростей стоит компромиссный выбор между плавностью разгона и комфортом водителя. Установка большого количества передач чревата частыми переключениями при незначительном изменении скорости. Первоначально МКПП проектировались под 3 скорости. Постепенно для обеспечения более плавного разгона низких скоростей стало 2 и коробка передач стала четырехскоростная. Появление мощных двигателей поспособствовало повышению скорости и появилась 5 передача с передаточным числом меньше 1. Коробки с 6 и большим количеством скоростей устанавливаются на спортивные авто или грузовики.

Роботизированная коробка переключается без вмешательства водителя, либо при помощи подрулевых лепестков. Поэтому, количество передач ограничено сложностью устройства и весом. Стандартно количество передач редко превышает 8.

Большинство АКПП, выпускаемых ранее после изобретения гидротрансформатора, имели 3 ступени. Увеличение количества ступеней удорожало конструкцию. Встречаются автоматы на 4-6 ступеней.

Бесступенчатая коробка априори не имеет фиксированных передаточных положений. Для удобства вождения автомобиля, некоторые производители делают несколько псевдопередач, позволяющих симулировать постоянное передаточное число. Данная опция позволяет комфортно эксплуатировать автомобиль, если владелец долгое время пользовался другими видами коробок перемены передач. Динамическая характеристика коробок скоростей с вариатором абсолютно не зависит от количества псевдопередач, заложенных автопроизводителем.

В будующем коробка передач сколько передач сможет в себя вместить не знает никто, но тенденция появления электрокаров может полностью убрать КПП из автомобиля.

Схемы коробок передач

Рис - Схема переключения передач

Дополнительное назначение коробок передач

К дополнительному назначению коробок передач можно отнести торможение двигателем. Механическая коробка передач позволяет остановить автомобиль без участия тормозной системы. Достаточно использовать принцип коробки передач: ниже передача соответствует меньшей скорости. Поэтому переключая скорость вниз и перегазовывая двигатель можно добиться останова железного коня.

Помимо основного назначения коробок передач она способна помочь в сохранности машины. Встречаются противоугонные устройства, которые блокируют как рычаг, так и всю коробку передач. Погрузив авто на эвакуатор его угнать все же можно, но вот угон своим ходом будет значительно затруднен.

В роботизированных и автоматических наблюдается интересная характеристика коробок передач. При движении с горки, в случае выбора фиксированного передаточного числа, в случае если скорость достигнет критического значения механизм самостоятельно поменяет ступень. Сделано это в целях безопасности и продления срока службы коробки, что бы она не вышла из строя из-за невнимательности или незнания владельца машины.

При движении вверх, рассматриваемые модели коробок передач, позволяют автоматически понизить передачу, во избежание повреждения двигателя и КПП. Также данное свойство предотвращает ситуацию, когда двигатель может заглохнуть из-за нехватки мощности, в результате чрезмерного снижения оборотов.

Если замерзает коробка передач, то специально разработанные северные коробки с подогревом решат эту проблему. Особенно это актуально для автомата, так как загустевшее масло вызывает чрезмерный износ.