2. Типы кпп

 

Если на автомобиле обычный бензиновый или дизельный мотор соединить с колесами напрямую, то такой автомобиль ездить не сможет. В отличие от паровых и электрических у поршневого ДВС (двигателя внутреннего сгорания) мощность непостоянна - тяговое усилие на валу при низких оборотах значительно меньше, чем при высоких. Коленчатому валу ДВС необходимо все время стремительно вращаться. Изменение же внешней нагрузки (разгон, преодоление подъемов и т. д.) должно компенсироваться по принципу рычага, то есть изменением передаточного числа между двигателем и колесами. И здесь очевидно, что устройство, выполняющее такую функцию, оно же трансмиссия, должно выбирать передачу так, чтобы та обеспечивала наиболее оптимальное соотношение между оборотами двигателя и нагрузкой извне во всякий момент движения.

 

На сегодняшний день серийные автомобили комплектуются четырьмя основными типами КПП:

1. Старая добрая механика.

2. Гидромеханический автомат

3. Вариатор

4. Роботизированная КПП

 

Механическая КПП

Простейшая механическая КПП имеет два вала — первичный и вторичный. Первый соединен через механизм сцепления с двигателем, а второй — через систему привода с колесами. Валы расположены в масляной ванне и снабжены каждый своим набором шестерен разного диаметра. В зависимости от того, какие пары шестерен вошли в зацепление, меняется угловая скорость вторичного вала при постоянной скорости первичного. Одновременно на нем увеличивается крутящий момент.

Простые и надежные механические КПП имеют массу достоинств — низкую цену, экономичность, ремонтопригодность, долговечность, — но и один существенный недостаток: они требуют чрезмерного участия водителя в работе трансмиссии. Всем процессом включения отключения сцепления и выбора нужной передачи управляет человек.

Гидромеханический автомат

Гидромеханическая "коробка" состоит из гидротрансформатора и ступенчатой планетарной коробки передач.

Гидромеханическая передача обеспечивает достаточно широкий диапазон передаточных чисел, наименьший расход топлива, сравнительно небольшую удельную массу, автоматизированное управление планетарной КП. Для этого она имеет гидросистему автоматического управления, которая обеспечивает нейтральное положение планетарной КП, принудительное включение первой передачи и передачи заднего хода, а также автоматическое переключение передач без разрыва потока мощности с помощью многодисковых сцеплений и муфт свободного хода.

Количество «скоростей» или ступеней, на автомобилях разных моделей отличается. Самый распространенный четырех ступенчатый автомат. Чем больше ступеней, тем плавне работа автомата, тем эффективнее он передает крутящий момент от двигателя к колесам

.

Вариатор

Общепринятые сегодня ступенчатые коробки передач имеют врожденный, заложенный в них конструктивно недостаток: набор фиксированных передаточных чисел лишь усредненно может отражать весь спектр постоянно меняющихся внешних условий. Даже при простом прямолинейном разгоне по ровной дороге картина весьма неудовлетворительна. На каждой из ступеней двигателю сначала приходится трудно - он преодолевает внешнюю нагрузку (в данном примере - силу инерции), тут передача оказывается более высокой, чем нужно; затем двигатель все-таки раскручивается, в какой-то момент попадая количеством оборотов в идеальное соответствие с передаточным числом, но затем уходит вперед, и тут передача оказывается уже более низкой, чем требуется. “Точность” передач можно повышать, увеличивая количество ступеней в коробке, что ограничено прежде всего физически. К тому же, при этом от “усредненности” избавиться все равно не удастся. Поэтому для постоянного “попадания в нужный момент” передаточное число должно не “скакать”, а “плавать”, для чего ступени из трансмиссии необходимо исключить. Бесступенчатое изменение передаточного числа обеспечивает гидротрансформатор - конструкция, основанная на использовании вязкостных свойств масел. Но диапазон работы гидротрансформатора довольно узок, и для применения на автомобиле к нему приходится добавлять механизм со “ступенями”. К тому же потери мощности в этом устройстве довольно существенны, поэтому, кстати, в большинстве современных коробок гидротрансформаторы блокируются. На особом месте стоит электрическая передача или, как ее называют еще, гибридная силовая установка, где ДВС вращает генератор, питающий соединенные с колесами электродвигатели, мощность которых практически одинакова на любых оборотах, и трансмиссия им не нужна. Здесь лишенный прямой связи с колесами ДВС может постоянно работать в самых благоприятных режимах, однако такая длинная цепь агрегатов приводит к потерям энергии и, кроме того, увеличивает массу автомобиля. Недостатков вышеперечисленных устройств лишен вариатор - в основе своей механическая, а поэтому работающая с небольшими потерями бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которое позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное, согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно. Его главные детали - два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), наружу - радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу - передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

 

Роботизированная КПП

Подобное устройство трансмиссии - это компромисс между механическими и автоматическими коробками передач. От первых "роботы" позаимствовали техническую "начинку", от вторых - удобство yправления. По сути, это обычные МКПП - по команде электроники сервоприводы выжимают сцепление и переключают передачи.

В итоге роботизированые КПП получаются пpoще и дешевле традиционных "автоматов", но сравниться с ними по плавности четкости работы, особенно при активной езде, тем не менее, не могут. Поэтому сегодня "роботов" применяют в основном на недорогих массовых моделях автомобилей