Трансмиссия автомобиля. автоматическая и механическая. в чем разница?

Содержание

О принципе работы КПП

Стандартная коробка передач состоит из таких узлов:

первичный вал, идущий от двигателя;
вторичный вал, выходящий из КПП и связанный с главной передачей;
промежуточная ось с набором шестерен;
дополнительный вал заднего хода.

Чтобы на выходе из КПП получить необходимое число оборотов, к шестерне первичного вала подводится шестеренка промежуточной оси. Одновременно с шестерней вторичного вала входит в зацепление вторая шестеренка промежуточной оси. Поскольку они отличаются размером и числом зубьев (передаточными числами), количество оборотов на выходе из коробки понижается либо повышается. Если нужно перейти в другой скоростной режим, пара шестерен промежуточной оси меняется на другую путем ручного или автоматического переключения.

Движение назад обеспечивается за счет включения между промежуточным и вторичным валом дополнительной шестеренки. Тогда последний начинает вращаться в обратную сторону.

Работа механизма

Всем автомобилистам известно, что коробка передач обладает несколькими скоростями: низкой, высокой, а также дополнительными промежуточными. Если водитель выберет наименьшее значение, трансмиссия автомобиля будет оказывать незначительное действие на двигатель. Машина станет двигаться медленно, и это позволит увеличить ее ускорение в моменты, когда нужно тронуться с места и продолжить движение.

При включении на коробке передач высоких значений сила вращения будет снижена, а скорость увеличится. Одновременно с этим трансмиссия позволяет определить оптимальный режим работы силового агрегата для максимальной оптимизации расхода топлива. При повышении скорости машины, его мощность упадет. Для преодоления препятствий на пути рекомендовано снижать скорость автомобиля. Также следует помнить о том, что при быстрой езде не желательно транспортировать грузы с большим весом, так как в таких случаях у транспортного средства будет недостаточно мощности.

Современные автомобили с ручной коробкой передач чаще всего имеют несколько промежуточных скоростей. Это позволяет водителям с легкостью справляться с различными препятствиями в процессе движения.

Основные требования

Ременная трансмиссия от локомобиля к сельскохозяйственной машине

Редукторы и валы в трансмиссии от водяного колеса

Электромеханическая трансмиссия для бензиново-гибридных автомобилей Toyota Prius и Lexus CT200h К трансмиссиям транспортных средств предъявляются следующие требования:

обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
простота и лёгкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
высокая надёжность работы в течение длительного периода эксплуатации;
малые масса и габаритные размеры агрегатов;
простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
высокий КПД;
в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.

Автоматическая трансмиссия — буксировка автомобиля

Может показаться, что, поскольку автоматическая коробка передач имеет нейтральный режим с маркировкой N, в случае неисправности автомобиль можно отбуксировать на ближайшую сервисную станцию или место для парковки. Производители автомобилей часто допускают такую возможность, но с условием, что нельзя превышать определенную скорость и расстояние. В большинстве случаев ограничение устанавливается на уровне до 50 км/ч. Это вытекает из описанного выше риска перегрева коробки передач. Тем не менее, мы рекомендуем всегда следовать правилу, согласно которому автомобиль с автоматической коробкой передач можно буксировать только в чрезвычайных ситуациях, и всегда лучше использовать эвакуатор.

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.
Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.
Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.
Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

Трансмиссия полноприводного автомобиля

На сегодняшний день наибольшим спросом пользуются такие системы полного привода, как постоянный полный привод и полный привод, подключаемый автоматически. Каждая из этих систем имеет такие общие преимущества, как эффективное использование мощности двигателя и улучшение управляемости и проходимости автомобиля.

Трансмиссии полноприводных автомобилей, в совокупности образующие систему полного привода, могут иметь разные конструкции. Существуют следующие системы полного привода:

— постоянный полный привод; — полный привод, который подключается вручную;

— полный привод, который подключается в автоматическом режиме.

Назначение трансмиссии

Источником крутящего момента является, как правило, маховик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно с него снимается вся необходимая для движения машины полезная мощность. Но для передачи её к ведущим колёсам потребуется создать схему, которая позволит изменять соотношение крутящего момента и скорости вращения. Произведение этих двух величин как раз и представляет собой мощность. Увеличивая одну из них при постоянной отдаче двигателем мощности, трансмиссия уменьшает вторую, что необходимо для обеспечения работы автомобиля в различных дорожных условиях и на разных скоростях. Причём этим соотношением должен оперативно управлять водитель или электронные системы машины. Практически это выражается в виде изменения передаточного числа трансмиссии. Таким образом, трансмиссия автомобиля это посредник между мотором и ведущими колёсами.

Помимо этого, силовая передача должна позволять выбирать момент, подаваемый на каждое колесо. В идеале – от нуля до максимума, хотя не все схемы на это способны. В простых случаях достаточно нагрузить крутящим моментом два ведущих колеса.

Требования к трансмиссии

Главные требования, которыми должна соответствовать трансмиссия:

безопасность и надежность;
высокий коэффициент полезного действия;
легкое рулевое управление;
низкий уровень шума;
минимальный вес элементов;
максимальный показатель мощности.

Механизм с высоким КПД и уровнем надежности напрямую влияет на безопасность автовладельца и пассажиров во время движения. Управление трансмиссией должно осуществляться легко, чтобы не отвлекать автомобилиста от дороги. Габариты и вес системы отражаются на стоимости автомобиля, поэтому инженеры стараются делать ее меньше и легче. Также трансмиссия должна издавать минимальное количество шума, что особенно актуально для личного авто.

Как работает трансмиссия автомобиля и что в неё входит?

Силовой агрегат автомобиля создает определенный крутящий момент, зависящий от его мощности. Для движения авто необходимо механически передать этот момент ведущей паре колес либо всем колесам сразу. Данную задачу решают несколько агрегатов и узлов, объединенных общим названием – трансмиссия. Она служит посредником, обеспечивающим комфортную езду в различных скоростных режимах и движение задним ходом.

Основные элементы и их назначение

Чтобы понять, что из себя представляет трансмиссия автомобиля и как она функционирует, нужно изучить входящие в нее элементы и разобраться, какие они выполняют функции. Состав трансмиссионных узлов и агрегатов выглядит следующим образом:

узел сцепления;
коробка передач (КПП);
главная передача вкупе с дифференциалом;
механический привод колес.

Здесь агрегаты перечислены в той последовательности, как они расположены в переднеприводном автомобиле начиная от двигателя. Причем первые 3 элемента помещены в единый корпус КПП. В заднеприводных авто коробку передач и редуктор привода задних колес связывает карданный вал, поскольку они разнесены в разные места.

Задача сцепления – мягко и плавно отсоединять коленвал силового агрегата от первичного вала, входящего в коробку передач. Цель – обеспечить движение с места и возможность переключения скоростей, при котором пары шестерен выходят из зацепления и переключаются на другие. Когда первичный вал вращается двигателем, это сделать практически невозможно.

передача, состоящая из двух шестерен с косыми зубьями, распределяет крутящий момент, полученный от КПП, на 2 полуоси, приводящие в движение колеса. Чтобы совершать поворот, во время которого одно колесо проходит больший путь, нежели второе, нужно правильно разделить усилие между полуосями. Этим занимается дифференциал, совмещённый с главной передачей и действующий в автоматическом режиме. Колесо, идущее по внешнему радиусу поворота, получает больший крутящий момент, а второе – меньший.

Принцип работы трансмиссии состоит в том, чтобы передать вращение колесам через механический привод. Таковым являются полуоси, связывающие с ними главную передачу и дифференциал.

В машинах с задним приводом это стальные прямые валы, оснащенные подшипниками. Привод на передние колеса осуществляется полуосями с 2 шарнирами (ШРУС), позволяющими вращать поворачивающиеся колеса.

О принципе работы кпп

Стандартная коробка передач состоит из таких узлов:

первичный вал, идущий от двигателя;
вторичный вал, выходящий из КПП и связанный с главной передачей;
промежуточная ось с набором шестерен;
дополнительный вал заднего хода.

Трансмиссия полноприводных машин

Назначение трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4 х 4 — передавать вращение от двигателя на 2 оси, для чего конструкцией предусмотрено введение дополнительного агрегата – раздаточной коробки. Она оснащена собственным межосевым дифференциалом и пониженным рядом скоростей, располагается после КПП и решает такие задачи:

Распределение крутящего момента на все колеса в разных долях с учетом поворотов.
Переход на режим повышенной тяги при пониженной скорости авто.
Дает возможность ездить в тяжелых условиях и по бездорожью.

По принципу работы раздаточная коробка схожа с КПП, разница – в дифференциале, который можно заблокировать. Тогда при вывешивании одной оси будут крутиться оба колеса на другой, что повышает проходимость машины.

Сравнение с механикой

По мере прогресса механическая коробка передач была заменена автоматической. Конструкция усложнилась, но перемены положительным образом сказались на поведении мотора, скоростных качествах транспортного средства, его ходовой части. Водитель получил возможность расслабиться, потому что устранилась необходимость прилагать усилия и проявлять повышенную бдительность при езде по городу. Первая автоматическая коробка передач в мире произвела фурор, потому что повысила надёжность и удобство применения, в результате изобретение стало популярным.

Сейчас АКПП часто используются в полноприводных джипах, легковых машин и даже на грузовиках, потому что это удобно. При езде на механике, водителю приходится часто дёргать рычаг, следить за скоростным режимом и определять интенсивность работы двигателя. При установке АКПП такая потребность отпадает.

МКПП или АКПП

Чем отличаются АКПП от проверенной годами механики? Рядом преимуществ:

легко трогаться с места;
значительно возрастает комфорт управления транспортным средством;
подстройка скорости происходит в автоматическом режиме, обеспечивается плавно и незаметно для самого водителя;
ходовая используется в умеренном темпе, также двигатель работает в щадящей нагрузке;
неплохая проходимость во многих условиях;
сохраняется возможность контролировать тип вождения.

Минусы:

медленно разгоняется;
неверная эксплуатация может привести к серьёзным поломкам;
низкая приёмистость (время, необходимой для изменения режима работы в сторону увеличения оборотов) по сравнению с таким же авто с МКПП;
буксировать можно только при соблюдении некоторых правил;
высокая цена ремонта и эксплуатации автомобиля.

В нашей стране АКПП не очень популярна, наверно, по причине, что мы не хотим перекладывать чужие проблемы и желание самому устранить любую неисправность. А в США наоборот, только 5 человек из 100 пользуются МКПП, да и Европа тоже подтягивается к этому показателю. В нашей стране тоже есть немало поклонников автомата, но вот пользоваться им правильно умеют далеко не все.

Перейдём к такому вопросу, из чего сделана АКПП, как устроена.

Назначение коробки передач

КПП – это связующее звено между двигателем и колесами. В двигателе внутреннего сгорания нельзя обойтись без коробки. На низких оборотах он имеет маленькую мощность, которой недостаточно для трогания с места и движения. Коробка передач нужна для увеличения крутящего момента и придания ускорения колесам.

Функции КПП:

Передает вращение мотора на вращение ведущих колес.
Распределяет усилия при разных условиях движения авто: в горку, с горки.
Обеспечивает независимое поведение двигателя и ведущих колес (на нейтральной передаче).
Обеспечивает движение задним ходом.

Сколько передач может быть в коробке

Ступенчатая коробка имеет определенное число ступеней для оптимальной передачи вращения. В ретро-автомобилях встречаются коробки с тремя-четырьмя передачами. Это связано с тем, что моторы имели маленькую мощность, и такого числа хватало для ее преобразования на колеса. На современных машинах встречаются пяти- и шестиступенчатые агрегаты

Для спортивных автомобилей производят семиступенчатые, так как их мощность больше, а в гонках важно точно изменять скорость

АМТ коробка передач — что это

AMT — Automated Manual Transmission – автоматизированная механическая трансмиссия. Автолюбители такую коробку называют роботизированной или, попросту, робот.

Это надёжная, известная с самого зарождения автомобилестроения, механическая коробка передач, но с автоматическим переключением. Проще говоря, если вас спросят, «АМТ коробка передач, что это?», смело отвечайте: «Это смесь механики и автомата».

То есть, коробка механическая, но выжимает сцепление и переключает скорости, основываясь на своих расчётах, компьютер.

Он берёт данные от разных систем автомобиля, анализирует скорость, показания ABS и т.д., а затем, при помощи устройств, передающих усилие – актуаторов или, ещё их называют сервоприводами, переключает передачи.

В коробках АМТ актуаторы бывают электрические и гидравлические.

Электрический робот с одинарным сцеплением – самый распространённый, он дешевле, но время его реакции – дольше.

Такие коробки ставят на бюджетные автомобили. И именно они вызывают недовольство автолюбителей и скептическое отношение к АМТ.

Дело в том, что при разгоне автомобиля могут чувствоваться «зависания» при переключении передач и даже снижение скорости в самый неподходящий момент (например, при перестроении или обгоне).

Сцепление двигателя с колёсами может отсутствовать до двух секунд, что ухудшает управляемость автомобиля и раздражает любителей быстрой и резкой езды.

Тем не менее, это хороший вариант для тех, кто любит плавное и размеренное движение.

Гидравлический робот (ещё его называют электрогидравлический) стоит дороже, его ставят на автомобили премиум-сегмента и на спортивные модели.

В гидравлическом используется цилиндр, который толкают электромагнитные клапаны.

В такую коробку заливается специальная жидкость, которая позволяет снизить время задумчивости до 0,05 секунд.

С 2003 года концерны Audi и Valkswagen стали ставить на свои серийные автомобили роботов с двойным сцеплением.

Сама технология была придумана ещё в 80-е годы прошлого века. У коробки сразу два вала: один – для чётных передач, второй – для нечётных.

Включение следующей передачи на соседнем вале происходит заранее, но до нужного момента она разомкнута. Когда электроника решает, что пора переключаться, одновременно размыкается один вал и подключается другой.

Такое переключение передач называется преселективным. Благодаря ему машина получает очень плавный ход, переключение водителю незаметно.

Например, на фольксваген гольф оно происходит всего за 8 миллисекунд. Если вы видите аббревиатуру DCT (Dual Clatch Transmission), то это робот с двойным сцеплением.

Также в простонародье он может обозначаться сокращением DSG, по названию коробки концерна Фольксваген, но быть изготовленным другой фирмой (по аналогии в русском языке появились слова ксерокс, памперс и т.д.)

Коробка передач АМТ

Когда речь заходит о плюсах и минусах АМТ, сразу стоит вспомнить, коробка передач АМТ, что такое?

Это совмещение надёжности и дешевизны механической коробки передач с удобством автоматической.

Отсюда можно понять, что она совмещает в себе плюсы и минусы обоих типов трансмиссий.

Не нужно выжимать сцепление и двигать рычаг переключения передач, это сделает компьютер.

Особо актуально в условиях городских пробок. Дешевле, чем автоматическая коробка передач, но педали всё равно две.

Это даёт удобство автомата при цене, приближающейся к механике.

Более надёжна и легка в ремонте, чем АКПП, потому что коробка, по факту, механическая.
У многих моделей при необходимости можно переключать передачи в ручную.
Расход топлива ниже, чем у автомобилей с АКПП и МКПП. У АКПП сам принцип работы подразумевает больший расход, а в МКПП играет роль водитель своей манерой езды и несвоевременным переключением.
Коробка передач АМТ меньше массой, чем АКПП. Она подходит для малолитражных автомобилей.
Срок службы робота с двойным сцеплением больше, чем у МКПП.
Требуется меньше масла в коробку.

При разгоне время между переключением передач может занимать около двух секунд.

Это касается АМТ с электрическим актуатором и одним сцеплением.

Такое «зависание» может быть неприятным при обгоне на трассе, а также ухудшает управляемость автомобиля в момент переключения.

АМТ с гидравлическим актуатором даёт большую нагрузку на двигатель, что значительно увеличивает расход топлива.
В отличие от автоматической коробки, робот не умеет подстраиваться под стиль езды водителя, поэтому приспосабливаться к коробке придётся вам.
Преселективная коробка передач дороже своих собратьев и сложно ремонтируется при поломках.
При долгом подъёме может перегреться сцепление, тогда оно размыкается и приходится переходить на ручное переключение передачи.

Что входит в трансмиссию автомобиля

В большинстве производимых автомобилей используются узлы и агрегаты, известные ещё с тех пор, когда конструкция начала терять элементы экзотики и стала типовой. Некоторые из них стали устаревать или сильно видоизменяться.

Сцепление

Предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от всей прочей трансмиссии. Чаще всего с обычными механическими коробками передач или автоматизированными (роботами) используется однодисковое сухое сцепление, состоящее из ведомого диска, который зажимается между ведущим подпружиненным и поверхностью маховика.

Но нередко узел может содержать несколько пар дисков, работать в масляной ванне, или даже выполняться в виде гидротрансформатора, где вращение передаётся между крыльчатками турбинного типа, взаимодействующим через поток гидравлической жидкости. Такие решения применяются в автоматических трансмиссиях разной организации.

Коробка передач

Коробка служит для изменения передаточного числа, адаптируя рабочий диапазон частот вращения вала двигателя к разным скоростям движения.

Коробки подразделяются на несколько принципиально разных категорий:

механические с ручным переключением;
роботизированные, то есть те же МКПП, но с автоматическим переключением и управлением сцеплением;
автоматические гидромеханического типа;
преселективные с двумя автоматическими сцеплениями;
бесступенчатые вариаторного типа.

На одной и той же модели автомобиля могут использоваться разные коробки, в зависимости от целевого потребителя.

Карданная передача

Представляет собой вал с двумя или несколькими шарнирами.

В качестве них могут быть применены:

классические крестовины, имеющие недостаток в виде неравномерности вращения на больших углах отклонения от оси;
сдвоенные крестовины, дающие меньшую вибрацию, но массивные и громоздкие;
шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), дающие минимум неравномерностей и вибраций, но относительно дорогие в производстве;
эластичные муфты, простые, дешёвые, но не очень надёжные, работающие только на небольших углах и неспособные передать значительный момент.

Карданных валов в автомобиле может быть несколько, в том числе и составных с промежуточными подвесными подшипниками.

Главная передача

Обычно этим термином обозначается понижающий редуктор ведущего моста. В классическом случае это гипоидная пара шестерён, работающая с низким уровнем шума и разворачивающая момент на 90 градусов с одновременным смещением оси вращения.

Но иногда используется и обычная пара конических шестерён, если нет необходимости в смещении оси. Передаточное число главной передачи в большой степени характеризует тяговые или скоростные возможности автомобиля.

Дифференциал

Колёса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью только когда они строго одинакового диаметра, а автомобиль движется прямолинейно. Во всех прочих случаях им надо давать возможность опережения или отставания, чтобы не создавать паразитных разрушающих моментов в трансмиссии.

Для этого и применяются дифференциалы, развязывающие колёса друг от друга, при этом продолжая передавать момент на все. Теория и номенклатура дифференциалов достаточно сложна, они могут быть свободными, блокируемыми, вязкостными, несимметричными и с разными способами управления.

Применяются они как на ведущих осях, так и в раздаточных коробках, распределяющих момент между осями.

Трансмиссия: устройство

Прежде всего, многие ошибочно полагают, что трансмиссией является коробка передач. На самом деле это не совсем так. На деле, каждый элемент, который отвечает за связь мотора с ведущими колесами, входит в состав трансмиссии автомобиля. Сама трансмиссия в автомобиле отвечает за выполнение следующих задач:

передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса;
изменение (преобразование) величины крутящего момента;
изменение направление крутящего момента;
перераспределение крутящего момента между колесами.

Существует несколько видов трансмиссии. При этом по состоянию на сегодня на автомобилях наиболее активно используется механическая трансмиссия, которая преобразует механическую энергию, полученную в результате работы двигателя. Также широко распространена гидромеханическая трансмиссия, где крутящий момент изменяется автоматически (автоматическая трансмиссия).

Если просто, сегодня наиболее распространенными являются механическая трансмиссия с ручной коробкой передач МКПП и автоматическая (гидромеханическая АКПП). Каждый из указанных типов трансмиссий отличается по своему устройству, имеет как преимущества, так и недостатки, однако основной их задачей неизменно остается получение, преобразование и передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса машины.

Идем далее. Все трансмиссии (как автоматические, так и механические), отличаются по типу привода. Если точнее, ведущими колесами могу быть передние, задние или сразу все колеса автомобиля.

Если ведущие колеса только передние, тогда такой автомобильная с передним приводом, если ведущей является задняя ось, машина заднеприводная, а если ведущими являются все колеса, тогда это полноприводный автомобиль. В зависимости от типа привода, также существенно различается и устройство трансмиссии (по количеству элементов, по схеме устройства и т.д.).

Трансмиссия заднего привода автомобиля имеет сцепление, КПП (коробку передач), карданную передачу, главную передачу, дифференциал, а также полуоси.

Сцепление позволяет плавно отсоединять и присоединять двигатель к трансмиссии, что необходимо для переключения передач, а также в целях исключения высоких нагрузок на детали трансмиссии.
КПП (коробка переключения передач) является основой трансмиссии и служит для преобразования крутящего момента, изменения скорости движения (для движения вперед), направления движения (задняя передача), а также для разъединения мотора и трансмиссии (нейтральная передача).
Карданная передача отвечает за передачу крутящего момента от вторичного вала КПП на вал главной передачи, которые расположены под углом относительно друг друга. Главная передача позволяет увеличить крутящий момент на колесах и передать его на полуоси ведущих колес. Машины с задним приводом имеют гипоидную главную передачу, где оси шестерен не пресекаются между собой.
Дифференциал распределяет крутящий момент между левым и правым ведущим колесом, позволяя реализовать вращение полуосей с разной угловой скоростью. Это необходимо для повышения устойчивости машины при прохождении поворотов, сложных участков дороги и т.д.

На автомобилях с передним приводом часть элементов, которые есть на заднеприводных авто, попросту отсутствует. Фактически, нет карданной передачи. На машинах с передним приводом имеются ШРУСы (шарнир равных угловых скоростей), а также приводные валы, более известные как полуоси. Главная передача, а также дифференциал, устанавливаются в картере КПП.

ШРУС является элементом, который необходим для того, чтобы передать крутящий момент от дифференциала на ведущие колеса. В устройстве трансмиссии переднеприводных авто зачастую используются два внутренних ШРУСа (отвечают за соединение с дифференциалом), а также два наружных (для соединения с колесами). Между указанных пар ШРУСов (наружных и внутренних), стоят полуоси.

Что касается полноприводных авто, в этом случае трансмиссия может отличаться по конструкции, однако в основе лежит комбинация систем переднего и заднего привода. Добавим, что полный привод бывает постоянным или подключаемым. Данная трансмиссия самая сложная по устройству, отличается большим количеством составных элементов, образуя различные схемы полного привода автомобиля.