|
| Как это работает: коробка переключения передач |
Коробка передач транспортных средств предназначена для изменения частоты и крутящего момента в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Как правило, это относится к двигателям внутреннего сгорания, которые имеют недостаточную приспособляемость. Транспортные средства с паровыми или электрическими (трамвай, троллейбус) двигателями, имеющими высокую приспособляемость и обеспечивающими изменение частоты вращения и крутящего момента в более широких пределах, чем ДВС, обычно выполняются без коробок передач. Также она предназначена для обеспечения движения транспортного средства задним ходом и длительного отключения двигателя от движителя при пуске двигателя и работе его на стоянках.
Существует широкое разнообразие типов коробок передач: механическая, автоматическая, вариатор, типтроник, преселективная.
Механическая коробка передач — механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется водителем вручную.
Один из главных критериев коробки передач - количество ступеней. Число ступеней считают по номеру передачи переднего хода с наименьшим передаточным отношением:
- двухступенчатые: на небольшом количестве ранних автомобилей коробки передач имели две ступени переднего хода и одну — заднего; например, на Ford T
- трёхступенчатые: в 1920-х распространились коробки передач с тремя ступенями переднего хода, которые были широко распространены в Европе — до конца 1960-х годов, а в Северной Америке — до второй половины 1970-х; как правило, в них были синхронизированы как минимум вторая и третья передачи;
- четырёхступенчатые: в США они долго рассматривались как спортивная опция, а в Европе в конце 1950-х — начале 1960-х стали устанавливаться на большинство автомобилей;
- пятиступенчатые: в 1970-е годы появились, а в 1980-е получили массовое распространение МКПП с четырьмя основными передачами переднего хода и дополнительной пятой, которая представляла собой встроенную в саму коробку повышающую передачу (см. ниже);
- шестиступенчатые: в 1990-е годы появились шестиступенчатые коробки передач. Они могли представлять собой как МКПП с четырьмя базовыми ступенями и двумя — повышающими (для ещё большей экономии топлива), так и МКПП с пятью базовыми и одной повышающей ступенью (для ещё более динамичного разгона);
- семиступенчатые и далее: в 2000-е годы появляются механические коробки передач с пятью базовыми ступенями и двумя повышающими (например, Bugatti Veyron или BMW M5).
Грузовые автомобили оборудуются двумя типами пятиступенчатых коробок перемены передач: обычной, предназначенной для эксплуатации на самосвалах; и с делителем – для оснащения магистральных тягачей работающих в составе большегрузных автопоездов. И если включение ступеней в механизмах первого типа происходит, как и в большинстве прочих подобных устройств, то во втором случае - имеются некоторые нюансы.
Преимущества и недостатки
- Наименьшая по сравнению с иными типами цена.
- Намного меньшая в сравнении с гидромеханической трансмиссией масса.
- Высокий КПД по сравнению с гидромеханической трансмиссией.
- Обычно не требует отдельной системы охлаждения, как АКПП.
- Несмотря на немалый прогресс в области конструирования АКПП, на сегодняшний день средний автомобиль с АКПП при прочих равных уступает автомобилю с МКПП по топливной экономичности и динамике разгона.
- Относительная простота и отработанность конструкции.
- Достаточно высокая надёжность (срок службы самой МКПП без ремонта сравним со сроком службы автомобиля в целом, только сцепление требует относительно частой замены).
- Большинство моделей не требуют дефицитных или специфических расходных материалов, частого обслуживания.
- У автомобилей с МКПП шире набор специальных техник вождения, опытный водитель может более эффективно использовать такой автомобиль при передвижении в гололедицу, по грязи и бездорожью.
- Автомобиль с МКПП легко пускается «с толкача», может буксироваться на любое расстояние с любой скоростью.
- МКПП, в отличие от гидромеханической АКПП, допускает полное разобщение двигателя и трансмиссии.
Недостатки
- Утомляющее некоторых водителей переключение передач, особенно в городском цикле и движении в пробках.
- Относительно АКПП сложнее управление автомобилем, необходимость наличия специфического навыка для достижения плавного переключения передач без рывков (впрочем, необходимость наличия таких навыков у водителя нельзя называть явным недостатком МКПП).
- Переключение передач сопряжено со временным разобщением двигателя и трансмиссии, что увеличивает время переключения.
- Как и у любой ступенчатой КПП, невозможно плавное изменение передаточного отношения при разумном количестве ступеней, в отличие от CVT.
- Малый ресурс сцепления.
Поскольку МКПП требует от водителя намного большего опыта, чем АКПП, в некоторых странах существует практика либо делать два разных вида водительских «прав», либо принимать водительские экзамены только на МКПП (Пакистан, Российская Федерация, Беларусь, Украина).
Автоматическая коробка переключения передач — разновидность коробки передач автомобилей, обеспечивающая автоматизированный, без прямого участия водителя, выбор соответствующей текущим условиям движения ступени (передачи).
От механической отличается автоматизированным переключением передач, а также, в большинстве случаев, иным принципом действия механической части — а именно, использованием планетарных механизмов и гидромеханического привода вместо чисто механического в традиционной КПП.
 Основные режимы работы
Что касается режимов работы, то практически любая АКПП имеет следующие режимы, ставшие стандартными с конца 1950-х годов:
- «Р» (англ.«Park») — парковочная блокировка (ведущие колеса заблокированы, блокировка находится внутри самой АКПП и не связана с обычным стояночным тормозом)
- «R» (англ.«Reverse») — задний ход (недопустимо включать до полной остановки автомобиля, на современных трансмиссиях зачастую существует блокировка)
- «N» (англ.«Neutral») — нейтральный режим (включается при кратковременной стоянке и при буксировке на небольшое расстояние)
- «D» (англ.«Drive») — движение вперёд (как правило, задействуются все ступени, либо все, кроме повышающих передач)
- «L» (англ.«Low») — пониженная передача, «тихий ход» (для движения в сложных дорожных условиях).
Начиная с конца 1950-х годов, эти режимы располагают именно в такой последовательности. В 1964 году в США она была закреплена в качестве обязательной для использования американским Сообществом Автомобильных Инженеров (SAE).
Ранее пытались использовать иные варианты, но это оказывалось неудобным, даже небезопасным. Например, потребители, привыкшие к механическим трансмиссиям тех лет с подрулевым рычагом, у которых для включения первой передачи необходимо было потянуть рычаг на себя и опустить вниз, случайно включали задний ход и попадали в ДТП при раскладке режимов P-N-D-L-R (трансмиссия Buick DynaFlow) или P-N-D-S-L-R (GM Hydramatic).
Поэтому положение, соответствующее режиму R, стали располагать над нейтральным положением селектора. Впервые такая раскладка (P-R-N-D-L) была использована на автомобилях фирмы Ford.
Дополнительные режимы работы
В современных АКПП, с большим числом рабочих диапазонов, могут присутствовать дополнительные режимы работы, а положения селектора могут обозначаться иначе:
- «[D]» или «OD» — овердрайв (ступень с передаточным отношением менее единицы), режим движения с возможностью автоматического переключения на повышающую передачу. Наиболее подходит для равномерного движения по трассе;
- «D3» или «O/D OFF» — только I, II и III передачи, либо отключение повышающей передачи (овердрайва). Активный режим, наиболее подходящий для движения по городу;
- «S» (либо цифра «2») — диапазон пониженных передач (I и II либо только II передача). «Зимний режим»;
- «L» (либо цифра «1») — второй диапазон пониженных передач (только I передача).
Также, встречаются дополнительные переключатели (реализованные, например, в виде кнопок) режимов работы АКПП:
- «Sport» или «Power» — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя. Более динамичный разгон в ущерб расходу топлива;
- «Winter» или «Snow» — трогание происходит с III-й передачи (для предотвращения пробуксовки колес), из-за возможного перегрева коробки не рекомендуется постоянно ездить на этом режиме.
В некоторых случаях режим Sport задействуется автоматически при глубоком нажатии на педаль газа — «кикдаун». В некоторых случаях режим кикдауна запрещен при отключении режима Overdrive.
На тракторах, оснащенных АКПП с помощью селектора выбирается рабочий диапазон скоростей: замедленные, силовые, транспортные, а также направление движения. Тракторные АКПП допускают принудительное включение нужной передачи трактористом.
В отличие от МКПП, АКПП поддерживает торможение двигателем далеко не во всех режимах. В режимах, где торможение двигателем запрещено, трансмиссия свободно проскальзывает в обгонных муфтах (как в велосипеде) и автомобиль движется «накатом». Например, в некоторых случаях первая передача с торможением двигателем задействуется только при выборе водителем положения «1». При выборе первой передачи автоматикой из положения «D» торможение двигателем невозможно.
 Вариатор — механическая передача, способная плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения производится вручную или автоматически.
В основе большинства современных автомобильных вариаторов — клиноременная передача. Один, или оба шкива (ведущий и ведомый) оборудованы раздвижными боковинами; зазор между боковинами шкивов, в простейшем случае, определяется центробежным регулятором, также может применяться нагрузочная муфта. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.
Ременная передача целесообразна для мопедов и автомобилей особо малого класса; для более тяжёлых машин применяется цепная передача на том же конструктивном принципе.
Преселективная коробка передач представляет собой второе поколение роботизированных коробок передач.
Наиболее известный представитель этого вида - Volkswagen DSG. Также известны под названиями PDK, SST, DCG, PSG, S-tronic. Особенностью данной коробки передач является то, что имеется два отдельных вала для четных и нечетных передач, каждый из которых управляется своим сцеплением. Это позволяет предварительно переключить зубчатые колеса очередной передачи, после чего почти мгновенно переключить сцепления, при этом разрыва крутящего момента не происходит.
Данный вид автоматических коробок передач в настоящее время является наиболее совершенным с точки зрения экономичности и скорости переключения.
В принципе, КПП с двойным сцеплением схожа по поведению со стандартной механической: имеет входной и промежуточный валы для размещения шестерен, сцепление и синхронизаторы. Единственное отличие, это отсутствие педали сцепления, поскольку функцию педали выполняют компьютеры, соленоиды и гидравлика.
Плюсы
- Скорость переключения передач вверх занимает около 8 мс, что придает автомобилю динамичное ускорение
- Возможность контролировать самостоятельно переключение передач или переключиться на компьютер.
- Повышает эффективность использования топлива до 10%
Минусы
- Значительно увеличивается стоимость автомобиля
Типтроник — тип АКПП с возможностью ручного переключения передач. Это совместная разработка фирм-производителей узлов трансмиссии Porsche, Volkswagen и ZF Friedrichshafen AG.
Возможность ручного переключения передач используется на АКПП с гидротрансформатором и электронным управлением. Хотя, в принципе, возможность ручного переключения не зависит от конкретной конструкции АКПП и может применяться на любой автоматической коробке передач при её соответствующей доработке.
Физически метод ручного переключения представляет собой подачу с помощью селектора передач команды электронному блоку управления АКПП о желании повысить или понизить используемую передачу. Далее блок управления решает что делать в ответ на поступившую команду.
На АКПП типа Типтроник сохраняется возможность выбора автоматического режима переключения передач как на традиционных АКПП, то есть, АКПП может функционировать в 2 режимах - полностью автоматическом и ручном. Для выбора ручного режима селектор заходит в специальный паз на панели, где он может перемещаться в 2-х направлениях - плюс и минус. Также, на некоторых моделях автомобилей возможно ручное переключение на руле с помощью кнопок, аналогичное селектору.
Впервые Типтроник начал применяться на а/м Porsche и Audi с середины 90-х годов. Впоследствии подобные системы управления АКПП появились практически у всех производителей, однако в связи с тем, что название "Tiptronic" запатентовано фирмой Porsche, каждый производитель называет такие коробки по своему (Steptronic у BMW, AutoStick у Chrysler, S-Matic у Honda и т. д.) |
|
|
шинный калькулятор