Гидромеханическая коробка передач что это такое

Выбор коробки передач. Что лучше, механика, автомат, вариатор или робот?

гидромеханическая коробка передач что это такое

Механическую коробку передач выбрать, или автоматическую? А если автоматическую, то обычный автомат, «робот», или вариатор? Такие вопросы очень популярны в среде автолюбителей при выборе будь-то нового, будь-то подержанного автомобиля. Интернет заполнен на тему коробок передач, причем как полезной информацией, так и информационным «хламом».

Отличить полезное от хлама может только профессионал в теме. Такой у него, у Интернета, недостаток. Поэтому я решил написать немножко строк про все эти механики, автоматы, роботы и вариаторы, причем, не погружаясь «в гайки», чтобы любой читатель, вне зависимости от уровня технической грамотности, смог понять, о чем идет речь, и что ему, ЛИЧНО, будет лучше.


 

Механическая коробка передач

Начнем с «механики». В случае механической коробки передач, под капотом имеем двигатель, «черный ящик» коробки, со всеми её валами, шестеренками, синхронизаторами и включающими муфтами. А между двигателем и коробкой узел сцепления. На педаль сцепления нажали – двигатель и коробку полностью разъединили.

Пока вы удерживаете педаль сцепления нажатой, силовой агрегат и коробка передач ничем не связаны и вы можете включить любую передачу, исходя из условий движения. Вот это и является основным плюсом «механики», особенно для «продвинутого» водителя, который знает и умеет применять приемы активного управления автомобилем.

Например, в случае переднеприводного авто, «упереться» двигателем в колеса передней оси перед маневром. А в случае заднего привода, «довинтить» машину в вираж, перейти на более крутую траекторию. Но как часто случается, недостатки являются продолжением достоинств.

Активно «драйвануть», конечно, это приятно, а вот орудовать педалью сцепления и рычагом переключения в бесконечных пробках мегаполисов – не самое приятное занятие. Вот это и есть минус.

 

Гидромеханическая автоматическая коробка передач, или «обычный автомат»

Чтобы не управлять коробкой «врукопашную», и не особо напрягаться ручками-ножками в плотном городском потоке, и придумана автоматическая коробка передач. Сначала появилась гидромеханическая АКП (автоматическая коробка передач). Для того, чтобы понять, как она работает, нужен вентилятор (обычный, бытовой) и какая-нибудь детская вертушка-игрушка с винтом-пропеллером, похожим на вентиляторный. Включите вентилятор и поднесите к нему эту игрушку.

Что произойдет? Пропеллер на игрушке тоже будет крутиться! Теперь представьте, что винт приводит в движение не электромотор вентилятора, а двигатель автомобиля. А второй винт находится на валу, уходящем в «черный ящик» с шестеренками, муфтами, и всем прочим. Оба этих винта заключены в герметичный корпус, заполненный специальной трансмиссионной жидкостью, который называется гидротрансформатором.

  Для чего эти страсти? А для того, чтобы плавно трогаться, как можно плавнее переключать передачи безо всякого сцепления «от ноги» водителя, как в «механике» между двигателем и «черным ящиком» с шестеренками. Ведь для того, чтобы тронуться, нужно плавненько соединить мотор и «черный ящик» коробки. Вот гидротрансформатор, совершенно не теряя усилий от двигателя, это и делает. А жидкость нужна для того, чтобы через нее передавать вращательное движение.

А то воздух, он не справится. Плотность воздуха мала для передачи энергии на таких скоростях вращения. Что же касается переключений передач, то они выполняются по команде блока управления, автоматически, в зависимости от условий движения. Раньше эти блоки были гидравлические, сейчас электронные. В общем, всё в гидромеханической АКП, вроде, хорошо. Сама едет, сама переключается.

Водителю остается только жать педали «газа» и тормоза, да селектор «автомата» щелкать между «Паркинг», «Драйв» и «Назад». Причем работает эта штука вполне надежно. Если не изображать из себя Шумахера на АКП, и соблюдать Регламент ТО, то и не ломается.

Но недостатки есть.

Главные среди них – ощутимые моменты автоматических переключений диапазонов АКП в «черном ящике» с шестеренками, и более высокое потребление горючего, в сравнении с «механикой» при одинаковых силовых агрегатах. Потребность в большем комфорте, возраставшие цены на топливо и забота об экологии стимулировали инженеров подумать на тему автоматизации ещё раз.

 

«Вариатор». Вариаторная АКП

Чтобы понять, до чего додумались инженеры, представьте велосипед. Педали, две звездочки, а между ними – цепь. На заднем колесе чуть более продвинутых моделей есть несколько звездочек, чтобы можно было передачи переключать. Переключил на большую звездочку – крутить педали легче и можно ехать в крутую горку, только чаще крутить педали приходится.

Скорость велосипеда при этом падает, но это плата за высокую тягу. А если ехать по ровной местности, или с горы, то включил звездочку сзади поменьше – крутишь педали реже, а скорость велосипеда растет. Теперь представьте, что на велосипеде вместо цепной передачи стоит ременная.

То есть, вместо цепи – ремень, вместо звездочек — шкивы, только вместо кучи звездочек на заднем колесе – ОДИН шкив, но его диаметр может плавно изменяться.

Представили? Вот, перед вами, вариаторная автоматическая коробка передач! Один шкив – постоянного размера, второй – переменного и его диаметр меняется по команде блока управления, подстраиваясь под условия движения. А между ними – прочнейший «ремень», представляющий собой или многозвенную цепь, или составной, из металлических пластин.

Плавное изменение диаметра одного из этих шкивов приводит к тому, что моменты переключений АКП не ощущаются вовсе. Ведь их попросту нет, этих моментов переключений. J Изумительно комфортная штука в работе, этот вариатор! Но и в нем не обошлось без недостатков, существенных и помельче.  «Вариаторы» недёшевы. Также они категорически не любят пробуксовок.

Из-за того, что между «черным ящиком» со шкивами и ремнем приходится ставить все тот же гидротрансформатор (трогаться-то нужно!), а также из-за механического трения в «черном ящике», потери энергии достаточно велики, расход топлива, в с сравнении с «обычной» АКП, немногим меньше. А может быть и больше.

А еще приходится с программами двигателя «поколдовать», чтобы он не гудел, как троллейбус на постоянных оборотах при разгонах. Ведь ступенчатого переключения передач – нет. Поэтому инженерам опять открылся простор для изысканий.

«Роботы». Роботизированные коробки передач

Чтобы преодолеть недостатки гидромеханических и вариаторных АКП, несколько конструкторских школ обратили свое внимание на обычную механическую коробку.

А что если заменить ножной привод сцепления электроприводом, рычаг переключения передач и тяги к «черному ящику» с шестеренками электрическими исполнительными механизмами, и управлять сцеплением и переключениями с помощью электронного блока, исходя из условий движения? Конечно, легко и скоро только сказка сказывается.

Над программами управления для этого блока и надежностью электропривода инженерам пришлось крепко повозиться, но автоматизированные механические коробки передач, которые журналисты окрестили «роботизированными», или «роботами», пошли в серийное производство для автомобилей малых классов. Они представляют собой именно классическую «механику», в которой управление сцеплением и переключениями передач осуществляется электронным блоком.

Главное достоинство большинства «роботов» — высокая топливная экономичность, для чего они, прежде всего и создавались. Ведь компьютер с совершенной программой управления никогда не ошибается, никогда не сердится, не впадает в депрессию и никогда не устает, в отличие от водителей с разным опытом, мастерством и стойкостью к физическим и моральным нагрузкам.

Поэтому автомобиль с «роботом» расходует меньше топлива, чем такое же авто с любой другой коробкой, включая «механику». А ещё такой «робот» дешевле любой другой АКП в покупке, при заказе нового авто. Вот так. 

Но и тут без недостатков не обходится. Как ни старались инженеры оптимизировать моменты переключений, «клевки» автомобиля носом при буйных разгонах весьма ощутимы. Такие «роботы» для экономичной и спокойной езды, а не для «шумахера». Еще они не любят пробуксовок в агрегатах сцепления. Пришлось инженерам опять поднапрячься.

«Роботы» класса DSG от Volkswagen

Представьте себе автомобиль с шестиступенчатой механической коробкой передач. Представили? Только коробка эта не совсем обычна. Точнее, совсем не обычна. Она как бы состоит из ДВУХ агрегатов, причем 1-я, 3-я и 5-я передачи связаны с двигателем через один модуль сцепления, а 2-я, 4-я и 6-я – через другой.

Получается что-то вроде «два в одном». А теперь представьте, что все управление – полностью автоматическое, электронное и электрическое. Причем, когда вы разгоняетесь, например, на 2-й передаче, блок управления УЖЕ ВКЛЮЧИЛ 3-ю, и только выжидает наилучший момент чтобы сделать моментальный «клац-клац» независимыми сцеплениями, чтобы «отпустить» вторую передачу и «врубить» заранее подготовленную 3-ю.

Переключения в такой АКП занимают не просто доли секунды, а миллисекунды! Водитель и пассажиры этих переключений просто не замечают, и разгон плавен, и очень быстр. Например, в DSG, которую первым в мире поставил на конвейер концерн VOLKSWAGEN, моменты переключений занимают 7 миллисекунд. Это гораздо быстрее, чем вы мигаете глазами.

Поэтому никаких рывков и толчков, как у «роботов» описанных выше, нет.

ГАРАНТИЯ НА DSG 7 SPEED увеличена до 5 лет или 150 000 км пробега:

Концерн VOLKSWAGEN AG, идя на встречу пожеланиям клиентов, с целью сохранения уверенности покупателей в автомобилях концерна, осуществляет за счет завода изготовителя бесплатный ремонт или замену узлов коробки передач DSG 7 DQ 200 в срок до 5 лет или до достижения 150 000 км пробега с момента передачи автомобиля первому покупателю. При обращении владельца автомобиля к официальным дилерам с претензией по работе DSG 7 DQ 200 бесплатно будут проводиться диагностика и при необходимости бесплатный ремонт в соответствии с актуальными техническими рекомендациями концерна.

Точно так же такие «роботизированные» коробки переключаются не только «вверх», но и вниз. Блок управления коробкой внимательно «наблюдает» за действиями водителя с помощью датчиков на педалях и рулевом механизме, и заранее подготавливает наилучшую передачу для целей водителя.

Если я скажу, что такие «роботы» класса VW DSG работают блестяще, то это не будет преувеличением, причем не только с точки зрения переключений передач. Их блоки управления тоже не «устают» и не «ошибаются», поэтому потребление топлива у автомобиля с DSG, особенно в городском цикле, меньше, чем с любой другой коробкой, включая «механику».

Что же касается недостатков, то их мало, но они, увы, есть: Высокая стоимость и неприемлемость пробуксовок в агрегатах сцепления (впрочем, какое сцепление это любит?).

Резюме:

Как видите, однозначно сказать, что лучше, и что хуже, нельзя. Каждому свое!

 механика» или «робот» Если вы активный драйвер, понимаете толк в скоростном и маневренном управлении автомобилями
традиционная гидромеханическая АКП Если вы выбираете внедорожник, хотите комфорта в городе, но и за город выбираетесь, причем, не только на шоссе
простой «робот» Если вы спокойный водитель, ездите по городу, выбираете малый автомобиль и экономичность для вас очень важна – то более простой «робот» вас вполне устроит
«Вариатор» этот тип коробки будет хорош для поклонников предельной плавности хода

 Вот такие варианты. 

Источник: https://www.atlantm.ru/expert/stats/stats_136.html

Гидромеханическая трансмиссия – все ради комфорта

гидромеханическая коробка передач что это такое

Традиционное устройство автомобиля включает в себя в качестве обязательного элемента его конструкции такие узлы, как сцепление и КПП. Однако меняющийся стиль и образ современной жизни, с уклоном в сторону обеспечения все большего комфорта, приводит к изменению этих традиционных узлов машины. Им на смену зачастую приходит гидромеханическая трансмиссия.

Трансмиссия? А это что такое и зачем?

Для автомобиля трансмиссией будет всё, что обеспечивает поступление крутящего момента к колёсам от двигателя, в том числе КПП и сцепление. В классическом транспортом средстве это было именно так.

Но, как уже отмечалось выше, в современных легковых автомобилях им на смену приходит АККП. В этом случае управление машиной значительно упрощается – не надо пользоваться сцеплением и переключать вручную КПП.

Педаль сцепления просто-напросто отсутствует, а переключения выполняются автоматически.

Происходит это благодаря гидромеханической коробке передач. Чтобы понять, что это такое, лучше всего вспомнить о двух основных моментах, возникающих во время управления автомобилем:

  • необходимости отключения от двигателя трансмиссии при переключении передач;
  • изменении значения крутящего момента, передаваемого от мотора к колесам при изменении дорожных условий.

В обычной автомашине это происходит при нажатии на сцепление и переключении ручки коробки передач. Однако в машинах с АКПП подобное действие во многих случаях выполняет гидромеханическая коробка передач.

Об устройстве гидромеханической коробки

Говоря про устройство применяемой в составе легкового автомобиля гидромеханической коробки передач, надо отметить ее основные узлы:

  1. гидротрансформатор;
  2. управляющие механизмы;
  3. механическая коробка передач.

Про гидротрансформатор

Основой гидромеханического автомата является гидротрансформатор. Фактически в гидромеханической АКПП он выполняет роль, аналогичную сцеплению в обычном автомобиле – передает момент от двигателя к коробке.

Как видно из рисунка, устройство гидротрансформатора довольно простое и включает в себя три колеса специальной формы:

  • насосное, осуществляющее связь между двигателем и гидротрансформатором;
  • турбинное, выполняющее связь с валом (первичным) коробки передач;
  • реакторное, предназначенное для усиления крутящего момента.

Все эти турбины закрыты специальным корпусом и на три четверти погружены в масло, заполняющее внутренний объем. Гидромеханический привод работает таким образом – насосное колесо, на которое поступает вращающий момент от двигателя, вращаясь, направляет на турбинное колесо поток масла, которое им раскручивается и предает усилие на вал коробки передач.

Происходит циркуляция масла по сложной траектории – с внешней части насосного кольца на внешнюю часть турбинного, а затем через центр устройства обратно к насосному. Следствием такого движения является гидромеханическая передача момента к коробке передач от мотора.

Такой гидромеханический привод обладает особенностью – из-за присутствия третьего, реакторного колеса, возможно усиление передаваемого момента. Происходит это благодаря его расположению в центре гидротрансформатора.

Когда осуществляется гидромеханическая передача момента, поток масла от турбинного колеса направляется к центру устройства и затем возвращается обратно к насосному. Однако на его пути расположено реакторное колесо, и поток, оказывая на него давление, вызывает с его стороны ответную реакцию, которая, воздействуя на турбину, усиливает момент, переданный от насосного колеса.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать стойку для дрели

Такое дополнительное воздействие, возникающее, когда происходит гидромеханическая передача мощности от мотора, приводит к тому, что она увеличивается. Величина усиления зависит от разности скоростей межу колесами гидротрансформатора, чем она больше, тем более значительным оно будет.

Это особенно полезно при начале движения, когда выполняется гидромеханическая передача мощности от двигателя, работающего на холостом ходу, к неподвижной трансмиссии.

Очень полезным фактом являет то, что гидравлический привод автоматически устанавливает нужное передаточное число между колесами и двигателем, благодаря изменению величины напора жидкости при ее передаче между напорным и турбинным дисками.

Однако диапазон такого изменения достаточно небольшой, и при этом отсутствует возможность, используя гидромеханический привод, разорвать связь между трансмиссией и мотором, поэтому гидротрансформатор работает последовательно с планетарной коробкой, позволяющей устранить отмеченные недостатки.

Про планетарную коробку

В гидромеханической АКПП чаще всего используется планетарный механизм, устройство которого понятно из приведённого ниже рисунка.

В самом простейшем варианте крутящий момент поступает на солнечную шестерню 6, с которой шестерни-сателлиты 3 находятся в постоянном зацеплении, они свободно вращаются на своих осях. На них установлено водило 4, соединенное с валом 5, сателлиты 3 постоянно находятся в зацеплении с шестерней 2, на внутренней поверхности которой имеются зубья.

Когда коронная шестерня 2 заторможена, момент через водило 4 поступает на ведомый вал, а когда шестерня расторможена, то сателлиты передают момент на нее, а ведомый вал остается неподвижным.
В АКПП используются фрикционные муфты сцепления и ленточные тормоза, а управление ими осуществляется с помощью гидромеханической системы, представляющей собой различные каналы, пружины и насос для создания давления масла.

Достоинства и недостатки гидромеханической коробки

В соответствии с приведенным описанием конструкцию гидромеханической коробки передач можно представить как последовательное соединение гидротрансформатора, коробки передач (обычно планетарной) с фрикционами, а также гидравлической системой управления.
Достоинством такой АКПП считаются:

  1. исключение ручного переключения передач;
  2. обеспечение передачи мощности без прерывания и рывков, особенно при начале движения.

Однако такая АКПП обладает и своими недостатками. Один из них – потеря крутящего момента, вызванная тем, что в состав автоматизированной коробки входит гидротрансформатор.

По данным проведенных замеров, эффективность подобной АКПП не превышает восьмидесяти шести процентов, тогда как у обычной механической коробки она составляет девяносто восемь процентов.

Однако это самый простой вариант гидромеханической АКПП, разрабатываются и устанавливаются на легковые автомашины новые, значительно более совершенные варианты подобной коробки.

Гидромеханическая коробка позволяет освободить водителя от их переключения при движении автомашины, что особенно актуально для начинающих водителей, повысить безопасность движения и обеспечить при этом дополнительный комфорт.

Источник: https://znanieavto.ru/kpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Гидромеханическая коробка передач: принцип работы

гидромеханическая коробка передач что это такое

Молодые автомобилисты часто встречают в сети интернет информацию о гидромеханической коробке передач автомобиля. Однако они до конца не понимают принцип ее работы. В этой статье мы расскажем, как работает гидромеханическая коробка передач, и почему она удобнее обычной механической коробки передач.

Конструкция гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка передач имеют немаловажную особенность – она обеспечивает автоматическое сцепление. Водителю не нужно постоянно нажимать педаль сцепления. Несмотря на отсутствие педали сцепления, Гидромеханика все-таки состоит из механической коробки передач и гидротрансформатора. Механическая КПП при этом может иметь разный принцип работы:

— двухвальный;

— трехвальный;

— многовальный;

— планетарный.

Вальный принцип работы гидромеханической коробки передач чаще всего применяется в крупном автомобильном транспорте: автобусах и грузовиках. Вальная гидромеханика работает на основе фрикционов – многодисковых муфт, которые работают в масле. Такой принцип работы позволяет избежать разрыва мощности и крутящего момента при переключении передач.

Также гидромеханическая коробка передач включает в себя ведущий, промежуточный и ведомый валы, многодисковое фрикционное сцепление (фрикцион) и зубчатую муфту. Управляет всеми этими подвижными механизмами передний и задний гидронасос. С помощью центробежного регулятора будет происходить автоматическое переключение передач.

Принцип работы гидромеханической коробки передач

Принцип работы гидромеханической коробки передач описан в таблице ниже.

Составляющие Описание
Колеса с лопатками Гидравлический механизм такой КПП состоит из трех колес: турбинного колеса, насосного колеса и колеса реактора.
Колесо насоса Колесо насоса. работает с той же скоростью вращения, что и маховик двигателя
Турбинное колесо При работе колеса насоса масло поступает на его наружную часть и под действие центробежной силы заставляет вращаться лопатки турбинного колеса.
Колеса реактора После турбинного колеса масло поступает на колесо реактора, которое безударно и плавно транспортирует масло снова в насосное колесо. Благодаря циркуляции масла и перемещается крутящий момент от двигателя к колесам.

Планетарная механическая коробка передач

Является разновидностью гидромеханической коробки передач. Она состоит из планетарных механизмов. солнечная шестерня закреплена на ведущем вале. Солнечная шестерня сцеплена с шестернями-сателлитами, которые свободно располагаются на своих осях. Сателлиты уже соединяются с ведомым валом через водило.

Крутящий момент передается от ведущего к ведомому валу с помощью ленточного тормоза и коронной шестерни. При вращении шестерни сателлиты вращаются вокруг своих собственных осей. Крутящий момент от этого движения через водило передается на ведомый вал. Растормаживание коронной шестерни с помощью ленточного тормоза обеспечивает вращение шестерни. Сателлиты перекатываются по ней беспрепятственно, при этом ведомый вал остается неподвижным.

Источник: https://motormania.ru/gidromexanicheskaya-korobka-peredach-princip-raboty/

Гидромеханическая коробка передач что это такое: принцип действия видео

Одним из элементов системы управления автомобилем является гидромеханическая трансмиссия. Благодаря ей водитель может переключать передачи плавно и без рывков. Гидромеханическая коробка передач — что это такое? Давайте разберемся.

Гидромеханическая коробка передач

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Для автомобиля и подобного ему транспортного средства трансмиссией является узел, который передает от двигателей к колесам крутящий момент. Так это выглядит в автомобилях со сцеплением, но их постепенно вытесняют с рынка АКПП.

«Автоматы» сегодня ставят все чаще. В них не предусмотрено сцепления, а передачи переключаются автоматически. Гидромеханика помогает облегчить задачу смены передач во время движения.

В классических коробках при управлении автомобилем выполняются следующие процессы:

  • отключение трансмиссии от двигателя в момент смены передач;
  • при изменении дорожных условий изменение величины крутящего момента.

Корпус гидротрансформатора вращается вместе с насосным колесом. Турбина с корпусом не связана (за исключением периода блокировки ГТ) – она соединена с валом коробки.

Реактор при этом закреплен через обгонную муфту – она не дает ему проворачиваться под напором потока, когда разница в скорости вращения насосного и турбинного колес велика, но позволяет вращаться вместе с ними в одном направлении, когда автомобиль движется с постоянной скоростью и проскальзывание ГТ минимально. Так удается поднять КПД коробки.

Для выполнения этих действий и необходима гидромеханическая АКПП. Она одновременно выполняет функции сцепления и трансмиссии. Эту коробку специально придумали для использования в городских условиях, где постоянно выжимать сцепление может быть проблематично из-за частых остановок в пробках. Управляется автомобиль с гидромеханикой при помощи педалей тормоза и газа.

Разновидности гидромеханики

В состав этой трансмиссии обязательно входит гидротрансформатор, составляющие системы управления и механическая коробка. Она может быть одной из нескольких систем:

  • многовальной;
  • двухвальной;
  • трехвальной;
  • планетарной.

Последняя разновидность коробки наиболее распространена. Она часто устанавливается на легковые автомобили, так как не имеет высокой металлоемкости. Она отличается меньшим шумом при работе, высоким сроком службы и компактностью.

Вальные механизмы можно встретить на грузовиках и автобусах. В них для переключения передач предусмотрены многодисковые муфты, которые помещены в масло. Первая передача и задний ход включаются при помощи зубчатой муфты. Благодаря особому устройству вальных коробок переключение скоростей происходит за счет работы коленчатого вала. Скорость движения при этом не снимается, крутящий момент и мощность не разрываются.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Источник: https://akppgid.ru/vse-ob-akpp/gidromexanicheskaya-korobka-peredach.html

Гидромеханические коробки передач

Основным неудобством при использовании механических ступенчатых коробок передач является то, что водителю для переключения передач постоянно приходится нажимать на педаль сцепления и перемещать рычаг переключения передач. Это требует от него затрат значительных физических сил, особенно в условиях городского движения или при управлении автомобилем, работающим с частыми остановками.

Для устранения таких неудобств и облегчения работы водителя на легковых, грузовых автомобилях и автобусах все более широкое применение получают гидромеханические коробки передач. Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач.

При гидромеханической коробке передач управление движением автомобиля осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью.

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач. При этом механическая коробка передач может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.

Гидромеханические коробки с вальными механическими коробками передач применяются главным образом на грузовых автомобилях и автобусах.

Для переключения передач в таких коробках используются многодисковые муфты (фрикционы), работающие в масле, а иногда – для включения низшей передачи и заднего хода – зубчатая муфта.

Переключение передач фрикционами происходит без снижения скорости вращения коленчатого вала двигателя, т.е. бесступенчато – без разрыва передаваемых мощности и крутящего момента.

Гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками передач получили наибольшее распространение и применяются на легковых, грузовых автомобилях и в автобусах.

Их преимущества: компактность конструкции, меньшие металлоемкость и шумность, больший срок службы.

К недостаткам относятся сложность конструкции, высокая стоимость, пониженный КПД.

Переключение передач в этих коробках производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также снижает их КПД.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор (рисунок 1) представляет собой гидравлический механизм, который размещен между двигателем и механической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатками – насосного (ведущего), турбинного (ведомого) и реактора.

Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены турбинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач, и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода.

Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.

Рисунок 1 – Гидротрансформатор

а – общий вид; б – схема; 1 – маховик; 2 – турбинное колесо; 3 – насосное колесо; 4 – реактор; 5 – вал; 6 – муфта

При работающем двигателе насосное колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение.

Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента.

Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу, обеспечивая передачу крутящего момента в гидротрансформаторе.

Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места. В этом случае реактор неподвижен, так как заторможен муфтой свободного хода.

По мере разгона автомобиля увеличиваются скорости вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается, и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты.

Таким образом происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и ведущими колесами автомобиля. Это обеспечивается следующим образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес автомобиля при увеличении сопротивления движению возрастает динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине и, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.

Планетарная коробка передач

Планетарная коробка передач включает в себя планетарные механизмы. В простейшем планетарном механизме (рисунок 2) солнечная шестерня 6, закрепленная на ведущем валу 1, находится в зацеплении с шестернями-сателлитами 3, свободно установленными на своих осях. Оси сателлитов закреплены на водиле 4, жестко соединенном с ведомым валом 5, а сами сателлиты находятся в зацеплении с коронной шестерней 2, имеющей внутренние зубья.

Рисунок 2 – Планетарный механизм

1 – ведущий вал; 2 – коронная шестерня; 3 – сателлиты; 4 – водило; 5 – ведомый вал; 6 – солнечная шестерня; 7 – тормоз

Передача крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 5 возможна только при заторможенной коронной шестерне 2 при помощи ленточного тормоза 7.

В этом случае при вращении шестерни 6 сателлиты 3, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2, начнут вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило 4 будут вращать ведомый вал 5.

При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным.

На рисунке 3 приведена схема гидромеханической коробки передач, которая состоит из гидротрансформатора, трехвальной двухступенчатой механической коробки передач и системы управления. Наличие двухступенчатой механической коробки передач увеличивает диапазон регулирования крутящего момента.

Рисунок 3 – Схема гидромеханической коробки передач

1, 6, 7, 9, 10, 11, 13 – шестерни; 2, 3, 17 – фрикционы; 4 – муфта; 5, 12, 19 – ведомый, промежуточный и ведущий валы; 8 – регулятор; 14, 15 – насосы; 16 – коленчатый вал; 18 – гидротрансформатор

Гидромеханическая коробка передач включает ведущий 19, ведомый 5 и промежуточный 12 валы с шестернями, многодисковые фрикционные сцепления 2, 3, 17 (фрикционы) и зубчатую муфту 4 с приводом. К системе управления относятся передний 15 и задний 14 гидронасосы и центробежный регулятор 8, который воздействует на фрикционы 2, 3, 17, обеспечивающие переключение передач.

В нейтральном положении все фрикционы выключены, и при работающем двигателе крутящий момент на вторичный вал 5 не передается. На I (понижающей) передаче системой управления автоматически включается фрикцион 2.

При этом ведущая шестерня 1, свободно установленная на ведущем валу 19 коробки передач, блокируется валом, а зубчатая муфта 4 устанавливается вручную в положение переднего хода с помощью дистанционной системы управления.

Крутящий момент на I передаче от гидротрансформатора передается через фрикцион 2, шестерни 1, 13, 11, 10 и зубчатую муфту 4 на ведомый вал 5 коробки передач.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как правильно сделать обрешетку под металлочерепицу

При разгоне на I передаче, когда гидротрансформатор автоматически осуществляет заданный диапазон регулирования крутящего момента, скорость возрастает до оптимального значения для переключения на II передачу. В этом случае центробежный регулятор 8 дает сигнал на включение фрикциона 3 и отключение фрикциона 2.

Автоматическая система управления обеспечивает включение II (прямой) передачи, при этом крутящий момент от первичного вала 19 коробки передач передается через фрикцион 3 непосредственно на вторичный вал, и скорость автомобиля возрастает до значения, определяемого диапазоном регулирования гидротрансформатором.

Гидромеханическая коробка передач на автомобилях

На рисунке 4 представлена двухступенчатая гидромеханическая коробка передач легкового автомобиля.

Она состоит из гидротрансформатора 1, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управления с кнопочным переключением передач.

Кнопки соответственно означают: нейтральное положение, задний ход, I передача и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

Рисунок 4 – Гидромеханическая коробка передач легкового автомобиля

1 – гидротрансформатор; 2, 4 – тормозные механизмы; 3 – фрикцион; 5, 6 – планетарные механизмы

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной I передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на II передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движение автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

Другие статьи по коробкам передач

Источник: https://carspec.info/gidromehanicheskie-korobki-peredach

Схватка автоматов: Сравнение коробок

Покупая машину с «автоматом», обязательно уточните — с каким именно. Монополия коробок с гидротрансформаторами осталась в прошлом. Сегодня «ленивым» водителям придется выбирать между гидромеханической коробкой, вариатором, «роботом» или скоростным «роботом» DSG. «Популярная механика» протестировала четыре типа коробок передач и сделала свои выводы.

DSG — это две роботизированные коробки передач, объединенные в одном агрегате. Одна отвечает за четные передачи, вторая — за нечетные и передачу заднего хода. Сцепление составлено из двух комплектов фрикционов — внешнего и внутреннего, которые погружены в общую масляную ванну

Когда работает «четная» коробка, в «нечетной» уже включена нужная передача. Когда размыкается один из комплектов фрикционов, другой одновременно с ним смыкается. Это обеспечивает практически мгновенную смену передач: связь между двигателем и колесами прерывается лишь на считаные миллисекунды, когда одно сцепление уже почти разомкнуто, а другое еще не до конца замкнуто

Уточним сразу, мы не поклонники автоматических коробок. Но хотя все редакторы журнала ездят на автомобилях с механическими коробками передач, в «пробках» нас посещает мысль — к чему вся эта акробатика с двумя ногами и рукой, если можно обойтись одной правой.

Ведь за последнее десятилетие не только появились новые типы коробок передач, но и заметно прогрессировали традиционные.

Мы решили выяснить, на какой из «автоматов» мы готовы пересесть с «механики», и пригнали на стоянку издательского дома четыре новых автомобиля с четырьмя разными коробками передач.

Цена традиции

Mitsubishi Outlander XL, как и водится у японцев, — продолжатель старинных традиций. Правда, не японских, а американских. Гидромеханическая трансмиссия, которая применяется на этом автомобиле, — генетический потомок «автоматов», которые в 1930-е годы устанавливали на автомобили Cadillac. Связь с двигателем, как и у них, осуществляется через гидротрансформатор, а изменение передаточного числа — с помощью планетарной передачи.

Кажется странным, что гидромеханическая коробка, которая первой стала массовым устройством, технически устроена значительно сложнее других конструкций. Но это легко объяснимо: на самом деле вариатор и «роботизированная» коробка были придуманы раньше «гидромеханики». Просто технологии того времени не позволили сделать такие коробки достаточно надежными и недорогими, так что еще полвека гидромеханика оставалась монополистом на рынке «ленивых» водителей.

Главное, что нужно знать о гидротрансформаторе, это то, что, в отличие от гидромуфты, он состоит из трех, а не двух рабочих колес.

Эта особенность (не будем вдаваться в тонкости гидродинамики) позволяет гидротрансформатору увеличить крутящий момент, что крайне удобно на некоторых режимах — например, при трогании машины с места.

В теории на автомобиле можно было бы обойтись одним лишь гидротрансформатором, но беда в том, что при больших передаточных отношениях КПД его работы сильно снижается. Именно это и вынуждает производителей дополнительно применять планетарный редуктор для изменения передаточного числа.

Тем не менее и такая схема выглядит крайне расточительной. Поэтому на большинстве режимов у гидротрансформатора блокируется одно из рабочих колес. Это превращает его в более энергосберегающую гидромуфту. В результате средний КПД такой трансмиссии уже достигает примерно 85−90%. До топливного кризиса конца 1970-х годов такой показатель вполне устраивал потребителей. Но с ростом цен изготовителям автоматических коробок пришлось прибегнуть к дополнительным ухищрениям.

Теперь трансформаторы не просто превращались в муфты, а блокировались механически — насосное и турбинное колеса жестко соединялись фрикционной муфтой. Причем если поначалу такую блокировку применяли только на высших передачах, то затем на некоторых «автоматах» колеса трансформатора стали блокировать на всех передачах, кроме первой. Еще совершеннее гидромеханические «автоматы» стали с появлением электронного управления в конце 1980-х.

Теперь оптимальный момент переключения передач можно было выбирать точнее, учитывая, например, изменения массы автомобиля или стиль езды водителя. Такие адаптивные аппараты некоторое время набирают статистику, а затем, распознав, к какому типажу относится водитель, идут у него на поводу: переключают передачи на повышенных оборотах, если хозяин любит погонять, или на более низких, сокращая расход топлива спокойному водителю.

Существует и альтернативный подход: водитель может сам выбрать один из возможных алгоритмов работы коробки — экономичный, спортивный, зимний Одновременно у гидромеханики росло количество ступеней, и при этом, как ни удивительно, уменьшались ее вес и размеры. Так что в XXI век такая коробка вступила сильно улучшенной и проработанной.

Но смогут ли годы доработок защитить традиционный «автомат» от нападок дерзких новичков? Поездив на 220-сильном Mitsubishi Outlander XL, мы пришли к выводу, что дни гидромеханической трансмиссии сочтены. Хотя в целом коробка произвела довольно приятное впечатление, веских доводов в ее пользу мы не нашли. Конечно, это самая отработанная конструкция из всех «автоматов», и к мнению механиков, рекомендующих не связываться с новомодными вариаторами и «роботами», пожалуй, стоит прислушаться.

Но в то же время это самый прожорливый из всех «автоматов». Поэтому на 170-сильной версии этой же модели вместо «гидромеханики» стоит вариатор. Вероятно, он бы стоял и на нашем мощном Outlander, но один из недостатков вариаторов все еще ограничивает область их применения. Дело в том, что они боятся больших крутящих моментов.

Ценители плавности

Тем не менее надо признать: за последнее десятилетие в этом вопросе наметился заметный прогресс.

Если лет десять назад самым мощным серийным автомобилем с вариатором был 114-сильный Honda Civic, то сегодня бесступенчатые трансмиссии уже можно встретить на машинах с моторами мощностью более 200 л.с.

Правда, такие показатели достигаются путем технических ухищрений и заметного повышения стоимости агрегатов, поэтому на очень мощных автомобилях вариатор пока скорее исключение, чем правило.

К бесступенчатой трансмиссии автомобильные конструкторы шли давно, понимая, что таким образом можно обеспечить работу двигателя на наиболее благоприятных оборотах во всех режимах. Поэтому в Штатах патент на вариатор был получен еще в 1897 году. Правда, впервые на серийном легковом автомобиле клиноременный вариатор появился только в 1958 году — это был небольшой 20-сильный седан DAF 600.

Изменение передаточного отношения осуществлялось двумя шкивами с раздвижными коническими половинками, соединенными между собой ремнем. Когда половинки ведущего шкива были максимально раздвинуты, а ведомого — сдвинуты, вариатор обеспечивал низшую передачу, в противном случае — высшую. Вариатор на тот момент в массы не пошел: КПД у него был низкий, неважной была и надежность.

Поэтому о бесступенчатых коробках забыли — до тех пор, пока в конце 1980-х они вновь не появились в Японии. С этого момента и начинается их нынешняя автомобильная история. Вариаторы быстро прогрессировали. Чтобы они могли работать с большим крутящим моментом, были усовершенствованы прежние конструкции.

Так, подразделение Audi cтало использовать вместо ремня клиновидную цепь, а конструкторы Nissan разработали торовый вариатор. На нашем тестовом автомобиле Nissan X-Trail стоит обычный клиноременный вариатор M-CVT. Со 169-сильным мотором сегодня сможет совладать и он. Примечательность этого агрегата в том, что он оборудован «ручкой», позволяющей выбирать одно из шести фиксированных передаточных чисел.

Нам она, впрочем, показалась баловством: ведь работа вариатора в автоматическом режиме нареканий практически не вызывает. Правда, придется смириться с тем, что двигатель будет жить своей жизнью, но, в отличие от более ранних конструкций, это не давит на психику.

На предшественниках, выжав педаль газа, можно было столкнуться с удивительной ситуацией: автомобиль ускорялся, держа обороты мотора на одной частоте, и привыкшему к обычному автомобилю водителю казалось, что у него забуксовало сцепление. На нашем же автомобиле в режиме интенсивного разгона частота работы двигателя все-таки варьируется, напоминая поведение автомобиля с «гидромеханикой».

За счет того, что с вариатором двигатель чаще работает на оптимальных «экономичных» оборотах, машина с «механикой» расходует больше топлива: 13 л на 100 км в городском цикле против 12 л у вариатора. Правда, вариатор проигрывает по динамике — 10,3 с до «сотни» против 9,8 с у «механики», — вероятно, из-за меньшего диапазона передаточных чисел и больших энергетических потерь в трансмиссии. Несмотря на это, вариатор получил высокие оценки, а вот «роботизированная» коробка — наихудшие.

Недалекий робот

Сразу сделаем оговорку: мы испытывали 77-сильный Fiat Punto с самой простой «роботизированной» коробкой. На скоростных машинах, таких как Ferrari или BMW спортивной M-cерии, тоже стоят «роботы», но куда более совершенные, осуществляющие смену передач менее чем за десятую долю секунды.

Мы же решили остановиться на самом простом «роботе», ведь сегодня машинки с такими коробками пользуются бешеной популярностью. Причина этой популярности — дешевизна: «роботы» не только доступней гидромеханических трансмиссий, но и расходуют меньше топлива. Многие, покупая автомобиль, даже не догадываются, что в нем установлен «робот», а не привычный «автомат», — зачастую их ждет разочарование.

Принцип работы «робота» прост: это «механика», которая управляется не водителем, а автоматом — он выжимает сцепление, подтыкает нужную передачу, в общем, делает все то, чем раньше занимался водитель. Но если «гидромеханика» переключает передачи плавно, без ощутимых рывков, то в простом «роботе» они неизбежны.

Самое неприятное, что при интенсивном разгоне связь между двигателем и колесами может разорваться в любой момент и надолго. Поэтому «ручка» на Punto оказалась незаменимой. При движении в ручном режиме водитель может хотя бы сам выбрать момент переключения и преждевременно сбросить газ. При этом на скорости двигаться все-таки удобнее на автомобиле с «механикой».

Конечно, придется занять делом левую ногу, но зато время смены передач будет зависеть от самого водителя, а не от возможностей «робота». В пробках «робот» тоже не идеален: чтобы тронуться с места, недостаточно просто снять ногу с педали тормоза, как у машины с традиционным «автоматом», нужно еще нажать на газ.

Совершать же активные маневры в автоматическом режиме на этой коробке может быть просто небезопасно. Но не все «роботизированные» коробки одинаковы: в ходе теста мы опробовали инновационную коробку DSG (Direct-Shift Gearbox), которую в начале этого века конструкторы Volkswagen запустили в серийное производство, и были впечатлены скоростью ее переключений.

Две коробки, два сцепления

Источник: https://www.popmech.ru/vehicles/7180-skhvatka-avtomatov-sravnenie-korobok/

Гидромеханическая коробка передач

Автомобильная трансмиссия пережила уже больше века эволюционного развития. В последние десятилетия гидромеханическая коробка передач, не требующая от шофера ручного переключения ступеней трансмиссии, стала весьма популярным вариантом компоновки автомобиля и все чаще устанавливается на транспортные средства различных ценовых сегментов.

Гидромеханическая коробка передач: принцип работы и устройство

Классическая конструкция автомобиля подразумевает наличие в нем двух обязательных блоков:

  • коробка переключения передач;
  • сцепление.

Такое описание подходит для знакомой автомобилистам уже много десятилетий механической коробки. Но со временем, по мере развития технологий, стали появляться другие вариации узла КПП, обеспечивающие человеку за рулем больший комфорт передвижения.

Трансмиссия – один из базовых узлов автомобиля. Благодаря ей обеспечивается передача крутящего момента с двигателя машины на колеса. В автомобильном деле много лет безраздельно господствовала механическая КПП, предусматривающая в своем конструктиве описанные выше блоки. Водитель должен был выполнить три последовательных операции:

  • отключить мотор авто от трансмиссии на момент переключения (выжать сцепление);
  • дать команду на смену крутящего момента путем перемещения рычага КПП в нужное
  • положение;
  • отжать сцепление, вернув двигателю связь с колесами.

Но ситуация изменилась, инженеры создали КПП, где педали сцепления нет. Процесс управления автомобилем для человека в таком случае значительно упрощается: ЭБУ осуществляет переход на нужную передачу сам. Управление производится селектором коробки, педалями тормоза и газа.

Трогаясь с места, водитель выжимает тормоз, перемещает селектор в положение D (Drive), отпускает тормоз, и начинает движение. На 1 передачу, 2 и далее АКПП переходит сама, в зависимости от скорости авто, положения педали газа, оборотов двигателя и других факторов, контроль которых осуществляется множеством датчиков.

Этот процесс обеспечивается применением нескольких технологий, гидромеханическая КПП среди которых – самая известная, «обкатанная» в производстве и надежная. В ней смена передач на фрикционах производится посредством циркуляции под давлением трансмиссионного масла по коробке.

Современная гидромеханическая трансмиссия – это сложное устройство, состоящее из следующих основных компонентов:

  • гидротрансформатор;
  • ЭБУ – электронный «мозг» коробки, и управляющие механизмы;
  • фрикционные элементы;
  • создающий давление масла насос;
  • пружины и каналы гидромеханической системы;
  • механическая коробка.

  Замена масла АКПП Лада Гранта

Последнее – не опечатка, в основе АКПП действительно лежит «механика», конструктивно дополненная блоками автоматического переключения с гидротрансформатором – отсюда и название узла. Типичная гидромеханическая КПП в разрезе:

История коробки-автомата началась в первой четверти 20 века: тогда концерн Ford начал внедрять первые образцы «гидромеханики» в свою продукцию. В СССР АКПП массового распространения среди конечного потребителя не получила, хотя, например, в конце 50-х годов завод ЛАЗ в сотрудничестве с НАМИ разработал и внедрил гидромеханическую трансмиссию в автобусы серии ЛАЗ-695Ж. Позднее ее использовали и в модели ЛиАЗ-677, было выпущено около 200 тыс. автобусов на АКПП.

Гидромеханика ЛАЗ в разрезе:

В современном же автомобилестроении «автомат» встречается очень часто, даже в бюджетных моделях машин.

Как работает вальная КПП

Вальные «автоматы» довольно широко применяются в производстве автобусов, большегрузных ТС. Слово «вальная» относится к механической коробке в составе АКПП. «Механический» узел бывает в данном случае:

  • многовальным;
  • двухвальным;
  • трехвальным.

Для смены передач задействуются погруженные в специальное масло многодисковые муфты, а задний ход, первая ступень трансмиссии в некоторых случаях включаются зубчатой муфтой. Устройство таких АКПП позволяет переключать скорости фрикционами за счет работы коленвала, при этом не происходит потерь мощности и просадки момента вращения.

Классическая схема – двухвальная, с первичным (ведущим), вторичным (ведомым) валами, несущими шестеренки. В трехвальной схеме имеется также вал промежуточный, где расположена соединенная с главной передачей шестерня.

Вальные модели нашли ограниченное применение в легковых авто: в частности, ими оснащены многие автомобили Honda и ряд моделей концерна Mercedes. Использование подобных КПП связано с определенными техническими затруднениями: на задне приводных машинах к коробке передач применяется требование соосности, и вальная АКПП должна иметь на шестернях не менее двух зацеплений на передачу. А это снижает КПД.

Еще один недостаток – высокие дисковые потери, если число передач у транспортного средства больше трех. В вальной коробке в таком случае много выключенных сцеплений, что ведет к указанным потерям. Кроме того, валы достаточно велики по длине, что делает коробку габаритной и уменьшает свободное пространство в салоне, а также увеличивает шумность и снижает надежность. Частично это решено внедрением трехвальных коробок, с более короткими, жесткими и надежными валами.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое бескамерная шина

Как работает планетарная КПП

Для гидромеханических трансмиссий производители стараются применять планетарный механизм:

В общем случае устройство и принцип работы гидромеханической коробки передач, созданной на базе планетарной системы можно описать так:

  • усилие передается на главную, или солнечную, шестерню (центральную, под номером 6);
  • вспомогательные сателлиты (обозначены цифрой 3) беспрепятственно вращаются по оси и
  • постоянно сцеплены зубчиками с центральной;
  • на этих сателлитах смонтировано водило (номер 4), сообщающееся с валом (номер 5);
  • вспомогательные элементы также сцеплены с коронной шестерней, обозначенной на рисунке цифрой 2.

Водило, когда коронная шестеренка неподвижна, передает усилие на вал ведомый, когда она расторможена, то через сателлиты усилие идет на шестеренку номер 2. Сам вал остается недвижим. Непосредственно переключение происходит посредством ленточных механизмов и пакетов фрикционных муфт.

Плюсы и минусы гидромеханики

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод: гидромеханическая АКПП – это узел, состоящий из гидротрансформатора, модуля механической коробки передач (в большинстве случаев планетарной), оснащенной пакетом фрикционов, системы гидравлического управления и контролирующего электронного блока.

Из плюсов такой связки:

  • удобство водителя: не нужно менять скорости вручную;
  • передача мощности от двигателя идет без «просадок» и рывков, что особенно важно при трогании.

Но есть и очевидные недостатки. Один из них – относительно малый, по сравнению с механикой, КПД, что обусловлено наличием гидротрансформатора.

Важно: в процессе циркуляции рабочего тела часть эффективности теряется: по данным исследований, КПД механической коробки около 98%, аналогичный показатель у «автомата» находится в пределах 86-90%.

Кроме того, есть и другие минусы:

  • высокая сложность узла, обилие компонентов, как следствие – относительно меньшая надежность (хотя гидромеханические КПП могут при должном уходе «ходить» десятилетиями, что успешно показывают японские, корейские и немецкие авто);
  • более высокая стоимость коробки, удорожающая и оснащенный ею автомобиль;
  • расход топлива в автомобиле с такой коробкой несколько выше;
  • малая ремонтопригодность, в сравнении с «механикой»; для успешного ремонта необходимо иметь сложное оборудование и обладать специальными знаниями.

Но плюсы гидромеханического переключения передачи все же перевешивают его недостатки, особенно для начинающих водителей, не обладающих достаточным опытом. Кроме того, в городском ритме движения, с постоянными пробками, гидромеханическая АКПП экономит и силы, и нервы водителя, которому не приходится производить бесконечные манипуляции «сцепление-передача» и двигаться на 1 скорости с полувыжатым сцеплением.

Источник: https://motoran.ru/transmisii/gidromehanicheskaya-korobka-peredach

Как работает гидромеханическая коробка передач

История создания гидромеханической коробки передач может быть использована для иллюстрации титанических усилий автопроизводителей, постаравшихся сделать комфорт автомобиля, оснащенного автоматической КПП, одним из основных преимуществ.

В первой половине прошлого века, даже после получения легковым автомобилем мягкой пневматической резины, более или менее рациональной компоновки и распределения массы машины, езда, особенно в городских условиях, по-настоящему «выматывала душу». Что лучше всего чувствуют пассажиры – это рывки и дерганье автомобиля из-за резкой смены крутящего момента на колесах.

На полки истории был отправлен не один десяток всевозможных приспособлений, делающих момент переключения передачи менее болезненным, пока в 50-х годах прошлого века не появился гидротрансформатор, лежащий в основе принципа работы гидромеханической коробки передач. По-настоящему новая конструкция коробки передач начала массово применяться в 60-е на дорогих и тяжелых лимузинах и машинах представительского класса.

Помимо дискомфорта для пассажиров, скачкообразное изменение вращающего момента разрушает узлы и детали трансмиссии. Для тяжелых магистральных грузовиков можно использовать повышенное число передач, позволяющих сглаживать перегрузки трансмиссии. Но для легковых автомобилей гидромеханическая коробка передач была реальным способом улучшить условия управления.

С внедрением гидромеханической передачи автомобиль получил неоспоримые преимущества:

  • появилась возможность трогаться с места настолько плавно, что момент начала движения можно было просто не уловить визуально;
  • при движении и маневрировании на малых скоростях, сопоставимых со скоростью движения пешехода, управление машиной осуществляется легко и точно, что практически невозможно при механической КПП из-за ее очень длинной первой передачи;
  • ударные колебания и крутящие нагрузки практически не оказывают негативного воздействия на элементы трансмиссии.
  • для водителя комфорт управления машиной увеличился как минимум вдвое.

Наряду с гидромеханическими автоматами в легковом автомобильном сегменте прочно закрепились автоматические трансмиссии с вариаторами и роботизированная «механика», практически не уступающая в удобстве и комфорте первым двум, но значительно экономичнее и дешевле. Но до сих пор гидромеханическая коробка передач остается основой для самых надежных и совершенных «автоматов».

Конструктивно автоматическая трансмиссия на основе гидромеханической коробки передач очень сильно отличается от устройства механической КПП, сложнее ее и значительно дороже, поэтому она более уязвима к нарушениям в обслуживании и использовании.

Устройство гидромеханической автоматической коробки передач

Принцип работы гидромеханической коробки передач основан на способности гидротрансформатора выступать в качестве немеханического преобразователя-регулятора крутящего момента двигателя.

Первая и основная особенность гидромеханического автомата – это отсутствие механизма включения-выключения сцепления. Практически всем водителям нравится управление без использования педали сцепления.

Если учесть, что при движении в городской черте водителю с ручной механической коробкой приходится выжимать педаль не менее ста раз в течение часа, избавление от подобной нагрузки не прошло незамеченным.

Поэтому для современного городского автомобиля автоматическая коробка передач становится фактически признанным стандартом, для дизельных двигателей – особенно.

В устройстве гидромеханической коробки выделяют три основных узла – гидротрансформатор, блок управления и планетарный механизм переключения передач.

Сердце гидромеханической коробки передач

Гидротрансформатор коробки работает по схеме: «насос – гидравлическая турбина» и обеспечивает посредством динамического давления масла на лопатки турбины передачу вращающего момента на вал коробки переключения передач.

Задача насоса или насосного колеса мало чем отличается от аналогичного, используемого в центробежных насосах: под действием центробежных сил придать потоку масла больший динамический напор.

Раскрученное маховиком коленвала колесо выбрасывает под определенным углом мощный масляный поток на периферийную часть наружной части обода турбины – на лопатки турбинного колеса. Под напором масла турбина преобразует энергию масла во вращение.

В конструкции гидротрансформатора коробки передач предусмотрено еще одно колесо с лопатками. Между двумя основными колесами установлен очень важный элемент – специальный спрямляющий аппарат, именуемый реактором, или статором. Он выполнен в виде кольца с профилированными лопатками, направляющими поток жидкости, выходящий из гидравлической турбины, на вход насосного колеса.

Внимание! Как видно из рисунка-схемы, поток жидкости, выброшенной насосом на лопатки турбины, передает ей часть энергии и далее, разворачиваясь на направляющем аппарате реактора, создает дополнительный момент вращения, что и обуславливает увеличение вращающего момента.

Вначале, когда автомобиль только начинает движение, и педаль тормоза еще не отпущена, реактор полностью заблокирован. Отпускаем педаль, и турбина гидромеханической части коробки передач начинает работать. При достижении скорости вращения турбины в 80% от скорости насосного колеса реактор выводится из работы обгонной муфтой.

Благодаря кратковременному и плавному увеличению момента вращения, скорость вращения турбинного колеса и связанных с ним всех элементов трансмиссии происходит тоже плавно.

С применением реактора вращающий момент на выходном валу гидротрансформатора в момент старта или разгона автомобиля увеличивается примерно до двух с половиной раз.

Малый диапазон возможного изменения момента и скорости вращения вынудил проектировщиков дополнить гидротрансформатор механической коробкой переключения передач. В гидромеханической коробке-автомате для легкового транспорта используют несколько редукторов планетарной передачи, включаемых в работу с помощью фрикционных муфт. Включение фрикциона осуществляется сжатием пакета фрикционных накладок с помощью гидравлического поршня особой конструкции.

Насос, запитывающий гидравлику привода, обычно устанавливается в непосредственной близости от гидротрансформатора. Для управления гидравлическими клапанами и золотниками системы в современных авто применяют электромагнитные соленоиды, управляемые электроникой. Для компенсации ударных контактных нагрузок применяют обгонные муфты, что добавляет плавности при вхождении в зацепление шестерен коробки.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Очень серьезным аргументом автоматов с гидромеханическим «бубликом» является относительно отработанная и совершенная конструкция устройства. Большой ресурс, тщательно подобранные гидравлические жидкости и сплавы для валов и зубчатых передач. При надлежащем уходе и аккуратном использовании гидромеханическая коробка передач служит значительно дольше новомодных конкурентов в виде вариаторов, роботизированных или преселективных коробок DSG.

Многие специалисты считают, что за гидромеханической коробкой передач останется значительный сегмент легкового автотранспорта – внедорожники и автомобили повышенной проходимости.

Косвенным подтверждением того факта, что коробка передач на основе гидромеханической схемы еще длительное время будет интенсивно применяться в широком спектре моделей легковых автомобилей, являются последние разработки законодателей автомобильной моды – немецких автопроизводителей.

Известной в Германии фирмой ZF практически для всех топовых моделей BMW, AUDI и MERCEDES уже сейчас запущена в пробную эксплуатацию гидромеханическая коробка-автомат с 7-ю ступенями и рекордными характеристиками включения.

Кроме того, концерн MERCEDES-BENZ выпустил свой вариант гидромеханической коробки передач с 7-ю ступенями под названием 7G-Tronic.

Причина такой популярности достаточно проста и очевидна. Ведь кроме надежности, гидромеханическая коробка позволяет уверенно работать с двигателями большой мощности и с рабочим объемом более трех литров. Гидромеханическая коробка уйдет в небытие не раньше самого двигателя внутреннего сгорания.

Источник: https://mashintop.ru/articles.php?id=2627

Гидромеханическая коробка передач. Устройство

Гидромеханическая коробка передач ⭐ состоит из:

  • гидротрансформатора;
  • механической коробки передач.

На легковых автомобилях наибольшее распространение получили гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками. Их преимущества:

  • компактность конструкции;
  • меньшая металлоемкость и шумность;
  • больший срок службы.

К недостаткам относятся:

  • сложность;
  • высокая стоимость;
  • пониженный КПД.

Переключение передач в этих коробках производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также снижает их КПД.

Двухступенчатая гидромеханическая коробка передач

В качестве примера гидромеханических передач рассмотрим двухступенчатую гидромеханическую коробку передач.

Она состоит из гидротрансформатора 1, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управлениях кнопочным переключением передач.

Кнопки соответственно означают нейтральное положение, задний ход, первую передачу и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

Рис. Гидромеханическая коробка передач:
1 – гидротрансформатор; 2,4 – тормозные механизмы; 3 – фрикцион; 5,6 – планетарные механизмы

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

В настоящее время автоматические коробки передач имеют электронное управление, что позво­ляет гораздо точнее выдерживать заданные моменты переключения (с точностью до 1 % вместо прежних 68 %).

Появились дополнительные возможности: по характеру изменения скорости при данной нагрузке на дви­гатель компьютер может вычислить массу автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения.

Электронное управление предоставило неограниченные возможности для само­диагностики, что позволило корректиро­вать процессы управления в зависимости от многих параметров (от температуры и вязкости жидкости до степени износа фрикционных элементов).

Система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:

  • функционирования (гидравлические насосы, регуляторы давления)
  • измерительная, собирающая информацию о параметрах управления
  • управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы
  • исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя
  • подсистема ручного управления
  • подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций

Основными элементами электронной системы управления являются электронный блок и рычаг управления.

Акп с электронным управлением

В качестве примера современной Акп с электронным управлением рассмотрим шестиступенчатую коробку передач 09G  японского концерна AISIN.

АКП состоит из гидротрансформатора, механической планетарной коробки передач с многодисковыми фрикционами и многодисковыми тормозными механизмами, гидравлической системы, систем охлаждения и смазки, электрической системы.

Рис. Разрез автоматической шестиступенчатой коробки передач 09G:
К– многодисковые муфты; В – многодисковые тормоза; S – солнечные шестерни; Р – сателлиты; РТ – водило; F – обгонная муфта; 1 – вал турбинного колеса; 2 – ведомая шестерня промежуточной передачи; 3 – жидкостный насос

Планетарные ряды объединены по схеме, разработанной Лепеллетье (Lepelletier). Крутящий момент двигателя подводится к одинарному планетарному ряду. Далее он направляется на сдвоенный планетарный ряд Равиньо (Ravigneaux).

Рис. Двухредукторная планетарная система Лепеллетье:
а – обычный планетарный редуктор; б – планетарный редуктор  Равиньо; 1 – вал турбинного колеса; Р1 – сателлит коронной шестерни Н1; Р2 – сателлит солнечной шестерни 2; Р3 – сателлит коронной шестерни 1; S1 ­­– солнечная шестерня 1; S2 — солнечная шестерня  2; S3 — солнечная шестерня 3; Н1 – коронная шестерня 1; Н2 – коронная шестерня 2

Управление одинарным планетарным рядом производится посредством многодисковых муфт K1 и K3 и многодискового тормоза B1. Число сателлитов в планетарных рядах выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Сдвоенный планетарный ряд управляется посредством многодисковой муфты K2, многодискового тормоза B2 и обгонной муфты F. В системе управления муфтами предусмотрены устройства динамической компенсации рабочего давления, которые делают работу муфт независящей от частоты вращения. Муфты K1, K2 и K3 служат для подвода крутящего момента к планетарным рядам, а с помощью тормозов B1 и B2, а также обгонной муфты обеспечивается передача реактивных моментов на картер коробки передач.

Давление в рабочих цилиндрах муфт и тормозов изменяется посредством регулирующих клапанов.

Обгонная муфта F представляет собою механизм, который работает параллельно с тормозом.

Источник: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/avtomaticheskie-korobki-peredach/gidromehanicheskaya-korobka-peredach/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Эксперт по технике
Как сделать картофелесажалку своими руками

Закрыть