Устройство и неисправности механической кпп. как она работает

Преимущества и недостатки коробки-«автомата»

Как уже отмечалось, весомыми преимуществами автоматических коробок передач, по сравнению с механическими, являются: простота и комфорт управления транспортным средством для водителя: сцепление выжимать не нужно, «работать» рычагом переключения передач – тоже. Особенно это актуально в поездках по городу, которые и составляют, в конечном итоге, львиную долю пробега автомобиля.

Переключения передач на «автомате» получаются более плавными и равномерными, что способствует защите двигателя и ведущих узлов автомобиля от перегрузок. Расходные части (к примеру, диск сцепления или тросик) отсутствуют, потому и вывести из строя АКПП, в этом смысле, сложнее. В целом, ресурс многих современных АКПП превышает ресурс механических коробок передач.

К недостаткам автоматических коробок передач относят более дорогую и сложную, чем у МКПП, конструкцию; сложность ремонта и его высокую стоимость, более низкий КПД, худшую динамику и повышенный, по сравнению с МКПП, расход топлива. Хотя, усовершенствованная электроника коробок-«автоматов» ХХI века справляется с правильным выбором крутящего момента уже не хуже опытного водителя. Современные автоматические коробки передач зачастую оборудованы дополнительными режимами, позволяющими подстраиваться под определённый стиль вождения –от спокойного до «резвого».

Серьезным недостатком автоматических коробок переключения передач называют невозможность максимально точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – к примеру, на сложном обгоне; на выезде из сугроба или серьёзной грязи быстрым переключением задней и первой передачи («в раскачку»), при необходимости запуска двигателя «с толкача». Нужно признать, что АКПП идеально подходят, главным образом, для обычных поездок без внештатных ситуаций. В первую очередь – по городским дорогам. Не очень приспособлены коробки-«автоматы» и для «спортивного вождения» (динамика разгона немного отстаёт от «механики» в связке с «продвинутым» водителем», и для ралли по боздорожью (не всегда может идеально приспособиться к изменению условий движения).

Что касается расхода топлива, то у автоматической коробки он в любом случае будет бо́льшим, чем у механической. Однако если раньше этот показатель составлял 10-15%, то в современных автомобилях он снизился до малосущественных отметок.

В целом, применение электроники существенно расширило возможности автоматических коробок переключения передач. Они получили различные дополнительные режимы работы: такие, как – экономичный, спортивный, зимний.

Резкий рост распространённости коробок-«автоматов» был вызван появлением режима «Autostick», который позволяет водителю, при желании, самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу автоматической коробки передач свое название: «Audi» –«Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», и т.п.

Благодаря продвинутой электронике в современных АКПП стала доступной и возможность их «самосовершенствования». То есть, изменения алгоритма переключений в зависимости от конкретного стиля вождения «хозяина». Электроника предоставила расширенные возможности также и для самодиагностики АКПП. И речь идёт не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, оперативно вносит необходимые коррективы в работу автоматической коробки передач.

https://youtube.com/watch?v=QrNJd0n8YP4

Каковы виды КПП

Как мы знаем, трансмиссия автомобиля или коробка передач, главным образом, требуется для распределения и расчета крутящего момента, который передается от мотора до колес авто. Эта технология заложена еще в начале прошлого столетия.

Существуют разные коробки передач. Сколько есть типов? Можно выделить четыре распространенных типа. Давайте ответим на самые распространенные вопросы, что такое КПП, каким образом расшифровывается эта аббревиатура.

Она означает – коробка переключения передач. Принцип этой технологии позволяет выделить следующее:

• механика,
• автоматика,
• робот,
• еще можно сказать о бесступенчатой или вариаторной трансмиссии.

Их техническая работа отличается одна от другой. Рассмотрим отличия, отметив положительные и отрицательные технические моменты.

Замена КПП

Допустим, на подержанной машине требуется замена вышедшей из строя КПП. Ищем замену. С «Жигулями» всё просто: два типа КПП на все миллионы автомобилей. Отличаются только наличием пятой ступени. С иномарками сложней. Например, на знаменитый VW Golf MKII устанавливалось восемь различных коробок передач, различающихся передаточным числом. Почти все они полностью взаимозаменяемы. Однако, после установки КПП от другой модификации, владелец может быть сильно удивлён изменившейся динамикой. Модель GTI может стать «вялой», а семейная машина будет рвать с места, жрать топливо и стать сложной в управлении.

Как определить надежность АКПП

Первый признак плохой АКПП – масляные подтеки или следы повреждений на корпусе. Данные факторы свидетельствуют о том, что в устройство АКПП вмешивались, соответственно, ее работоспособность может быть нарушена. Если нынешний хозяин говорит, что коробка ремонтировалась, то от приобретения лучше отказаться, данный механизм является очень точным и его повторно правильно настроить достаточно проблематично.

Проверка состояния масла определяется при помощи специального щупа, при этом саму АКПП нужно переставить в режим Р. По отметкам на щупе можно определить, каков примерный пробег авто, если машина каталась часто и много, то масло будет на рабочем уровне, несоответствие которому ясно дает понять, что существует или существовала неисправность. Запах жидкости так же может сказать о многом, в нем не должно ощущаться посторонних ароматов или запаха гари. Авто не оборудовано данным щупом? Тогда проверку масла можно осуществить лишь при помощи специальной компьютерной техники.

Нет ничего лучше, чем определить работоспособность элементов на практике. Переключение скоростей, выжимая педаль тормоза, должно проходить плавно и с соответствующим толчком. Исправная АКПП реагирует на движения рычага мгновенно, любое опоздание реакции, даже на секунду, свидетельствует о неточной настройке, которая в последствии может привести к ремонту или замене коробки передач.

Непосредственный тест-драйв должен проходить после обязательного прогрева двигателя. При скорости в 60 км/ч Вы уже должны будете почувствовать легкость переключения скорости, исправный механизм не должен издавать посторонних звуков. Если в машине установлена функция Овердрайв, то ее так же нужно проверить. АКПП при Овердрайве должна переключиться на одну скорость выше, а при выключении – на одну ниже.

Современные методы диагностики позволяют увидеть абсолютно все ошибки, которые зафиксировал блок управления коробой передач. Не пожалейте денег на эту процедуру, если вы покупаете автомобиль в дорогом ценовом диапазоне.

Механическая коробка передач.

История.

МКПП – самая древняя из всех коробок, появилась первой благодаря женщине. Шел 1888 год. Берта Бенц после того, как проехалась, используя автомобиль Motorwagen, по Германии, рассказала своему мужу Карлу Бенцу все, что о нем, о его изобретении думает. Супруг исправился быстро, уже через пять лет (1893 год) появилась модель Benz Velo с двухступенчатой планетарной механической коробкой передач.

Далее эволюция пошла своим путем. 1910 год – появилась механика с тремя ступенями, такая схема использовалась до 60-х годов. Четырехступенчатые КПП пришли чуть позже, но без синхронизаторов использовать их было трудно. 60-х годы – появились первые синхронизаторы. Тогда же изобрели пятиступенчатый вариант, с повышающим «овердрайвом», но массово они стали устанавливаться лишь к 80-м годам. 90-е годы – представлены шестиступенчатые узлы, имеющие два повышающих овердрайва. 2000-е годы – разработаны семиступенчатые МКПП, оборудованные пятью основными, двумя повышающими передачами.

Принцип работы.

Схема работы достаточно простая. Есть три основных элемента – силовой агрегат, МКПП, сцепление (промежуточное звено между двумя первыми). Если нажать педаль сцепления, то связь между двигателем и трансмиссией прервется. Тогда включается нужная передача, педаль сцепления отпускается, связь между ними восстанавливается. Сцепление выжимается также при движении с места, а также «торможении двигателем». Используется механический зубчатый (через шестерни) способ взаимодействия (планетарные МКПП на легковых автомобилях сейчас редкость) крутящего момента, двух-, трехвальная схема, реже многовальная.

Первая передача это когда со стороны двигателя вращается самая маленькая шестерня, а со стороны колес самая большая. При таких условиях крутящий момент наибольший, а скорость наименьшая. Если наоборот, то это будет наивысшая передача, когда крутящий момент наименьший, а скорость наибольшая.

Переключение производится механически при помощи рычага МКПП. Он может располагаться:

• на крышке КП (сверху или сбоку), сейчас эта схема используется редко, свойственна внедорожникам;
• дистанционно (на рулевой колонке, центральной консоли или центральном тоннеле), рычаг с коробкой связан системой тяг (они называются кулисы), валиков или тросов Боудена.

Дистанционное переключение может реализоваться по другим схемам, без муфт, через гидравлический или электромеханический привод.

Достоинства и недостатки.

Преимущества следующие. Это самое простое по конструкции решение, а значит самое дешевое, надежное. Остальное все зависит от квалификации водителя. Если водительский стаж маленький, то выбрать нужную передачу сложно. Поэтому появляются минусы – низкая динамика, большой расход топлива. Если стаж большой, то эти минусы исчезают, появляются плюсы, правильно, вовремя выполненное переключение снижает расход топлива, значительно повышает динамику движения. Недостатков два. МКПП необходимо уметь использовать правильно. У новичков постоянные проблемы со сцеплением, им нужно пользоваться плавно, не каждому дано, особенно при движении с места, в горку. О расходе топлива, динамике уже упомянули. Еще один недостаток. При интенсивном транспортном потоке, городских пробках «ручка» доставляет наибольшее количество проблем, потому что постоянно приходится работать рычагом, педалями сцепления и акселератора.

Секвентальная коробка.

Отдельно выделим секвентальные коробки, устанавливаются, как правило, на спортивные автомобили. У них переключение последовательное (+ высшая, – низшая), в ручном режиме. Принцип работы как у механики, но педали сцепления нет, а переключение выполняется как у робота при помощи гидравлических сервоприводов. Она имеет свой электронный блок управления как у автомата. Причем схема переключения кулачковая. Отнести ее к какой-то из четырех обозначенных выше категорий нельзя, своего рода комбинированный гибрид.

Вариатор (вариаторная коробка передач)

Самый последний вид автоматических «коробок». Однако этот тип как я считаю, сильно конкурирует с обычными «гидротрансформаторами». В салоне вы также не найдете педали сцепления, а только газ и тормоз.

НА просторах интернета, вы наверное, слышали про бесступенчатые трансмиссии, которые очень эффективно передают крутящий момент от двигателя к колесам, так вот это она. У нее вообще нет переключений в понимании остальных коробок передач.

Здесь идет также два вала — на которых есть шестерни с изменяющимся диаметром, между ними натянут специальный ремень. Когда автомобиль трогается — то на одном валу (ведущим), шестерня большого диаметра, а вот на ведомом наоборот малого, автомобилю нужно разогнаться, с таким подбором шестерен это делается идеально.

После того как скорость набрана, ведущая шестерня начинает убавляться, снижать свой диаметр, а вот ведомая наоборот начинает расти, таким образом при небольших оборотах двигателя, передается нужный крутящий момент колесам. Нужно заметить, что у вариатора больший КПД чем у автомата, потому как есть жесткая связь.

Как видите тут не ступеней, а только плавный переход ремня «по радиусам», поэтому вы не чувствуете никаких рывков и толчков, только «четкий» и плавный разгон и такое же плавное замедление, если скинуть педаль.

Разновидностей вариаторов использующихся сейчас на машинах всего три:

• Ременной или CVT, самый распространенный (используют в 90% случаев)
• Клиномерный
• Торовый

Последние два редко используются в автоиндустрии, применение скорее всего в спец.техники.

Если говорить про динамику и разгон, то вариаторная коробка выдает прекрасные показатели, которые иногда превосходят обычную механику, и тем более автомат и робот.

Плюсы вариатора:

• Удобство использования
• Больший рабочий КПД
• Динамичный разгон
• Экономия топлива
• Нет толчков и рывков – вообще
• Легко можно тронуться в горку

Минусы вариатора:

• Дорогое обслуживание и ремонт (не везде его могут сделать)
• Большое количество масла внутри – большие прогревы зимой и усложненный запуск
• Нельзя буксировать автомобиль
• Нежелательно буксовать, перегрев – поломка.

Как видите видов трансмиссий достаточно много, и у каждой из них есть вои плюсы и минусы. Также многие выбирают привычную им коробку – кто-то никогда не откажется от механики, а кто-то с «пеной у рта» будет защищать обычный автомат. Но выбор всегда за вами.

Сейчас небольшая видео версия статьи, смотрим.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ, будет интересно.

Устройство механической коробки передач

Узел имеет такие основные детали, как:

• сцепление;
• валы;
• шестерни;
• синхронизаторы;
• корпус.

КПП имеет муфты, подшипники и сальники. Каждый из элементов имеет свою функцию. А вместе они обеспечивают работу трансмиссии.

Сцепление

Сцепление существует, чтобы разъединять двигатель и коробку при  переключении скоростей. Это позволяет избежать опасных последствий для обоих агрегатов. Механизм обеспечивает холостое вращение колёс машины и её силовой установки. Это достигается отключением крутящего момента.

Механизм соединяет колёса и двигатель так, чтобы их функционирование не повредило эти части авто. Сцепление имеет два диска. Один из них соединяется с силовым агрегатом, а второй – с колёсами. Вращение обеспечивается первичным валом КПП. Управляет включением и выключением сцепления водитель путём отпускания или нажатия на педаль автомобиля.

Шестерни и валы

Шестерни устанавливаются на валах. А сами валы обычно размещаются параллельно друг другу.

Первичный или ведущий вал соединяется с маховиком двигателя. Для соединения используется корзина сцепления автомобиля. Деталь двигает второй диск сцепления и заставляет при помощи шестерёнки промежуточный вал вращаться. Вторичный или ведомый вал примыкает к ведущему посредством подшипника, находящегося в хвостовике последнего. Это обеспечивает независимое вращение обоих элементов. Валы могут крутиться с различными скоростями и в разных направлениях, так как у них отсутствует фиксированное соединение.

На вторичном валу есть множество шестерёнок. Они передают  вращение. При этом одни шестерёнки постоянно вращаются, другие – имеют жёсткое крепление.

Шток переключения передач составлен из следующих элементов:

• Замок;
• Муфта, обеспечивающая переключение передач;
• Приводы;
• Ползуны с вилками;
• Привод.

Механизм выбора скоростей у разных автомобилей устанавливается в различных местах. Он может устанавливаться в корпусе КПП или на кузовных панелях машины. Но иногда узел размещают на рулевой колонке. Привод штока на современных авто обычно представлен кулисой.

Синхронизаторы

Синхронизаторы делают равными скорости первичного и вторичного валов. Это позволяет переключать передачи. Кроме того, они снижают нагрузку на трансмиссию и продлевают срок её службы. Синхронизатор также снижает шум при работе узла.

Механизм используется на большинстве автомашин с МКПП. Но им не оснащаются отдельные модели спортивных авто, а также любая спецтехника.

Коробка автомат

Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.

Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.

Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие  муфты планетарных шестеренок.

Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.

Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива. 

Трёхвальная МКПП

Главная ее особенность — число валов. В конструкции используется три вала. Это:

• Ведущий (он же первичный).
• Ведомый (иное название — вторичный).
• Промежуточный.

Первичный соединен с узлом сцепления. Энергия от него передается на промежуточный посредством определенной шестерни. Ведущий и промежуточный вал всегда находятся в зацеплении. Промежуточный находится параллельно относительно первичного. Ведомый установлен на одной оси с первичным. В устройстве КПП имеется упорный подшипник. Элемент установлен на ведущем валу, в который входит вторичный. Шестерни первичного при этом могут свободно вращаться, поскольку они не закреплены жестко. Шестерни вторичного вала МКПП взаимодействуют с шестернями промежуточного постоянно. Это значит, что на «нейтралке» вращательный момент от первичного вала идет на промежуточный, а затем на шестерни вторичного. Но автомобиль не совершает движения, так как шестерни КПП не закреплены и вращаются свободно.

На трёхвальной МКПП синхронизаторы расположены на валу и не вращаются. Но они могут перемещаться в осевом направлении благодаря шлицевому соединению. Чем еще особенный данный тип МКПП? Узел переключения скоростей находится на корпусе КПП. Он состоит из:

• Рычага.
• Нескольких штоков с вилками.

Дополнительно данный узел оснащается блокирующим устройством, которое защищает от включения нескольких скоростей сразу.

Управление вилкой КПП может осуществляться дистанционно. Такая конструкция используется, когда нет возможности установить рычаг напрямую в коробку. В этом случае конструкция предполагает наличие шарнирных тросов или кулисы. Данный вариант часто используется на автобусах и грузовиках.

Как работает трёхвальная МКПП:

• Когда рычаг КПП находится в «нейтрали», вращательный момент не передается от ДВС на колеса. Когда водитель меняет положение рычага КПП, вилка двигает синхронизатор.
• Муфта выравнивает обороты ведомого вала коробки и шестерни, а далее входит в зацепление.
• Шестерня вторичного вала МКПП блокируется.
• Трансмиссия передает вращательный момент на колеса с определенным передаточным числом.

Переключения осуществляются менее, чем за полсекунды. Каждая ступень работает в определенном диапазоне скорости движения авто.

https://youtube.com/watch?v=Bb7leiitIo4

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.