Коробки передач (КПП, автоматические коробки передач)

Если Вы не нашли на нашем сайте интересующую Вас коробку передач или ее деталь для спецтехники (дорожно-строительной, сельхозтехники, ...) - не расстраивайтесь, Вы можете обратиться к нашим менеджерам за помощью, указав необходимую запчасть, марку и модель детали или спецтехники (или описать причину неполадки техники/оборудования). Закрепленный за Вами менеджер подготовит информацию по указанной запчасти (или подберет наиболее оптимальный вариант) и укажет Вам возможность, стоимость  и сроки доставки.

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ МЕНЕДЖЕРУ

Коро́бка переда́ч (трансмиссия, коробка переключения передач, коробка скоростей, КП) — агрегат (как правило — шестерёнчатый) различных промышленных механизмов (например, станков) и трансмиссий механических транспортных средств.

Коробка передач в автомобиле (или на любом другом механическим транспортном средстве) - это рычажная (с точки зрения физики) пошаговая система, которая буквально передаёт энергию от двигателя колёсам - то есть та сила, которую вырабатывает двигатель, чтобы привести в движение колёса, сначала проходит через специальную систему, называемую коробкой переключения передач (или распространённой аббревиатурой - КПП). Образно и часто физически коробка передач находится между двигателем и ведущими колёсами - это своего рода посредник в процессе, который заставляет автомобиль двигаться, и это простая в случае механической КПП или вариатора (об этом ниже) и сложная практически во всех остальных случаях часть машины... Как правило.

КП транспортных средств предназначена для изменения частоты и крутящего момента на ведущих колесах в более широких пределах, чем это может обеспечить двигатель транспортного средства. Как правило, это относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС), которые имеют недостаточную приспособляемость. Транспортные средства с паровыми или электрическими (трамвай, троллейбус, электромобиль) двигателями, имеющими высокую приспособляемость и гиперболическую (у паровых) или параболическую (у электродвигателей постоянного тока) тяговую характеристику обычно выполняются без КП. Также КП обеспечивает возможность движения транспортного средства задним ходом и длительного отключения двигателя от движителя при пуске двигателя и работе его на стоянках.

В металлорежущих и других станках КП применяют, в первую очередь, для обеспечения оптимальных режимов резания — частот вращения (скоростей перемещения) режущего инструмента или обрабатываемой детали (например, частота вращения шпинделя токарного или сверлильного станка).

Коробка передач является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля и предназначена для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.

Коробки переменных передач классифицируются по нескольким признакам.

По способу передачи потока мощности

• Механические — коробки передач, в которых используются механические передачи, как правило — зубчатые.
• С соосными валами — выполнены с использованием цилиндрических и конических зубчатых передач.
• Планетарные — выполнены с использованием планетарных рядов.
• Гидромеханические — коробки передач, в которых механические передачи, как правило, планетарные ряды, используются в сочетании с гидравлической передачей (гидромуфта, гидротрансформатор).
• Вариаторные в основе имеют бесступенчатую механическую фрикционную передачу - вариатор, часто в сочетании с гидромуфтой и планетарными или простыми шестеренчатыми передачами.

Классификация КП с соосными валами

• По числу основных валов с шестернями:

-- двухвальные с одной ступенью зацепления оси — наиболее просты, но не имеют прямой передачи (большинство переднеприводных и некоторые заднемоторные автомобили)
-- трёхвальные с двумя ступенями зацепления:
      - соосные — первичный и вторичный вал соосны — имеют прямую передачу, характеризуются уменьшенным поперечным габаритом, но увеличенным (несущественно) продольным (большинство заднеприводных автомобилей), позволяют получить в тех же габаритах больший диапазон редуцирования за счет последовательного преобразования момента
      - с несоосными валами — не имеют прямой передачи (раздаточные коробки полноприводных автомобилей, КПП тракторов)
-- многовальные с переменным числом зацеплений — позволяют получать большое число передач (КПП тракторов, коробки скоростей и подач токарных станков)
-- многовальные с последовательным редуцированием — фактически объединяют в себе несколько последовательно включенных КПП (нашли применение на тракторах и бронетехнике, на станочном оборудовании)
-- безвальные КП
      - соосные безвальные КП (немецкий танк Pz.III)
      - несоосные безвальные КП (немецкий танк Pz.VI «Тигр»)

• По числу ходов (подвижных шестерен-кареток или муфт):
  - двух-, трех-, четырех- и пятиходовые.
   
• По способу переключения ступеней:

-- с подвижными шестернями-каретками (только прямозубые). Применяются там, где переключение осуществляется при остановленных валах (станки, понижающие редукторы тракторов);
-- с торцевыми кулачковыми муфтами и шестернями постоянного зацепления (старые типы тракторов, мотоциклы, многоступенчатые КПП спортивных автомобилей)
-- с постоянным зацеплением шестерен и переключением с помощью зубчатых муфт:
      - без синхронизаторов (раздаточные коробки совр. автомобилей)
      - с синхронизаторами
-- с фрикционным включением ступеней - подавляющее большинство гидромеханических КПП, ходоуменьшители тракторов, реверс редукторы на речных судах
-- с включением ступеней инерционными или центробежными муфтами

Классификация планетарных КП

• По числу степеней свободы при выключении всех фрикционных устройств:

-- с двумя степенями свободы;
-- с тремя степенями свободы;
-- с четырьмя и более степенями свободы.

• По типу используемых планетарных рядов:
  - КП с эпициклическими и с присоединенными планетарными рядами внешнего или внутреннего зацепления.
   

По способу управления

-- С ручным включением передач — передачу включает водитель (оператор).
      - Непосредственного действия — используется только усилие оператора. Приводы непосредственного действия бывают механическими и гидравлическими.
      - Сервоприводы — используется усилие оператора и сервоустройства, при этом основную часть работы выполняет сервоустройство, а усилие оператора необходимо для управления работой сервоустройства. В зависимости от источника (преобразователя) энергии сервоприводы подразделяются на гидравлические, механические, электрические, вакуумные, смешанные и др. В автомобиле- и танкостроении наибольшее распространение получили гидросервоприводы.
-- Автоматические — в зависимости от внешних условий (например, частота вращения и нагрузка на коленчатом валу двигателя) передачи переключает автоматизированная система управления КП без участия водителя.
-- Роботизированная (аналог автоматической) работает так же, как и вышеупомянутая, но посредством компьютера (пример: коробка передач DSG компании Volkswagen).

По числу передач

Указывается число передач переднего и заднего хода.

Типы коробок передач

• Механическая коробка передач — представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач.

Механическая коробка передач (сокращенное наименование – МКПП, обиходное название - механика) представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач. В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатую, пятиступенчатую, шестиступенчатую, семиступенчатую и более коробки передач.

Основными преимуществами механической коробки передач являются простота конструкции, надежность, возможность ручного управления во всех режимах движения. Благодаря этим качествам МКПП является самым распространенным типом коробки передач. Вместе с тем, все больше потребителей в последние годы выбирают коробки с автоматическим управлением.

• Автоматизированная коробка передач — обеспечивает автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов. Начиная с 2010 года, все автомобили в стандартной комплектации оснащаются автоматизированной коробкой передач. 

Коробка-автомат обеспечивает плавное переключение передач и высокую надежность работы. При этом АКПП имеет повышенный расход топлива и низкую разгонную динамику. В ряде конструкций автоматической коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения передач Типтроник, Стептроник.

В настоящее время термином "автоматическая коробка передач" обозначаются не только классическая гидротрансформаторная коробка, а также роботизированная коробка передач и вариатор. Все они имеют электронное управление.

Разновидностью автоматической коробки передач является т.н. адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения конкретного человека.

• Роботизированная коробка передач — представляет собой механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач.

Применение роботизированной коробки передач с двойным сцеплением обеспечивает снижение расхода топлива, высокую разгонную динамику. Благодаря данным качествам, популярность роботов стремительно растет. В настоящее время преселективные коробки передач устанавливаются как на бюджетные автомобили (Volkswagen, Ford), так и автомобили премиум класса (Bentley, Porsche). Известными конструкциями роботизированных коробок передач являются коробки передач DSG (Direct Shift Gearbox), SMG (Sequential M Gearbox), Изитроник.

• Вариаторная коробка передач — это механический узел, предназначенный для передачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колесам.

Благодаря своей конструкции вариатор обеспечивает оптимальные динамические характеристики автомобиля. С другой стороны вариаторная коробка передач имеет ограничения по величине передающего крутящего момента. Отдельные конструкции имеют нарекания в плане надежности и ресурса. Вариаторы используют, в сновном японские автомобильные компании (Nissan, Honda, Subaru), из европейских - Audi. Известными конструкциями вариаторов являются Мультитроник, Экстроид.
 

В зависимости от принципа действия:

(ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные коробки передач. Тип коробки передач во многом определяет тип трансмиссии автомобиля)

• Ступенчатые коробки передач

В ступенчатых коробках передач крутящий момент изменяется ступенчато. К ним относятся механическая и роботизированная коробки передач .

• Бесступенчатые коробки передач

К бесступенчатым коробкам передач относится вариатор (обиходное название вариаторная коробка передач). В отличие от ступенчатых коробок, передаточное число в вариаторах изменяется плавно. Это достигается за счет гидравлического или механического преобразования крутящего момента.

• Комбинированные коробки передач

Комбинированный принцип действия используется в автоматической коробке переключения передач (сокращенное наименование – АКПП, обиходное название – коробка-автомат). Классическая автоматическая коробка передач включает гидротрансформатор (заменяющий сцепление и обеспечивающий безступенчатое регулирование крутящего момента) и механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор). Современные автоматы имеют семь (7G-Tronic) и даже восемь ступеней передач.

ТОРМОЗ-ЗАМЕДЛИТЕЛЬ

РЕТАРДЕР

Тормоз-замедлитель, ретардер (англ. retarder) — устройство, предназначенное для снижения скорости транспортного средства без задействования основной тормозной системы. Использование тормоза-замедлителя необходимо для эксплуатации транспортных средств (преимущественно грузовых автомобилей и автобусов, а также поездов) в горных условиях на длительных спусках. Из большого количества схем чаще всего применяются электромагнитная и гидравлическая. Преимущество гидравлического тормоза-замедлителя в стабильности тормозного усилия по мере повышения температуры, в то время как электродинамический ретардер способен выдавать большее тормозное усилие. Кроме того, существуют тормоза-замедлители, способные к рекуперации энергии при торможении с дальнейшим возвращением её при разгоне.

По месту установки выделяют первичные тормоза-замедлители — установленные на первичном валу коробки перемены передач или на валу двигателя, и вторичные — на вторичном валу КПП.

ИНДУКЦИОННЫЕ ТОРМОЗА TELMA

Индукционные тормоза Telma, обычно называемые электрическими или электромагнитными тормозами, представляют собой тормозную систему прочной конструкции. Они рассеивают значительную часть энергии, выделяющейся при торможении и снижают таким образом нагрузку на обычные тормозные системы.

Тормоза-замедлители Telma обеспечивают рассеивание энергии торможения за счет генерации токов Фуко. В состав тормоза-замедлителя Telma входят неподвижный статор и пара роторов, жестко соединенных с вращающим их приводным валом. Статор и роторы установлены коаксиально друг напротив друга и разделены небольшим воздушным зазором во избежание любого трения.

Статор играет роль индуктора. Он состоит из последовательно соединенной пары электромагнитов, которые при непрерывном протекании электрического тока через обмотки статора создают электромагнитное поле, необходимое для возникновения токов Фуко в материале роторов.

Роторы играют роль якоря. Они изготовлены из специально разработанного проводящего материала, и вихревые токи в роторах возникают только при вращении роторов с помощью приводного вала в магнитном поле, созданном статором.

Токи Фуко по определению представляют собой токи, возникающие в массивном металлическом проводнике при его помещении в переменное магнитное поле. В случае индукционных тормозов Telma изменчивость магнитного поля, воздействию которого подвергаются роторы, достигается за счет вращения последних. Токи Фуко циркулируют вокруг линий магнитного потока, и эти токи также называются вихревыми токами.

Появление токов Фуко в материале ротора приводит к возникновению лапласовых сил, действующих в направлении, противоположном вращению ротора. В результате этого создается тормозящий момент, действующий на приводной вал и замедляющий таким образом движение автомобиля.

Токи Фуко являются причиной интенсивного повышения температуры роторов, тепло от которых отводится в атмосферу посредством системы вентиляции.

Благодаря использованию индукционного тормоза Telma оказывается возможным эффективное торможение вращающегося вала без трения и, следовательно, без износа.

Принцип действия индукционных тормозов может показаться простым, но он основывается на сложных физических законах, как, например, электрическое сопротивление материалов, электромагнетизм, термодинамика и механика жидкости. Общепризнанная компетентность компании Telma в области индукционных тормозных систем базируется на подробном моделировании всех физических законов, лежащих в основе работы индукционных тормозных систем. Такое моделирование подкрепляется многолетним практическим опытом и результатами соответствующих лабораторных исследований.

Преимущества тормозных систем Telma

Индукционные тормозные системы Telma высоко ценятся из-за множества преимуществ.

Тормоз-замедлитель Telma значительно повышает уровень безопасности транспортного средства, способствуя спокойствию и комфорту как водителя, так и пассажиров.

Поддержка процесса торможения увеличивает надежность основной тормозной системы, обеспечивая ее работу и эффективность в экстренных случаях.

Кроме того, использование тормоза-замедлителя Telma позволяет уменьшить расходы, связанные с заменой тормозных колодок и дисков, и, как следствие, является реальным источником экономии на каждый километр пробега.

Наконец, индукционные тормоза Telma не наносят вреда окружающей среде: их работа не вызывает выброса загрязняющих веществ, вследствие чего уменьшается угроза здоровью, связанная с образованием мелких частиц.

ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ РЕТАРДЕР ОТ ИНТАРДЕРА

Интардер — трансмиссионный тормоз-замедлитель автобусов и среднетоннажных грузовиков европейской конструкторской школы; разработка немецкой компании ZF Friedrichshafen AG. По конструкции представляет собой тормоз-замедлитель (ретардер), встроенный (интегрированный — in) в коробку передач.

Если ретардер объединен с коробкой передач, он называется интегрированным: фирма ZF даже ввела для него отдельное название — «интардер».

Интардер соединяется со вторичным валом не напрямую, а через пару шестерен с передаточным отношением примерно 1:2, поэтому скорость вращения ротора здесь в два раза выше (что позволяет улучшить характеристики тормозного момента на малых скоростях).

ИНТАРДЕР

Интардер – это гидродинамический неизнашиваемый тормоз-замедлитель с интенсивным теплообменом. Это устройство для эффективного торможения. Система создает тормозное усилие на вале отбора мощности коробки передач. Создаваемое усилие воздействует напрямую на выходной вал коробки передач и через карданный вал – на колеса автомобиля. Интардер постоянно поддерживает тормозное усилие, даже в момент переключения передачи. 
Тормоз - замедлитель способен на 90% обеспечить торможение, с минимальным задействованием основного тормоза, т.е. фактически свести к минимуму износ тормозных колодок. Значительно повышается управляемость и безопасность движения. 

Вопрос оправданности вложений в это устройство, с одной стороны, можно оценивать по экономии на стоимости обслуживания тормозной системы и времени простоя транспорта, но часто эффективное торможение - это вопрос надежности доставки, сохранности груза и охраны жизни людей. Интардер повышает управляемость, устойчивость автомобиля. Умелое использование интардера, бесспорно, принесет пользу.

• Устанавливается на выходе коробки передач.
• Торможение независимо от оборотов двигателя.
• Пять ступеней торможения обеспечивают мягкую дозировку тормозного усилия. 
• Компактная конструкция интардера практически не влияет на габариты коробки передач.
• Непрерывное тормозное усилие при включении и выключении сцепления или переключении передач.
• Интардер работает с механическими синхронизированными коробками передач ZF и с автоматической коробкой передач AS Tronic, MAN TipMatic®.
• Усовершенствованная конструкция предыдущей модели меньше весит, обладает меньшим уровнем шума и на 25% эффективнее.
• Теперь интардер можно встроить в системы механических или автоматических коробок передач и интегрировать в электронную систему управления тормозным механизмом автомобиля – включая функцию круиз-контроля Tempomat. Это достигнуто благодаря упрощению конструкции стыковочных узлов.
• Интардер может выполнять функции охлаждения и подогрева коробки передач. После пуска двигателя он позволяет быстрее установить необходимую температуру трансмиссионного масла и тем самым - оптимальный температурный режим с точки зрения расхода топлива.
• Функция бремзомат позволяет задать постоянную скорость при движении под уклон. Если установлен Tempomat (Круиз контроль), то возможно задать постоянные скорости движения на равнине в подъем и под уклон.

Intarder Тормоз замедлитель в разрезе Конструкция интардера:

1. привод с цилиндрической зубчатой передачей (1)
2. статор и ротор (2)
3. гидравлический блок управления с электромагнитными клапанами 4+5+6
4. регулируемый гидронасос
5. теплообменник из нержавеющей стали (3)
6. электроника

Масло

Интардер ZF в качестве рабочей жидкости использует масло из коробки передач, что не требует внешних маслопроводов. Теплообменник интардера (3) подключается к контуру охлаждения двигателя. Масло циркулирует между интардером и теплообменником и возвращается в коробку передач. Возникающая при торможении энергия преобразуется в тепловую энергию, нагревая масло, которое отводится через теплообменник в контур охлаждения двигателя. Для защиты двигателя от перегрева в интардере предусмотрена система ограничения тормозной мощности. 
Когда Интардер выключен гидронасос направляет масло из коробки передач минуя камеру Интардера напрямую в теплообменник интардера и опять в коробку передач. Благодаря этому исключаются скачки температуры в коробке передач и достигается пониженная средняя рабочая температура масла. Это продлевает срок годности масла.

Как Интардер управлятся:

Интардер активируется либо с помощью электрического переключателя торможения, либо рабочим тормозом. Управление режимами торможения осуществляется с помощью электронного блока управления, который анализирует число оборотов, температуру жидкости и т.д. 
По сигналу с блока управления срабатывают пропорционально действующий клапан (6) гидравлического блока управления (4) и переключающий клапан (5). Они обеспечивают подачу необходимого количества масла для требуемого момента торможения. В зависимости от температуры охлаждающей жидкости мощность торможения автоматически адаптируется к охлаждающей способности теплообменника двигателя в момент торможения.

Как Интардер устроен и как работает:

При задействовании функции тормоза-замедлителя гидронасос за короткое время подает необходимое количество масла во внутреннюю полость интардера, где вращается крыльчатка ротора, соединенного с выходным валом коробки передач через зубчатую передачу пускового привода. Лопасти ротора и статора располагаются встречно по отношению друг друга. Пусковой привод придает ротору удвоенную скорость вращения относительно выходного вала коробки передач. Ротор разгоняет поток масла в камере инардера и оно нагнетается в полости неподвижных лопастей статора, откуда возвращается обратно на лопасти ротора. При попадании встречного потока масла на лопасти ротора возникает обратный крутящий момент, против направления вращения ротора. 
Таким образом и создается тормозящий момент, который передается обратно на выходной вал коробки передач, т.е. на трансмиссию. Происходит торможение автомобиля.

МОТОРНЫЙ ТОРМОЗ

Также к тормозу-замедлителю относят моторный тормоз, существует несколько его разновидностей. Самая старая конструкция — компрессионный тормоз, применяемый, в частности, на некоторых модификациях двигателей ЯМЗ-236 и 238 для грузовиков МАЗ, Урал, КрАЗ — заслонка в выпускном коллекторе, перекрывающая выход отработавших газов, что создаёт противодавление, тормозящее двигатель и автомобиль. Также при этом отсекается подача топлива в цилиндры. Оба действия выполняют пневмоцилиндры, включаемые педалью, стоящей под педалью сцепления. 

Американский изобретатель Джекобс создал другой тип моторного тормоза — декомпрессионный тормоз, названный в его честь Jake brake и в том или ином виде перенятый производителями других стран.

Суть Jake brake — в выпуске воздуха из цилиндра сразу после такта сжатия, таким образом воздух не используется для сжигания топлива, двигатель не производит полезной работы, а работает как компрессор. К примеру, на двигателе Detroit Diesel MBE 4000 (Mercedes-Benz OM 460 LA), стоящем на некоторых грузовиках Freightliner и других, для торможения каждый цилиндр имеет специальный маленький выпускной клапан, открываемый пневмоприводом. В двигателях Iveco Cursor декомпрессионный тормоз реализован иначе — рокеры (коромысла) выпускных клапанов сидят на эксцентриковом валу, а распредвал имеет по два кулачка на каждый выпускной клапан — высокий и низкий. При обычной работе двигателя клапанами управляют лишь высокие кулачки распредвала, а низкие за счёт зазоров не работают, при повороте эксцентрикового вала рокеры опускаются и низкие кулачки открывают выпускные клапаны после такта сжатия.

ВИДЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АКПП

 

Преобразователь вращения - гидротрансформатор

Принцип функционирования преобразователя вращения

Одним из основных узлов гидромеханической передачи является преобразователь вращения (гидротрансформатор), который служит для автоматического и бесступенчатого (плавного) изменения крутящего момента двигателя (аналог сцепления в механической трансмиссии). 

Внутри гидротрансформатора АКПП находится три лопастных колеса: насос (ротор), турбина и реактор.

Во время работы двигателя он полностью заполняется маслом под давлением, которое совершает сложное движение, передавая крутящий момент двигателя от насосного колеса на турбину.

В процессе своей работы любой гидротрансформатор коробки-автомат может находиться одном из двух состояний:

• функционирования в режиме редуктора,
• функционирования в режиме жидкостной муфты сцепления. 

Характерным отличием первой фазы является большая скорость вращения насоса (ротора) по сравнению с турбиной, когда преобразователь вращения выступает в роли редукторного блока. 

В механических редукторах для привода шестерни большего размера используется шестерня меньшего размера, причем вал большей шестерни вращается медленнее, развивая при этом больший крутящий момент (за счет увеличения плеча). 

В преобразователе вращения, когда насос вращается быстрее турбин