Полным-полна моя коробочка: Вскрываем коробку передач

«Дайте мне точку опоры, и я переверну мир!» — сказал Архимед. Рычаги, блоки, шестерни и передаточные отношения были известны еще в древности. Однако для многих отечественных современников до сих пор самая таинственная часть автомобиля — это коробка передач.

Как мы знаем, двигатели внутреннего сгорания, используемые на машинах, имеют весьма узкий рабочий диапазон оборотов. Ниже этого диапазона двигатель «не тянет», выше — может из строя.

Чтобы обеспечить автомобилю возможность двигаться на различных скоростях, ускоряться и замедляться в различных дорожных условиях, помогает коробка переключения передач, либо КПП. Она изменяет передаточное отношение между колёсами и двигателем авто, разрешая мотору трудиться в оптимальном режиме на любой скорости.

Гениально легко

Самым распространенным заблуждением, касающимся привычной механической коробки передач, есть то, что при включении какой-либо скорости определенная пара шестерен входит в зацепление, а все остальные расцепляются. Очевидно, это не верно. Но обо всем по порядку.

Маховик двигателя, в большинстве случаев, по совместительству является одним из дисков сцепления (первичным). Сцепление нужно, дабы снять нагрузку с механизмов коробки при переключении, и чтобы за счет пробуксовки дисков медлено уравнять скорости вращения коробки и валов двигателя при включении той либо другой передачи.

Вторичный диск сцепления приводит ведущий вал коробки через несколько шестерен — так именуемую основную передачу. Замена шестерен основной передачи — один из распространенных этапов тюнинга автомобиля.

Она разрешает «удлинить» либо «укоротить» коробку, не вмешиваясь в сложный механизм переключения. Изменяя «основную несколько», возможно добиться лучшего разгона за счет понижения большой скорости либо, напротив, сделать машину более скоростной, но менее динамичной.

Ведомая шестерня основной пары приводит ведущий вал коробки передач. На нем жестко закреплены ведущие шестерни — к примеру, пять шестерен для перемещения вперед и одна для заднего хода. Все ведущие шестерни вращаются с той же скоростью, что и ведущий вал.

Ведомый вал коробки передач имеет сложное сечение. В некоторых местах он круглый, в некоторых — имеет шлицы. На круглых частях вала вольно вращаются ведомые шестерни.

Их размер соответствует ведущим шестерням, все пары находятся в постоянном зацеплении. Основной фокус механической коробки передач содержится именно в том, что ведомые шестерни вольно вращаются на ведомом валу, любая со своей скоростью.

Между шестернями вал имеет сечение со шлицами. На него «надеты» стопорные кольца, отверстие которых имеет сечение, соответствующее шлицам вала. Они постоянно вращаются со скоростью вала и смогут перемещаться на протяжении него, подходя к той либо другой ближайшей шестерне.

На отечественной пятиступенчатой коробке таких колец пригодится три: между 1-й и 2-й, 3-й и 4-й, 5-й и задней шестернями. Кольца имеют устройства зацепления — в большинстве случаев, шлицы. Соответствующие им шлицы имеются и на шестернях.

В то время, когда кольцо подходит к шестерне, они входят в зацепление и шестерня выясняется жестко соединена с ведомым валом. В любой момент времени только одна шестерня соединена с ведомым валом, остальные вольно вращаются на нем. На нейтральной передаче с валом не соединено ни одной шестерни.

На ветхих машинах при переключениях нужно было делать перегазовки: по окончании выключения скорости необходимо было на нейтральной передаче разогнать двигатель приблизительно до тех оборотов, каковые должны быть при включении следующей скорости. Затем необходимая стопорное кольцо и ведомая шестерня вращались примерно с однообразной скоростью и имели возможность легко войти в зацепление.

Все современные механические коробки оснащаются синхронизаторами. Устройство синхронизаторов у различных производителей возможно различным, но принцип действия однообразен.

При сближении шестерни и стопорного кольца они начинают тереться приятель о приятеля подобно дискам сцепления. К тому моменту, как их шлицы сближаются, их скорости успевают уравняться за счет трения. На данный момент синхронизаторы стали так привычны, что этим термином именуют все стопорное устройство в сборе.

Синхронизаторы перемещаются на протяжении вала посредством так называемых вилок. В нашем случае для трех синхронизаторов нужны три вилки и три приводящих их тяги.

Тяги соединены с рычагом в салоне так, что в то время, когда шофер перемещает рычаг влево либо вправо, он выбирает тягу, а перемещениями вперед либо назад толкает ее, соединяя синхронизатор с той либо другой шестерней. На мотоциклах и некоторых спортивных машинах передачи переключаются секвентально: перемещение рычага в одну сторону повышает передачу, в другую — понижает. Существуют конструкции, разрешающие переключать скорости без выжима сцепления, не прерывая передачу крутящего момента от двигателя на колеса.

Излишне резкое переключение скоростей может приводить к тому, что синхронизатора движения и скорости шестерни не успеют уравняться за счет трения, и они встретятся в движении. Сейчас мы знаем, что в то время, когда из коробки раздается леденящий душу скрежет, его издают не шестерни, а сцепные устройства синхронизаторов. Действительно, на стоимости ремонта в меньшую сторону это не отражается, так что будьте осмотрительны.

Между ведущей и ведомой шестерней заднего хода установлена еще одна маленькая шестеренка, дабы поменять направление вращения. Шестерни прямых передач имеют косые зубцы, благодаря чему трудятся фактически очень тихо. А вот зубцы на шестернях заднего хода — прямые.

Этим разъясняется характерный звук автомобиля, движущегося задним ходом.

Тотальный контроль

По окончании бессчётных опытов с различными типами трансмиссий на самых современных и дорогих машинах к нам возвратилась ветхая хорошая механическая коробка передач в пара видоизмененном варианте — с электронным управлением. Новомодные современные коробки tip-tronic, step-tronic и другие «троники» применяют ветхие, прекрасно проверенные правила — шестерни, синхронизаторы, дисковое сцепление. Лишь управляется все это электроникой.

Мысль электронной «механики» была доведена до совершенства на машинах Формулы-1. От сервоприводов требовалось не только выжимать и отпускать сцепление, и поменять передачи за водителя, но и делать это максимально скоро. Переключение скоростей в болидах Формулы-1 занимает 0,01−0,02 с.

Компьютерное управление КПП на машинах высшего класса разрешило реализовать автоматическое управление переключением скоростей в соответствии с манерой вождения конкретного водителя. А при жажде возможно забрать всё в собственные руки и переключать передачи самостоятельно посредством кнопок «+" и «-" на руле.

Основное, что электронные коробки сохранили все преимущества классической механики. колеса и Двигатель автомобиля жестко связаны, ни капли драгоценного крутящего момента не теряется.

Переключения происходят скоро, процесс управления всецело понятен и подконтролен водителю. Электронная механика полностью лишена заторможенности и инертности, характерной хорошим автоматам. Единственный ее недочёт — большая цена.

American muscle!

Американцам надоело дергать ручку переключения передач более полувека назад. В Соединенных Штатах автомобиль без автомата — большая редкость. Неудивительно, что в том месте его и изобрели.

Принцип работы хорошего автомата коренным образом отличается от механики. В его основе лежит планетарная передача. Она складывается из центральной шестерни, внешней шестерни и сателлитов с зубцами вовнутрь.

Сателлиты, закрепленные на водиле, смогут вращаться около центральной шестерни, внешняя шестерня — около сателлитов. Фиксируя подробности механизма относительно друг друга тем либо иным методом, возможно получать различных передаточных взаимоотношений.

К примеру, зафиксировав водило довольно центральной шестерни, мы возьмём прямую передачу между центральной и внешней шестерней. Зафиксировав водило относительно корпуса коробки, мы возьмём второе передаточное отношение.

Всего от одного планетарного механизма возможно добиться до трех прямых и одной обратной передач. В большинстве случаев, в автоматической коробке находится несколько, а два либо три таких механизма.

Подробности планетарной передачи притормаживаются посредством механизмов, напоминающих классические сцепление и барабанные тормоза. Они приводятся в воздействие гидравликой. Ранние автоматы имели весьма простое управление.

На выходном валу коробки размешался клапан. Не лишенные эмоции юмора американцы назвали его The Governor — «управляющий». Чем стремительнее ехала машина и стремительнее вращался вал, тем посильнее раскрывался клапан, повышая давление в гидросистеме и переключая передачи.

Режим кик-даун, разрешающий раскрутить мотор до более высоких оборотов, не переключаясь на повышенную передачу (для динамичного разгона либо обгона), включался кнопкой, расположенной под педалью газа. Современные автоматы имеют компьютерное управление а также адаптируются к манере вождения водителя. Компьютер разрешает машине с автоматом кроме того тормозить двигателем, что нереально на ветхих авто.

Роль сцепления на авто с автоматом делает гидротрансформатор. Принцип его действия превосходно раскрывает схема с двумя турбинами, расположенными друг против друга в корпусе, заполненном вязкой жидкостью.

Гидротрансформатору автомат обязан фактически всеми собственными хорошими и негативными особенностями. К примеру, на машине с АКПП возможно находиться с включенной передачей и надавленным тормозом — машина будет трудиться подобно привязанному катеру с винтом, опущенным в воду. На автомате легко трогаться, в том числе и в гору, да и педалей у таких автомобилей всего две.

Негативная черта автомата — его инертность. Кроме того, что на переключение скоростей требуется громадное время, так еще и крутящий момент от двигателя передается как словно бы через гребной винт. Да и передач у автоматических КПП всегда было меньше, чем у механических коробок передач.

Но ветхим американским машинам эти неприятности были нипочем. Их огромные моторы, пожирающие десятки литров недорогого бензина на сто километров, были так эластичны, владели таким крутящим моментом во всем диапазоне оборотов, что при жажде имели возможность бы обойтись по большому счету без коробки передач. Недаром их именуют American muscle!

Долой ступени

Мысль бесступенчатой трансмиссии постоянно представлялась инженерам как совершенный вариант коробки передач. CVT — continuously variable transmission — разрешает мотору всегда работать на оборотах большой мощности либо экономичности, в зависимости от дорожной обстановки.

Плавное изменение передаточного отношения разрешает не разрывать связь между колёсами и двигателем для уравнивания скоростей валов, не прерывать крутящий момент. Сцепление на автомобилях с бесступенчатыми вариаторами помогает лишь для обеспечения работы двигателя на остановке.

Мысль клиноременного вариатора весьма несложна. Ведущий и ведомый шкивы складываются из двух конических половинок с углом примерно в 20 градусов. Ремень имеет коническое сечение.

При сближении половинок активного ведущего шкива ремень как бы выдавливается на больший радиус, наряду с этим ведомый шкив напротив раздвигается, преодолевая воздействие пружины, по причине того, что протяженность ремня ограничена. Так передаточное отношение изменяется.

Клиноременный вариатор уже давно стал стандартом для малокубатурных скутеров. Управление таковой «коробкой» на скутерах реализовано весьма остроумно. В одной из половинок активного шкива в особых пазах находятся круглые грузики.

При росте оборотов двигателя грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны и толкают половинку шкива ближе ко второй половинке, преодолевая силу пружины. Характеристики скутерного вариатора изменяются методом несложной замены грузиков.

Автомобильные вариаторы управляются электроникой. Им дешёвы все современные функции автоматических трансмиссий, а также ручное управление. Но все же распространение клиноременных вариаторов на машинах до сих пор затруднено.

Это связано с тем, что совокупность с ровным упругим ремнем не может передать крутящий момент, нужный для перемещения тяжелого аппарата. Конструкторы пробуют всеми методами усилить механизм, к примеру изготавливая ремень из железных элементов в сочетании с упругими. На данный момент уже возможно купить кроме того мелкий джип с клиноременным вариатором — Honda H-RV.

Радостная геометрия

Одной из последних разработок японских инженеров при участии компании Nissan стал торовый вариатор. Принцип его работы понятен из схемы. Два конусовидных ролика, ведущий и ведомый, находятся на одной оси, остриями друг к другу.

При взоре сверху линии их поверхности образуют два полукруга. Конусов касаются тороидальные ролики. На виде сверху они выглядят как хорды упомянутых выше полуокружностей.

Как мы знаем, хорда одной длины может соединять самые различные пары точек окружности.

Тороидальные ролики на поворачивающихся кронштейнах смогут касаться ведущего конуса в точке большего радиуса, чем ведомого, и напротив. Наряду с этим передаточное отношение изменяется медлено.

Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, нежели клиноременные. Они уже воплощены в судьбу на машинах Nissan. Очевидно, торовый вариатор не лишен проблем и недостатков клиноременного, поскольку основан также на трении, а не на зацеплении вращающихся частей.

Прощай, коробка!

Преимущества вариаторов над хорошими многоступенчатыми коробками разумеется. На практике доказано, что благодаря оптимальному непрерывной возможностей передаче и использованию двигателя крутящего момента машины, оснащенные бесступенчатой трансмиссией, набирают скорость стремительнее собственных аналогов.

Помимо этого, они более экономичны и удобны. Разве что ездить на таких автомобилях легко непривычно: при интенсивном разгоне салон наполняется монотонным гудением двигателя на одной и той же высоте.

Разумеется, что в недалеком будущем вариаторы вытеснят хорошие коробки… В случае если лишь двигатели внутреннего сгорания со своей стороны сами не станут безработными. Энергетический кризис, заботы об экологии, непредсказуемые колебания стоимости одного бареля нефти, и разработка новых способов получения, передачи и хранения электричества подталкивают автопроизводителей и автолюбителей к переходу на электродвигатели. А электрическим моторам не нужна коробка — они снабжают однообразный крутящий момент во всем диапазоне оборотов, другими словами владеют безотносительной эластичностью.

А до тех пор пока наслаждайтесь всеми плодами прогресса сходу: новый Lexus RX400h оснащен замечательным V6, двумя бесступенчатым вариатором и электромоторами в один момент!

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№33, июль 2005).

Ой полным полна моя коробочка. Е.Вязигина

Записи по принципу Рандом:

• Мотоэкипировка: как это делается
• Автомобиль под маркой «ё»…
• Jaguar f-type coupe: самая прекрасная машина
• Видео: пустынный город для опробования беспилотных автомобилей
• Как поднять упавший мотоцикл
• Мотоцикл «урал» помотивам…

самые интересные для Вас статьи, подобранные по важим запросам:

• Механическая коробка передач, работа и устройство мкпп

  Механическая коробка передач, работа и устройство МКПП Не обращая внимания на то, что автоматические коробки передач становятся все более идеальными и наряду с этим…

• Проверка автоматической коробки передач

  Проверка автоматической коробки передач В техническом прогрессе усовершенствовались и автоматические коробки передач, они стали в разы надежнее и…

• Коробка передач

  Коробка передач Коробка передач – обязательный атрибут любого современного автомобиля. Она несёт ответственность за трансформацию крутящего момента, передаваемого от мотора…

• Роботизированная коробка передач…

  Роботизированная коробка передач: устройство, принцип работы, преимущества, недочёты Роботизированная коробка передач (РКПП, коробка-робот) складывается из…

• Коробка стремительных скоростей: кулачковая коробка передач

  Коробка стремительных скоростей: Кулачковая коробка передач Принцип действия топливного элемента Наличие оси с пазами — основное отличие секвентальной коробки…

• Коробка передач: назначение, виды…

  Коробка передач: назначение, виды коробок передач , их преимущества и недочёты Коробка передач либо КПП — это сложный механизм в конструкции автомобиля,…

• Коробка передач dsg

  Коробка передач DSG DSG – это сокращение, обозначающая наименование, пожалуй самой идеальной, роботизированной КПП. Коробка передач DSG…