В каких автомобилях вводятся колесная передача. Устройство главной передачи автомобиля. Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики

Ведущие мосты и колесная передача

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из трех основных элементов: двух полуосевых рукавов и средней части - картера, в котором размещена главная передача с дифференциалом. В полые рукава балок запрессованы стальные трубчатые кужуха полуосей, которые служат для установки ступиц колес. По способу изготовления балки ведущих мостов различают на литые и штам-пованно-сварные. У большинства автомобилей и автобусов балки задних ведущих мостов состоят из двух стальных штампованных половин, сваренных между собой.

Устройство и взаимодействие главной передачи, дифференциала и узлов привода задних колес рассмотрим на примере ведущих мостов автомобилей и автобусов с различными колесными формулами.

Ведущий мост автомобиля ЗИЛ -130 (рис. 14.33). Главная передача заднего моста этого автомобиля двойная с общим передаточным числом 6,32. Она состоит из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями и пары цилиндрических косозубых колес. Ведущая коническая шестерня изготовлена за одно целое с валом и соединена с карданной передачей с помощью фланца. Она вращается в роликоподшипниках, установленных в корпусе, прикрепленном болтами к картеру главной передачи. Масло для смазывания подшипников ведущей шестерни поступает по желобу, отлитому в картере.

Ведомое коническое зубчатое колесо крепится к фланцу промежуточного вала, с которым как заодно целое изготовлена ведущая цилиндрическая шестерня. Прокладки между катером главной передачи и корпусом служат для регулировки зацепления зубьев ведущей шестерни и ведомого зубчатого колеса.

К корпусу крепится крышка подшипника с сальником. Между крышкой и корпусом подшипника установлена уплотнительная прокладка, а между втулкой фланца/и роликоподшипником - шайба. Между роликоподшипниками расположены распорная втулка и два шлифованных стальных кольца для регулировки подшипников.

Промежуточный вал установлен на конических ролико-подшипниках, расположенных в крышках картера. Для регулировки подшипников и положения ведомого конического колеса относительно оси ведущей шестерни под крышки подложены прокладки. Ведомое цилиндрическое зубчатое колесо жестко соединено с двумя чашками 20 и 23 коробки дифференциала, в которых находятся полуосевые конические зубчатые колеса. Полуоси, размещенные в балке заднего моста, внутренними концами установлены в шли-цевых отверстиях полуосевых зубчатых колес.

Коробка дифференциала вращается на конических роликоподшипниках, закрытых крышками. Эти подшипники регулируют при помощи гаек. Между чашками дифференциала помещена крестовина, на шипах которой сидят сателлиты, находящиеся одновременно в зацеплении с полуосевыми зубчатыми колесами. Для уменьшения трения под полуосевые зубчатые колеса и сателлиты установлены опорные шайбы из низкоуглеродистой стали.

При работе главной передачи усиление от ведомого зубчатого колеса передается коробке дифференциала, а через нее - на крестовину и сателлиты. Последние, находясь в зацепление с полуосевыми зубчатыми колесами, обеспечивают вращение полуосей.

Полуоси. Передача крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам происходит при помощи полуосей. Каждая полуось внутренним концом со шлицами, на которых сидит полуосевая шестерня, установлена в коробке дифференциала. На наружном конце полуоси имеется фланец для крепления при помощи шпилек к ступице колеса. Кроме крутящего момента УИК , действующего на плече RK (радиуса колеса), полуоси могут воспринимать изгибающие моменты от сил, действующих при движении автомобиля.

Рис. 1. Ведущий мост автомобиля ЗИЛ -130

Крутящий момент от полуоси к ступице ведущего колеса передается через подшипниковый узел. В зависимости от расположения подшипников этого узла относительно кожуха, в котором находятся полуоси, различны и нагрузки, действующие на них. В связи с этим полуоси разделяются на два основных типа: полуразгруженные и полностью разгруженные.

Пол уразгру женной полуосью называется полуось, которая опирается на шарикоподшипник, расположенный внутри ее кожуха. Такая полуось не только передает крутящий момент, скручивающий ее, но и воспринимает изгибающие моменты.

Полностью разгруженной называется полуось, разгруженная от изгибающих моментов и передающая только крутящий момент. Это достигается тем, что ступицу колеса устанавливают на кожухе полуоси на двух широко расставленных роликоподшипниках, в результате чего изгибающие моменты воспринимаются кожухом, а полуоси передают только крутящий момент.

На всех легковых автомобилях, автобусах особо малого класса и на многих грузовых автомобилях особо малой и малой грузоподъемности устанавливают полуразгруженные полуоси. На всех грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, а также автобусах среднего и большого классов устанавливают полностью разгруженные полуоси.

Рис. 2. Схемы полуосей:
а - полуразгруженной; б - полностью разгруженной

В качестве примера полностью разгруженной полуоси на рис. 3, а показан привод задних ведущих колес автомобиля ЗИЛ -130 в сборе с полуосью. Для установки полуосей и ступиц ведущих колес к торцевой части балки заднего моста приварены стальные трубы, являющиеся кожухами полуосей. На обработанные шейки кожухов посажены два конических роликоподшипника. Наружные кольца этих подшипников запрессованы в гнезда ступицы колеса.

Установленная на подшипниках ступица закрепляется регулировочной гайкой с замочной шайбой и контргайкой, которая зажимает сальник, препятствующий попаданию смазочного материала в ступицу из картера заднего моста. Для предотвращения вытекания его из ступицы и попадания ее в тормозной барабан на трубе размещен сальник. Фланец полуоси крепится к ступице с помощью шпилек и гаек. Для повышения надежности крепления полуосей на каждой шпильке установлены конусные разжимные втулки, при помощи которых достигается беззазорное соединение фланца полуоси на шпильках. В результате этого при передаче крутящего момента одновременно работают все шпильки.

На фланце ступицы с помощью шпилек крепится тормозной барабан, а с другой стороны на

этих же шпильках с помощью гаек крепятся диски колес. Внутри тормозного барабана расположен разжимной кулак, воздействующий при торможении на колодки с приклепанными к ним фрикционными накладками.

В рассмотренной конструкции узла привода ведущего колеса полуось воспринимает только крутящий момент, а подшипники ступицы, расположенные симметрично относительно средней плоскости колеса, воспринимают изгибающие моменты: и передают их на балку, разгружая при этом полуось.

Аналогичную конструкцию узла привода ведущих колес имеют и грузовые автомобили ГАЗ -53-12, ГАЗ -52-04.

Типичным примером конструкции привода ведущих передних колес является привод к управляемым колесам автомобиля ГАЗ -66-11. Передний мост этого автомобиля, оставаясь управляемым, в то же время передает крутящий момент передним ведущим колесам. Такие мосты часто называют комбинированными (одновременно управляемые и ведущие). Так же как и задний мост, ведущий передний мост состоит из главной передачи, дифференциала и полуосей. У такого моста внешняя часть кожуха полуоси заканчивается сферическими чашками, являющимися опорами поворотной цапфы. Шкворень поворотной цапфы изготовлен в виде двух шипов, приваренных к сферической чашке. На шипах установлены конические роликоподшипники, которые закрывают крышками. Верхняя крышка одновременно является и рычагом полой поворотной цапфы. Учитывая, что крутящий момент от дифференциала к ступицам колес должен передаваться под изменяющимися углами, полуось изготовлена как одно целое с внутренней вилкой, а вал, на котором установлена ступица колеса, изготовлен совместно с наружной вилкой.

Рис. 3. Привод к ведущим колесам автомобиля:
а - ЗИЛ -130; б - ГАЗ -66-11

Внутренняя вилка соединена с наружной вилкой карданным шарниром равных угловых скоростей шарикового типа, который обеспечивает одинаковые скорости вращения вилок независимо от угла управляемых колес. На шлицах вала установлен фланец, прикрепленный к ступице шпильками. Ступица колеса вращается на двух конических роликовых подшипниках, установленных на поворотной цапфе.

Колесная (бортовая) передача. На автобусах ЛиАЗ-677М, ЛАЗ -4202 и автомобилях семейства МАЗ задний ведущий мост имеет двойную разнесенную главную передачу, которая состоит из центральной (главной) передачи и колесных редукторов, расположенных в ступицах задних колес. Применение колесных редукторов, или, как их часто называют, бортовой передачи, позволяет разгрузить дифференциал и полуоси, уменьшить габаритные размеры моста и увеличить дорожный просвет автомобиля.

Центральная передача состоит из пары конических зубчатых колес со спиральными зубьями и межколесного дифференциала.

Колесный редуктор автобуса ЛиАЗ-677М выполнен в виде прямозубых цилиндрических зубчатых колес с внешним и внутренним зацеплением (планетарного типа). Он включает в себя полностью разгруженную полуось, ведущую (солнечную) шестерню, шестерни-сателлиты, оси, водило и коронное зубчатое колесо.

Крутящий момент полуосью подводится к ведущей шестерне и передается трем шестерням-сателлитам, установленным на осях, концы которых запрессованы в отверстие водила. Водило при помощи шпилек крепится к ступице колеса, вращающегося на шарико и роликоподшипниках. В бортовой передаче такого типа крутящий момент на ступицу колеса передается через водило, а коронное зубчатое колесо является застопоренным зубчатой опорой, которая неподвижно соединена с цапфой.

На автомобилях МАЗ -500А, МАЗ -5335 применяют колесный редуктор с застопоренным водилом. Он состоит из ведущей (солнечной) шестерни, установленной на шлицах наружного конца полуоси, трех шестерен-сателлитов с осями и коронного колеса с внутренними зубьями.

Коронное колесо является ведомым элементом передачи и прикреплено винтами к ступице колеса. Водило состоит из двух чашек: наружной и внутренней, соединенных между собой болтами. Оно посажено на конец кожуха полуоси и связано с ним шлице-вым соединением, поэтому не вращается (застопорено).

Рис. 4. Колесная передача автобуса ЛиАЗ-677М

Крутящий момент от дифференциала центральной передачи подводится к полуоси У, а от нее - к ведущей (солнечной) шестерне редуктора. От ведущей шестерни крутящий момент передается на три шестерни-сателлиты, которые вращаются на осях в сторону, противоположную направлению вращения ведущей шестерни. От сателлитов крутящий момент передается ведомому (коренному) зубчатому колесу, а от него к ступице колеса.

Рассмотренная колесная передача с застопоренным водилом представляет собой зубчатую передачу с промежуточными шестернями (три шестерни-сателлита). Передаточное число такой передачи равно отношению чисел зубьев коронного колеса и солнечной (ведущей) шестерни и обычно находится в пределах 1,4-1,5.

Рис. 5. Колесная передача автомобилей семейства МАЗ

На некоторых автомобилях, например МАЗ -500, применяют разнесенную двойную главную передачу. В этом случае вторая пара зубчатых колес находится в приводе к каждому из ведущих колес и получила название колесной или бортовой передачи.

Она выполнена в виде планетарного шестеренчатого редуктора. Ведущая (солнечная) шестерня установлена на полуоси и находится в зацеплении с тремя шестернями-сателлитами. Оси сателлитов установлены в неподвижном стакане, выполняющем роль водила и состоящем из внутренней и наружной чашек, которые соединены между собой болтами. Ведомая шестерня, имеющая внутренние зубья, крепится к ступице ведущего колеса.

Передаточное число такой передачи обычно составляет 1,4-1,5. Применение колесных передач позволяет уменьшить габариты главной передачи, увеличить дорожный просвет и снизить нагруженность дифференциала и полуосей.

К атегория: - Техническое обслуживание автомобилей

Коробка передач в автомобиле предназначена для передачи крутящего момента двигателя на ведущие колеса, а также для изменения тяги силового агрегата, в зависимости от условий эксплуатации машины. Поскольку прогресс автомобилестроения не стоит на месте, а шагает вперед, постепенно происходит улучшение и изменение коробок передач автомобилей.

На сегодняшний день различают следующие виды коробок передач:

Механическая (МКПП)
Автоматическая (АКПП)
Роботизированная (РКПП)
Вариаторная КПП (Вариатор)

Первая коробка передач, механическая, была создана более ста лет назад, она идеально подойдет водителю, который хочет почувствовать всю мощь мотора своего железного коня. Автомобили с МКПП чаще всего используют в соревнованиях по стрит-рейсингу, именно там пилоту необходимо своевременное изменение крутящего момента двигателя. Также автомобили, оборудованные механической коробкой, используются при эксплуатации на бездорожье, во всевозможных соревнованиях и шоу. Машина с МКПП удобна тем, что водитель самостоятельно контролирует крутящий момент и динамику разгона.

Плюсы механической коробки передач (Механика):

Относительно небольшой вес МКПП
Не требуется дополнительного охлаждения
Небольшая стоимость
Высокий КПД
Возможность буксировать другое транспортное средство
Возможность завести автомобиль с «толкача»

К значительным минусам МКПП можно отнести следующие моменты:

Утомительное переключение передач
Необходимость опыта эксплуатирования (плавное переключение передач)
Большое время переключения самой передачи

Следует отметить, что для нормальной работы механической коробки передач необходимо сцепление и, соответственно, третья педаль в автомобиле. Сцепление – это дополнительный узел, который отвечает за плавность переключения передачи. По структуре МКПП делят на два вида: трехвальная и двухвальная коробка. Трехвальная состоит из промежуточного, ведущего и ведомого валов, в двухвальной промежуточный вал отсутствует.

Несмотря на все минусы МКПП, она достаточно часто используется в создании автомобилей, к примеру, в России, в Америке, как ни странно, потребители предпочитают машины с автоматическими коробками передач.

Роботизированная коробка переключения передач РКПП (Робот)

Казалось бы, по названию РКПП больше подходит в разряд автоматических коробок передач, но нет. Отнести РКПП можно к механическим коробкам. Собрана роботизированная КПП по принципу механики, но главным отличием от нее является переключение передач, осуществляемых электроникой. Говоря простым языком, РКПП немного доработанная механическая КПП.

К сожалению, работу РКПП нельзя назвать хорошей, такой вид коробок передач устанавливается на дешевые модели автомобилей. Роботизированная коробка, как и механическая, состоит из узла с валами и шестернями и микропроцессора, который управляет внешними датчиками.

Плюсы роботизированной КПП:

Облегчает процесс управления транспортным средством
Экономичность
Удобство в эксплуатации
Невысокая стоимость механизма и комплектующих

Наряду с небольшим количеством положительных моментов, РКПП имеет значительный отрицательный: в процессе переключения передачи сама коробка «задумывается» и смена передач происходит рывками, что в свою очередь сказывается на работе двигателя не лучшим образом. При работе автомобиля с роботизированной коробкой может наблюдаться небольшой откат при старте.

Считается, что за роботизированными коробками переключения передач стоит будущее, учитывая их огромный ресурс и относительно низкую стоимость, такие компании, как Форд, Митсубиси и БМВ, делают ставку на усовершенствование именно такого вида коробок передач.

Автоматические коробки передач (Автомат)

Автоматическая коробка передач – это специальный агрегат трансмиссии, который служит для передачи крутящего момента от мотора к колесам автомобиля без участия водителя. Автоматические коробки передач широко применяются в мировом автомобилестроении, машины, оборудованные таким видом КПП, предпочитают покупать люди всех стран и возрастов.

Автоматические коробки различаются по количеству передач, по способу их переключения и по типу сцепления, это единственный на сегодняшний день вид КПП, у которого может быть до 8 передач.

В состав АКПП входят:

Планетарный редуктор с шестернями и сателлитами
Гидротрансформатор
Система гидравлики

Редуктор является главным органом АКПП, гидротрансформатор отвечает за преобразование крутящего момента, а система гидравлики отвечает за управление планетарным редуктором. Для нормальной работы автоматической коробки передач в ней используется специальное трансмиссионное масло, которое смазывает основные составляющие коробки. Марка масла должна быть указана на щупе АКПП.

Данный вид коробок передач имеет несколько режимов: спортивный, классический и зимний, что достаточно удобно при работе автомобиля в определенных условиях, а также обладает и особенностью ручного переключения.

Плюсы в работе автомобиля с автоматической коробкой переключения передач следующие:

Удобство управления. Нет необходимости думать, какую передачу включить, можно сконцентрировать внимание только на движении. Именно такая КПП подходит начинающим водителям и женщинам.
Щадящий режим эксплуатации двигателя. За счет гидротрансформатора АКПП сама выбирает режим при начале движения, отсутствие рывков при переключении.
Возможность увеличения количества передач

Недостатки эксплуатации авто с АКПП:

Повышенный расход топлива
Большой вес
Высокая стоимость обслуживания и комплектующих
Потеря в динамике и скорости по сравнению с МКПП
Отсутствие возможности управления при сносе/заносе автомобиля
Невозможность буксировки другого транспортного средства
При застревании автомобиля с АКПП в грязи и снегу его нельзя «раскачать»

Вариаторная коробка переключения передач (Вариатор )

Еще одна КПП, которая представляет виды автоматических коробок переключения передач, вариаторная. Вариатор – это тот же автомат, только бесступенчатый. Его задача та же – передача крутящего момента от силового агрегата на ведущие колеса.

В состав вариатора входят: дифференциал, отвечающий за распределение крутящего момента, гидротрансформатор, который преобразовывает передачи, планетарный механизм, который в свою очередь обеспечивает вращение вторичного вала и блок управления, отвечающий за управление электроникой.

Популярные типы вариаторов – с ременным приводом, их название вариатор CVT, менее распространены вариаторы клиномерные и торовые. Вариатор - единственный вид автоматических коробок передач, который производит переключение без характерного «рычания» мотора.

И все же, для того, чтобы выбрать автомобиль с подходящей коробкой передач, необходимо определить для себя, что в итоге вы хотите получить: динамику и скорость, экономичность, удобство управления автомобилем или низкую стоимость авто. После того, как будут расставлены все приоритеты, можно сделать верный выбор в пользу того или иного агрегата трансмиссии.

Материал из Энциклопедия журнала "За рулем"

Главная передача - механизм, часть трансмиссии автомобиля, передающий крутящий момент от коробки передач к ведущим колесам автомобиля. Главная передача может быть выполненной в виде отдельного агрегата - ведущего моста (заднеприводные автомобили классической компоновки), либо объединенной с двигателем, сцеплением и коробкой передач в единый силовой блок (заднемоторные и переднеприводные автомобили) .
По способу передачи крутящего момента главные передачи подразделяются на зубчатые (шестеренчатые) и цепные . Цепные главные передачи в настоящее время используются только на мотоциклах и велосипедах.
Цепная главная передача состоит из двух звездочек - ведущей, насаженной на выходной вал коробки передач, и ведомой, объединенной со ступицей ведущего (заднего) колеса мотоцикла. Несколько сложней по устройству главная передача велосипеда с планетарной коробкой передач. Ведомая звездочка, приводимая в движение цепью, приводит во вращение шестерни планетарной коробки, встроенной в ступицу колеса и через нее - ведущее заднее колесо.
Иногда в мотоциклах классической компоновки в главной передаче вместо цепи используется зубчатый армированный ремень (например, в главной передаче мотоциклов «Харлей-Дэвидсон»). В этом случае обычно говорят о ременной передаче, как об отдельном типе главной передачи.
Ременная главная передача широко используется в легких мотоциклах и в скутерах (мотороллерах) с бесступенчатым вариатором . В этом случае вариатор служит в качестве главной передачи, поскольку ведомый шкив ременного вариатора объединен со ступицей ведущего колеса мотоцикла.

Классификация зубчатых главных передач

Двойная главная передача

По количеству пар зацепления главные передачи подразделяются на одинарные и двойные . Одинарные главные передачи устанавливаются на легковые автомобили и грузовики, содержат одну пару конических шестерен постоянного зацепления. Двойные главные передачи устанавливают на грузовики, автобусы и тяжелые транспортные машины специального назначения. В двойной главной передачи в постоянно зацеплении находятся две пары шестерен - конических и цилиндрических. Двойная передача способна передать больший крутящий момент, чем одинарная.
На трехосных грузовых автомобилях и многоосной транспортной технике применяются проходные главные передачи, в которых крутящий момент передается не только на среднюю ведущую ось, но и на последующую, также ведущую. В абсолютном большинстве легковых автомобилей и двухосных грузовых автомобилей, автобусов, в другой транспортной технике с одной ведущей осью применяются непроходные главные передачи.
Получившие наибольшее распространение одинарные главные передачи по типу зацепления подразделяются на:

1. Червячные , в которых крутящий момент передается червяком на червячное колесо. Червячные передачи, в свою очередь, подразделяются на передачи с нижним и верхним расположением червяка. Червячные главные передачи иногда применяются в многоосных транспортных средствах с проходной главной передачей (или с несколькими проходными главными передачами) и в автомобильных вспомогательных лебедках.

В червячных передачах ведомое шестеренчатое колесо имеет однотипное устройство (всегда большого диаметра, который зависит от заложенного в конструкцию редуктора передаточного отношения, всегда выполняется с косыми зубьями). А червяк может иметь различную конструкцию.
По форме червяки разделяются на цилиндрические и глобоидные. По направлении линии витка - на левые и правые. По числу канавок резьбы - на однозаходные и многозаходные. По форме резьбовой канавки - на червяки с архимедовым профилем, с конволютным профилем и эвольвентным профилем.

2. Цилиндрические главные передачи, в которых крутящий момент передается парой цилиндрических шестерен - косозубых, прямозубых или шевронных. Цилиндрические главные передачи устанавливаются в переднеприводные автомобили с поперечно расположенным двигателем.
3. Гипоидные (или спироидные) главные передачи, в которых крутящий момент передается парой шестерен с косыми или криволинейными зубьями. Пара шестерен гипоидной передачи либо соосна (встречается реже), либо оси шестерен смещены относительно друг друга - с нижним или верхним смещением. За счет сложной формы зубьев площадь зацепления увеличена, и шестеренчатая пара способна передавать больший крутящий момент, чем шестерни главной передачи других типов. Гипоидные передачи устанавливаются в легковые и грузовые автомобили классической (заднеприводной с передним расположением двигателя) и заднемоторной компоновок.

Двойные главные передачи по типу зацепления подразделяются на :

1. Центральные одно и двухступенчатые . В двухступенчатых главных передачах предусмотрено переключение пар шестерен для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колеса. Такие главные передачи используются на гусеничной и тяжелой транспортной технике специального назначения.
2. Разнесенные главные передачи с колесными или бортовыми редукторами. Такие главные передачи устанавливают на легковые машины (джипы) и грузовые автомобили для увеличения дорожного просвета, на колесные транспортеры военного назначения.

Помимо этого двойные главные передачи подразделяются по типу зацепления пар шестерен на :

1. Коническо-цилиндрические.
2. Цилиндрическо-конические.
3. Коническо-планетарные.

В автомобилях зубчатые главные передачи выполнены в виде единого агрегата с дифференциалом - механизмом разделения крутящего момента между двумя колесами ведущей оси. В тяжелых мотоциклах с карданной передачей и приводом на заднее колесо дифференциал не применяется. В мотоциклах с боковой коляской и полным приводом (на заднее колесо мотоцикла и на колесо коляски) дифференциал выполнен в виде отдельного механизма. На подобные мотоциклы устанавливают две независимые главные передачи, связанные между собой дифференциалом.

Принцип работы гипоидной главной передачи

Крутящий момент передается от двигателя через сцепление , коробку передач и карданный вал на ось ведущей шестерни гипоидной главной передачи. Ось ведущей шестерни установлена соосно ведущему валу двигателя и ведомому валу КП. При вращении ведущая шестерня, имеющая меньший диаметр, чем ведомая шестерня, передает крутящий момент зубьям ведомой шестерни, приводя ее во вращение. Поскольку контакт поверхности зубьев увеличен за счет их особой формы - косой или криволинейной - передаваемый крутящий момент может достигать очень высоких значений. Однако, сложная форма зубьев приводит к тому, что на их поверхность воздействуют не только ударные нагрузки, но и силы трения (из-за проскальзывания зубьев относительно друг друга). Поэтому в гипоидных главных передачах используют специальное масло, обладающее высокими смазочными свойствами и обеспечивающее длительный срок службы шестеренчатой пары.

Принцип действия червячной главной передачи
В силу конструктивных особенностей, большого передаточного отношения (от 8 в рулевых механизмах, до 1000 в особо мощных лебедках) и низкого КПД червячная пара в автомобильных главных передачах (за редким исключением) не применяется. Наибольшее распространение она получила в лебедках.
Крутящий момент передается на червячное колесо через коробку отбора мощности, подключаемую к раздаточной коробке, установленной (как правило, встречаются и другие кинематические схемы) за коробкой передач автомобиля. Оси червяка и ведомой шестерни (ведомого колеса) располагаются под прямым углом (но встречается и иное расположение осей червячной пары). Червячное колесо входит в зацепление с ведомым косозубым (для обеспечения плотного контакта и увеличения поверхности зацепления) шестеренчатым колесом. Крутящий момент передается от винтовой канавки червяка на зубья ведомой шестерни. Частота вращения червяка намного выше, чем частота вращения ведомого колеса. За счет этого пропорционально увеличивается крутящий момент - чем больше передаточное отношение, тем большее усилие способна развить лебедка.
Червячная передача обладает рядом преимуществ перед главными передачами других типов. Она отличается высокой износостойкостью и не требует применения высококачественных смазочных материалов. Она способна передавать сверхвысокий крутящий момент. Отличается малошумностью и плавностью хода (из-за отсутствия ударных нагрузок на канавку червяка и поверхность зубьев ведомой шестерни). Наконец, червячная передача обладает свойством самоторможения - при прекращении передачи крутящего момента на червяк, вращение ведомого колеса автоматически прекращается.
К недостаткам червячной передачи относят склонность к нагреву из-за сил трения, к заеданию механизма при незначительном износе, повышенные требования к точности сборки червячной пары.
Червячная главная передача относится к редукторам необратимого действия. Если усилие передается от ведомого шестеренчатого колеса к ведущему червяку, то есть в обратном порядке, червяк вращаться не будет. Следовательно, червячная главная передача исключает движение автомобиля по инерции, накатом. Отсюда ее применение на тихоходной транспортной технике и машинах специального назначения. На лебедках для обеспечения свободного вращения барабана червячную пару снабжают муфтой свободного (обратного) хода, которая разобщает барабан и ведомое зубчатое колесо при его вращении в обратном направлении - разматывании троса лебедки.

Существующие разновидности коробок переключения передач, по сути, являются ответом на спрос автолюбителей. Коробка совместно с рулевым колесом дает возможность эффективно управлять возможностями современного автомобиля. Кому-то нравится комфорт, кто-то быстро устает от управления, кто-то вообще ничего не умеет и всего боится. В современной классификации различают три основных вида коробок передач и их варианты:

механическая система, ручного способа переключения передач;
автоматическая многоступенчатая КПП;
бесступенчатая система вариатора;
роботизированная коробка.

Несмотря на то, что последний вид считают вариантом механической коробки передач, существующие отличия от классической схемы позволяют ее выделять в отдельной строке. Можно смело определять ее в отдельный вид коробки передач.

Двигатель внутреннего сгорания не способен эффективно работать в широчайшем диапазоне оборотов вращения, поэтому используют различные виды коробок передач, понижающие скорость вращения рабочих валов трансмиссии. Это происходит либо с помощью набора зубчатых шестерен и колес, как в основных видах коробок передач, либо с помощью толкающих ремней и шкивов - в вариаторной схеме коробки.

Вариаторная КПП более всего отвечает образу жизни современного человека и позволяет вообще отказаться от управления трансмиссией. Первая требует максимального участия водителя в управлении скоростью и крутящим моментом колес. Автомат сильно облегчил жизнь человека за рулем, но требует тщательного отношения к своей работе.

Прежде чем ответить на вопрос - какой вид коробки передач лучше выбрать, следует определить свое отношение к машине и степень своего участия в управлении автомобилем.

Простые и надежные ручные системы

Механическая система переключения, именуемая еще «механикой» или «ручкой» - самый распространенный и простой вид коробки переключения передач. В современных автомобилях она представлена двумя видами:

многовальной, в которой шестерни находятся на двух или трех параллельных валах и входят в зацепление поочередно в зависимости от требуемого передаточного числа;
планетарной, в которой шестерни и зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении в нескольких рядах, выбор пары с необходимым передаточным числом выполняется с помощью фрикционов или фрикционных пакетов.

В колесном транспорте планетарный вид механики используется только в автоматических коробках, в горных велосипедах и военной технике. Планетарка компактнее и легче многовального вида механизма, но значительно дороже в производстве.

Современные легковые машины с приводом на передние колеса имеют двухвальную схему и минимум 5 ступеней передач для движения вперед и одну назад. Более дорогие модели авто могут быть оснащены шестиступенчатыми коробками передач. При этом 5-я и 6-я являются повышающими - выходной вал коробки передач вращается с более высокими оборотами коленвала двигателя. Этого более чем достаточно для ручного управления.

Основная проблема механической коробки передач состоит в том, чтобы при переключении по команде ручки плавно и безударно вводить в зацепление пары косозубых шестерней, имеющих разные угловые скорости. Для выравнивания оборотов в коробке каждая пара шестерней оснащена кольцом синхронизации, изготовленным из бронзы.

При переключении передачи водитель выключает сцепление, тем самым дает возможность синхронизаторам выровнять скорости вращения шестерен. После чего ручкой переключения либо напрямую, либо через систему тяг или тросовых приводов, перемещают зубчатую муфту включения внутри корпуса коробки, тем самым введя в зацепление необходимую пару шестерен. Остается только отпустить педаль сцепления и продолжить движение.

Такие механические коробки называются синхронизированными. Управлять ими достаточно просто и удобно при наличии определенного навыка вождения автомобиля. Правда, неполное выключение сцепления, пробуксовка или иные проблемы с отключением трансмиссии приводят к тому, что синхронизаторы механики начинают интенсивно изнашиваться, вплоть до невозможности включения передачи без промежуточной постановки ручки на нейтральное положение. Переход на следующую передачу происходит после повторного выжимания сцепления. Подобный способ переключения широко использовался ранее и используется сейчас на грузовом транспорте с механикой, не оснащенной системой синхронизаторов.

Важно! Изношенные синхронизаторы, кроме затрудненного включения передачи, ведут к интенсивному износу венцов шестерен, местному выкрашиванию отдельных участков зубьев.

Механическая коробка передач - самая надежная и экономичная, требует от водителя достаточной квалификации и тяжелого труда по постоянному переключению передач в паре с отработкой педалью выключения сцепления. Но, как ни странно, многими водителями сознательно делается выбор в пользу механики. По их мнению, механика, даже при повышенной физической нагрузке, доставляет большее удовольствие от управления авто, чем роботизированные или автоматические коробки.

Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики

Точнее будет назвать эту коробку - механической коробкой передач с секвентальным, или рядным способом переключения. Идея пришла из области разработок для спортивных скоростных машин. Современная секвентальная коробка передач построена по схеме обычной механической коробки с электронным управлением привода сцепления и гидравлическим приводом переключения передач. Особенностью секвентальной коробки является соблюдение строгой последовательности передач.

Из преимуществ секвентального механизма можно отметить:

высочайшая скорость переключения передачи;
соблюдение последовательности переключения дает возможность «безболезненно» работать с очень большими оборотами двигателя и мощностями;
способ управления с помощью подрулевых лепестков позволяет достаточно комфортно контролировать движение даже на больших скоростях или в непростых дорожных условиях.

В подобных коробках используют прямозубые шестерни и не применяют синхронизаторы включения. Выравнивание скоростей вращения шестерни и колеса осуществляется компьютером по датчику скорости. Вместо зубчатой муфты стоит кулачковый механизм включения передач. Благодаря этому время включения скорости примерно на 70-80% меньше, чем у обычной механики. Для работы гидроприводов используют отдельный узел - аккумулятор рабочей жидкости высокого давления.

Роботизированные системы коробки передач

В отличие от секвентальных систем, роботизированный вид коробки имеет электромеханический привод включения пары шестерен. Основу схемы составляет механическая коробка передач, построенная на системе двух рабочих валов-рядов передач. Четные номера собраны на одном валу, нечетные - на другом. Каждый из валов имеет собственный диск сцепления и может включаться-выключаться независимо.

Такой вид коробки использует преселективный режим. Хитрость конструкции состоит в том, что компьютер заранее, используя данные о режиме работы трансмиссии, вычисляет наиболее подходящую для включения следующую передачу. С помощью соленоида выполняет ее зацепление на противоположном ряду передач при выключенном сцеплении. В момент переключения останется только включить сцепление и продолжить движение. Благодаря этому переключение происходит с очень высокой скоростью.

В своем роде коробки-роботы занимают промежуточное положение между автоматическими коробками и механикой. При этом по выполняемым функциям и степени компьютеризации этот вид коробки можно назвать более автоматическим, чем существующие гидромеханические системы.

Наиболее известным и разрекламированным роботизированным видом КПП называют семиступенчатые коробки системы DSG, устанавливаемые на модели VW с небольшим объемом двигателя. Отзывы о работе - от рекламно-хвалебных восторгов до открыто негативных.

Если вы надумали купить авто с подобной системой передач, стоит учитывать следующее:

Роботизированная коробка - очень сложный механизм, меньше всего этот вид коробки предназначен для скоростного прожига резины в сумасшедших гонках. Коробки сложно управляются, обслуживаются и ремонтируются.
К управлению на DSG следует привыкать не менее двух недель. Поклонникам механики этот вид кажется медленным и непредсказуемым, водителям, пересевшим с гидромеханических коробок - дергающим невпопад.
Уже сейчас качество роботов позволяет предоставлять 5-ти летнюю гарантию и 150 тыс. пробега.

Интересно! При всех критических замечаниях роботы дешевле в изготовлении, имеют более высокий КПД и, по заявлениям экспертов, возможно, именно этот вид вытеснит устаревшую гидромеханику с рынка легковых автомобилей.

Самый сложный вид трансмиссии - автоматы и вариаторы

Чем больше функций выполняет коробка передач, тем сложнее ее производство, ниже надежность и выше стоимость. Наиболее дорогими и неэкономичными всегда были и остаются все виды автоматических коробок передач автомобиля. Конструкция этого вида представлена гидромеханическими и адаптивными коробками передач. В основе схемы лежат два основных агрегата - гидротрансформатор и планетарная коробка передач.

В современных автоматических коробках передач гидротрансформатор исполняет роль компенсатора, увеличивающего или уменьшающего на небольшую величину основную передачу планетарного механизма. Таким образом, совместная работа двух агрегатов обеспечивает оптимальное число передачи трансмиссии в конкретных условиях.

Большие потери в гидравлике заставили инженеров несколько усовершенствовать работу этого вида автомата. Теперь работа гидротрансформатора на скоростях более 20 км/ч блокируется муфтой, а передача крутящего момента выполняется напрямую через фрикционы на планетарную коробку.

В ряде случаев, вместо подключения гидротрансформатора, его функции на переходных режимах обеспечиваются пробуксовкой пакетов фрикционных накладок, что проще и эффективнее.

Одной из разновидностей автоматической трансмиссии является адаптивная автоматическая коробка, в которой компьютерным блоком управления осуществляется подбор наиболее подходящего передаточного числа в планетарной коробке.

Этот вид автоматической коробки пока остается вне конкуренции в трансмиссии авто повышенной проходимости, внедорожниках и машинах с большим объемом двигателя. В обслуживании и ремонте сложен, требует высокой квалификации и качественных расходных материалов.

Вариаторные системы

В результате 30 лет эволюции первых вариаторов для маломощных мотоколясок и скутеров технологам удалось довести уровень надежности и долговечности толкающего ремня (основного элемента бесступенчатого вариатора) до вполне приемлемой величины пробега в 150 тыс. км. Сам толкающий ремень представляет чудо инженерной мысли. Он изготовлен из большого числа абсолютно одинаковых металлических элементов, благодаря чему ремень может быть гибким и жестким одновременно.

В работе он взаимодействует с двумя шкивами - входным и выходным, обеспечивая практически любое передаточное значение коробки передач. Современные вариаторы получили приемлемо высокий КПД и возможность работать с двигателями мощностью до 100 л.с. Вариатор можно назвать первой из систем, по-настоящему способных непрерывно изменять передаточное число трансмиссии.

Этот вид автоматики не любит пробуксовки, крайне уязвим при низком качестве гидравлической жидкости. В большинстве случаев вариатор комплектуют с гидротрансформатором.

Преимущества - очень точный подбор необходимого передаточного числа трансмиссии. Этот вид коробки капризен, дорог в изготовлении и обслуживании и в ближайшем будущем вряд ли выйдет из ниши малолитражных автомобилей.

Еще информации о различных видах КПП на видео: