Коробка переключения передач: виды, принцип работы, особенности и различия

КПП является часть системы трансмиссии. Обозначаться этот агрегат может по-разному — МКПП, АКПП, РКПП, CVT, DSG, PDK, но суть остается одинаковой — обеспечение движения транспортного средства на определенной скорости, соответствующей условиям выполняемой задачи. Функция этого узла заключается в преобразовании вырабатываемой двигателем внутреннего сгорания энергии во вращение колес с определенной частотой. Блок сделан так, что в заданном диапазоне уменьшает или увеличивает число их оборотов. Этот показатель называется коэффициентом. Каждая фиксированная ступень — это передача, передняя или задняя, понижающая или повышающая.

Сегодня в автомобилях устанавливаются КПП с 5-10 передачами. Количество определяется типом транспортного средства и предусмотренными производителями условиями его эксплуатации. Обычно, в легковых машинах передач меньше, а в грузовых, особенно в тягачах — больше, так как есть необходимость варьировать крутящим моментом в зависимости от массы груза и рельефа дороги.

Коробки переключения передач различаются, а соответственно разносятся по категориям, исходя из степени участия человека в процессе переключения. Наиболее распространенной является ручная (механическая) система, где выбор передачи, а равно, как и ее активация проводится по решению и с помощью физического усилия водителя. В автоматических устройствах выбор коэффициента преобразования крутящего момента производится электронным блоком. Отдельным разделом выделяются секвентальные КПП, имеющие специфическое применение с гоночном спорте. Далее будет дано краткое описание каждой системы, ее особенности, положительные и отрицательные стороны.

В статье вы узнаете:

Механическая коробка передач: что собой представляет, её плюсы и минусы

Автоматическая КПП: из чего состоит, плюсы и минусы АКПП

Вариатор в автомобиле, или бесступенчатая коробка передач

Что лучше вариатор или автомат

Роботизированная коробка передач: преимущества и недостатки

Преселективная коробка передач: что это такое

Секвентальная коробка передач: как работает, чем отличается от других КПП

Причины неисправности коробок переключения передач, рекомендации по обслуживанию КПП

Механическая коробка передач

Ручная коробка была первой конструкцией в истории мирового автомобилестроения. И сегодня этот тип коробок применяется практически всеми производителями, в том числе и самыми известными и авторитетными. О наличии в машине МКПП свидетельствует рукоятка для переключения (справа от водителя или на рулевой колонке) и третья педаль для выжимания сцепления. Рычаг имеет нейтральное положение, 4-10 передних и 1 заднюю передачу.

Схематично, без учета многочисленных мелких деталей и модификаций, механическая коробка передач состоит из таких частей:

• Блок сцепления. Обеспечивает стыковку и разъединение вала двигателя и трансмиссии.

• Система зубчатых шестеренок, где одна группа отвечает за конкретную передачу.

• Набор синхронизаторов. Обеспечивают одинаковую скорость вращения взаимодействующих деталей, что способствует плавному соединению крутящихся элементов.

• Валы, к которым крепятся соединительные шестерни. Передают крутящий момент между устройствами.

Схема механической коробки передач:

Переключение передачи в МКПП предполагает выжим сцепления. Проводится путем нажатия ногой на педаль. В результате прерывается жесткий контакт между коробкой передач и двигателем. После срабатывания синхронизаторов и передвижения рукоятки, педаль отпускается и сцепление восстанавливается, уже с другим крутящим моментом. В МКПП на нескольких валах закреплены шестеренки, различающиеся по размеру и количеству зубцов. При передвижении рычага шестерни соединяются в пары, которые через вторичный вал передают вращение на колеса.

Достоинство механического устройства состоит в его надежности и долговечности. У водителя есть возможность самостоятельно определять показатель крутящего момента, быстро и точно подстраиваться под дорожные условия. В случае поломки ремонт проводится просто и недорого.

Недостаток состоит в том, что нужно отвлекаться от управления транспортным средством, что снижает уровень безопасности езды. Особенно сильно такая особенность досаждает водителю при вождении в городской среде по загруженным улицам.

Автоматическая коробка передач

Данная инженерная конструкция ведет свою историю с середины прошлого века, становясь со временем все популярнее и совершеннее. Коробка представляет собой совокупность гидравлики и механики. Оба узла управляются электроникой, анализирующей информацию от двигателя и гидромеханической системы. На основе полученных данных выполняются команды на исполнительные органы.

При наличии в машине АКПП в машине нет педали сцепления. Рычаг переключения, как таковой отсутствует. Вместо него стоит приспособление сенсорного или кнопочного типа в виде шайбы, джойстика, полушария или небольшой стилизованной рукоятки. В некоторых моделях органы управления вынесены на руль или приборную панель. Обычно присутствует три положения: нейтраль, вперед и назад. Технология передачи крутящего момента от мотора на колеса через трансмиссию в автоматике сложнее, но и функциональность у нее выше. Количество фиксированных передач может достигать 10 и даже более.

Принцип работы АКПП основывается на силе давления, которое создается в гидравлической системе. Конструкция состоит из множества деталей, которые объединяются в два больших узла, работающих в жестком согласовании, осуществляемым электронным блоком управлением

• Гидротрансформатор. Как и следует из названия, предназначен для регулировки давления масла в системе и передачи энергии на исполняющие механизмы. Насосный, реакторный и роторный нагнетатели находятся в герметичном резервуаре, заполненным рабочей жидкостью. Валы и нагнетатели заведены на мотор и вал коробки передач. При включении двигателя через вал вращаются напорные колеса, обеспечивая циркуляцию жидкости. Создаваемое давление передает энергию на механическую часть АКПП.

• Планетарный механизм КПП. Представляет собой многоуровневый набор шестерен, вращающихся вокруг крупной центральной. Внешне движение напоминает обороты планет вокруг солнца, что и дало название конструкции. Давление от гидротрансформатора передается на сателлиты, а от них через промежуточные механизмы на выходной вал. Малые шестерни имеют разные диаметры, вращаются с определенной скоростью, соответствуют количеству передач.

Главное достоинство АКПП заключается в полном отсутствии участия водителя в процессе переключения. Это происходит плавно, вовремя, без рывков.

Минус конструкции состоит в том, что она сложна в устройстве и обслуживании, дорогая, требует жидкости высокого качества. Часто наблюдается запаздывание при переходе на повышенную скорость.

Вариатор, бесступенчатая коробка передач

Этот вид устройства преобразования энергии двигателя во вращение колес можно назвать коробкой передач только условно, так как нет, ни коробки, ни фиксированных в определенном значении передач. Вся конструкция довольно проста, если упустить мелкие детали, состоит из двух пар подвижных шкивов конической формы, соединенных зубчатым ремнем. Первая пара находится на выходном валу мотора, а вторая на распределительном устройстве колес. Изменение крутящего момента осуществляется за счет сближения и отдаления друг от друга половин шкивов. Изменение диаметра влечет за собой увеличение или уменьшение скорости вращения вторичного вала. Величина изменения параметров определяется механическим или электронным блоком управления.

Так же, как и в АКПП в машинах с вариатором нет педели сцепления и рукоятки переключения. Устанавливается только направление движения. В некоторых моделях авто имеются фиксированные передачи, что делает процесс вождения более привычным.

Коробка передач автомат или вариатор: что удобнее и надежнее

Что касается классических АКПП, то их плюс состоит в том, что изделие создано полностью из металла, отличается прочностью и надежностью. Если поломки происходят, то в основном по причине износа после выработки ресурса.

Стоимость коробок передач вариаторов намного ниже, отсутствует запаздывание, а величина крутящего момента точно соответствует уровню подачи газа. Слабым местом является создание сцепления исключительно на основе силы трения ремня о шкивы. Общая проблема вариаторов — стачивание ремней и шкивов, разрыв и проскальзывание при резкой нагрузке.

Роботизированная коробка передач

Такая конструкция является сочетанием механики и автоматики, но без использования ремней и гидравлики.

Агрегат состоит из трех частей:

• Механический блок с шестернями и муфтой. Аналогичен МКПП. Разница только в отсутствии педали сцепления и рычага переключения уровней.

• Вместо привычной педали сцепления и рычага коробки в роботизированной коробке передач стоят электромоторы, которые в соответствии с заданными командами электроники позволяют выжать сцепление и поменять ступени.

• Электронный блок управления. Принимает решение по включению определенной передаче, исходя из анализа уровня подачи газа и нагрузки на двигатель.

Орган управления представляет собой приспособление с кнопками: нейтраль, вперед и назад. Водителю остается выбрать нужное, а остальное делает роботизированная система.

Достоинство конструкции в ее простоте, надежности и доступной стоимости. Владелец авто практически не принимает участия в процессе переключения передач.

Минус в том, что РКПП довольно медлительна, что особенно заметно при начале движения и разгоне.

Преселективная коробка передач

Относительно новая, довольно перспективная и популярная система быстрого изменения крутящего момента. По сути, это усовершенствованная версия роботизированной коробки переключения передач. Принципиальная разница заключается в том, что механизмов сцепления два — на четные и нечетные номера.

Динамика изменения скорости происходит практически мгновенно. При работе трансмиссии на одной передаче, для следующей уже выбрано положение шестеренок, выжато сцепление и остается только отпустить его для включения. Переход на пониженную или повышенную передачу определяется уровнем подачи газа. Сразу после перехода, выбирается следующая, для ускорения или замедления хода.

Плюс такой технологии в комфорте управления техникой и быстром переключении без участия водителя.

Минус — система четко работает на большой скорости. При частых остановках в городских условиях иногда возникают рывки и толчки.

Секвентальная коробка передач

Данный агрегат является автоматизированной версией механической коробки, а если точнее — полуавтоматом. То есть, водитель только двигает рычагом, а все действия по выжиму сцепления и зацеплению шестеренок выполняет управляющее устройство. Особенность конструкции в том, что переход по уровням может осуществляться только последовательно и с первого уровня. Перескочить через одну или тронуться со второй передачи не выйдет.

Преимущество системы состоит в удобстве, надежности и оперативности переключения. Все происходит плавно, топливо расходуется в соответствии с реальными условиями движения.

Недостаток в сложности конструкции, ускоренном износе деталей, дороговизне агрегата и его ремонта.

Неисправности коробки переключения передач

Все коробки передач подвергаются нагрузке, а соответственно — изнашиваются и ломаются. Поскольку агрегаты состоят из деталей сложной формы и сделанных из особых сплавов, самостоятельно провести замену неисправного фрагмента невозможно. Для проведения диагностики и ремонта существуют специализированные мастерские. Желательно, чтобы это были официальные дилеры, обладающие оригинальными изделиями и запчастями.

На что стоит обращать внимание в работе КПП:

Своевременное обнаружение неисправностей в коробке передач позволяет исключить предпосылки нештатных ситуаций на дороге, а сам ремонт обойдется дешевле.

Следует обращать внимание на такие признаки наличия проблемы в коробке переключения передач:

• Вибрация. Возможен износ упоров и смещение агрегата. Хуже, если имеет место нарушение центровки валов и шестерен.

• Посторонние звуки. Это может быть стук, хруст, вой. Свидетельство отклонений от нормы, так как в идеале должен быть только еле слышный лязг деталей или жужжание вариатора.

• Толчки и выбивание передачи при изменении скорости или ручном переключении. Говорит о разрушении одной или нескольких деталей.

• Мелкие фрагменты железа в гидравлической жидкости. Являются результатом истирания между шестернями отломившихся металлических фрагментов.

По результатам диагностики специалист СТО выдаст заключение относительно возможности ремонта или необходимости полной замены коробки передач.

Чтобы коробка переключения передач служила дольше, следует периодические проверять и обслуживать КПП. Для этого соблюдайте следующие рекомендации:

• Периодически раз в год проверяйте уровень и состояние трансмиссионного масла
• Необходимо производить замену масла в коробке передач хотя бы раз в 60-75 тыс. км.

Для смазки коробок передач используются специальные трансмиссионные масла, которые можно приобрести в нашем интернет-магазине запчастей Shop AvtoZap. Кроме масел и обслуживающих инструментов, вы найдете огромный выбор запчастей для различных марок и моделей автомобилей по очень выгодным ценам.