Устройство и принцип работы синхронизатора кпп

Что такое КПП секвентального типа

Классическая механическая коробка, несмотря на некоторые недостатки, по-прежнему занимает доминирующие позиции в сегменте автомобильных трансмиссий. Этому есть объективное объяснение – овладеть навыками переключения достаточно просто, нужна лишь небольшая практика. Но главное – такая КПП предоставляет водителю свободу действий: двигаясь с нужной скоростью, он может переключаться на любую передачу без ограничений. Например, разогнавшись, переключиться с третьей сразу на пятую, тронуться с места со второй и даже третьей, если есть достаточный уклон, резко затормозить и включить вторую передачу после четвёртой.

Разумеется, полной свободой это назвать нельзя – выбранная передача должна соответствовать нагрузке на авто и скорости движения.

Секвентальная КПП этого не позволяет. Её основное отличие от механики – необходимость последовательного включения всех передач, независимо от направления.

Вы спросите, а какой смысл в такой трансмиссии? Ответ будет очень простым: в упрощении управления автомобилем. В этом нет никаких противоречий – машины с секвентальной коробкой не имеют сцепления, поэтому водителю вообще не нужно задумываться о том, какая передача в настоящее время задействована, и какую нужно включать при наборе скорости или, наоборот, при торможении. В результате процесс переключения передач заметно ускоряется, что можно назвать основным достоинством СКПП.

Строго говоря, коробки передач данного типа – неотъемлемая часть мототехники, особенно старых поколений, где переключение осуществляется ножной педалью. Но и сегодня, к примеру, мотоциклы BMW оснащаются именно этим типом трансмиссии, которая со временем тоже эволюционирует, становясь более совершенной, безотказной и удобной. Так, в настоящее время выпускаются семиступенчатые секвентальные коробки передач модели SMG. Первое поколение таких КПП устанавливалось на автомобили BMW Е36 М3 с 1996 года, с 2001 года SMG 2 стала основной трансмиссией Е46 М3, а третье поколение вошло в комплектацию Е60 М5.

Если при использовании МКПП у опытного и умелого водителя на переключение передач тратится порядка 0.6 секунды (среднестатистический показатель заметно выше), то использование современных секвентальных коробок позволяет уменьшить этот временной промежуток примерно втрое, до 0.2 секунд.

Безусловно, для рядового автомобилиста это некритично, а вот для спортсменов такой выигрыш во времени очень даже существенен, учитывая, что во время гонки переключаться приходится очень часто.

Следует считать заблуждением мнение о том, что СКПП устроена сложнее механики. Коробка-автомат – да, это действительно очень сложное устройство, а вот конструкция трансмиссии типа SMG проще, чем у МКПП. Хотя бы потому, что здесь отсутствуют синхронизатора, но об устройстве секвентальных коробок мы поговорим чуть позже.

Таким образом, правильный ответ на вопрос, что значит секвентальная КПП, заключается в следующем: это тип трансмиссии, в котором передачи переключаются исключительно последовательно (1-2-3-4 и т.д.), как вверх, так и вниз, но зато намного быстрее, при этом педаль сцепления отсутствует, а её роль выполняет электроника. По крайней мере, в легковых автомобилях.

Робот или роботизированная КПП

Также всё чаще люди интересуются, что лучше выбрать: робот или автомат. Роботизированная коробка передач является новым витком в истории развития автомобильных трансмиссий.

Особенность робота или РКПП заключается в том, что в его основе лежит конструкция МКПП, дополненная специальным узлом переключения. Он отвечает за управление сцеплением и выбирает передачи в автоматическом режиме.

Если говорить о том, что же лучше, когда предлагается автомат и роботизированная современная коробка передач, многие эксперты скажут брать РКПП. Это можно объяснить практически безграничными возможностями по их настройке и доработке. Не зря практически все ведущие автокомпании считают своим долгом укомплектовать собственные новые авто роботом. Именно для них активно придумываются индивидуальные, яркие названия. Хотя по факту всё это роботизированные коробки, которые просто имеют несколько иные настройки и параметры, отличающие их от роботов конкурентов.

Устройство РКПП

Что касается преимуществ, то тут специалисты и эксперты акцентируют внимание на следующих моментах:

  • Отличные показатели расхода топлива. Современные роботы демонстрируют экономию, превышающую классическую механику примерно на 5-10%. Причём это не маркетинговый ход и не рекламные заявления: результаты, показанные в рамках специальных тестов, доказаны и обычными автовладельцами машин с РКПП.
  • Превосходная динамика. В этом компоненте робот превосходит всех своих конкурентов. Роботизированные трансмиссии моментально адаптируются к новым условиям эксплуатации, двигатель сразу откликается на работу педалью газа.
  • Бережное отношение к двигателю. Эксплуатируя РКПП, случайно или даже намеренно навредить двигателю будет проблематично. Система очень умная и продуманная, из-за чего мотор удаётся поддерживать в оптимальном состоянии.
  • Стоимость конструкции. В настоящее время создать и произвести РКПП становится всё дешевле. Во многом этот технологический процесс требует в 2 раза меньше среди, нежели на создание автомата. При этом само производство проще и быстрее.
  • Экологичность. Именно за счёт роботизированных коробок многим автокомпаниям удаётся соблюдать всё более жёсткие экологические нормы.

Всё это хорошо и интересно. Но ровно до того момента, когда речь заходит о надёжности и стоимости обслуживания. В этом плане роботы могут дать большую фору своим конкурентам. Это действительно дорогие коробки, ремонт которых может стоить порой целое состояние. Да и надёжность пока на низком уровне.

РКПП имеет тонкую настройку, над которой работают целые команды программистов. Да, это позволяет менять буквально всё в функционировании трансмиссии. Но если сбить настройки или произойдёт какой-то программный сбой, решить проблему своими силами вряд ли получится. А экспертов по ремонту роботизированных коробок у нас не так много.

От механики к автомату

Когда устройство и работа коробки передач более-менее понятны, можно рассмотреть работу автоматической коробки. Это гораздо интересней. Многие новички уверены, что автомат — это непосредственно коробка и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор- это отдельная система. Состоит он из двух машин с лопастями. Это центробежный насос, а также турбины. Между этих двух машин расположен реактор. Это специальное направляющее устройство. Колесо насоса жестко скреплено с коленвалом ДВС. Турбинное колесо находится в жестком соединении с валом КПП. В зависимости от того, в каком режиме работает двигатель, реактор может как вращаться, так и быть блокированным обгонной муфтой.

Устройство автоматической коробки передач немного сложней. Энергия расходуется на перекачку масла. Здесь съедаются приличное ее количество. Кроме того, много полезной энергии съедается и работой насоса, который создает давление в масло-каналах. В этих коробка КПД ниже, чем в механике.

Энергия вращения передается при помощи масляных потоков. Они отбрасываются на турбину насосом. Между насосом и турбиной есть зазоры, а лопасти имеют специальную геометрию, которая улучшает циркуляцию жидкости. Так как здесь нет жесткой связи с мотором и КПП, то можно останавливать мотор даже с включенной передачей.

Роботизированная коробка передач (робот)

Роботизированная коробка представляет собой объединение механики и автомата. По сути, эта та же механическая коробка, только управление осуществляется не вручную рычагом переключения, а с помощью сервоприводов или мехатроником. Управление происходит через компьютерной блок, который принимает решение о переключении шестерни.  

Характерной особенностью робота, из-за которой его не любят многие автолюбители, являются рывки при переключении передач. Чтобы избавиться от этой проблемы, инженеры придумали систему с двумя сцеплениями. Такая модель установлена в Toyota Corolla. Переключения здесь более плавные, чем у однодискового робота, но хуже, чем у других коробок. Также отметим, что робот не очень “любит” пробки. Поэтому при выборе автомобиля для городской езды в плотном трафике учтите этот фактор.

Плюсы робота:

  • стоимость ниже, чем у АКПП
  • ремонтопригодность

Минусы роботизированной коробки:

  • рывки при переключении
  • низкая надежность управляющих механизмов и дисков сцепления

Как заводить машину на АКПП

Стабильность работы коробки-автомата зависит от правильности запуска. Уберечь её от незапланированного ремонта помогает защита, включающая несколько ступеней. При запуске мотора, рычаг сдвигают в положение «P» либо «N». Эти позиции передают сообщение о начале движения защитной системе и сигнализируют о запуске двигателя. Если ручник будет располагаться в другом направлении, водитель не сможет произвести зажигание и после оборота ключа ничего не произойдёт. После поворота ключа перед запуском мотора надо подождать 3-5 секунд, чтобы бензонасос подкачал компрессию.

Чтобы правильно тронуться, лучше применить парковочный режим, потому что при установке позиции «Р» у авто блокируются ведущие колёса и она не может скатиться. Использование нейтрального положения помогает провести экстренную буксировку ТС.

Многие машины с АКПП заводятся при условии правильного положения рычага и выжимания педали тормоза. Эта блокировка препятствует непреднамеренному откату машины, в случае, когда рычаг установлена в неправильном положении.

Современные машины класса повышенной комфортности имеют функцию блокировки руля и замка от угона. Если все действия выполнены правильно, но пуск мотора не происходит, стоит убедиться в том, что защита отключена. Разблокировать её просто – достаточно повторить первую манипуляцию (вставить ключ и вращать руль в обе стороны). Если действия обеспечиваются синхронно, защита снимается.

А в этом видео — как правильно запускать двигатель на автомобиле с автоматической коробкой передач, обязательно посмотрите.

Диагностика, цена ремонта и признаки неисправности

Коробка-автомат – сложный с технической точки зрения механизм, включающий гидравлические и электронные системы. Цена ремонта будет зависеть от возраста АКПП и сложности поломки.

Общая стоимость ремонта зависит от пробега автомобиля и технического состояния коробки. Весом фактор, приведший к неисправности

Если проблема возникла по причине неосторожного использования и пренебрежения основными техническими обстоятельствами, цена будет выше. В зависимости от тяжести поломки, стоимость варьируется в пределах от 1000 до 15000 руб. Полная замена модуля обойдётся ещё дороже

Полная замена модуля обойдётся ещё дороже.

Если вы хотите приобрести автомобиль с пробегом, то внимательно изучите стыки соединения коробки с мотором. Если АКПП уже снималась для ремонта, то сто раз подумайте, прежде чем покупать такое авто.

Для повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения частоты и цены ремонта стоит регулярно проходить технический осмотр с целью обнаружения неисправностей трансмиссии. Игнорирование проблемы быстро приведёт к снижению запаса прочности всех компонентов, и они начнут «лететь» один за другим.

Расскажу немного про основные признаки неисправности, ведь рано или поздно даже сверхнадёжный механизм ломается. А ведь АКПП – это такой механизм, с которым необходимо бережно обращаться.

  1. Рывки при переключении, нет переключения с одной передачи на другую.
  2. Утечка масла, индикация ошибок на приборной панели.
  3. Самопроизвольное переключение из спортивного режима в экономичный.

Что такое роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (РКПП, или робот) — это часть трансмиссии транспортного средства. Иногда ее путают с автоматической коробкой, но они отличны друг от друга. РКПП состоит из механической КПП, автоматических переключателей электрического или гидравлического типа (актуаторы) и блока управления этими переключателями (ЭБУ). То есть сама коробка — механика, автоматическим является только управление ее работой.

Для водителя РКПП выглядит почти как АКПП. Под рукой нет рычага переключения скоростей (на некоторых моделях вместо него ручка селектора), а под ногами — педали сцепления. Во время езды передачи переключаются в автоматическом режиме.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

  • картер;
  • входной, выходной и промежуточный валы;
  • синхронизаторы;
  • ведущих и ведомых шестерней;
  • механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые

При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

  • подвижно на шлицах;
  • фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

  • рычага;
  • приводов;
  • ползунов;
  • вилки;
  • замка;
  • муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

Достоинства и недостатки различных видов трансмиссий

1.Механические коробки передач. К плюсам МКПП относится:

  • Автомобили с механикой дешевле, чем такие же укомплектованные автоматической трансмиссией.
  • Ремонт и техническое обслуживание дешевле, чем у остальных видов трансмиссий.
  • Возможность полноценного контроля над автомобилем при разгоне, обгонах и других маневрах за счет полного использования мощности двигателя.
  • Экономия топлива.

2.Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы. Достоинства:

  • Надежность конструкции.
  • Экономия топлива до 30%.
  • Ресурс коробки больше на 40%, если сравнивать с механикой.
  • Наличие возможности ручного управления коробкой.

Недостатки:

  • Несовершенство электронной программы коробки приводит к ухудшению динамических свойств машины, «задумчивости» (до 2 секунд) при переключении передач. Все это усложняет возможность водителя адаптировать автомобиль под свой индивидуальный стиль вождения.
  • Повышенный износ сцепления в случае несвоевременного перехода на ручное управление. На крутых подъемах коробка перегревается, если не переключиться вовремя на ручной режим.
  • Рывки при автоматическом переключении передач при полностью утопленной в пол педали акселератора.

3. Плюсы и минусы автоматической коробки передач. Положительные стороны от установки на автомобиле АКПП:

  • Удобство и комфорт. Отсутствие сцепления и возможность держать руль двумя руками, не отвлекаясь на манипуляции с переключением передач, повышает безопасность и работоспособность – водитель меньше устает. На гололеде машина не теряет управляемость, так как двигатель, не имеющий сцепления, не глохнет.
  • Переход по ступеням при разгоне и торможении короче по времени, чем у МКПП и происходит без потери мощности.
  • Поскольку выбор передачи происходит автоматически, то риск перегрузить двигатель исключается.

Недостатки автоматической трансмиссии:

  • Увеличенный расход топлива.
  • Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
  • Невозможно оказать помощь другим водителям в буксировке, как и буксировать автомобиль с АКПП. В случае поломки машины нужна помощь только эвакуатора.
  • Если разрядился аккумулятор, то авто с автоматической трансмиссией не завести с толкача.

4.Вариатор: плюсы и минусы. «Плюсы» вариатора:

  • Бесконечное количество передач вариатора обеспечивают максимально комфортный режим работы двигателя, продлевая его моторесурс и долговечность.
  • Экономия топлива.

Во время плавного разгона, когда скорость автомобиля растет, а тахометр показывает неизменное число оборотов (5-6 тысяч) экономится топливо. Это обусловлено конструктивными особенностями вариатора.

К недостаткам вариатора можно отнести:

Дорогостоящий ремонт и обслуживание.

Замена ремня и специальной трансмиссионной жидкости (7 литров вместо 3 – 4 литров стандартного масла для обычной АКПП) обходится недешево.

Вариаторы пока устанавливаются в основном на компактных маломощных и средних автомобилях. Бывают и исключения – так на тяжелом внедорожнике Nissan MuranoV6 (234 л.с.) установлен вариатор X-Tronic.

Особенности эксплуатации различных типов трансмиссий

  1. В зимнее время до начала движения масло в автоматической трансмиссии желательно прогреть. Для этого удерживайте автомобиль тормозом и переключите последовательно несколько раз все режимы на селекторе.
  2. Чтобы избежать перегрева АКПП избегайте перевозки тяжелых прицепов и грузов. Буксировка на расстояние более 50 км может вызвать перегрев и поломку коробки. Рекомендованная буксировочная скорость не более 40 км/час.
  3. Причиной пробуксовки гидротрансформатора может быть недостаток масла в коробке. При избыточном количестве масла оно может вспениться, что приведет к поломке АКПП.
  4. При прохождении поворотов и в момент обгона, необходимо помнить, что коробка с вариатором реагирует на увеличение числа оборотов с опозданием. Нажать на педаль акселератора надо чуть ранее, до начала совершения маневра.
  5. Буксировка автомобиля с вариатором осуществляется либо путем частичной погрузки при вывешенных ведущих колесах, либо с помощью эвакуатора.
  6. В пробках, нежелательно переводить селектор в положение «Нейтрал». Такой прием увеличивает износ трущихся деталей и сокращает ресурс вариатора. Для роботизированной коробки, наоборот, требуется перевести ее в нейтральное положение, поскольку в положении «D» включено сцепление. При этом изнашивается корзина, выжимной подшипник и ведомый диск.

Особенности РКПП

Работа роботизированной коробки передач.

Приводы переключения скоростей на роботах оснащаются либо электрическими моторчиками, либо поршневой гидравлической системой. Но выполняют они одну и ту же задачу — передвигают синхронизаторы шестеренок вторичного вала и выжимают сцепление.

Главное отличие в том, что гидравлика работает быстрее и мягче. Но она более дорогая в производстве, поэтому такими РКПП снабжены в основном автомобили высокого класса. Самой востребованной является DSG от немецкого концерна Volkswagen.

ЭБУ для коробок делают и отдельным, и совмещенным с блоком управления ДВС. Последний вариант наиболее целесообразен, если алгоритм управления робота учитывает показания тех же систем, что и управление двигателем, например ABS или ESP.

Роботизированная коробка или робот

Простыми словами роботизированная коробка – это гибрид механической КПП и электроники. Все то же самое, как в МКПП, только за переключение передач, выжим сцепления отвечает компьютер. Он самостоятельно передвигает вилки, смыкая или размыкая определенные шестерни, работает со сцеплением. Поэтому его можно смело называть автоматической коробкой передач. Визуально не отличить, где робот, а где автомат, но конструктивно они сильно отличаются.

Существует два типа роботизированной трансмиссии – с одним и двумя сцеплениями. Первый тип плохо себя зарекомендовал, достаточно вспомнить «робота» на Лада Веста и Xray. Постоянные тычки, пенки при переключении скоростей вызывали бурю негодования среди владельцев автомобилей. Им приходилось привыкать к трансмиссии и терпеть боль при вождении.

Второй тип – был лишен этих недостатков. В его конструкции установлено два сцепления, одно для четных, другое для нечетных передач. Например, во время движения на второй передачи, третья уже включена, но её сцепление отключено. При достижении определенной скорости, плавно включается сцепление третьей, второй выключается и готовится четвертая. Наглядным примером является DSG от концерна VAG, второе название трансмиссии – преселективная коробка-автомат.

Это обеспечивает плавность переключения скоростей. Водитель даже не замечает этого, он просто жмет на педаль газа. Изменение передач можно проследить только по показаниям тахометра

Платой за комфорт является повышенное внимание к обслуживанию роботизированной АКПП

Плюсы робота с двойным сцеплением

  1. Плавность переключение скоростей и начало движения автомобиля.
  2. Экономичность. Роботизированные КПП DSG прославились выдающимися показателями топливной экономии. Даже на бензине по трассе автомобиль потребляет не больше 5-6 литров на 100 километров в зависимости от объема двигателя.
  3. Хорошие динамические характеристики. Если сравнивать классический автомат или вариатор, то робот с двумя сцеплениями разгоняет машину до первой сотни километров быстрее своих конкурентов.

Недостатки роботизированного «автомата»

  1. Он требует большего внимания к себе. Частая замена масла, новый комплект сцепления может потребоваться на пробегах 60-70 тысяч. Если экономиться и забивать «болт» на обслуживание, то быстро может выйти из строя мехатроник.
  2. Большие расходы на обслуживание и ремонт. Комплект нового сцепления на DSG будет стоить от 20000 тысяч рублей без работы. Ремонт мехатроника от 10 до 35 тысяч рублей. Ремонт всего агрегата может обойтись от 11 до 120 тысяч, в зависимости от поломки.

Вывод

Перед покупкой автомобиля с определенной коробкой передач, нужно определиться, в каких условиях машина будет эксплуатироваться, что вы хотите от него. Если авто покупается для города с его пробками, то лучше посмотреть в сторону автоматических коробок. В этом случае нет разницы, какой тип: робот, вариатор или классический «автомат».

Если нужна надежность и неприхотливость, то выбираем машину с механической КПП. В этом случае вы платите комфортом. Вам придется самому управлять процессом выбора передачи, уметь пользоваться педалью сцепления.

Нужна быстрая и экономичная КПП – выбираем автомобиль с роботизированной коробкой переключения передач. Этим требованиям отвечает «робот» с двумя сцеплениями. Они менее надежные чем «автомат» или «механика», но по скорости переключения скоростей может соревноваться с механической. Ярким представителем этого семейства является DSG. Ранние поколения этих коробок прославились своей ненадежностью, частой заменой сцепления и мехатроника. В последних ревизиях большинство проблем были устранены, об этом поговорим в следующей статье.

Для города хорошо подойдет вариаторная коробка передач. Так как у неё нет фиксированных пар шестеренок, процесс переключения скоростей происходит плавно. Да, динамики у автомобиля нет, но для городской езды это не требуется. Если вовремя обслуживать вариатор, то он будет долго «ходить» и приносить удовольствие владельцу.

Отдельного внимания достойна классическая АКПП с гидротрансформатором. Она надежная, если правильно эксплуатировать и обслуживать, мягкая в плане переключения скоростей. Но стоимость ремонта и содержания в разы выше. Да и автомобиль с ней стоит на порядок больше. Именно поэтому, многие владельцы покупают автомобили с классическим автоматом.