Устройство механической коробки передач — как устроена МКПП
Большинство современных транспортных средств комплектуются следующими типами коробок переключения передач:
- механическая;
- вариаторная;
- роботизированная;
- автоматическая.
Каждый тип КПП имеет свою, отличную от других конструкцию, свои достоинства и недостатки, исходя из которых, автолюбитель во время покупки автомобиля может отдавать предпочтение тому или иному устройству. Устройство механической коробки передач (МКПП), которое будет детально рассмотрено в данной статье, отличается своей простотой, поэтому понять принцип ее действия достаточно легко.
Механизм
Механическая коробка
Перед тем как приступить к изучению устройства механической коробки передач (МКПП) и принципов ее работы, следует подробно описать данный механизм. Механическая коробка передач – это неотъемлемая часть любого транспортного средства, оборудованного двигателем внутреннего сгорания.
Непосредственно механизм КПП находится в металлическом корпусе, внутрь которого заливаются смазочные материалы, обеспечивающие стабильную работу механизма. Рычаг переключения скоростей может располагаться как в самой коробке переключения передач, так и за ее пределами (в кузове автомобиля). В случае дистанционного процесса переключения передач применяется тяга привода управления (кулиса).
Особенности конструкции
Составные части МКПП:
- первичный вал;
- промежуточный вал;
- вторичный вал;
- дополнительный вал;
- картер;
- синхронизаторы;
- устройство переключения передач, в комплектацию которого входят замки и блокировочные механизмы;
- рукоятка переключения передач.
Принцип действия
Принцип работы
Подшипники, находящиеся в картере, способствуют вращению валов устройства. Каждый вал имеет в своем оснащении наборы шестерен, на которых в различном количестве расположены специальные зубья.
Функция синхронизаторов заключается в уравновешивании угловых скоростей шестерен, возникающих в процессе их вращения. Благодаря их работе передачи переключаются плавно без постороннего шума.
Блокировочные механизмы предотвращают возможность самопроизвольного выключения передач, в то время как замки препятствуют одновременному включению нескольких передач.
Количество ступеней и валов
Трехвальная МКПП
Сегодня наибольшей популярностью пользуется пятиступенчатая КПП, однако, нередко можно встретить четырехступенчатые и шестиступенчатые механизмы.
В комплектацию МКПП могут входить два или три вала. Трехвальными механизмами оснащаются переднеприводные и заднеприводные транспортные средства (в т.ч. грузовые автомобили).
Двухвальными коробками чаще всего комплектуют переднеприводные легковые машины.
Основные различия КПП с разным количеством валов:
- Местонахождение валов. В двухвальной КПП валы располагаются параллельно друг другу;
- Процесс осуществления передачи. В КПП с тремя валами передача создается за счет работы одной пары шестерен, в трехвальной – за счет взаимодействия двух пар;
- Прямая передача. Двухвальная КПП не имеет прямой передачи.
В остальном устройство МКПП существенных отличий в конструкции и в принципе работы не имеет.
Видео
Принцип работы МКПП наглядно показан в следующем видеоматериале:
назначение и типы коробок переключения передач в автомобиле
КПП — коробка переключения передач (КП, коробка передач) является основным агрегатом в устройстве трансмиссии на различных видах ТС, а также других механизмах.
Если говорить об автомобилях, других видах наземного колесного транспорта и спецтехнике, основной задачей КП на транспортных средствах является передача крутящего момента от ДВС на ведущие колеса, а также изменение величины такого момента и частоты вращения колес.
Также коробка передач позволяет ТС двигаться задним ходом. Еще одной особенностью является возможность отключить (отсоединить) трансмиссию от двигателя, что позволяет силовой установке работать на холостом ходу, не передавая крутящий момент на ведущие колеса.
Содержание статьи
- Для чего нужна коробка передач в автомобиле: назначение КПП
- Какие бывают коробки переключения передач на автомобилях
Для чего нужна коробка передач в автомобиле: назначение КПП
Итак, необходимость установки КПП продиктована тем, что двигатель внутреннего сгорания способен работать в ограниченном диапазоне оборотов.
Такой диапазон составляет, в среднем, от минимальных 750 оборотов до 7.5-8 тыс. об/мин.
Если же говорить о скоростях, которые развивает ТС, эти скорости напрямую зависят от частоты вращения ведущих колес. Как правило, колеса при эксплуатации раскручиваются от 50 до 1500 об/мин (когда сцепление полностью включено, нет пробуксовки колес и т.д.).
Становится понятно, что диапазоны вращения коленвала ДВС и самих колес никак не совместимы. Другими словами, не представляется возможным подобрать единое передаточное число, способное обеспечить весь диапазон скоростей вращения ведущих колес и при этом также эффективно использовать полный диапазон оборотов мотора.
Идем далее. Тяга, благодаря которой автомобиль приводится в движение, напрямую зависит от мощности двигателя и крутящего момента, который развивает ДВС. Под мощностью двигателя следует понимать полезную энергию, которую можно использовать для движения авто, а под крутящим моментом тяговую силу на колесах.
Получается, моментная и мощностная характеристики двигателя взаимосвязаны.
При этом как динамика разгона и максимальная скорость, так и тяговые показатели напрямую зависят от числа оборотов коленвала.
Если обороты низкие, мощность двигателя не высока, так как максимум мощности агрегат развивает в верхнем диапазоне оборотов (ближе к максимальным). Что касается крутящего момента, этот показатель не так сильно зависит от числа оборотов, как мощность.
Однако и максимальная тяга достигается только тогда, когда двигатель выходит на обороты максимального крутящего момента. Обычно это средний диапазон рабочих оборотов, причем как для бензиновых, так и многих дизельных ДВС.
При этом чтобы машина тронулась с места и начала ускоряться, двигателю нужно подать на колеса большую мощность, которая достигается только на высоких оборотах. Опять же, скорость автомобиля при старте низкая, то есть «крутить» двигатель до оборотов максимальной мощности нецелесообразно.
Получается, необходимо сделать так, чтобы добиться наиболее эффективного использования мощности мотора как при низких оборотах на малой скорости, так и на высоких оборотах с малой скоростью, а также на высоких скоростях с низкой или высокой частотой оборотов коленвала.
Именно для реализации такой задачи используется трансмиссия. В частности, за преобразование крутящего момента от ДВС на колеса отвечает КПП. Это становится возможным благодаря тому, что передаточное число переменное, благодаря чему удается эффективно использовать соотношения между скоростью вращения коленвала и ведущих колес автомобиля.
С учетом различных особенностей и характеристик того или иного ТС, для разных КПП выполняется отдельный подбор передаточных чисел, количество самих ступеней (передач) и т.д.
Какие бывают коробки переключения передач на автомобилях
Применительно к автомобилям, КПП различаются на механические и автоматические, а также делятся на ступенчатые и бесступенчатые коробки передач. При этом основными отличиями можно считать саму конструкцию и способ передачи потока мощности.
Еще добавим, что многие автоматические и роботизированные, а также вариаторные коробки зачастую имеют возможность ручного управления, то есть водитель может самостоятельно понижать или повышать передачу.
Например, автоматическая коробка Tiptronic (Типтроник) или роботизированная DSG, а также вариаторы с возможностью ручного переключения передач.
Топ-5 производителей автомобильных коробок передач — проверенное исследование рынка
post
Автомобильная коробка передач — это механическое устройство, созданное производителями автомобильных коробок передач для увеличения силы тяги или изменения скорости двигателя. Коленчатый вал прикреплен к одному концу коробки передач, которая обеспечивает определенную выходную скорость и крутящий момент, определяемые передаточным числом, за счет внутреннего расположения шестерни в коробке передач.
В коробке передач используется метод поддержания частоты вращения двигателя при любых нагрузках и скоростях транспортного средства при одновременном снижении скорости движения.
Коробка передач необходима для того, чтобы двигатель быстрее приводил в движение колеса на дороге, а также увеличивал крутящий момент.
Компоненты коробки передач
Вал сцепления / Ведущий вал / Первичный вал
Вал сцепления — это вал, который использует тягу двигателя для передачи энергии другому валу. Когда сцепление задействовано, вал сцепления или приводной вал также вращаются. Вал сцепления имеет только одну фиксированную шестерню, которая вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал. Кроме того, ведущий и центральный валы параллельны.
Промежуточный вал / промежуточный вал
Промежуточный вал представляет собой вал, который проходит параллельно валу сцепления и соединен с ним напрямую. Он имеет шестерню, которая соединяет его как со сцеплением, так и с главными валами. В зависимости от передаточного отношения он может работать на частоте вращения двигателя или ниже ее.
Главный вал / вторичный вал
Главный вал, также известный как вторичный вал, вращается с различной скоростью и передает крутящий момент на автомобиль. Выходной вал имеет шлицы, что позволяет шестерне или муфте соединяться или отсоединяться путем их перемещения.
Подшипники
Подшипники необходимы для уменьшения трения в вращающемся элементе. Подшипник поддерживает как промежуточный, так и первичный валы коробки передач.
Шестерни
Передача мощности с одного вала на другой осуществляется с помощью шестерен. Количество зубьев и размер шестерен определяют, какой крутящий момент передается через них. Кроме тех, что на приводном валу, все шестерни прикреплены к собственным валам и могут скользить в любом положении.
Вилка переключения передач
Переключатели передач имеют простую конструкцию, в них используется рычаг для переключения передач в системах отключения.
Зацепляющая часть на валу перемещается под действием рычага. То, скользят ли шестерня или муфта, которые ранее были приварены вдоль главного вала, с помощью рычага, зависит от типа коробки передач.
Топ-5 производителей автомобильных коробок передач, увеличивающих объем продаж автомобилей
Рынок автомобильных коробок передач был оценен в 9 долларов США8,77 млрд в 2018 году . В отчете мировых производителей автомобильных коробок передач аналитики Verified Market Research прогнозируют, что к 2026 году рынок достигнет 136,13 миллиардов долларов США. Тенденции рынка показывают, что он растет со среднегодовым темпом роста на 4,07% с 2019 по 2026 год . Загрузите образец отчета , чтобы узнать больше интересных фактов.
Schaeffler Group
Schaeffler Group — немецкий производитель подшипников качения для автомобильной, аэрокосмической и промышленной техники.
Д-р Вильгельм и д-р инж. Э. ч. Георг Шеффлер основал компанию в 1946 году.
Группа Schaeffler продвигает важные идеи и достижения в области движения и мобильности в качестве ведущего мирового поставщика для автомобильного и коммерческого секторов. Технологическая фирма производит приподнятые детали и решения для силовых агрегатов и шасси, а также решения для подшипников качения и скольжения для широкого спектра коммерческих применений. Для них долговечность означает обеспечение достойной жизни в будущем путем поощрения развития Schaeffler Group с долгосрочной перспективой и последовательностью на благо всех партнеров.
ZF Friedrichshafen
ZF была основана Фердинандом фон Цеппелином в 1915 году. Штаб-квартира находится во Фридрихсхафене, Германия. Zeppelin-Stiftung является материнской компанией, а WABCO Holdings — одной из дочерних компаний.
ZF — международная технологическая компания, разрабатывающая и производящая решения для автомобилей, грузовых автомобилей и промышленных технологий, обеспечивающие транспорт следующего поколения.
Обладая обширным портфелем технологий, компания предоставляет комплексные системы транспорта и связи известным производителям транспортных средств, поставщикам транспортных средств и начинающим предприятиям. Чтобы автомобили могли видеть, думать и действовать, ZF постоянно совершенствует свои решения в области цифровой связи и автоматизации.
Allison Transmission
Allison Transmission была основана Джеймсом Эллисоном в 1915 году и имеет штаб-квартиру в Индианаполисе, США. Vantage Power Ltd., Walker Die Casting, Inc. и другие — некоторые из ее дочерних компаний. Их сильные стороны проистекают из их продемонстрированной способности использовать свои самые важные активы — своих людей, технологии, производственные навыки и непоколебимую приверженность созданию ценности для своих клиентов. Как государственная корпорация, они несут ответственность за продвижение своего бизнеса на благо всех своих заинтересованных сторон, а также возвращают инвестиции своим инвесторам.
Magneti Marelli
MARELLI — итальянская компания, занимающаяся разработкой и производством автомобильных компонентов. Эрколе Марелли создал компанию в 1919 году и базируется в Корбетте, Италия. KKR & Co. Inc., Marelli Holdings Co., Ltd. являются ее головными организациями.
MARELLI — один из самых известных независимых поставщиков автомобилей в стране. Их цель — формировать будущее транспорта, сотрудничая с клиентами и заинтересованными сторонами, чтобы построить более безопасный, чистый мир с более развитой связью. У нас есть сильный и проверенный опыт в разработке и эффективности производства. Они посвящены созданию и преобразованию Marelli в устойчивой и ответственной манере. Управление жизнеспособным бизнесом во всех аспектах — экологическом, экономическом и социальном — является регулярным упражнением, а не конечной целью.
Eaton Corporation
Eaton является технологическим лидером в области электрических систем и была основана Джозефом Ориелом Итоном, Хеннингом О Таубе и Вигго В.
Торбенсеном. Компания была основана в 1911 году и имеет штаб-квартиру в Дублине, Ирландия.
Компания Eaton стремится производить более надежные, экономичные, безопасные и экологичные решения для управления питанием, чтобы улучшить жизнь людей и окружающую среду. Потому что это самое главное. И они здесь, чтобы убедиться, что все в порядке. Современный мир зависит от ключевой инфраструктуры и технологий. Наши энергосберегающие решения и услуги позволяют их клиентам более эффективно, безопасно и ответственно обращаться с электрической, гидравлической и механической энергией.
Подведение итогов
Коробки передач, которые являются неотъемлемым элементом каждого автомобиля, являются важной движущей силой роста рынка благодаря техническим достижениям в отрасли. Еще одним движущим фактором расширения рынка является растущая потребность клиентов в безопасной и комфортной езде с плавным переключением передач. И благодаря этому производителей автомобильных коробок передач ждет колоссальный успех.
Самые популярные блоги —
5 ведущих брендов погрузочно-разгрузочного оборудования 5 Ведущие автомобильные коммуникационные технологии
Share на
Пожалуйста, войдите для комментариев
Связанные статьи
VMR. охватывают несколько параметров, которые значительно помогают предприятиям во время сценариев принятия решений. Мы концентрируемся на нескольких известных регионах, странах, рыночных драйверах и текущих тенденциях, которые влияют на основные рыночные условия.
Просмотреть все отчеты
Наша опытная команда консультантов, обладающая своим стратегическим опытом, готова помочь решить существующие проблемы или провести будущий анализ рынка персонализированным образом. Наши индивидуальные консультационные услуги помогают организациям принимать стратегические бизнес-решения на будущее.
Узнайте больше
С VM Intelligence идеальная визуализация — всего лишь один щелчок.
Поймите потребности своего бизнеса с помощью передовых аналитических возможностей VMR, использующих комплексный набор корпоративных решений для визуализации. Наши передовые инструменты и разработчики бизнес-аналитики помогают организациям любого размера анализировать и визуализировать данные.
Визуализируйте свой рынок
Наша обширная база данных сводных рыночных отчетов лежит в основе детального анализа данных, касающихся ряда секторов и потребителей на разных континентах. Мы используем передовые аналитические методологии для оценки динамики отрасли и дополнительно предоставляем хорошо продуманные отчеты для принятия успешных бизнес-решений.
View Report Store
СВЯЖИТЕСЬ
Объяснение 6 основных типов автомобильных трансмиссий многие типы передачи, используемые сегодня. Коробка передач является одним из жизненно важных компонентов любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В этом руководстве объясняются некоторые из наиболее популярных типов автомобильных трансмиссий, используемых сегодня, и принципы их работы.
Что такое передача?
Трансмиссия — это устройство, предназначенное для изменения скорости двигателя в зависимости от необходимой мощности. Трансмиссия помогает оптимально передавать мощность от двигателя к колесам.
Попробуйте представить автомобиль без трансмиссии. При каждом обороте коленчатого вала ведущие колеса поворачивались одинаковое количество раз. Такое транспортное средство было бы неуправляемым, поскольку всегда крутило бы ведущие колеса; остановка означала бы выключение двигателя, а запуск означал бы, что машина внезапно подпрыгнет, как только вы повернете ключ. Его производительность будет плохой, и он будет потреблять много топлива. Наличие трансмиссии гарантирует, что обороты двигателя вашего автомобиля будут использоваться оптимально, производительность улучшится, и вы сможете перевести его в нейтральное положение. Нейтральная передача использует механизм сцепления, который отключает обороты двигателя от ведущих колес. Трансмиссия просто незаменимая составляющая любого автомобиля.
На протяжении всей истории автомобильные инженеры разрабатывали и внедряли множество типов трансмиссий. Мы можем разделить их на две характерные группы: автоматические и ручные. Автоматические коробки передач претерпели гораздо больше изменений, чем механические, особенно за последние несколько десятилетий. В этом руководстве объясняется, что вы должны знать о автомобильных трансмиссиях и как определить разницу между различными типами.
Сечение 6-ступенчатой поперечной механической коробки передач на Международном автосалоне 2017 во Франкфурте, Германия1. Механическая коробка передач
Механическая коробка передач существует с самого начала автомобильной эры. Чтобы правильно управлять автомобилем, водитель должен нажать на педаль сцепления, отключив коробку передач от двигателя, вручную выбрать нужную передачу и нажать на педаль сцепления, чтобы включить трансмиссию. Использование механической коробки передач требует определенного уровня навыков и координации левой ноги (сцепление), правой ноги (газ) и правой руки (рычаг переключения передач). Переключение требует скоординированных движений, чтобы управлять автомобилем плавно, чему часто довольно сложно научиться.
Преимущества механических коробок передач заключаются в аналоговом ощущении, высоком уровне вовлеченности водителя и ощущении контроля. Вот почему механическая коробка передач до сих пор широко используется в автомобилях для энтузиастов и некоторых спортивных автомобилях. Хотя механические коробки передач имеют меньшую производительность и более медленное переключение передач, они по-прежнему высоко ценятся некоторыми любителями вождения как надлежащая трансмиссия. Однако с технологическими улучшениями автоматических коробок передач механические коробки передач становятся менее распространенными.
Коробка передач АКПП в разрезе, вид спереди и сбоку.2. Автоматические коробки передач
Большинство современных автомобилей оснащены автоматической коробкой передач, технология, которая существует с 1940-х годов. Концепция автоматической коробки передач проста. Водитель переводит автомобиль в положение «D» (для движения), и коробка передач переключается автоматически. Педали сцепления нет, только тормоз и акселератор, что значительно упрощает управление автомобилем с автоматической коробкой передач.
Автоматическая коробка передач гораздо более сложное устройство, чем механическая, особенно современные коробки передач со сложной электроникой. Классическая автоматическая коробка передач имеет гидротрансформатор, который заменяет механизм сцепления механической коробки передач и переключает передачи плавно, без участия водителя. Преимущества автоматической коробки передач заключаются в более спокойном вождении, эффективности и практичности.
Автоматические коробки передач начинались как 2-х или 3-х ступенчатые, а современные АКПП имеют 8-ступенчатые и даже 10-ступенчатые коробки. Чем больше передач имеет трансмиссия, тем лучше она может использовать мощность двигателя для повышения эффективности и производительности. Современные достижения улучшили время переключения в автоматах и сделали их намного быстрее, чем когда-либо могли бы быть механические. Это одна из причин, по которой автоматическая коробка передач сейчас доминирует в отрасли, и она незаменима для некоторых типов транспортных средств, таких как внедорожники или пикапы. Многие современные автоматические коробки передач также имеют «ручной режим» или функцию, которая позволяет водителям управлять коробкой передач, самостоятельно выбирая нужную передачу.
3. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) требуют от водителя переключения передач. Существует несколько типов трансмиссий CVT, но наиболее распространенным является вариатор на основе шкива, в котором используется V-образный ремень или цепь для соединения двух конусов, один из которых приводится в действие двигателем, а другой — ведущими колесами. При перемещении конусов навстречу и друг другу вариаторная трансмиссия создает разное передаточное число, что приводит к различному числу оборотов ведущих колес. Именно поэтому вариатор часто называют «безредукторной трансмиссией».
У него нет предварительно разработанного набора механических передаточных чисел, а непрерывный набор передаточных чисел, используемый в диапазоне оборотов.Преимущества бесступенчатой трансмиссии заключаются в оптимальном использовании мощности и крутящего момента двигателя (поскольку коробка передач всегда находится в правильном передаточном числе), компактных размерах и меньшем весе. Однако трансмиссия CVT редко используется в легковых автомобилях, поскольку она не выдерживает интенсивного использования и буксировки, а также не идеальна для движения по шоссе. Вариаторы обычно используются в скутерах, некоторых машинах и Toyota Prius.
4. Коробка передач с двойным сцеплением
Одной из самых интересных автоматических коробок передач, используемых в современных автомобилях, является DCT или коробка передач с двойным сцеплением. Эта конструкция наиболее известна своими компактными размерами и молниеносными переключениями, что сделало ее популярной в спортивных автомобилях и высокопроизводительных автомобилях. DCT — это автоматическая коробка передач, но она имеет два сцепления, одно для четных передач, а другое для нечетных. DCT не имеет гидротрансформатора, как обычный автомат. Он может очень быстро переключать передачи, поскольку система может быстро использовать тот или иной пакет сцепления, связанный с 1-3-5 или 2-4-6 передачами.
Компания Volkswagen успешно представила DCT в 2003 году на модели Golf MK4 R32, и впоследствии она использовалась во многих других автомобилях. DCT легче автоматической коробки передач, что облегчает ее установку на переднеприводные модели с поперечно расположенными двигателями. Он также доказал свою надежность даже при высокопроизводительном использовании и непревзойденное время переключения, что сделало его фаворитом среди поклонников спортивных автомобилей. В большинстве случаев автомобили, оснащенные коробкой передач типа DCT, имеют подрулевые лепестки.
5. Последовательная механическая коробка передач
Последовательная механическая коробка передач редко используется в легковых автомобилях, но это лучший выбор для гонщиков. Этот очень сложный агрегат использует ощущение и контроль механической коробки передач с быстротой и точностью автоматической коробки передач. Он предназначен для экстремального использования на гоночной трассе. В секвентальных механических коробках передач есть сцепление, но оно используется только для трогания с места и выбора первой передачи. После этого водитель выбирает передачи рычагом переключения передач или подрулевыми лепестками. Водитель может сосредоточиться на вождении, в то время как передачи быстро переключаются без необходимости каждый раз выжимать сцепление.
Несмотря на преимущества, этот тип трансмиссии не используется в потребительских автомобилях из-за высокой стоимости. Кроме того, нет переключения передач или функции «кик-даун». Последовательная механическая коробка передач может переключаться только на следующую передачу вверх или вниз, а не пропускать две или три передачи, как обычная автоматическая коробка передач.
6. Полуавтоматические коробки передач
На протяжении многих лет многие компании экспериментировали с гибридами механической и автоматической коробок передач и создавали полуавтоматические коробки передач.