Сравнительная характеристика коробки автомат, вариатор и робот

В настоящее время существуют различные виды коробок переключения передач, которыми оборудуют автомобили, — это может быть автомат вариатор или робот. В статье дана общая информация о коробках передач, рассмотрены их виды, чем они отличаются, приведена сравнительная характеристика разных КПП.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выигрывает перед электромотором легкостью и экономичностью установки, а также рядом других характеристик. ДВС проигрывает электрическому двигателю тем, что у него неравномерный крутящий момент. Решить эту проблему удалось путем переключения передач. Для этого автомобиль оснастили КПП.

Все о коробке передач

Коробка передач является частью конструкции трансмиссии автомобиля с ДВС. Ее назначение — перенаправлять крутящий момент от двигателя с помощью соответствующих валов к ведущей колесной паре. Она обеспечивает тягу авто, его задний ход, разъединяет соединение между мотором и трансмиссией, если автомобиль находится без движения или продолжает движение по инерции.

Все составляющие конструкции коробки передач находятся в картере. Так как они постоянно испытывают значительные нагрузки, то нуждаются в постоянной смазке. Для смазывания используется специальная трансмиссионная жидкость. В зависимости от количества передач, обеспечивающих движение вперед, различают 3-х, 4-х и 5 ступенчатые КПП. Самыми сильными по тяге являются передняя и задняя передачи. Нижние передачи дают более сильный крутящий момент, но скорость авто при этом низкая.

Крутящий момент обеспечивает тягу автомобилю и меняется в зависимости от испытываемых нагрузок. При трогании с места и подъеме с прицепом он намного выше, чем при движении по ровной горизонтальной плоскости, когда сопротивление меньше. Крутящий момент изменяется согласно передаточному числу, которое зависит от деталей, входящих в конструкцию трансмиссии. На многоступенчатой КПП используются пары шестерен. От их размеров зависит крутящий момент и скорость вращения.

Одна шестерня является ведущей и имеет меньший диаметр. Шестерня, имеющая больший диаметр, является ведомой. Кроме того, они отличаются количеством зубьев. Соотношение между зубьями определяет передаточное число. Если применяется несколько пар шестерен, то подсчитывается общее передаточное число.

Каждая пара имеет свое передаточное число, что дает возможность изменять крутящий момент. Ведущие и ведомые шестерни обеспечивают движение машины вперед. Промежуточная, которая находится между ними, меняет направление вращения на противоположное, заставляя автомобиль двигаться назад.

Коробка передач — надежный механизм, который исправно работает в течение всего срока службы автомобиля, если ее правильно эксплуатировать. Основная ее задача — обеспечить наилучший режим работы ДВС в разных условиях при движении машины. Автоматические коробки удобны для неопытных водителей, так как они не требуют отжимать, отпускать сцепление, переключать передачи вручную.

Сравним разные виды

Коробки передач принципом действия разделяются на многоступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. К многоступенчатым относятся механические и роботизированные, в них крутящий момент изменяется ступенчато. К бесступенчатым относится вариатор, в котором крутящий момент меняется плавно. Оба предыдущих принципа действия присутствуют в автоматических коробках переключения передач (АКПП). Ниже будет рассмотрен каждый вид КПП: отличия и особенности.

В механической коробке (МКПП) передачи переключаются ручным способом. Она состоит из набора шестерен, которые в разных сочетаниях создают передачи (ступени), имеющие различные передаточные числа, стабилизатора, валов, механизма переключения передач. Преимущество этих коробок в высоком КПД, хорошей динамике, простоте конструкции, низкой цене, надежности и длительном сроке службы. Расход топлива меньше, чем в других КПП. Основным недостатком является неудобство передвижения по городским пробкам, когда приходится постоянно переключать передачи.

Главное отличие автоматической коробки от механической — то, что переключение передач в ней осуществляется автоматически. Основой коробки является планетарная передача. АКПП включает в себя планерный редуктор, гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления и обеспечивающий изменение передаточного числа.

Редуктор представляет собой конструкцию из нескольких видов шестерен и водила.  Планетарные (сателлиты) шестерни крепятся на водиле, они движутся вокруг солнечной шестерни, расположенной в центре. Вся конструкция размещена внутри внешней кольцевой шестерни, имеющей с сателлитами  внутреннее зацепление.  Когда детали занимают определенное положение по отношению друг к другу, создаются разные передаточные числа. Современные автоматы оснащены несколькими планерными передачами, что позволяет достичь широкого диапазона передаточных чисел.

Вариатор – это коробка передач, в которой отсутствуют ступени. В нее входит 2 шкива, которые соединены ремнем. В сечении данная конструкция выглядит в виде трапеции. Сближаясь, половинки ведущего шкива выталкивают наружу ремень, таким образом, увеличивается радиус, по которому движется ремень. Это способствует увеличению передаточного отношения. Когда половинки раздвигаются, то ремень проваливается вниз и радиус его движения уменьшается, а вместе с ним уменьшается передаточное число. Если радиусы совпадают, то включается прямая передача.

Поначалу ремень изготавливался из резины, что не позволяло создать большой крутящий момент из-за его недолговечности. Затем вместо него стали использовать металлический. Он состоял из металлических пластин, которые были нанизаны на две ленты. Пластины оказывают толкающее действие друг на друга. В качестве ремня может использоваться цепь. Принцип работы цепи и ремня похож, отличие состоит в том, что ремень передает толкающее усилие, а цепь – тянущее. Благодаря толкающему действию, при ременной передаче передается значительно большее усилие.

В конструкцию вариатора входит:

• механизм, который обеспечивает движение задним ходом и плавное трогание с места;
• система управления дисками;
• гидронасос.

Для движения с места применяется пакет фрикционов или гидротрансформатор, который блокируется как только автомобиль начинает двигаться. Для движения задним ходом используется планерная передача. В систему управления входит блок управления, датчики, гидравлическая система, управляющая шкивами. Гидронасос служит для поддержания рабочего давление в гидросистеме и смазывания деталей коробки.

Роботизированная коробка – это механическая КПП, оснащенная блоком управления с двумя приводами. Крутящий момент передается с помощью стандартного однодискового сцепления. Приводы служат для автоматизации процессов. Один из них обеспечивает включение и выключение сцепления, с помощью второго происходит управление механизмом переключения передач. Приводы могут быть электрическими и гидравлическими. Во роботах наряду с автоматическим режимом предусмотрен ручной.

Для устранения недостатков «простого» робота коробку передач модернизировали двумя сцеплениями. Одно сцепление действует только при включении четных передач, другое при включении нечетных. Во время движения автомобиля работает только одно сцепление, в котором диск сомкнут, по нему передается крутящий момент. При этом во 2-м сцеплении диск разомкнут, но передача, которая должна включиться следующей, находится во включенном состоянии. Электроника сама определяет необходимость переключения на другую передачу. В нужный момент диск первого сцепления размыкается, а на втором автоматически смыкается. Благодаря этому переключение происходит без рывков, а мощность непрерывно поступает от мотора к колесам.

 Загрузка ...

Каждая автоматическая КПП отличается своими конструктивными особенностями. В таблице собрана информация о преимуществах и недостатках каждого вида.

Выбор коробки переключения передач зависит от личных предпочтений, манеры езды, условий эксплуатации. Любителям динамичной езды лучше выбирать робот или механику. Робот с одним сцеплением подойдет для любителей спокойной езды. Вариатор устроит тех, кому нравится плавность хода и комфорт. Для комфортной езды по городу и поездам по трассе хорошим вариантом будет гидродинамическая АКПП.

Видео «Виды трансмиссий»

Видео о существующих видах трансмиссий и их преимуществах.