Используемая совместно с двигателями внутреннего сгорания коробка передач предназначена для изменения передаточного соотношения и обеспечения маневрирования автомобиля задним ходом. Помимо классических ступенчатых трансмиссий с ручным или автоматическим выбором передач, существуют вариаторы, плавно регулирующие частоту вращения выходного вала. Расположенная между мотором и коробкой муфта сцепления позволяет разрывать кинематическую цепь (например, при прогреве двигателя).
Общее понятие коробки передач
Коробка скоростей представляет собой агрегат с индивидуальным корпусом, пристыкованным к картеру двигателя или являющийся частью ведущего моста (подобная схема встречалась на машинах Lancia).
Число передач зависит от назначения коробки, на легковых автомобилях встречаются агрегаты, имеющие от 4 до 9 ступеней, на грузовой технике за счет введения делителя число скоростей доходит до 16-18.
Выбор скоростей осуществляется вручную 
или гидравликой с блоком управления, оценивающим соотношение частоты вращения вала двигателя к скорости движения.
Назначение коробки передач
Механическая трансмиссия позволяет корректировать тяговое усилие на ведущих колесах в зависимости от сопротивления качению, а дополнительный блок шестерен обеспечивает движение машины задним ходом при неизменном направлении вращения коленчатого вала двигателя.
За счет снижения частоты вращения колес
достигается улучшенная проходимость автомобиля на дорогах с рыхлым покрытием (грязь или снег), переключение ступеней вверх обеспечивает снижение числа оборотов коленчатого вала и сокращение расхода топлива.
Конструкция коробки передач
Коробка оснащена картером, отлитым из чугуна или алюминиевого сплава (корпус оснащается крышкой или имеет линию разъема для сборки и ремонта агрегата). Валы смонтированы на подшипниках качения, жестко закрепленных в картере, для смазки трущихся поверхностей используется запас масла, находящийся в нижней части корпуса (подача осуществляется разбрызгиванием).
Разница конструкций МКПП и АКПП заключается в типе зубчатых передач и наличии в автоматической трансмиссии гидравлического блока с клапанами, управляющими работой агрегата.
Принцип работы КП
В 3-вальной коробке имеется первичный вал, соединенный через муфту сцепления с маховиком двигателя. Вторичный или ведомый вал с шестернями смонтирован одним концом на первичной оси через подшипник, что позволяет разъединить детали. Противоположный хвостовик вторичного вала соединен с приводом ведущих колес или с дифференциалом (для заднего и переднего привода соответственно).
В схему входит промежуточная ось с зубчатыми колесами, позволяющая передавать крутящий момент от ведущего вала к ведомой оси.
Вращающий момент от маховика передается через шестерню на первичной оси на зубчатое колесо, жестко посаженное на промежуточный вал. Затем мощность передается на шестерни вторичной оси коробки, которые передвигаются по шлицевым пазам или свободно вращаются относительно вала. Передачи переключаются передвижением блоков шестерен или муфт, для выравнивания угловых скоростей шестерен применяют синхронизаторы (в трансмиссиях спортивных машин применяют кулачковые муфты, ускоряющие процесс переключения).
Упрощенная 2-вальная коробка состоит из ведущего и ведомого валов, крутящий момент передается шестернями, расположенными на осях. Подвижные блоки зубчатых колес и муфты могут располагаться на любом из валов. Вплоть до 50-х гг. прошлого столетия встречались коробки с цепными передачами, позволявшими изменять передаточное соотношение. С началом массового производства шестерен с косозубым зацеплением, отличавшихся пониженным уровнем шума, применение цепных трансмиссий прекратилось.
.jpg.webp "Принцип работы коробки передач.")
Виды коробок передач
Основные разновидности коробок передач:
- Механические, оборудованные соосными валами (2 или 3, на тракторных агрегатах вводятся дополнительные валы) с шестернями, имеющими прямые или косые зубья (в прошлом столетии существовали мелкосерийные конструкции с планетарными передачами). Существуют коробки с валами, установленными под углом, рассчитанные на использование в тракторах и машинах с полным приводом.
- Автоматические или гидромеханические, для преобразования крутящего момента используются планетарные механизмы.
- Роботизированные, построенные на базе механической коробки с дополнительными приводами, управляющими переключением ступеней. В категорию роботов попадают преселективные АКПП с двойным сцеплением (например, DSG), имеющим автоматическое управление.
- Вариаторы, оснащенные гидравлической муфтой для передачи крутящего момента от двигателя.
МКПП (Механика)
Механическая трансмиссия с ручным выбором ступени оборудована муфтой сцепления, которая размыкается нажатием на педаль сцепления. За счет использования синхронизаторов переключение происходит без посторонних шумов и ударных нагрузок на зубья. Рычаг переключения расположен на тоннеле между креслами водителя и переднего пассажира. До 60-х гг. прошлого века выпускались автомобили с рукояткой, установленной на рулевой колонке.
АКПП (Автомат)
Автоматические трансмиссии получили широкое распространение на машинах американских концернов в начале 50-х гг. прошлого века, а затем стали использоваться европейскими и японскими компаниями. В состав агрегата входит гидравлический трансформатор, обеспечивающий передачу крутящего момента от коленчатого вала двигателя. Переключение ступеней осуществляется гидроблоком с золотниковыми клапанами и электронным блоком управления. Водитель выбирает требуемый режим работы с помощью селектора, расположенного на тоннеле или рулевой колонке.
Автоматический режим работы предотвращает ошибочный выбор ступени с последующим перекручиванием коленчатого вала двигателя. Некоторые модели АКПП поддерживают ручной алгоритм выбора скоростей (при помощи рычага или лепестков, расположенных под рулевым колесом).
Предусмотрены специальные режимы работы (например, спортивный, обеспечивающий динамичный разгон машины в ущерб топливной экономичности).
Роботизированная коробка передач
На автомобилях встречаются роботизированные трансмиссии 2 типов:
- Механический блок электрическими или гидравлическими механизмами, позволяющими управлять сцеплением сухого типа и переключать ступени без вмешательства водителя. Подобная схема используется на техники производства компаний Lada или Opel, отличается низкой себестоимостью, но требует частого обслуживания и регулировки, а также и не обеспечивает плавное переключение передач.
- Конструкция с 2 сцеплениями, отвечающими за включение четных или нечетных скоростей, впервые запущенная в серийное производство концерном Volkswagen под обозначением DSG. Позднее аналогичные роботы появились в производственной программе концернов Ford, Hyundai-KIA и ряда других. За счет использования двойной муфты достигается быстрое и плавное переключение скоростей, реализована поддержка ручного управления.
Коробка передач вариатор
В конструкции предусмотрены 2 конические поверхности, по которым передвигается металлический ремень, обеспечивая плавное изменение частоты вращения выходного вала. Ряд изготовителей предусматривает фиксированные положения ремня, которые необходимы для имитации ступеней при ручном управлении.
Некоторые производители (например, Nissan) устанавливают дополнительный 2-скоростной гидромеханический блок, позволяющий снизить нагрузки на поверхности конусов и ремень при движении со скоростью выше 100 км/ч.
Какая коробка передач лучше
Каждая из рассмотренных коробок передач имеет как преимущества, так и недостатки.
Следует учесть, что многие производители ограничивают выбор покупателя, предлагая машины только с роботом или вариатором.
При подборе следует учитывать условия эксплуатации машины. Например, вариатор не предназначен для постоянных поездок по бездорожью, а ручная либо автоматическая коробки выдерживают повышенные нагрузки без риска преждевременного выхода из строя.
Отличия основных типов КП
Основные отличия автомобильных трансмиссий:
- Механическая коробка на легковой машине может иметь до 6-7 передач переднего хода, обслуживание заключается в замене масла в соответствии с регламентом и проведении ремонта (в случае появления посторонних шумов). Ресурс агрегатов доходит до 600-700 тыс. км, что превышает срок эксплуатации мотора до капитального ремонта.
- Классическая автоматическая трансмиссия может иметь до 8 передач (например, коробки Aisin, используемые на автомобилях Skoda Karoq или Octavia A8). Агрегат снижает нагрузку на водителя при движении в пробках, а дополнительные ступени позволяют снизить расход топлива.
- Робот бюджетного класса представляет собой симбиоз автоматической и ручной коробок, число ступеней не – более 5. Владельцу придется смириться с рыками при переключении передач и не всегда корректному алгоритму выбора скоростей.
- Трансмиссии с 2 сцеплениями используются некоторыми производителями на машинах бюджетного класса B (например, Volkswagen Polo или Skoda Rapid с моторами объемом 1,4 л). В зависимости от модели, коробки имеют 6 или 7 передач, встречаются агрегаты с сухим или мокрым сцеплением (отличаются максимально допустимым крутящим моментом).
- Вариатор бесступенчатого типа позволяет изменять передаточное число в диапазоне значений, ограниченном механической прочностью конусов и ремня. Поскольку кинематическая схема не позволяет реализовать реверс, то в конструкцию входят гидравлический трансформатор и планетарная передача. Вариатор не предназначен для передачи высокого крутящего момента при старте с места, поэтому в конструкцию вводят стартовую передачу (например, коробка Direct-Shift CVT от Toyota).
Преимущества и недостатки
Механическая коробка отличается простотой конструкции, что положительно сказывается на себестоимости узла и цене машины. Преимуществом является простота обслуживания и ремонта, агрегат позволяет снизить расход топлива. При покупке машины с МКПП следует учесть, что ручное переключение утомительно при движении в пробках. При переключении ступеней происходит разрыв потока мощности, что вызывает пробуксовку ведущих колес при движении по рыхлому грунту или заболоченной местности.
Классическая автоматическая коробка упрощает процесс управления автомобилем, самые надежные модели способны пройти без среднего ремонта до 350-400 тыс. км. Трансмиссия нуждается в периодическом обслуживании (замене масла и фильтра) и негативно влияет на топливную экономичность (за исключением агрегатов с 6 и более скоростями, которые позволяют снизить затраты горючего по сравнению с техникой, оборудованной механической коробкой). Дополнительным недостатком является замедленное переключение ступеней (даже при включении спортивного режима).
Роботизированные трансмиссии с двойным сцеплением обеспечивают мягкое переключение скоростей и снижают расход топлива на 5-10% по сравнению с классической ручной КПП (при одинаковом силовом агрегате). Коробки DSG поддерживают проведение компьютерной диагностики, показывающей степень износа фрикционов и время работы под разными нагрузками, что позволяет оценить состояние агрегата на подержанном автомобиле.
Покупатель может выбрать машину с вариатором, обеспечивающим плавный разгон и поддерживающим работу двигателя в диапазоне с минимальным расходом горючего. Трансмиссия позволяет буксировать прицепы и другие транспортные средства, но владельцу необходимо соблюдать рекомендации изготовителя по обслуживанию агрегата. При неаккуратной эксплуатации происходит образование стружки, выводящей из строя подшипники и ускоряющей износ многорядной цепи и поверхностей конусов.
Я за автоматическую коробку передач, однозначно!