Главная > Сцепление > Устройство механизмов управления коробкой передач. Устройство механической коробки передач и как она работает Устройство механизмов управления коробкой передач

Устройство механизмов управления коробкой передач. Устройство механической коробки передач и как она работает Устройство механизмов управления коробкой передач

Самым простым по конструкции механизм управления ступенчатой коробкой передач получается при ее расположении в непосредственной близости от рабочего места водителя. Такое расположение коробки передач типично для легковых автомобилей классической компоновки, для переднеприводных легковых автомобилей с продольным расположением двигателя перед передней осью, для грузовых автомобилей и автобусов капотной и полукапотной компоновки и задними ведущими колесами, для джипов 4 х 4. В указанных случаях рычаг управления 1 устанавливается на шаровой опоре 2 непосредственно в верхней крышке 3 картера коробки передач (рис. 3.16) и снабжается

Рис. 3.16.

1 - рычаг переключения: 2 - шаровая опора; 3 - верхняя крышка картера; 4 - фиксатор; 5 - плунжеры; 6 - разжимной штифт; 7,8- вильчатые втулки; 9- переключающие вилки; 10 - лунка замка; 11 - ползуны; 12 - упор нижнего конца рычага переключения (подпружиненный) удобной рукояткой, расположение которой по отношению к телу водителя выбирается в соответствии с требованиями эргономики .

Основными деталями механизма переключения передач являются ползуны //, на которых жестко закреплены переключающие вилки 9 и вильчатые втулки 7 и 8. При переключении нижний конец рычага 1 входит в паз втулки 7 или 8 (или одной из вилок 9, имеющей такой паз) и перемещает соответствующий ползун вместе с закрепленной на ней вилкой 9 вперед или назад в соответствии с перемещением рукоятки рычага. Это перемещение обеспечивает необходимый для осуществления включения выбранной передачи ход муфты синхронизатора, зубчатой переключающей муфты или самой переключаемой шестерни в зависимости оттого, каким способом осуществляется процесс переключения в данной коробке (см. пп. 3.3.1-3.3.3).

Использование в одной конструкции разных способов осуществления процесса переключения передач требует существенно разных ходов рукоятки рычага переключения. Особенно большие различия этих ходов получаются при использовании для низших передач переключения посредством перемещения сидящих на шлицах вторичного вала шестерен, а для высших передач - путем использования синхронизаторов или зубчатых муфт. Чтобы уменьшить эти различия и сделать процесс переключения более удобным для водителя, в механизме привода ползуна включения 1-й передачи и заднего хода в таких коробках (рис. 3.17) между рычагом переключения 3 и вильчатой втулкой 7 устанавливают промежуточный рычаг 8, способствующий уменьшению практически вдвое необходимого хода рукоятки рычага переключения, но при одновременном увеличении требуемого для переключения усилия.

Для передачи управляющего воздействия на ползун 4 необходимо ввести нижний конец рычага переключения 3 в паз промежуточного рычага 8, воздействующего на вильчатую вилку 7 ползуна. Так как этому противодействуют упор 2 и подпружиненный штифт 9, потребуется дополнительное боковое усилие на рукоятке рычага 3. Более того, упор 2 должен быть поджат до полного выхода штифта 9 из промежуточного рычага 8, иначе этот штифт, находящийся в неподвижной втулке, не позволит промежуточному рычагу 8 повернуться на оси /. Нестандартный алгоритм управления применен для исключения случайного включения передачи заднего хода при движении автомобиля вперед. Иногда с этой целью рычаг переключения снабжается стопором, который перед включением передачи заднего хода необходимо предварительно выключить, например, приподняв дополни-

Рис. 3.17.

I - ось промежуточного рычага; 2 - упор нижнего конца рычага переключения; 3 - нижний конец рычага переключения; 4 - ползун 1-й передачи и заднего хода; 5- ползун 4-й и 5-й передач; 6 - ползун 2-й и 3-й передач; 7 - вильчатая вилка;

8- промежуточный рычаг ползуна 1-й передачи и заднего хода; 9- штифт

тельный рычажок на рукоятке рычага или, нажав на рычаг вниз, опустить сам рычаг и находящийся на нем специальный выступ ниже стопорящего упора.

Для обеспечения устойчивого нейтрального положения рычага переключения (что облегчает водителю процесс выбора и зацепления нижним концом рычага нужной вильчатой втулки) используются различные приемы. Самый простой и распространенный прием - создание специального подпружиненного упора, конструктивные варианты которого 12 и 2 показаны на рис. 3.16 и 3.17. Для исключения самопроизвольного перемещения ползунов и обеспечения их четкого состояния «включено» или «выключено» применяются фиксаторы 4 в виде подпружиненных шариков, прижимаемых к лункам ползунов, причем число лунок соответствует числу фиксированных положений каждого ползуна (см. рис. 3.16).

Одним из требований к ступенчатым коробкам является недопустимость одновременного включения двух передач, поскольку это грозит возникновением двух несогласованных по кинематике потоков мощности и, как следствие, поломкой зубчатых зацеплений. Поэтому в механизме переключения обязательно имеются замковые устройства, исключающие ситуацию одновременного движения двух соседних ползунов из-за неудачного перемещения водителем рычага переключения передач. На рис. 3.16 и 3.18 показаны конструктивные варианты одного из самых распространенных на трехвальных коробках замков, причем рис. 3.18 позволяет ознакомиться с его устройством и работой более детально. Все элементы замка располагаются в крышке коробки передач (см. рис. 3.16).

Рис. 3.18. Работа замка механизма переключения: а, б, в - схемы работы замка при перемещениях различных ползунов; 1,5 - крайние ползуны; 2, 4 - плунжеры; 3 - средний ползун; 6 - разжимной штифт

На рис. 3.18, а показано положение деталей замка в случае продольного перемещения среднего ползуна 3. Видно, что при этом происходит выдвижение запирающих плунжеров 2 и 4 из боковых лунок среднего ползуна и запирание ими крайних ползунов 1 и 5 механизма переключения. На рис. 3.18, б замок показан в положении, когда перемещается крайний ползун 7. Видно, что при этом из его боковой лунки выдвигается плунжер 2 и запирает своим телом средний ползун 3. Кроме того, через находящийся в отверстии среднего ползуна разжимной штифт 6 он передает воздействие на плунжер 4, который запирает своим телом крайний ползун 5. Аналогично на рис. 3.18, в показана ситуация перемещения крайнего ползуна 5. Здесь выдвигается из его боковой лунки плунжер 4 и запирает средний ползун 3, а благодаря его воздействию на штифт 6 и далее на плунжер 2 происходит запирание крайнего ползуна /.

Таким образом, выведение водителем при переключениях передач любого ползуна из нейтрального положения приводит к запиранию в таком же нейтральном положении всех остальных ползунов управляющего устройства, из которого любой один из них можно будет вывести только после возвращения в нейтральную позицию первого ползуна. Это и гарантирует невозможность одновременного включения двух передач. В некоторых конструкциях (рис. 3.19) запирание других передач (ползуны / и 2) при включении одной из них (ползун 3) производится специальной блокирующей скобой 7, входящей во впадину вильчатой втулки ползуна всегда, когда ее покидает конец управляющего переключением рычага 4.

У переднеприводных легковых автомобилей с поперечным расположением двигателя коробка передач расположена на достаточном

Рис. 3.19.

1,2 - заблокированные ползуны; 3 - перемещаемый ползун; 4 - рычаг управляющий; 5 - ось управляющего рычага; 6 - фиксатор; 7 - скоба блокирующая;
8 - вилка муфты

Рис. 3.20. Схемы (а, б, в) различных конструкций дистанционных приводов коробок передач:

1 - рычаг переключения; 2- ползуны механизма переключения

удалении от водителя. Еще больше расстояние между водителем и коробкой передач на легковых автомобилях с центральным расположением двигателя, на грузовиках с компоновкой «кабина над двигателем», на заднемоторных автомобилях, и особенно велико оно на автобусах с задним расположением двигателя. Во всех этих случаях конструкция самого механизма переключения, как правило, во многом подобна рассмотренным на рис. 3.16-3.19 схемам, но к нему приходится делать дистанционный привод.

На рис. 3.20, а, б, в показаны некоторые используемые в реальных конструкциях автомобилей схемы дистанционных приводов управления коробкой передач. Наличие большого количества подвижных скользящих соединений в подобных приводах приводит к заметному увеличению усилия на рычаге переключения /. Кроме того, из-за возрастания суммарных зазоров в приводе и упругих деформации его деталей существенно возрастает требуемый для переключения передач ход рычага /. При большой длине тяг привода дополнительные неприятности создает их повышенная склонность к вибрациям. Все это является серьезным недостатком механического дистанционного привода, поэтому все шире начинают использовать электронное управление механизмами переключения.

Введение

1. Назначение

2. Общее устройство коробки передач

3. Главная передача с дифференциалом

4. Автоматические коробки передач

5. Неисправности коробки передач

6. Заключение

Литература

Введение

Автомобилю приходится двигаться со скоростями от очень маленькой до сотни-другой километров в час – а потому диапазон, в котором изменяются обороты колес, получается огромным – раз в 50. Но двигатель внутреннего сгорания способен эффективно работать лишь в интервале 2000–6000 об/мин, то есть менять скорость вращения коленчатого вала всего раза в три. Поэтому и приходится между ним и колесами ставить ту самую коробку, чтобы получить требуемую скорость движения при близких к оптимальным оборотах двигателя.

На различных автомобилях устройство коробки передач может отличаться, но принципиальная схема остаётся примерно одинаковой. Во втором разделе мы рассмотрим общее её устройство.

В четвёртом разделе мы выясним можно-ли заставить коробку передач работать, автоматически подстраиваясь к режиму движения. Рассмотрим три самых распространенных сегодня варианта.

В пятом разделе будут рассмотрены основные неисправности коробки передач и способы их устранения.

Назначение

Назначение коробки передач - изменять силу тяги, скорость и направление движения автомобиля. У автомобильных двигателей с уменьшением частоты вращения коленчатого вала крутящий момент незначительно возрастает, достигает максимального значения и при дальнейшем снижении частоты вращения также уменьшается. Однако при движении автомобиля на подъемах, по плохим дорогам, при трогании с места и быстром разгоне необходимо увеличение крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Для этой цели и служит коробка передач, в которую входит также передача, позволяющая автомобилю двигаться задним ходом. Кроме того, коробка передач обеспечивает разъединение двигателя с трансмиссией.

Ступенчатая коробка передач состоит из набора зубчатых колес, которые входят в зацепление в различных сочетаниях, образуя несколько передач или ступеней с различными передаточными числами. Чем больше число передач, тем лучше автомобиль «приспосабливается» к различным условиям движения. Коробка передач должна работать бесшумно, с минимальным износом; этого достигают применением зубчатых колес с косыми зубьями.

Ступенчатые коробки передач по числу передач переднего хода делят на четырех- и пятиступенчатые. Обычно коробки передач легковых автомобилей, малогабаритных автобусов и грузовых автомобилей небольшой грузоподъемности имеют четыре ступени, а коробки передач больших автобусов и грузовых автомобилей значительной грузо-подъемности - пять ступеней.

Ступенчатые коробки передач могут быть простые и планетарные. В основном на автомобилях применяют простые ступенчатые коробки передач, переключение передач в которых происходит двумя способами: передвижением зубчатых колес или передвижением муфт.

Иногда автомобили оборудуют бесступенчатыми коробками передач с плавным изменением передаточного числа и комбинированными коробками передач, в которых использованы оба способа изменения передаточного числа.

В простой ступенчатой коробке передач (рис. 1) имеются три вала: ведущий (первичный) А, связанный через сцепление с коленчатым валом двигателя; ведомый (вторичный) Б, соединенный через карданную передачу и другие механизмы с ведущими колесами автомобиля; промежуточный В. С ведущим валом как одно целое изготовлено ведущее зубчатое колесо 1, находящееся в постоянном зацеплении с ведомым зубчатым колесом 8, жестко соединенным с промежуточным валом. При включении сцепления вращаются ведущий и промежуточный валы.

Рис.1. Схема трехступенчатой коробки передач: А - ведущий вал; Б - ведомый вал; В - промежуточный вал; Г - ось зубчатого колеса передачи заднего хода; 1–8 - зубчатые колеса.

На ведомом валу установлены подвижные зубчатые колеса 2 и 3, а зубчатые колеса 7, 6 и 4, так же как и колесо 8, жестко соединены с промежуточным валом. Отношение числа зубьев ведомого зубчатого колеса к числу зубьев ведущего колеса, обратное отношению их частот вращения, называют передаточным числом. Например, передаточное число передачи, состоящей из зубчатых колес 8 и 1,

где z8 - число зубьев ведомого зубчатого колеса 8; z1 - число зубьев ведущего зубчатого колеса 1.

Когда какое-либо зубчатое колесо ведомого вала входит в зацепление с одним из зубчатых колес промежуточного вала, крутящий момент от двигателя через ведущий, промежуточный и ведомый валы коробки передач передается карданной передаче и далее на ведущие колеса автомобиля. Для включения первой передачи колесо 3 передвигают вперед, вводя его в зацепление с шестерней 6 первой передачи промежуточного вала. Общее передаточное число первой передачи определяют как произведение передаточных чисел отдельных пар зубчатых колес, т. е.

где z3 и z6 - числа зубьев соответственно колеса 3 и шестерни 6.

При включении первой передачи крутящий момент Мк на ведомом валу коробки передач увеличивается по сравнению с крутящим моментом двигателя Мд в u1 раз, т. е.

и имеет максимальную величину, так как шестерня 6 является наименьшей из зубчатых колес промежуточного вала, а колесо 3 - наибольшим из зубчатых колес ведомого вала.

Первой передачей пользуются при движении автомобиля в самых тяжелых дорожных условиях, на крутых подъемах, а также при трогании с места на плохой дороге и с грузом.

Вторая передача обеспечивается включением зубчатых колес 2 и 7. Тогда

где z2 и z7 - числа зубьев зубчатых колес соответственно 2 и 7.

Вторая передача является промежуточной. В приведенной схеме трехступенчатой коробки она единственная. В четырех- и пятиступенчатой коробках передач может быть две или даже три промежуточные передачи.

При включении прямой (в данном случае третьей) передачи ведущий и ведомый валы соединяются непосредственно через зубчатые колеса 1 и 2 (u3 = 1). Прямая передача является основной передачей, используемой при движении автомобиля по хорошей дороге.

Переключение передач выполняют при выключенном сцеплении, вводя подвижные зубчатые колеса (каретки) ведомого вала в зацепление с неподвижными зубчатыми колесами промежуточного вала. Это зацепление сопровождается ударами торцов зубьев и их повышенным износом. Поэтому на автомобилях часто применяют коробки передач с постоянным зацеплением зубчатых колес, отличающиеся высокой долговечностью.

С зубчатым колесом 4 промежуточного вала в постоянном зацеплении находится промежуточное зубчатое колесо 5 передачи заднего хода, которое на рис. 1 условно изображено в плоскости чертежа. Для включения передачи заднего хода зубчатое колесо 3 передвигают назад, вводя его в зацепление с промежуточным зубчатым колесом 5 передачи заднего хода, свободно вращающимся на своей оси.

Общее устройство коробки передач

На различных автомобилях устройство коробки передач может отличаться, но принципиальная схема остаётся примерно одинаковой. В этом разделе мы рассмотрим общее её устройство.

Коробка передач (рис. 1) механическая, трехходовая, четырехступенчатая, с четырьмя передачами вперед и одной назад. Зубчатые колеса первой, второй, третьей и четвертой передач косозубые. Ведущее и ведомое зубчатые колеса заднего хода прямозубые. Промежуточное зубчатое колесо заднего хода косозубое.

Передаточные числа пар зубчатых колес коробки передач

первой передачи......................................... 3,8

второй передачи......................................... 2,118

третьей передачи........................................ 1,409

четвертой передачи.................................... 0,964

заднего хода............................................... 4,156

Картер коробки передач представляет собой блочную конструкцию, разделенную перегородками на три секции. В первой секции со стороны маховика размещена главная передача. Во второй секции размещены зубчатые колеса первой и второй передач и зубчатые колеса заднего хода, а в третьей секции - зубчатые колеса третьей и четвертой передач. Первая и вторая секции сообщаются между собой и имеют общее отверстие для слива масла, закрытое пробкой с вклеенным постоянным магнитом для сбора металлических частиц, попавших в масло. Третья секция сообщается с полостью задней крышки и также имеет отверстие для слива масла, закрытое такой же пробкой. В третьей секции между зубчатыми колесами третьей и четвертой передач установлено зубчатое колесо привода спидометра. В передней части картера коробки передач крепится картер сцепления, к задней - задняя крышка. Посадочные места картера коробки передач обработаны совместно с картером сцепления, поэтому они заменяются в комплекте.

Рис. 2. Коробка передач:

1 - задняя крышка; 2 - шток ползуна; 3 - уплотнитель; 4 - задняя втулка;5 - передняя втулка; 6 - крышка картера; 7 - прокладка; 8 - втулка; 9 - ведущая шестерня четвертой передачи; 10 - шайба; 11 - ступица; 12 - муфта третьей и четвертой передач; 13 - игольчатый подшипник; 14 - кольцо блокирующее; 15 - шестерня третьей передачи; 16 - подшипник роликовый; 17 - промежуточный вал; 18 - рычаг; 19 - стопорное кольцо; 20 - ведущий вал коробки передач; 21 - крышка; 22 - ведущая шестерня (ведомый вал) главной передачи; 23 - крышка переднего подшипника; 24 - маслосливная пробка; 25 - регулировочная прокладка; 26 - упорный подшипник ведущей шестерни; 27 - регулировочная прокладка; 28 - ведомая шестерня первой передачи; 29 - шайба; 30 - ведомая шестерня заднего хода; 31 - ведомая шестерня второй передачи; 32 - ведомая шестерня третьей передачи; 33 - ведущая шестерня привода спидометра; 34 - ведомая шестерня четвертой передачи; 35 - задний подшипник ведущей шестерни; 36 - картер коробки передач; 37 - прокладка; 38 - шайба; 39 - гайка; 40 - шайба; 41 - шлицевой вал ведущей шестерни заднего хода; 42 - промежуточная ведущая шестерня заднего хода; 43 - промежуточная ведомая шестерня заднего хода; 44 - втулка оси; 45 - ось шлицевого вала; 46 - сухарь; 47 - пружина; 48 - заглушка; 49 - ведомая шестерня привода спидометра; 50 - уплотнитель; 51 - ведущая шестерня; 52 - вал; 53 - корпус редуктора; 54 - шестерня; 55 - ведомый вал. Схема работы синхронизатора: а - нейтральное положение передач; б - начало синхронизации; в - передача включена

Рис. 3.

Ведущий вал коробки передач вращается на двух подшипниках: передний конец вала на игольчатом подшипнике, запрессованном в болт маховика, а задний - на подшипнике, установленном в отверстие картера коробки передач. Упорное разрезное кольцо, установленное на ведущем валу, препятствует смещению подшипника и вала назад. От смещения вперед он удерживается крышкой заднего подшипника, которая закреплена болтами с моментом затяжки 1,6-2 кгс-м. На переднем конце ведущего вала нарезаны шлицы для скользящей посадки ведомого диска сцепления. В средней части вала, находящейся внутри коробки передач, нарезана косозубая шестерня, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней первой передачи и промежуточной ведомой шестерней заднего хода. Осевая сила, возникающая при передаче крутящего момента ведущим валом, воспринимается шариковым подшипником. За шестерней на заднем конце ведущего вала имеются эвольвентные шлицы, входящие в зацепление со ступицей промежуточного вала. Уплотнение ведущего вала осуществляется самоподвижным резиновым сальником с масло сгонной резьбой.

Промежуточный вал коробки передач пустотелый, выполнен заодно с ведущей шестерней второй передачи. Вращается вал на двух подшипниках: переднем роликовом и заднем шариковом, установленных в отверстии картера коробки передач. На промежуточном валу на двухрядных игольчатых подшипниках вращаются ведущие шестерни третьей и четвертой передач. Для ограничения осевых перемещений, возникающих на косозубых шестернях при передаче крутящего момента, установлены упорные фигурные шайбы. Необходимый осевой разбег шестерен в пределах 0,26-0,39 мм обеспечивается длиной втулок.

Ось шлицевого вала заднего хода запрессована в отверстия передней и средней стенок картера и дополнительно удерживается усом крышки, входящим в паз на переднем конце оси. Диаметр переднего конца оси на 27 мм больше диаметра остальной части на 0,04 мм. Соответственно увеличено и отверстие в передней стенке картера, что облегчает сборку и разборку узла.

Ведомый вал выполнен заодно целое с ведущей шестерней главной передачи и вращается на трех подшипниках, запрессованных в картер коробки передач. Передний подшипник двухрядный, упорный, конический, запрессован в переднюю спинку картера и воспринимает радиальное и осевое усилия от главной передачи. От осевых перемещений, возникающих под действием осевых сил на стальных зубьях при передаче крутящего момента, подшипник фиксируется крышкой, которая крепится к картеру четырьмя болтами моментом 3,2-4 кгс-м.

Синхронизаторы предназначаются для выравнивания скоростей вращающихся деталей силовой передачи при переключении передач. В коробке передач предусмотрены два синхронизатора: для четвертой и третьей передач и для второй и первой. Синхронизаторы имеют одинаковое устройство и одни и те же размеры, но в синхронизаторе второй и первой передач муфтой служит ведомая шестерня заднего хода. Ступица синхронизатора внутренними шлицами надета на шлицы промежуточного вала и удерживается на нем вместе с другими деталями, шайбами и гайкой. На наружной поверхности ступицы нарезаны шлицы, по которым может перемещаться муфта синхронизатора. Кроме шлицев, на ступице вырезаны на разных расстояниях один от другого три продольных паза, в которых помещены три штампованных сухаря с выступами на середине. Сухари прижаты к шлицам муфты двумя пружинными кольцами, причем выступы сухарей входят в кольцевую проточку муфты. С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца. На торцах этих колец, обращенных к ступице, сделано по три паза, в которые входят концы сухарей. Блокирующие кольца имеют внутреннюю коническую поверхность, которая соответствует конической поверхности венцов синхронизатора шестерен. На конической поверхности колец нарезана мелкая резьба. В цилиндрическую проточку на верхней поверхности муфты синхронизатора входит вилка включения передач. Она разрывает пленку между блокирующими кольцами и конической поверхностью шестерни включаемой передачи при их соприкосновении, вследствие чего между кольцом и конической поверхностью возникает повышенное трение. Снаружи на кольцах имеются короткие прямые зубцы, такие же, как и на соседних с ними венцах синхронизатора шестерен. Эти зубцы соответствуют впадинам между шлицами муфты синхронизатора, в результате чего муфта, перемещаясь в осевом направлении, может входить в зацепление своими шлицами с зубцами блокирующих колец и с зубчатыми венцами. Муфты и ступицы подбираются на заводе комплектами, таким образом обеспечивается плавное и легкое скольжение

муфты по ступицам с минимальным зазором. На автомобиле ЗИЛ – 130 применяют синхронизатор инерционного типа.

Рис. 4. Механизмы переключения и управления коробкой передач:

1 - рычаг; 2 - чехол; 3, 33 - пружина; 4 - упорная чашка; 5 - шаровая чашка; 6 - крышка; 7 - опорная втулка; 8 - вкладыш; 9 - стопорный болт; 10 - рычаг включения заднего хода; 11 - шток переключения задней передачи; 12 - шток переключения третьей и четвертой передач; 13 - замок верхних штоков; 14 - шток ползуна; 15 - толкатель замков; 16 - ползун переключения передач; 17 - вилка третьей и четвертой передач; 18 - крышка; 19 - пружина; 20 - шарик фиксатора; 21 - шток переключения первой и второй передач; 22 - замок нижних штоков; 23 - контргайка; 24 - шайба; 25 - болт; 26 - гайка; 27 - муфта; 28 - вал; 29 - крышка туннеля пола; 30 - чехол; 31 - ползун; 32 - направляющая чашка; 34 - демпфирующее кольцо; 35 - кронштейн; 36 - болт крепления механизма; 37 - корпус; 38 - коврик; 39 - стопорное кольцо.

Переключение передач осуществляется с помощью муфт, вилок и трех подвижных штоков (рис. 4), параллельных друг другу и расположенных в одном ряду. Штоки перемещаются в отверстиях, расточенных в задней и средней стенках картера коробки передач. Концы штоков, входящие в полость задней крышки, имеют пазы, в которые входит ползун переключения. Для фиксации рабочих положений штоков на их поверхности имеются углубления, в которые входят фиксаторы в виде шариков, прижатых пружинами, расположенными во втулках. Втулки запрессованы в отверстия картера и закрыты общей крышкой. Для предотвращения включения сразу двух передач установлено блокирующее устройство, состоящее из верхнего и нижнего замков и толкателя. Управление коробкой передач осуществляется рычагом на туннеле пола кузова. Нижний палец рычага шарнирно соединен с ползуном механизма управления коробкой передач. Ползун при помощи вала и резиновой упругой муфты соединен с ползуном коробки передач. На задней крышке коробки передач установлен выключатель фонарей заднего хода, который включается специальным выступом, выполненным на штоке включения заднего хода.

Главная передача с дифференциалом

Главная передача увеличивает крутящий момент и передаёт его от карданного вала к полуосям под прямым углом. Главная передача может быть одинарной, состоящей из одной пары шестерён, и двойной, состоящей из двух пар шестерён. Передаточные числа главных передач автомобилей следующие: ЗИЛ – 130 – 6,45; ГАЗ – 53А – 6,83; ГАЗ – 24 «Волга» - 4,1.

Главная передача с дифференциалом расположена между картером сцепления и картером коробки передач и конструктивно изготовлена в одном блоке с коробкой передач (рис. 5). Ведущая шестерня главной передачи одновременно выполняет и функции ведомого вала коробки передач, который вращается на трех опорах. Между буртом переднего подшипника и передней стенкой картера установлены регулировочные прокладки, определяющие положение ведущей шестерни. Ведомая шестерня главной передачи крепится на корпусе дифференциала болтами и вместе с дифференциалом вращается на двух конических подшипниках, установленных в корпусах. Корпуса подшипников вставляются в боковые отверстия картера коробки передач и сцепления и крепятся к нему гайками. Конические подшипники ведомой шестерни крепятся регулировочными гайками, которыми устанавливается боковой зазор в зацеплении главной пары в пределах 0,1-0,22 мм. Стопорение регулировочных гаек осуществляется стопорами, входящими в их пазы. В корпусе дифференциала размещены сателлиты и полуосевые шестерни. Полуосевые шестерни имеют фасонный паз, в который сухарями вставляется полуось. Для защиты главной передачи от пыли и грязи, а также от вытекания смазки из картера, на полуоси устанавливается защитный резиновый чехол, внутри которого помещаются корпус манжеты и манжета. Корпуса манжет имеют маслосгонную резьбу: левый корпус - левую, правый - правую. Для их отличия на конце втулки левого корпуса сделана проточка (А). Для предохранения манжетного устройства от грязи на расстоянии 224 мм от фланца на полуоси установлен грязеотражатель.

Рис. 5. Ступица заднего колеса, главная передача и полуоси:

1 - гайка; 2 - шплинт 3 - упорная шайба; 4 - колпак декоративный; 5 - манжета; 6 - тормозной барабан; 7 - гайка крепления колеса; 8 - щит тормоза; 9 - ступица; 10 - рычаг задней подвески; 11 - вилка кардана ведущая; 12 - фланец; 13 - болт; 14 - штифт стопорный; 15 - полуось; 16 - крышка; 17 - палец полуоси; 18 - сухарь полуоси; 19- корпус манжеты правый; 20 - шестерня полуоси; 21- чехол; 22 - корпус левый; 23 - манжета; 24 - грязеотражатель; 25 - подшипник крестовины кардана; 26 - иголки подшипника; 27 - стопорное кольцо; 28 - уплотнитель; 29 - колпачок; 30 - пресс-масленка; 31 - крестовины; 32 ,- ведомая вилка; 33 - подшипник ступицы; 34 - распорная втулка; 35 - корпус подшипников; 36 - болт; 37 - болт крепления тормозного барабана; 38 - диск колеса; А - проточка на левом корпусе 22.

Полуось соединяется с карданным шарниром шлицевым соединением и стопорится штифтом. Карданный шарнир состоит из двух вилок, крестовины, подшипников, манжет и стопорных колец. Ступица заднего колеса вращается на двух конических подшипниках (одного размера), запрессованных в корпус. Между внутренними обоймами подшипников установлена пластмассовая распорная втулка. С обеих сторон корпуса подшипники защищены манжетами. Со стороны колеса в корпус вставлена ступица до упора во внутреннюю обойму подшипника. В шлицевую часть ступицы входит вал с карданным шарниром. Крепится вал к ступице гайкой и шплинтуется. Этой же гайкой регулируется зазор в подшипниках. К фланцу ступицы шестью болтами крепится тормозной барабан.

Автоматические коробки передач

Сегодня актуальны три основных типа автоматических коробок передач.

Автомобилю приходится двигаться со скоростями от черепашьей до сотни-другой километров в час – а потому диапазон, в котором изменяются обороты колес, получается огромным – раз в 50. Но двигатель внутреннего сгорания способен эффективно работать лишь в интервале 2000–6000 об/мин, то есть менять скорость вращения коленчатого вала всего раза в три. Поэтому и приходится между ним и колесами ставить ту самую коробку, чтобы получить требуемую скорость движения при близких к оптимальным оборотах двигателя.

Кстати, не все известные моторы требуют применения такого преобразователя на шестеренках. Например, паровая машина и электродвигатель развивают немалый крутящий момент, что называется, "от нуля" – именно поэтому в троллейбусах (как и в паровозах) нет ни третьей педали, ни рычага коробки передач.

Итак, ДВС для автомобилей – мотор не самый лучший. А поскольку скорой замены ему пока нет, совсем без коробки передач в ближайшие годы обойтись не удастся. Но вот заставить ее работать, автоматически подстраиваясь к режиму движения, можно, причем даже несколькими способами. Рассмотрим три самых распространенных сегодня варианта.

ПЛАНЕТАРНАЯ КОРОБКА С ГИДРОТРАНСФОРМАТОРОМ

Парадокс: устройство, наиболее сложное по механике и гидравлике, прижилось на серийных автомобилях, пожалуй, раньше других – в 1955 году в американской технической литературе уже рассматривались конструкции доброго десятка "автоматов" разных фирм! А самая первая трехступенчатая планетарная коробка передач была создана "Кадиллаком" еще в… 1906 году.

Рис. 6. Классический "автомат": 1 – колесо насоса; 2 – колесо турбины; 3 – кожух; 4 – блок управления (работает автоматически или по командам от рычага либо кнопок на рулевом колесе); 5 – солнечная шестерня; 6 – шестерни-сателлиты; 7 – коронная шестерня.

Применяемые в таких "автоматах" планетарные коробки передач получили свое название за шестерни-сателлиты, вращающиеся вокруг центральной (солнечной) шестерни, подобно планетам. Рассказ о принципе работы таких систем занял бы слишком много места. Скажем лишь, что их использование в автоматической трансмиссии обусловлено крайней простотой изменения передаточного отношения: достаточно лишь притормозить тот или иной вращающийся элемент или соединить их между собой посредством специальной фрикционной муфты. Эти процессы относительно легко поддаются автоматизации.

Но просто переключать шестерни недостаточно: автомобиль не должен разгоняться рывками. Поэтому такая коробка всегда дополняется гидротрансформатором – он плавно изменяет соотношение между скоростями вращения входного и выходного валов (а также между крутящим моментом на входе и на выходе) в довольно узком диапазоне (обычно от 1:1 до 1:2,3). Вот теперь, когда на место привычной и небольшой механической коробки с шестеренками взгромоздился сложный гидромеханический агрегат (рис. 1), водитель может расслабиться и почти забыть о рычаге под правой рукой и педали под левой ногой. Почти – потому что задний ход или специальный режим для тяжелых условий (а в последнее время появились еще режимы для скользкой дороги, интенсивного разгона) все-таки надо включать самому.

Российскому водителю прелести езды с "автоматом" до недавних пор не были знакомы, если не считать городских автобусов ЛиАЗ, переключение передач в которых сопровождалось ощутимыми рывками, да недоступных правительственных "членовозов".

Отметим здесь же характерные недостатки этой классической конструкции: большие потери мощности (а значит, перерасход топлива и потеря динамики), дороговизна, сложность и громоздкость. Что касается надежности, то в современных коробках-автоматах эта проблема решена и ресурс при надлежащем обслуживании достигает сотен тысяч километров. (Правда, при покупке подержанной иномарки следует проявить максимум осторожности, ведь стоило бывшему владельцу залить в гидротрансформатор что-нибудь кроме фирменного "Дексрона" (Dexron) или отбуксировать закапризничавшую машину без погрузки ведущих колес на эвакуатор – и вам обеспечен ремонт стоимостью, превышающей самые пессимистические ожидания.)

БЕССТУПЕНЧАТЫЙ ВАРИАТОР

Устройство известно давным-давно и подкупает кажущейся простотой: клиновой ремень да пара разрезных шкивов (рис. 2). Сдвигая или раздвигая диски одного из них, можно плавно изменять передаточное отношение в достаточно широких пределах. Вариатор уже давно нашел применение в легких машинах типа снегоходов, квадрициклов и т. п., но на пути внедрения в полноразмерный автомобиль встала проблема надежности. Передача значительного крутящего момента так нагружала ремень, что говорить о приемлемом сроке его службы не приходилось. Пожалуй, только голландская фирма ДАФ первой отважилась поставить вариатор на серийную легковую машину, но на ее наследнице "покрупнее" от него отказались.

Рис. 7. Клиноременный вариатор: 1 – "ремень" вариатора; 2 – разрезной шкив; 3 – при малом зазоре между щеками шкива передаточное отношение максимальное; 4 – при большом зазоре – минимальное.

Прорыв принесла технология конца двадцатого века: наборный "ремень", состоящий из стальной ленты и стальных же трапецеидальных сегментов, нанизанных на нее. Система получила название CVT (Continous Variable Transmission – бесступенчато варьируемая трансмиссия). Ныне она завоевывает позиции во все более тяжелых классах автомобилей с мощными двигателями. Езда на "Хонде-Сивик" с "Си-Ви-Ти" дает совершенно необычные ощущения: прибавляешь газ, стрелка тахометра застывает где-то около 4000 и ровное, без рывков и провалов, ускорение вдавливает в спинку сиденья, пока другая стрелка – спидометра – не подберется к цифре 200! Конструкция вариатора позволила легко осуществить и ручной режим управления: достаточно ввести в память компьютера несколько фиксированных значений передаточного отношения, и его можно будет переключать вручную рычагом или кнопками. Так сделано, например, в новом "ФИАТ-Пунто", где "передач"… семь! Что до ресурса, то при надлежащем исполнении он также достигает сотен тысяч километров, да и поменять "ремень" технически несложно, разве что дорого.

Кстати, существовавшая до недавнего времени проблема передачи большого крутящего момента уже решена конструкторами "Ауди", применившими "ремень", стальные звенья которого связаны между собой сложным переплетением и способны передавать до 280 Н.м! А японцы предполагают в недалеком будущем обойтись вообще без ремня, применив конический фрикционный вариатор.

Рис. 8. Конический фрикционный вариатор.

КВАЗИАВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ

Рис. 9. Квазиавтоматическая трансмиссия: 1 – вилка выключения сцепления, управляемая от электронного блока; 2 – тарельчатая пружина; 3 – ведомый диск; 4 – маховик; 5 – муфты включения передач; 6 – шестерни; 7 – валы.

Увы, ничего более подходящего в автомобильном языке пока не нашлось: фирмы применяют собственные названия – "стептроник", "селеспид".., суть которых одна. Речь идет об автоматическом управлении обычной пятиступенчатой коробкой передач и сцеплением (рис. 3). Можно сказать, здесь проблема решена в лоб: вместо рук и ног педалью и рычагом управляют пневмогидроцилиндры или соленоиды, а команды им выдает электронный мозг, соединенный со множеством датчиков. Ясно, что такое решение стало возможным только недавно, но оно уже начало вовсю вытеснять классические автоматы. Ведь подобная система, по определению, не влечет дополнительных потерь мощности, а значит, не влияет на экономичность и динамику автомобиля. Более того, правильно написанная программа управления обеспечит разгон по оптимальному алгоритму, на что обычно способен лишь водитель-ас. К тому же нетрудно ввести и "ручное" управление – кнопками на руле или рычажком в полу. Причем автоматика не позволит водителю совершить серьезную ошибку – например, не вовремя включить задний ход или передачу, не соответствующую возможностям двигателя в данном режиме. Ресурс не будет отличаться от ресурса обычной коробки, а, может быть, даже повысится: ведь автоматика позаботится о плавном переключении и включении сцепления. Ну а электроника сейчас стала, пожалуй, надежнее механики. Ведутся подобные разработки и в НАМИ, и если бы не хроническое безденежье, мы бы уже отчитывались об испытаниях "автоматической" "Оки" или "Лады".

Насколько же в реальности "автоматические" удобства меняют характеристики автомобилей? Обратимся к любопытным тестам наших немецких коллег. Они взяли по паре совершенно одинаковых автомобилей – с автоматической трансмиссией и без нее – и сняли характеристики. Классический "автомат" с гидротрансформатором представляли "Порше" и "Опель", CVT – понятное дело, "Хонда", а новомодную механическую коробку с автоматическим управлением – "Альфа-Ромео" и "Мерседес" А-класса. Результаты подтвердили: "автомат" с гидротрансформатором тяжел, отбирает мощность и прожорлив; вариатор полегче, тоже ухудшает динамику, но почти не увеличивает аппетит; механика с автоматическим управлением несколько вяловата, зато экономит бензин. И самый любопытный вариант – автоматическое сцепление в одной из версий А-класса: динамику почти не портит, расход топлива даже уменьшает. То, что это действительно так, доказывает и редакционный опыт эксплуатации "Оки-Престиж", оснащенной системой ЭПС (подробнее о ней см. ЗР, 1999, № 7).

Ну а теперь немного всезнающей статистики. На диаграмме 1 в теплых тонах показаны механические ручные коробки передач, в холодных – "автоматы". Как видите, доля машин с автоматическими коробками растет и к 2000 году составит около 17%. При этом коробки с гидротрансформатором, бывшие в 1980 году единственным вариантом "автоматов", столь же неуклонно сдают позиции системам из механических коробок с автоматическим управлением и вариаторам. По некоторым прогнозам, к 2010 году гидротрансформатор станет реликвией. Хотя… "Ситроен" только что предложил "автоматическую" "Ксару" с планетарной коробкой, алгоритм управления которой позволяет сэкономить топливо по сравнению с "механикой", управляемой среднестатистическим водителем! Из той же диаграммы видно, что в 2000 году на новых машинах не станет четырехступенчатых механических коробок – более того, все чаще будут встречаться шестиступенчатые агрегаты. Если же вернуться в день сегодняшний, то доля машин, оборудованных автоматической трансмиссией, показана на диаграмме 2: она составляет от 4% (малый класс) до 93% (класс "люкс").

СООТНОШЕНИЕ ВЫПУСКА МАШИН С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ТРАНСМИССИЙ

ДОЛЯ МАШИН С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ (по классам)

Неисправности коробки передач

Хаpактеpные признаки:

Трудность переключения передачи;

Самопроизвольное выключение;

Шум, течь масла;

Одновременное включение двух передач;

Сильные стуки или скрежет в работе.

Основные неисправности коробки передач и способы их устранения удобно представить в форме таблицы.

Таблица 1.

ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТИ	CПОСОБЫ УСТРАНЕНИЯ ИЛИ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
Тpудность пеpеключения пеpедач
Ослабли кpепления вилок механизма пеpеключения пеpедач	Кpепление вилок надежно закpепить
Погнутость вилок и заедание ползунов	Погнутые вилки выпpямить или заменить. Устpанить заедание ползунов
Заусенцы на внутpенней повеpхности зубьев муфт синхpонизатоpов или зубьев шестеpен	Зачистить заусенцы
Непpавильное положение упоpа заднего хода на боковой кpышке коpобки пеpедач	Отpегулиpовать положение упоpа
Одновpеменное включение двух пеpедач	Износ замков штоков или толкателя замков
Самопpоизвольное выключение пеpедачи
Износ тоpцов и pабочей повеpхности зубьев муфт синхpонизатоpов и зубьев фиксатоpов	Заменить изношенные детали
Ослабление пpужин фиксатоpов	Заменить пpужины
Неполное включение пеpедачи	Пpовеpить pазмеp штока и вилки. В случае большого износа заменить
Увеличенный зазоp между шестеpней заднего хода и ступицей	Заменить изношенные сопpяженные детали
Значительный износ вилки включения заднего хода	Заменить вилку в сбоpе с сухаpем
Самопpоизвольное выключение пеpеключателя, ползунов	Ненадежное кpепление коpобки пеpедач к каpтеpу сцепления Ненадежное кpепление вилок Ослаблена пpужина ползунов, изношены кpомки канавки
Шум в коpобке пеpедач
Износ подшипников валов	Заменить
Износ или выкpашивание pабочей повеpхности зубьев шестеpен	Заменить
Отсутствие масла в коpобке пеpедач или уpовень масла пониженный	Пpовеpить уpовень масла и пpи необходимости долить
Неполное включение сцепления	Пpовести pегулиpовку
Ослабли гайки кpепления кpышек подшипников и фланцев каpдана	Гайки подтянуть
Повышенный нагpев коpобки пеpедач	Малый уpовень масла в каpтеpе или значительное уменьшение его вязкости Наличие металлических частиц или стpужки в масле Пеpекосы в зацеплениии шестеpен или заедание валов в подшипниках
Течь масла из коpобки пеpедач
Повышенный уpовень масла в каpтеpе коpобки пеpедач	Пpовеpить уpовень масла
Износ сальников коpобки пеpедач	Заменить повpежденные сальники
Износ сталебаббитовых втулок удлинителя	аменить удлинитель в сбоpе с втулками или запpессовать и pасточить новые втулки
Загpязнение сапуна	Сапун очистить
Ослабление пpобок каpтеpа и удлинителя, болтов кpепления кpышек	Подтянуть пpобки, затянуть болты
Разpыв пpокладок кpышек или забоины и повpеждения на пpивалочных повеpхностях	Заменить повpежденные пpокладки или зачистить забоины и пpитеpеть пpивалочные плоскости

Заключение

В этой работе были рассмотрены такие вопросы как назначение, устройство, принцип действия, неисправности, коробки перемены передач. Мы выяснили, что по принципу действия коробки передач могут быть механическими и автоматическими, рассмотрели их отличия.

Мы также выяснили что не все известные моторы требуют применения такого преобразователя на шестеренках. Например, паровая машина и электродвигатель развивают немалый крутящий момент, что называется, "от нуля" – именно поэтому в троллейбусах (как и в паровозах) нет ни третьей педали, ни рычага коробки передач. ДВС для автомобилей – мотор не самый лучший. А поскольку скорой замены ему пока нет, совсем без коробки передач в ближайшие годы обойтись не удастся.

В одном из разделов были рассмотрены основные неисправности коробки передач и способы их устранения.

Данную работу можно использовать при изучении курса автомобилей, как в школе, так и в средних специальных и высших учебных заведениях.

Литература

1. Вершигора В.А., Пятков К.Б., Автомобили ВАЗ. – М.: “Транспорт” 1973. – 366 с.

2. Игнатов А.П., Новокшенов К.В., Пятков К.Б., Альбом по устройству и эксплуатации автомобилей ВАЗ-2108, ВАЗ-2109. – М.: “Третий Рим” 1996. – 80 с.

3. Каленников В.М., Ильин Н.М., Буралёв Ю.В., Автомобиль категории В, 4-е изд., стереотип. М.: Транспорт, 1986. – 320 с., ил., табл.

4. Калисский В.С. и др., Автомобиль: Учебник для водителя третьего класса, Учебник. – М.: Транспорт 1978. – 448 с., ил.

5. Михайловский Е.В., Серебряков К.Б., Тур Е.Я., Устройство автомобиля, Учебник. – М.: “Машиностроение” 1987. – 350 с.

6. Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д., Устройство и эксплуатация автотранспортных средств, Учебник. – М.: “Транспорт” 1996. – 430 с.

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.

Механическая «коробка» автомобиля состоит из :

картера;
первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
дополнительного вала и шестерни заднего хода;
синхронизаторов;
механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
рычага переключения.

Схема работы: 1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.

Картер содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .

Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
высокий КПД
легкость управления
безударное переключение и бесшумность работы
невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
надежное удержание передач во включенном положении
простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
удобство обслуживания и ремонта

Чтобы удовлетворить первое требование, необходимо правильно выбрать число ступеней и их передаточные числа. При увеличении числа ступеней обеспечивается лучший режим работы двигателя с точки зрения динамичности и экономии топлива. Но усложняется конструкция, возрастают габаритные размеры, масса трансмиссии.

Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни?

Разберемся на примере как происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах.

а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону , обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал.

Передаточные числа

Поскольку в «коробке» имеется большой набор шестерен, то вводя в зацепление различные пары, мы имеем возможность менять общее передаточное отношение. Давайте посмотрим на передаточные числа:

Передачи	ВАЗ 2105	ВАЗ 2109
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R(Задний ход)	3,53	3,53

Такие числа получаются, в результате деления количества зубьев одной шестерни на делимое число зубьев второй и далее по цепочке. Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с той же угловой скоростью, как первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют – прямой . Как правило, это - четвертая. Пятая (или высшая) имеет передаточное число меньше единицы. Она нужна для езды по трассе с минимальными оборотами двигателя.

Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности?

Обычно они появляются в результате грубой работы с рычагом переключения. Если водитель постоянно «дергает» рычаг, т.е. переводит его из одной передачи в другую быстрым, резким движением - это приведёт к ремонту. При таком обращении с рычагом, обязательно выйдут из строя механизм переключения или синхронизаторы.

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.

) представляет собой одно из самых распространенных устройств, способное изменять крутящие моменты двигателя. Данная коробка передач получила свое название в связи с механическим (ручным) способом переключения передач.

Механическую коробку передач относят к ступенчатым коробкам, так как крутящие моменты в ней изменяются с помощью ступеней. Ступенью называют пару взаимодействующих шестерен. Каждая из этих ступеней обеспечивает функцию вращения, имеющую определенную угловую скорость, или другими словами определенное передаточное число.

Передаточное число – это отношение числа зубьев главной шестерни, к определенному числу зубьев ведущей шестерни. Таким образом, различные ступени механической коробки передач могут иметь различные передаточные числа. Низкая передаточная ступень имеет большое передаточное число, а высшая – наименьшее число.

Конструкции коробки передач различают в зависимости от числа ступеней. Конструкция коробки передач может быть четырех, пяти, шести ступенчатой. Практически все современные автомобили оснащены пятиступенчатой коробкой передач.

Так же из большого разнообразия механических коробок передач выделяют два основных вида коробок передач:

трехвальную коробку передач (производители устанавливают на заднеприводный автомобиль),
и двухвальную коробку передач (используется на легковых автомобилях с передним приводом). Принцип работы и конструкция данных коробок также имеют большие различия, поэтому они будут рассмотрены отдельно.

Трехвальная коробка передач состоит из следующих деталей:

первичного (ведущего) вала;
шестерни ведущего вала;
промежуточного вала;
вторичного (ведомого вала);
муфты синхронизаторов;
картера (корпуса коробки передач).

Функции основных составляющих деталей механической коробки передач.

Ведущий вал выполняет соединение со сцеплением. На ведущем валу расположены шлицы необходимые для ведомого диска сцепления. От ведущего вала через шестерню передается крутящий момент.

Промежуточный вал находится параллельно первичному валу. На промежуточном валу расположен блок шестерен, также расположенный с ним в зацеплении.

Ведомый вал находится рядом с ведущим валом на одной оси. Технический процесс производится с помощью торцевого подшипника расположенного на ведущем валу. При этом блок шестерен расположенный на ведомом валу, как правило, не закрепляется с валом, таким образом, осуществляет свободное вращение на нем. Блок шестерен ведомого и промежуточного вала и шестерня промежуточного вала работают в постоянном зацеплении.

Муфты синхронизаторов расположены между определенными шестернями ведомого вала. Действия синхронизаторов основаны на совмещаемости угловых скоростей ведомого вала, с угловыми скоростями самого вала при помощи силы трения. Данные муфты могут иметь крепкое зацепление с ведомым валом, и двигаются по ведомому валу в продольном направлении при помощи шлицевого соединения. Далее, на торцах муфты расположены зубчатые венцы, входящие в соединение с зубчатыми венцами блока определенных шестерен ведомого вала. Практически все современные коробки передач оснащены синхронизаторами, устанавливаемыми на всех передачах.

Механизм (устройство) переключения трехвальной коробки находится на корпусе коробки. Данный механизм состоит из рычага управления, а также ползуны с вилками. Механизм переключения имеет блокирующее устройство, которое предотвращает одновременное включение двух или трех передач. Также данный механизм может оснащаться дистанционным управлением.

Картер коробки передач содержит конструктивные части и механизмы, а также предназначается для хранения масла. Картер может изготавливаться из магниевого или алюминиевого сплава.

Схема работы трехвальной коробки передач

В момент нахождения рычага в нейтральном положении на ведущие колеса не передается крутящий момент. Во время перемещения рычага управления необходимая вилка производит перемещение муфты синхронизатора. Данная муфта синхронизирует угловые скорости ведущего вала и необходимой шестерни. После синхронизации зубчатые венцы муфты заходят в зацепление с зубчатыми венцами шестерни, таким образом, обеспечивая блокировку шестерни на ведомом валу. Функцией коробки передач является передача крутящего момента с определенным передаточным числом на ведущие колеса от двигателя.

Также коробка передач обеспечивает выполнение движения автомобиля задним ходом. Смена направления вращений производиться с помощью шестерни заднего хода, которая устанавливается на отдельной оси.

Состав двухвальной коробки передач .

Двухвальная коробка передач состоит из следующих деталей:

ведущего вала;
блока шестерен ведущего вала;
вторичного вала;
блока шестерен вторичного вала;
муфты синхронизаторов;
главной передачи;
дифференциала;
механизма переключения передач;
картера коробки передач.

Устройство двухвальной коробки передач

Основные функции в двухвальной коробке передач выполняет ведущий вал, на котором крепко зафиксирован блок шестерен. Именно ведущий вал производит соединение со сцеплением.

На одной оси с ведущим валом располагается ведомый вал с определенным блоком шестерен. Данные шестерни обеспечивают постоянное зацепление с шестернями ведущего вала, и могут вращаться на валу без каких-либо препятствий. Также на ведомом валу крепко зафиксирована ведущая шестерня. Между этими шестернями находятся муфты синхронизаторов.

Для того чтобы уменьшить линейные размеры и увеличить число ступеней в коробке, вместо одного вала иногда устанавливают два или три ведомых вала. Каждый вал имеет крепко зафиксированную шестерню главной передачи. Данная шестерня обеспечивает зацепление с ведомой шестерней, и осуществляет работу трех главных передачи.

Главная передача вместе с дифференциалом могут передавать крутящий момент к передним колесам автомобиля от вторичного вала. Функцией дифференциала является обеспечение вращения колес имеющих разные угловые скорости.

Механизмы переключения двухвальной коробки передач имеют дистанционные действия, и, как правило, и располагаются отдельно от самого корпуса коробки передач. Связь между механизмом и коробкой осуществляется при помощи тяг и тросов. Тросовое соединение является наиболее простым, поэтому оно чаще применяется в механизмах переключения.

Данный механизм состоит из следующих деталей:

рычага управления;
троса выбора передач;
рычага выбора передач;
троса включения передач;
центрального штока переключения с необходимыми вилками;
блокирующего устройства.

Следует отметить, что понятие «выбор передачи» означает поперечный ход рычага управления параллельно оси автомобиля. Термин «включение передачи» означает продольный ход рычага (движение или ход к конкретной передаче).

Как работает двухвальная механическая коробка передач.

Схема работы двухвальной коробки передач аналогична трехвальной коробке. Основной акцент уделяется на механизм переключения передач.

При включении необходимой передачи движение рычага подразделяется на продольное и поперечное. При включении поперечного движения рычага основное усилие будет передаваться на трос выбора необходимой передачи. Трос будет воздействовать на рычаг управления выбора передач. Данный рычаг будет осуществлять повороты центральных штоков вокруг его оси, таким образом, обеспечивая выбор передачи.

При продольном ходе рычага, усилие будет передаваться на трос переключения передачи, и далее на сам рычаг переключения необходимой передачи. Далее рычаг будет производить горизонтальное передвижение штока с вилками. Определенная вилка на штоке будет перемещать муфту синхронизатора, и осуществлять блокирование зубчатого колеса ведомого вала. Таким образом, крутящие моменты от двигателя будут передаваться на ведущие колеса.

Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач, которая имеет сокращенное название АКПП, или часто в обиходе ее еще называют коробка автомат, является устройством, служащим для изменения крутящегося момента. АКПП применяется в автоматической трансмиссии автомобилей. Гидромеханическая коробка передач также часто называется автоматической.
Коробка автомат состоит из таких устройств:

механическая коробка передач;
гидротрансформатор;
система управления.
насос рабочей жидкости;
система охлаждения рабочей жидкости.

В автоматических коробках передач, которые устанавливаются на легковые автомобили с передним приводом, еще дополнительно в конструкцию включены дифференциал и главная передача.
Гидротрансформатор – это устройство, выполняющее функцию передачи и изменения крутящегося момента двигателя к коробке передач.

Конструкция гидротрансформатора состоит из таких основных деталей:

реакторное колесо;
турбинное колесо;
насосное колесо;
муфта свободного хода;
блокировочная муфта;
корпус гидротрансформатора.

С коленчатым валом двигателя соединено насосное колесо, тогда, когда турбинное колесо связано непосредственно с механической коробкой передач. В пространстве между турбинным и насосным колесом находится реакторное колесо, являющееся полностью неподвижной деталью. Колеса гидротрансформатора имеют лопасти специфической формы, позволяющей свободно проходить рабочей жидкости. Стоит отметить, что для этой цели на лопастях предусмотрены каналы.

Блокировочная муфта выполняет функцию блокировки трансформатора, которая необходима в некоторых режимах работы автомобиля. Как правило, рабочей жидкостью заполнены все элементы, которые расположены в корпусе гидротрансформатора. Гидротрансформатор работает по замкнутому циклу. Поток жидкости передается от насосного колеса на турбинное колесо и уже после – на реакторное колесо. Поток скорости усиливается за счет конструкции лопастей. Крутящийся момент увеличивается за счет потока рабочей жидкости, который направляется на насосное колесо. Крутящийся момент гидротрансформатора может развивать максимальную величину при самой минимальной скорости. Коленчатый вал двигателя увеличивает частоту вращения с увеличением угловой скорости турбинного и насосного колес, при этом поток жидкости меняет свое направление. Реакторное колесо начинает вращаться только тогда, когда срабатывает муфта свободного хода. В режиме гидромуфты может работать гидротрансформатор, при этом только передавая крутящийся момент.
Гидротрансформатор блокируется при замыкании блокирующейся муфты с дальнейшим ростом скорости. Напрямую происходит передача крутящегося момента от двигателя к коробке передач.

В составе автоматической коробки передач механическая служит для изменения крутящегося момента, и она также может обеспечить движение автомобиля задним ходом. Коробки автоматы имеют в своей конструкции планетарные редукторы, которые характеризуются своей компактностью и возможностью автономной работы. Из нескольких планетарных редукторов состоит механическая коробка передач, которые последовательно соединены для совместной работы. Обеспечить нужное число ступеней работы может некоторое объединение планетарных редукторов. Современные оснащаются шестиступенчатыми, семиступенчатыми и восьмиступенчатыми коробками передач.
Редуктор планетарный, как правило, имеет планетарный ряд, который состоит из таких деталей:

коронная шестерня
солнечная шестерня;
сателлиты;
водило.

В условиях блокировки нескольких элементов планетарного ряда, таких как коронная шестерня, солнечная шестерня, водило, производится передача вращения. Фрикционные тормоза и муфта осуществляет необходимую блокировку. Все элементы планетарного ряда блокирует муфта, при этом обеспечивая крутящимся моментом передачу. Конкретные элементы удерживает тормоз за счет соединения с корпусом коробки. Тормоз и муфта работают с помощью гидроцилиндров, управляющихся из распределительного модуля. Обгонная муфта, которая находится в конструкции коробки передач, выполняет функцию удерживания водила от вращения в противоположную сторону. Фрикционный тормоз и муфта являются механизмами, с помощью которых осуществляется переключение передач в АКПП.

Работа автоматической коробки передач заключается в выполнении некоторого алгоритма выключения и включения тормозов и муфты. Шестеренный насос выполняет функцию передачи рабочей жидкости в коробке автомат. Ступица гидротрансформатора приводит в действие насос. В автоматической коробке передач имеется соответствующая система, которая осуществляет охлаждение рабочей жидкости. В системе охлаждения двигателя находится теплообменник, способствующий охлаждению рабочей жидкости. Некоторые конструкции автоматических коробок передач имеют в своей конструкции отдельный радиатор.
Современные автоматические коробки передач управляются с помощью электронной системы, которая состоит из таких элементов:

электронный блок управления коробкой передач;
распределительный модуль;
входные датчики;
рычаг селектора.

Система в своей работе использует такие датчики:

температуры рабочей жидкости;
положения рычага селектора;
положения педали газа.
частоты вращения на входе коробки передач.

Электронный блок управления, находящийся в автоматической коробке передач осуществляет обработку сигналов датчика и управляет сигналами, идущими на распределительный вал. Данная система в процессе своей работы использует программу, которая предусматривает гибкий алгоритм перехода на низшую и высшую передачу. Блок управления двигателем взаимодействует с блоком управления коробкой передач.

В системе АКПП имеется распределительный модуль, который состоит из электромагнитных клапанов, выполняющих функцию управления рабочей жидкостью и переключения передач. Электронный блок управляет работой электромагнитных клапанов.
Рычагом селектора осуществляется непосредственное управление автоматической коробкой передач.

Необходимый режим работы АКПП производится перемещением рычага в соответствующее положение:

N – нейтральный режим;
D – движение вперед в режиме автоматического переключения передач;
Р – режим парковки;
R – режим заднего хода;
S – спортивный режим.

Некоторые коробки передач позволяют осуществлять быстрое ускорение авто с помощью режима «Кик-Даун» путем быстрого переключения передач.

Вариатор

Вариатор – это особый вид механической бесступенчатой трансмиссии, которая способна плавно менять соотношение скорости вращения и вращающего момента во всем интервале тяговых усилий и скоростей. Главным плюсом вариатора или бесступенчатой коробки передач является оптимальное использование двигателя за счет координации нагрузки на автомобиль с работой коленчатого вала, что дает в результате высокую экономию топлива.

У вариатора есть универсальное название – Continuously Variable Transmission (трансмиссия с плавно изменяющимся передаточным числом) и аббревиатура – CVT. Учитывая предельную мощность вариаторов, их обычно используют на легковых автомобилях, однако, с учетом новых разработок в автомобилестроении, сфера их применения постоянно расширяется.

В упрощенном виде структура вариаторной коробки передач выглядит следующим образом:

устройство, отвечающее за разъединение трансмиссии и двигателя (то есть, нейтральное положение);
непосредственно вариатор;
механизм, обеспечивающий задний ход;
управление коробкой передач.

Для обеспечения нейтрального положения коробки передач предназначены такие устройства:

автоматическое центробежное сцепление. Данный тип сцепления реализован в системе Transmatic;
оснащенное электронным управлением электромагнитное сцепление. Примером может служить коробка передач Hyper CVT на автомобилях марки ;
так называемое, «мокрое» многодисковое сцепление с электронным управлением. Реализовано в системе на автомобилях марки и ;
конвертер крутящегося момента или гидротрансформатор. Имеется в коробке передач Lineartronic на автомобилях , Ecotronic на автомобилях и Extroid на автомобилях марки .

На практике в автомобилестроении используются два типа вариатора – клиноременной и тороидный.

Описание устройства клиноременного вариатора.

Обычно клиноременная трансмиссия имеет в своем устройстве одну или две ременные передачи, которые включают два шкива, скрепленные клиновидным ремнем. Шкив – это соединение двух конических дисков, которые раздвигаются или сдвигаются, тем самым варьируя его диаметр. Сам ремень состоит из конических металлических пластин. Таким образом, за счет трения, которые происходит между шкивом и боковиной клиновидного ремня, осуществляется передача вращения. В устройстве вариаторов Lineartronic и используется цепь из металла, поэтому они называются клиноцепными.

Особенности работы клиноременного вариатора

Из-за специфики устройства вариаторная трансмиссия не имеет возможности обратного хода. Для обеспечения заднего хода в подобных коробках передач применяются особые конструкции. Обычно в таких конструкциях используется один из классов механических редукторов – дифференциальный (или планетарный) редуктор.

Часто производители оснащают вариаторную трансмиссию электронными системами управления, которые осуществляют синхронизацию диаметра шкивов с режимом оборотов двигателя, а, также управляют сцеплением и работой планетарного редуктора.

Для управления вариатором имеется рычаг переключателя. Эти режимы соответствуют режимам работы автоматической коробки передач. Иногда в вариаторе может присутствовать возможность выбора передаточных отношений в одном конкретном режиме. Эта функция призвана устранить субъективный фактор отрицательного восприятия водителем постоянства оборотов двигателя при наборе скорости.

Раздаточная коробка

Трансмиссия автомобиля состоит из множества конструктивных элементов, однако важнейшим из них, безусловно, является коробка передач. Данный модуль выполняет сразу несколько функций:

изменяет крутящий момент двигателя;
изменяет скорость и направление движения автомобиля;
служит для длительного разъединения двигателя и трансмиссии.

Существует несколько типов коробок передач, которые отличаются друг от друга принципом действия и во многом формируют тип трансмиссии автомобиля:

ступенчатые коробки;
бесступенчатые коробки;
коробки комбинированного типа.

В ступенчатых коробках крутящий момент силового агрегата изменяется ступенчато, то есть каждая ступень обеспечивает вращение с жестко установленной угловой скоростью или, если говорить другими словами, имеет конкретное передаточное число. Под этим термином подразумевается соотношение между количеством зубьев у ведомой и ведущей шестернями. Таким образом, все ступени в такой коробке имеют различные передаточные числа, причем более низкие ступени имеют большие передаточные числа, а более высокие – соответственно меньшие.

В свою очередь ступенчатые коробки передач делятся на два типа:

механические коробки;
роботизированные.

Механическая коробка передач (в обиходе ее часто называют просто «механикой», а сокращенно – МКПП) является ни чем иным, как многоступенчатым цилиндрическим редуктором, переключение передач в котором происходит в ручном режиме. Такой редуктор может иметь разное количество ступеней и, соответственно, механическая коробка передач может быть четырех-, пяти-, шести-, семиступенчатой, а в отдельных случаях иметь и больше ступеней.

По сравнению с другими коробками передач, «механика» имеет несколько плюсов. Прежде всего, это простота конструкции, из которой выплывает следующее преимущество – надежность. Еще одной важной особенностью является возможность ручного управления при любых режимах движения автомобиля. Подобные качества сделали механическую коробку передач наиболее распространенной среди всех типов коробок. Впрочем, в последнее время наблюдается рост популярности автоматических коробок, речь о которых пойдет немного ниже.

Роботизированная коробка передач (иногда ее еще называют автоматизированной коробкой, а в обиходе просто «роботом») является вариацией механической коробки, где функции переключения передач и включения/выключения сцепления автоматизированы. Современные «роботы» комплектуются двойным сцеплением, благодаря которому передача крутящего момента происходит без разрыва потока мощности. К тому же, роботизированные коробки передач на основе двойного сцепления заметно снижают расход топлива и обеспечивают более высокую динамику разгона по сравнению с другими видами КПП. Подобные качества принесли «роботам» высокую популярность, которая с каждым годом только увеличивается. По сути, «робот» сочетает в себе удобство коробки-автомата с надежностью и экономичностью механической коробки передач. Сегодня преселективные КПП можно увидеть как на бюджетных автомобилях от таких производителей как , и др., так и на автомобилях класса премиум ( , ). Наиболее известными являются роботизированные коробки передач Direct Shift Gearbox (), Sequential M Gearbox (SMG) и Изитроник.

Что касается бесступенчатых КПП, то к ним, прежде всего, относится вариаторная коробка передач, которую в обиходе называют просто «вариатором». Главным отличием такой коробки от своих ступенчатых собратьев является то, что в ней передаточные числа изменяются плавно. Такой эффект достигается благодаря механическому или же гидравлическому преобразованию крутящего момента.

Благодаря такой конструкции, автомобили, оснащенные вариаторами, обладают оптимальными динамическими характеристиками. Вместе с тем, у вариаторных коробок есть и свои ограничения. Одним из самых существенных является ограничение величины передаваемого крутящего момента. К тому же, некоторые конструкции имеют проблемы с надежностью и общим ресурсом работы. Как правило, вариаторы устанавливаются на автомобили японского производства ( , ). Что касается европейских компаний, то здесь вариаторные коробки чаще всего использует концерн . Наиболее известными конструкциями вариаторных КПП являются Экстроид и Мультитроник.

В автоматических коробках переключения передач (в обиходе их называют «автоматами», а сокращенно ) используется комбинированный принцип действия. Классическая АКПП состоит из гидротрансформатора, который заменяет механическое сцепление и обеспечивает безступенчатое изменение крутящего момента и механической коробки передач, которая, как правило, имеет вид планетарного редуктора. Также в современную коробку-автомат входят такие узлы, как система охлаждения рабочей жидкости, насос для подачи рабочей жидкости и система управления коробкой. У современных автоматов насчитывается семь (так называемые 7G-Tronic), а в некоторых случаях даже восемь передач.

Коробки-автоматы имеют как преимущества, так и недостатки. К преимуществам можно отнести высокую надежность и плавное переключение передач. К недостаткам таких коробок обычно относят низкую разгонную динамику и повышенный (по сравнению с другими коробками) расход топлива. В последнее время на рынке появились автоматические коробки передач, в которых предусмотрена функция имитации ручного переключения (Стептроник, ).

Сегодня под термином «коробка-автомат» подразумевается не только классическая коробка на основе гидротрансформатора, но также вариаторные и роботизированные КПП. Все эти коробки имеют электронное управление.

Еще одной разновидностью автоматической КПП является так называемая адаптивная коробка передач, которая способна адаптироваться под стиль вождения водителя.

Сцепление

Сцепление автомобиля предназначено для плавной и безударной передачи крутящего момента от коленвала двигателя к коробке переключения передач. Сейчас на подавляющем большинстве автомобилей устанавливается однодисковое сцепление. Данный узел автомобиля был разработан в конце IXX века. Ранее двигатель был связан с коробкой передач посредством кожаного ремня с изменяемым натяжением. Автомобильное сцепление имеет свой собственный корпус и устанавливается на двигатель и уже к нему крепится коробка переключения передач.

Важнейшей задачей современного сцепления, независимо от его конструкции и устройства является плавное отключение и подключение двигателя к трансмиссии автомобиля. Кроме того, сцепление защищает детали и узлы трансмиссии от резких перегрузок. Автомобильное сцепление может быть фрикционным, гидравлическим или электромагнитным. На данный момент широко распространено фрикционное сцепление, которое в свою очередь делится на подвиды:

однодисковое;
двухдисковое;
многодисковое.

Также стоит отметить, что существует и так называемое «мокрое сцепление». В конструкции мокрого сцепления, ведомые и нажимные диски, работают в какой-либо жидкости, которой чаще является специальное масло. В сухом агрегате жидкость не используется и соединение двигателя и КПП осуществляется за счет сухого трения.

Устройство сцепления

Как уже было сказано, на данный момент практически на всех легковых автомобилях с механической КПП используется сухое однодисковое сцепление. Двух- и многодисковые агрегаты устанавливаются на грузовые или мощные спортивные легковые автомобили.

Сухое однодисковое сцепление состоит из следующих основных составляющий:

Ведущий диск, который также является маховиком, на котором устанавливается зубчатый венец для стартера, жестко крепится к коленчатому валу двигателя автомобиля. Маховик может состоять как из одной, так и из двух частей. Ведущий диск, состоящий из двух частей, называется двухмассовым и позволяет максимально сгладить рывки при включении сцепления. На большинстве автомобилей установлен простейший маховик.

На маховике закрепляется корпус нажимного диска сцепления, который чаще называют корзиной. В корзине установлен непосредственно нажимной диск, который закреплен в корпусе при помощи специальной диафрагменной пружины. Между ведущим и нажимным диском устанавливается ведомый диск, который имеет шлицы на ступице для соединения с первичным валом КПП и жестко зажат между маховиком и корзиной сцепления. Ведомые диски для большинства легковых автомобилей оборудованы демпферными пружинами, которые способствуют сглаживанию рывков и вибраций.

Нажимной или как его чаще называют – выжимной подшипник, расположен на муфте выключения сцепления, непосредственно на корпусе коробки переключения передач. Выжимной подшипник предназначен для воздействия на диафрагменную пружину корзины сцепления, которая в свою очередь перемещает нажимной диск. Подшипник перемещается посредством вилки, на которую воздействует трос или гидропривод сцепления.

Двухдисковое сцепление сухого типа состоит практически из тех же конструктивных элементов. Отличия состоят лишь в наличии второго ведомого диска и проставки между ними. Такое сцепление способно передать от двигателя к трансмиссии намного больший крутящий момент и имеет довольно большой ресурс работы. Однако, как показала практика, для легкового автомобиля вполне достаточно простого однодискового агрегата.

Принцип работы автомобильного сцепления

Несмотря на то, что устройство сцепления кажется весьма сложным, принцип его действия довольно прост. При нажатии на педаль, вилка с выжимным подшипником воздействует на диафрагменную пружину, тем самым отводя на определенное расстояние нажимной диск от маховика и освобождая ведомый – происходит выключение сцепления и отсоединение двигателя от КПП . При нажатой педали сцепления, водитель имеет возможность включить, выключить или же, переключить передачу.

При отпускании педали, вилка отводит нажимной подшипник от лепестков корзины, тем самым прижимая нажимной диск к маховику. За счет того, что между маховиком и корзиной расположен ведомый диск с фрикционными накладками, происходит плавная передача крутящего момента. Насколько плавно была отпущена педаль сцепления, настолько плавно передастся крутящий момент.

Типтроник

Продвинутый механизм переключения коробки передач, дающий возможность контролировать динамику автомобиля при любом режиме работы двигателя принято называть типтроник (Tiptronic). Независимо от того, тормозите вы, ускоряетесь или едите на пониженной передаче, Типтроник прекрасно справляется с контролем динамики, что выгодно отличает коробку передач с функцией Типтроник от обычной АКПП.

Впервые о торговой марке Типтроник автомобилисты узнали в 1989 году – именно тогда известный гигант немецкого автопрома зарегистрировал ее. Изначально Типтроник разрабатывалась исключительно для спортивных автомобилей, которым был необходим удобный механизм переключения передач на больших скоростях. Система позволяла быстрее переключать передачи, за счет меньшей траектории рычага управления.
>

Многие автомобили концерна оснащены коробками передач с этой системой. Система Типтронник используется в роботизированных коробках передач , S-Tronic и вариаторе . В автомобилях реализован аналог Типтроника – Стептроник (Steptronic). Название системы Типтроник стало нарицательным ввиду распространения ручного режима на автоматических коробках передач.

Существует неверное мнение, что Типтроник – отдельный элемент автоматической коробки передач, позволяющий перейти на ручное управление, но это не так. Типтроник не конструкция, а функция – коробка передач проектируется и собирается уже с системой Типтроник. Выбирая автомобиль, многие автолюбители, интересующиеся этой системой, верят обещаниям продавца, что Tiptronic можно установить в классическую коробку передач позже. Знайте, что это обман!

Для включения режима Типтроник, воспользуйтесь рычагом селектора автоматической коробки передач. Чтобы вам было понятней, обратите внимание на кулис селектора – на нем имеется специальный вырез, на котором указаны обозначения «+» и «-».

Существуют модели автомобилей, в которых по рулевым колесом имеется специальный переключатель, позволяющий перейти на ручное управление коробкой передач. Эти подрулевые переключатели часто называют «лепестками», выбрав определенную передачу, вы увидите ее изображение на дисплее информации.

В электронном блоке, управляющим работой коробки передач, имеется специальная программа, предназначенная для запуска системы. За активацию функции Типтроник отвечают два устройства: переключатель в селекторе коробки передач и переключатель под рулевым колесом.

Селектор коробки передач может быть оснащен несколькими переключателями (1-3). Один переключатель отвечает за включение и выключение, два других позволяют переключиться на нижнюю и на наивысшую передачу. При нажатии переключателя, сигнал поступает в электронный блок, в котором происходит активация алгоритма программы. Переключение передач осуществляется через блок управления.

Нажимая на лепестки, водитель производит активацию механизма, переводящего автоматическую коробку передач в ручной режим, без переключения селекторного рычага. Если необходимость в использовании подрулевых переключателей отпала, и водитель некоторое время не использует их, в системе срабатывает алгоритм, возвращающий коробку передач в автоматический режим работы. Это очень полезно начинающим автолюбителям: даже если водитель забудет переключить режим – «умный» алгоритм все сделает сам.

Функция Типтроник, реализованная в вариаторе срабатывает в результате запрограммированного алгоритма фиксированных передаточных чисел в вариаторе.

Мультитроник

Вариатор мультитроник – это лучшая бесступенчатая коробка передач из когда-либо создававшихся в мире. Благодаря использованию данного устройства не только повышается комфорт при управлении автомобилем, но и достигается невероятно высокая топливная экономичность двигателя, а также значительно улучшаются динамические качества транспортного средства. Мультитроник устанавливается, как правило, на автомобили Audi премиум-класса.
Данная коробка передач состоит из восьми устройств, обеспечивающих по-настоящему идеальную езду автомобиля. Мокрое сцепление здесь представляет собой совокупность многодисковых муфт-фрикционов переднего и заднего хода. Для того чтобы избежать перегрева фрикционов, в коробке передач предусмотрено их принудительное охлаждение посредством отдельного потока рабочей жидкости. Муфты, установленные в мультитронике, выгодно отличаются от гидротрансформаторов, применяемых в обычных АКПП. По сравнению с последними, муфты более компактны, легки и удобны в управлении.
Для обеспечения комфортного управления автомобилем при езде задним ходом используется планетарный механизм. Когда машина движется вперед, фрикцион переднего хода полностью блокирует редуктор. При движении в обратном направлении начинает действовать уже фрикцион заднего хода, блокирующий коронную шестерню, что заставляет планетарный редуктор двигаться в другую сторону. При этом развить чрезмерно высокую скорость не получится: при движении задним ходом она ограничивается электроникой.

В мультитронике также используется вариатор, необходимый для плавного изменения передаточного числа. Данное устройство состоит из ведущего и ведомого шкивов, каждый из которых включает в себя по два диска с поверхностью конической формы. Ведущий диск соединяется через промежуточную передачу с коленчатым валом, в то время как крутящий момент с ведомого идет на главную передачу. Кроме того, каждый шкив имеет один подвижный диск, что позволяет менять диаметр шкива прямо во время работы.

В мультитронике впервые было внедрено техническое решение, позволившее значительно увеличить количество передаточных чисел. Этого удалось достигнуть за счет использования металлической цепи, работающей максимально тихо. Снижения шума удалось добиться путем использования звеньев с разным размером.
Привод обоих шкивов включает в себя прижимной и регулировочный гидроцилиндры. Если первый необходим для того, чтобы прижимать цепь к дискам, то регулировочный гидроцилиндр служит для регулировки передаточного отношения.
В мультитронике используется уникальная система управления коробкой передач, состоящая из гидравлического блока, входных датчиков и электронного блока управления.
Первый из перечисленных элементов отвечает за работу фрикционов и их охлаждение с помощью эжекционного насоса, за функционирование прижимных и регулировочных цилиндров, регулировку давления рабочей жидкости.
Циркуляция рабочей жидкости обеспечивается масляным насосом шестерного типа. Охлаждается она посредством масляно-водяного теплообменника, который является составной частью системы охлаждения двигателя.

Все входные датчики делятся на следующие устройства:

датчик контроля давления жидкости
температурный датчик
датчики количества оборотов на выходе и входе коробки передач
датчик, отслеживающий положение рычага селектора

Выбор оптимального передаточного числа в зависимости от пожеланий водителя и дорожных условий производит электронный блок управления. Ориентируясь на сигналы, поступающие от датчиков, блок управления определяет оптимальное давление рабочей жидкости на конкретный момент времени и обеспечивает это давление, оказывая воздействие на электромагнитные клапаны.
Режимы управления мультитроником, имеющим механическое соединение с селекторным рычагом, совпадают с режимами АКПП. Кроме того, для возможности быстрого ускорения автомобиля в данной коробке существует режим Kick-Down. Здесь также реализована функция Tiptronic специально для тех, кто привык пользоваться механической коробкой.

Роботизированная коробка передач DSG

В настоящее время на поток концерна AG поставлено производство роботизированной DSG, известной как Direct Shift Gearbox, которая устанавливается почти на все современные модели легковых автомобилей массового производства, и обеспечивает быстрое переключение передач, не прерывая мощности двигателя. Именно эти качества коробки в большей мере привлекают внимание автолюбителей.

При использовании роботизированной коробки, непрерывное поступление крутящего момента непосредственно от двигателя к колесам достигается посредством двух сцеплений и соответствующих им рядов передач. Конструкции новой роботизированной коробке DSG имеют шесть и семь ступеней.

7-я коробка имеет крутящий момент около 250 Нм и устанавливается на автомобили класса В и С, а так же отдельные модели класса D. Коробка передач, имеющая шесть ступеней, создает крутящий момент почти в 350 Нм. Она, как правило, устанавливается на легковые автомашины с более мощным двигателем.

В коробку передач DSG внесены следующие устройства:

- главная передача
- два ряда передач
- 2-е сцепление
- дифференциалы
- систему управлений коробкой
- картер (корпус)

Схема коробки DSG

В новой коробке крутящий момент передается на два ряда передач сцеплением, включающим ведущий диск. Его работу обеспечивает маховик, соединенный с диском через входную ступицу, которая, в свою очередь, взаимодействует с двумя фрикционными многодисковыми муфтами, связанными с рядами передач при помощи все той же главной ступицы.
Двойное сцепление шестиступенчатой коробки передач является «мокрым» типом, так как заливается маслом, в то время как семиступенчатая имеет обычное сцепление. Такая конструкция DSG позволяет потреблять масла всего 1,7 л, что значительно сокращает энергозатраты и повышает экономичность двигателя. Немаловажную роль так же играет и электрический масляный насос, который заменил гидравлический.
Первый ряд механизмов коробки передач используется при движении задним ходом и имеет нечетное число передач. За движение автомобиля передним ходом отвечает четное количество передач коробки. Оба ряда имеют вид первичного и вторичного валов, снабженных блоками шестерен.
Для переключения передач и управления сцеплением разработаны специальные системы, которые снабжены:

- входными датчиками
- электронным блоком управления
- исполнительными механизмами
- электрогидравлическим блоком управления.

Вся система объединена в единый модуль, известный как Mechatronic, расположенный в картере. Входными датчиками производится контроль частоты вращения на входе и выходе роботизированной коробки DSG, температуры и давления масла, положение вилок при включении передач. Электронным блоком управления осуществляется алгоритмом управления коробкой передач на основании сигналов датчиков.
Работа гидравлических контуров управления роботизированной коробкой отслеживается электрогидравлическим блоком управления, который имеет следующие устройства:

- мультиплексор
- электромагнитные клапана
- распределительные золотники
- клапаны регулирования давления

Встроенный в коробку передач мультиплексор осуществляет контроль работы цилиндров переключения при помощи электромагнитных клапанов. Клапаны регулирования давления и клапаны электромагнитные являются основными механизмами в системе управления роботизированной коробки Direct Shift Gearbox. Электромагнитными клапанами осуществляется переключение передач, а золотники-распределители включаются в работу посредством рычага селектора.
Работа новой DSG осуществляется последовательным включением передач всех рядов, причем во время работы одной из передач, автомат выбирает вторую и готовит ее к включению, которое производится синхронизатором и муфтой. Эта операция управляется электроникой с гидравлическим усилителем.
Все инновации, применяемые в DSG, позволяют автомобилю быстро набирать скорость, что с успехом используется в спортивных автомобилях и не позволяет терять драгоценные секунды. При ее создании преследовалась цель уменьшения потерь крутящего момента, который создает большие нагрузки на трансмиссию и сцепление. Автолюбителями отмечено, что новая модель коробки передач нежнее, хорошо работает на автомашинах с меньшим крутящим моментом и позволяет в значительной мере экономить топливо.

У большинства ДВС есть один большой недостаток. Это несовпадение скорости вращения маховика с скоростью вращения колес. Зачастую большинство силовых агрегатов вращается с оборотами до 6000, вращать колеса на таких оборотах просто недопустимо. Для тех, кто знает устройство автомобиля, коробка передач - механизм знакомый. Для тех, кто не знает, эта статья прояснит ситуацию.

Кроме этого, максимум крутящего момента в большинстве агрегатов возможен лишь в небольшом промежутке оборотов. Это где-то посередине минимального числа оборотов и максимального. Наибольшую мощность можно развить лишь на максимальных оборотах маховика.

К примеру, мотор ВАЗ-2106 выдает рабочие показатели в 800-5400 оборотов. Но максимальный уровень крутящего момента появляется на средних оборотах. Для того чтобы двигатель мог работать в оптимальных режимах при различных условиях, применяют системы трансмиссии. В автомобилях в качестве системы трансмиссии применяется МКПП. Давайте рассмотрим назначение и устройство коробки передач.

Как это работает?

Если кратко рассказать о принципах работы, то здесь несколько зубчатых шестерен в корпусе коробки могут входить и выходить из зацепления по воле водителя. При этом образуются передачи с различными передаточными отношениями.

Механическая коробка всегда используется и работает вместе с системой сцепления. Это отключение ДВС и трансмиссии. Отключать мотор нужно в момент переключения передач. Устройство механической коробки передач не предусматривает возможности, когда в момент смены передачи через систему трансмиссии проходит большой крутящий момент.

Валы и зубчатые колеса

Традиционные механические КПП - это определенный набор валов, которые смонтированы в корпусе или же картере. Эти валы посредством подшипников вращаются вокруг своих осей. Шестерни установлены непосредственно на валах. Устройство коробки передач может быть разным, в зависимости от количества валов. Так, различают двухвальную систему и трехвальную.

Трехвальные системы

Эти коробки переключения передач применяются в составе трансмиссий авто, оснащенных задним приводом. Здесь можно выделить наличие устройств для синхронизации, а также специальные колеса, которые жестко на обычных передачах. Еще здесь же есть реверсивная шестерня для движения задним ходом.

Устройство коробки передач подразумевает наличие специальных валов. Это первичный, вторичный валы, а также специальный вал между ними.

Итак, главный, или первичный, вал через систему сцепления работает напрямую с мотором. Ведомый вал работает в паре с карданом. А вот промежуточный предназначен для того, чтобы передать энергию вращения с ведущего вала на ведомый.

Особенности конструкции трансмиссии

В большинстве конструкций коробок и первичный вал, и вторичный смонтированы друг за другом. При этом ведомый имеет опору на базе подшипника, который, в свою очередь, смонтирован в хвостовой части ведущего вала. Устройство механической коробки передач не предусматривает какой-либо жесткой связи между этими валами. Они могут свободно работать вне зависимости друг от друга.

Что касается промежуточного вала, то он располагается в большинстве конструкций между ведущим и ведомым. Все эти валы оснащены блоком зубчатых колес. Для того чтобы снизить шумы и вибрации при работе этой системы, зубцы на колесах сделаны косыми.

На ведущем валу установлено всего одно зубчатое колесо. Оно смонтировано жестко. Оно отвечает за передачу крутящего момента промежуточному валу. Вторичный, или ведомый, вал оснащен блоком шестеренок, которые могут свободно вращаться, однако по продольной оси они перемещаться не способны. Для того чтобы включить передачу, они при помощи блокировочного устройства могут блокироваться. В этом состоянии они смогут получить энергию вращения от вала.

Против каждого колеса первичного и вторичного валов располагаются шестеренки, которые жестко смонтированы на промежуточном валу. Они находятся в зацеплении с другими шестернями постоянно. Ведущий вал оснащен лишь одним зубчатым колесом, момент с первичного вала на промежуточный передается всегда. Включение той или иной передачи идет благодаря подключению определенной шестерни, установленной на ведомом валике.

Как переключаются передачи?

Устройство коробки передач - это не только набор валов и зубчатых колес. Это еще и специальные муфты. Они не похожи на зубчатые колеса и имеют другую конструкцию. Они прочно крепятся каждая к своему валу и находятся во вращении вместе с ним. Они могут двигаться по продольной оси.

Со стороны шестеренок ведомого вала, которые направлены к муфтам, установлены специальные венцы или вилки. Другие венцы расположены непосредственно на муфтах.

Когда водитель двигает рычаг и хочет выбрать другую передачу, то через специальный привод при помощи ползунов срабатывают вилки, которые двигают муфты продольно. Специальная замковая система не позволяет при этом включить несколько передач сразу. Это вполне возможно, если бы рычаг включал два ползуна. Замковый механизм фиксирует ползуны в нейтральной позиции в тот момент, когда движется третий ползун. Так исключается работа двух передач одновременно.

Затем муфта направляется к нужной шестеренке. Венцы их встречаются. Муфта все это время вращается вместе со своим валом. Она соединяется с шестерней, тем самым блокируя ее. Затем они начинают вращаться вместе, и КПП передает вращение на колесный привод.

Синхронизаторы

Устройство коробки передач включает в себя также специальные устройства. При том принципе работы, который описан выше, КПП будет работать с шумами, вибрациями и ударами. Также водитель должен будет сам угадывать, когда муфта и шестеренка будут работать на одних и тех же оборотах. А иначе нужная передача просто не включится.

Современные коробки не используют обычные и самые простые муфты. В таких моделях применяют так называемые синхронизаторы. Они призваны уравнять скорость вращения зубчатого колеса и муфты. Также они не позволяют муфте блокировать колесо.

Устройство и принцип работы коробки передач двухвального типа

Здесь есть все те же, уже знакомые, ведомый и ведущий вал, а вот промежуточный отсутствует. Эти коробки устанавливают на переднеприводные авто. Валы вращаются в параллельных осях, а смонтированы они друг за другом. Момент вращения отдается с одного из зубчатых колес на фиксированную на ведомом валу при помощи синхронизатора ведомую шестеренку. Здесь отсутствует возможность прямой передачи, а принцип работы такой же, как и в трехвальной системе.

Преимущества

Среди преимуществ можно выделить компактные размеры и высокий коэффициент полезного действия. Это получается благодаря меньшему количеству зубчатых колес. В качестве недостатка можно выделить невозможность использования прямой передачи. И еще такая коробка может применяться лишь с легковыми авто в силу сложностей с большими передаточными числами.

Устройство коробки передач ВАЗ

В автомобилях ВАЗ применяются пятиступенчатые механические КПП. Зачастую конструкция представляет собой двухвальную систему. Эта система также снабжена дифференциалом. На первичном валу установлены ведущие зубчатые колеса с 1 по 4 передачи, а 5-я шестерная - съемная. Они соединяются c ведомыми шестеренками.

Конструкция системы переключения состоит из рычага, шаровой опоры, системы тяг, механизма для подбора необходимой передачи.

В целом, большинство моделей оснащаются именно такой коробкой. Она представляет собой модернизированную версию 4-ступенчатой модели, а детали оттуда максимально унифицированы.

От механики к автомату

Когда устройство и работа коробки передач более-менее понятны, можно рассмотреть работу автоматической коробки. Это гораздо интересней. Многие новички уверены, что автомат - это непосредственно коробка и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор- это отдельная система. Состоит он из двух машин с лопастями. Это центробежный насос, а также турбины. Между этих двух машин расположен реактор. Это специальное направляющее устройство. Колесо насоса жестко скреплено с коленвалом ДВС. Турбинное колесо находится в жестком соединении с валом КПП. В зависимости от того, в каком режиме работает двигатель, реактор может как вращаться, так и быть блокированным обгонной муфтой.

Устройство автоматической коробки передач немного сложней. Энергия расходуется на перекачку масла. Здесь съедаются приличное ее количество. Кроме того, много полезной энергии съедается и работой насоса, который создает давление в масло-каналах. В этих коробка КПД ниже, чем в механике.

Энергия вращения передается при помощи масляных потоков. Они отбрасываются на турбину насосом. Между насосом и турбиной есть зазоры, а лопасти имеют специальную геометрию, которая улучшает циркуляцию жидкости. Так как здесь нет жесткой связи с мотором и КПП, то можно останавливать мотор даже с включенной передачей.

Планетарные передачи

Если вращать одни элементы, но при этом фиксировать другие, тогда можно менять передаточные числа. Планетарные системы получают вращение от вала гидротрансформатора.

Устройство автоматической коробки передач отличается от стандартной "механики" тем, что любую передачу можно включить, и при этом не будет разрыва потоков мощности. Если одна передача выключается, другая тут же включается. При этом водитель не чувствует рывков. Но это не про спортивные коробки.

11.07.2023

Сцепление

Самое интересное:

Машины с высоким клиренсом Полноприводные минивэны с высоким клиренсом

Полная переделка усилителя Радиотехника У101

Запчасти: где выгоднее покупать?