Основным недостатком большинства двигателей внутреннего сгорания является несовпадение скоростей вращения колес и маховика. Дополнительным минусом является тот факт, что максимальный крутящий момент в силовых агрегатах достигается только в небольшом промежутке оборотов. На максимальных оборотах маховика набирается предельная мощность.
Системы трансмиссии и ее разные виды применяются для того, чтобы двигатель мог работать в оптимальном режиме при разных условиях. В большинстве автомобилей используется механическая КПП, устройство и принцип работы которой известны далеко не каждому автолюбителю.
Принцип работы коробки передач
В конструкцию коробки переключения передач входят зубчатые шестерни, которые входят и выходят из зацепления по воле водителя, формируя тем самым передачи с разными передаточными отношениями.
Механическая коробка передач в автомобиле функционирует только вместе с системой сцепления, соответственно, в момент переключения передач происходит отключение трансмиссии и двигателя. В момент изменения передачи через трансмиссию не может проходить большой крутящий момент. Такое функционирование достигается за счет устройства коробки переключения передач.
Зубчатые колеса и валы КПП
Классические МКПП состоят из набора валов, собранных в картере или корпусе. При помощи подшипников происходит вращение валов коробки передач. Шестерни крепятся непосредственно к валам КПП. Конструкция коробки передач может меняться в зависимости от количества установленных валов и быть двухвальной или трехвальной.
Трехвальные системы
Заднеприводные автомобили оснащаются подобными трансмиссиями. Общее устройство коробок передач такого типа включает в себя специальные колеса и устройства синхронизации вкупе с реверсивной шестерней, предназначенной для передвижения задним ходом.
Обязательной деталью конструкции КПП являются валы: первичный, вторичный и расположенный между ними специальный.
Главный вал соединен непосредственно с двигателем автомобиля через систему сцепления; вторичный, или ведомый, функционирует с карданом. Энергия вращения с ведущего вала на ведомый передается благодаря промежуточному валу.
Особенности конструкции трансмиссии
В большинстве случаев первичный и вторичный валы в коробке передач установлены друг за другом. Опора ведомого вала выполнена на основе подшипника ведущего вала коробки передач, расположенного в хвостовой части ведущего вала. Жесткая связь между этими валами не предусматривается конструкцией коробки переключения передач, благодаря чему оба вала могут функционировать независимо друг от друга.
Промежуточный вал в конструкции трансмиссии размещается между ведущим и ведомым валам, каждый из которых оснащен зубчатыми колесами. Зубцы на таких колесах косые, что позволяет понизить уровень вибрации и шумов во время работы системы.
Ведущий вал оснащен только однозубчатым колесом, передающим крутящий момент промежуточному валу. Расположение шестеренок вторичного, или ведомого, вала позволяет им свободно вращаться, однако перемещаться по продольной оси они не могут. Для включения передачи они блокируются при помощи специального блокировочного устройства: в таком положении на них передается энергия вращения от вала.
Шестеренки, установленные на промежуточный вал, располагаются напротив каждого из колес первичного и вторичного валов. Они на постоянной основе находятся в зацеплении с прочими шестернями конструкции. На промежуточный вал с первичного крутящий момент передается всегда. Принцип работы коробки передач кроется во включении конкретной передачи посредством подключения определенной шестерни, расположенной на ведомом вале.
Переключение передач трансмиссии
Устройство коробки передач не подразумевает наличие одних только зубчатых колес и валов: в конструкцию входят специальные муфты. Каждая из них имеет отличную от зубчатых колес конструкцию и крепится к определенному валу, вращаясь вместе с ним. При этом возможно их перемещение по продольной оси.
Со стороны направленных к муфтам шестеренок ведомого вала располагаются специальные вилки. Аналогичные им детали находятся непосредственно на самих муфтах.
При переключении водителем рычага передач специальным приводом приводятся в действие вилки, двигающие муфты. Замковая система при этом не позволяет активировать сразу несколько передач, что вполне возможно при условии включения рычагом сразу двух ползунов. Замковый механизм стопорит ползуны в нейтральном положении в тот момент, когда начинает двигаться третий ползун. Аналогичным образом исключается одновременная работа сразу двух передач.
Венцы муфты и нужной для переключения передачи шестеренки соединяются, при этом муфта вращается вместе с валом. После соединения с шестерней происходит блокировка последней и их последующее совместное вращение, в результате чего крутящий момент передается от КПП на колесный привод.
Синхронизаторы
Помимо перечисленных выше компонентов, в устройство коробки передач входят дополнительные детали. Описанный выше принцип работы КПП сопровождается вибрациями, громкими шумами и ударами вкупе с необходимостью для водителя самостоятельно определять момент работы муфты и шестеренки на одинаковых оборотах.
В современных коробках переключения передач используются специальные муфты, именуемые синхронизаторами. Их основная задача - уравнивание скорости вращения муфты и зубчатого колеса и устранение блокировки колеса.
Коробки передач двухвального типа
Подобные трансмиссии обладают той же конструкцией, что и трехвальные КПП, за одним исключением: у них отсутствует промежуточный вал. Такие коробки устанавливаются на автомобили с передним приводом. Вращение валов осуществляется в параллельных осях, при этом крутящий момент с одного из зубчатых колес передается на зафиксированную синхронизаторами ведомую валом шестеренку. Принцип работы двухвальной системы такой же, как и в трехвальной, однако в ней невозможна прямая передача.
Устройство коробок передач автомобилей ВАЗ
Большинство автомобилей марки ВАЗ комплектуются пятиступенчатыми механическими трансмиссиями с двухвальной системой, оснащенной дифференциалом. Первичный вал комплектуется зубчатыми колесами с 1 по 4 передачи, 5-я шестерная передача является съемной. Между собой они соединены ведомыми шестеренками.
Одним из основных преимуществ является легкий ремонт коробки передач такого типа, поскольку она является модернизированной версией четырехступенчатого аналога с унифицированными деталями.
От механической трансмиссии к автоматической
Многие автолюбители-новички придерживаются мнения, что автоматическая трансмиссия представляет собой коробку переключения передач и гидротрансформатор.
Гидротрансформатор представляет собой систему из двух лопастных механизмов: турбины и центробежного насоса. Между ними располагается направляющий реактор. Коленвал двигателя жестко скреплен с колесом насоса. Аналогичное соединение имеется между турбинным колесом и валом КПП. Реактор может вращаться или быть заблокированным обгонной муфтой в зависимости от того, в каком конкретно режиме функционирует ДВС.
Автоматическая коробка передач обладает более сложной конструкцией. Большая часть вырабатываемой энергии направляется на перекачку масла и работу насоса, создающего давление масла в каналах. КПД автоматической трансмиссии ниже, чем механических.
Масляные потоки передают энергию вращения посредством отбрасывания на турбину насосом. Лопасти насоса и турбины имеют определенную геометрию, что улучшает циркуляцию жидкости. Поскольку между КПП и двигателем отсутствует жесткая сцепка, мотор можно останавливать даже при включенной передаче.
Планетарные передачи
Изменение передаточных чисел происходит при вращении одних деталей и жесткой фиксации других. Вал гидтротрансформатора передает крутящий момент и, соответственно, вращение на планетарные системы.
Основным отличием автомата от механики является то, что включение любой передачи осуществляется без разрыва потока мощности: при дезактивации одной передачи происходит активация другой. Такой переход осуществляется без рывков, которые могут чувствоваться водителем во время езды.
Виды коробок передач
Исключая стандартную механическую трансмиссию, существуют и другие виды КПП - роботизированная, вариаторная и автоматическая.
- Вариаторная коробка передач - бесступенчатая. Основными деталями ее конструкции являются раздвижные шкивы и соединяющий их ремень, имеющий трапециевидную форму. Основным преимуществом такой трансмиссии является поддержание оптимального режима работы автомобиля. В качестве дополнительных можно отметить экономичность, плавность движения и динамичность разгона. Если сравнивать с автоматической трансмиссией, то конструкция вариатора значительно проще, соответственно, и ремонт коробки передач такого типа легче. Несмотря на свои достоинства, вариаторная КПП уступает механической в экономичности и динамике. Помимо этого, вариатор не совместим с мощным двигателем, поскольку его ремень отличается небольшой долговечностью. Обслуживание и ремонт такой трансмиссии - дорогостоящее удовольствие, в связи с чем ее проще заменить. Кроме того, для того чтобы тронуться с места и двигаться назад, требуется установка дополнительных механизмов.
- Устройство коробки передач - робота практически не отличается от механической: передача крутящего момента к трансмиссии от двигателя осуществляется посредством однодискового сцепления. При этом имеется и свой нюанс: процессы переключения передач и включения/отключения сцепления в роботизированной трансмиссии полностью автоматизированы. Благодаря этому такая КПП значительно упрощает процесс управления автомобилем: водителю не требуется вручную переключать передачи. К дополнительным преимуществам можно отнести небольшой вес и экономичность. Впрочем, имеются у нее и свои минусы: отсутствие плавности работы и задержка при переключении передач. На высокой скорости движения переключение передач может сопровождаться толчками и рывками. Исправить ситуацию в ручном режиме не получится, поскольку управление сцеплением полностью автоматизировано и осуществляется электроникой. В четкости и точности переключения передач роботизированная КПП значительно уступает автоматической. Кроме того, автомобили, оснащенные роботизированной трансмиссией, при начале движения немного откатываются назад. С учетом всех перечисленных недостатков роботизированные коробки чаще всего устанавливаются на бюджетные модели транспортных средств.
Залогом эффективной работы трансмиссии является оптимальный уровень масла в картере. Определить его и подсказать, как проверить масло в коробке передач, поможет специалист автосервиса или информация, указанная в руководстве по эксплуатации транспортного средства.
Основные неисправности и ремонт КП
Оперативный ремонт трансмиссии может потребоваться при диагностике следующих наиболее часто встречаемых неисправностей: самопроизвольного отключения и затрудненного включения передач, утечки масла, перегрева коробки или сторонних шумов в работе.
Затрудненное включение передачи может провоцироваться следующими факторами:
- деформация вилки или рычага переключения передач;
- заедает сферический шарнир;
- тугой ход штока из-за забитых гнезд, что заклинивает блокировочные сухари.
Передачи могут самопроизвольно отключаться, причем причины этого могут быть разными:
- износ гнезд или шариков штоков;
- износ колец синхронизатора или зубцов муфты;
- понижение упругости пружин фиксаторов.
Износ синхронизаторов, шестерен или подшипников, люфт валов, слишком грязное масло или его низкий уровень могут провоцировать появление сторонних шумов при работе трансмиссии.
Многие владельцы отмечают утечку масла из коробки передач, причиной чему может послужить недостаточно прочное крепление картерной крышки, износ прокладок или сальников валов. Низкий уровень масла в коробке приводит к ее перегреву, что может стать причиной полного выхода трансмиссии из строя.
Ремонт коробок переключения передач во всех вышеперечисленных случаях осуществляется либо при помощи специальных ремкомплектов, либо посредством замены поврежденных и вышедших из строя деталей.
