Принцип работы коробки передач: механика и автомат

Есть ошибочное мнение, что типичная коробка передач – это трансмиссия, но предположение ошибочно: первая – это механизм, образованный преимущественно зубчатыми или альтернативными вращающимися элементами и дополнительными агрегатами, а вторая – более сложная система, включающая, помимо прочего, сцепление, карданный вал и т. д. 

Разобраться в особенностях и различиях, типах коробок переключения передач поможет представленный материал. 

Что такое коробка передач, для чего она предназначена 

Автомат или механика коробки передач (КП) – маркеры, указывающие на принцип функционирования, а вот сам механизм в любой из вероятных ситуаций представлен системой узлов и элементов, которые:

• Входят в состав трансмиссии; 
• Предназначены для увеличения частоты вращения и крутящего момента двигателя; 
• Образуют агрегат, обычно в корпусном или картерном исполнении, включающий в структуру передачи вращательного движения.

Данный механизм применяется преимущественно в автомобильной промышленности, но распространено использование КП в качестве элемента трансмиссии колесной и гусеничной техники специального назначения. 

Если просто, то вот для чего нужна коробка передач: для преобразования крутящего момента в энергию движения. Именно благодаря КП автомобиль получает условный стимул от мотора и начинает ехать с определенной скоростью. 

Типы коробок передач 

Есть различные типы коробок передач: ступенчатые, фрикционные, гидромеханические, механические и др. Чтобы не вносить путаницу в и без того сложную тему, разумно и целесообразно представить обобщенную классификацию, встречающуюся чаще остальных.

Сведения о вариантах и их особенностях кратко представлены в таблице. 

Тип КП	Базовые особенности
Механическая коробка передач	Привод переключения состоит из механических устройств. От водителя требуется выполнение функции переключателя ступеней, вероятно ручное или ножное исполнение привода. Основа – зубчатые передачи
Автоматика (далее описаны ее отдельные вариации)	Принцип работы коробки передач в автоматическом исполнении сводится к тому, что упор поставлен на самостоятельное переключение с одного передаточного отношения на другое, то есть без участия водителя, а если корректно, то с минимальным. Зубчатые элементы могут быть заменены планетарными или фрикционными
Полуавтомат	Особенность – сочетание механики и автоматики: это необходимо, чтобы упростить переключение передач. То есть функция водителя сохраняется, а соответствующий узел транспортного средства лишь обеспечивает помощь посредством, скажем, электроники или гидравлики (гидравлического трансформатора)
Вариатор	Это фрикционная КП. Особенность сводится к тому, что крутящий момент преобразуется благодаря соответствующим элементам, то есть вариаторам. Конечное число ступеней не предусмотрено, передаточное отношение меняется в диапазоне преобразования
Роботизированная КП	Базовая особенность – конструктивное устройство по принципам, типичным для механики, но исполнение и функционирование напоминают автомат

Так, что такое коробка передач и какие распространенные виды КП бывают, разобрались. Теперь стоит обособленно рассмотреть наиболее популярные варианты: механику и автоматику. В завершение представим сравнительную характеристику. 

Механика: особенности устройства и работы

Механическая коробка передач – это КП, где переключение предполагает использование привода соответствующего типа. Управление, что отмечено, выполняется водителем: от него требуется определять выбор с учетом текущих условий движения, скажем, скорости. Обязательный компонент механизма – сцепление, без чего работа КП объективно страдает. 

Устройство можно описать посредством указания на следующие аспекты:

• Принцип работы: кинематическое соединение валов комбинациями шестерен с отличающимися передаточными числами;
• Количество валов: два либо три и более; 
• Переключение передач: благодаря муфтам включения, вращающимся на ведомом валу и способным двигаться вдоль оси;
• Исключение блокирования: благодаря синхронизаторам – элементам, способствующим уравниванию окружной скорости, типичной для шестерней и муфт.

По тому, как работает коробка передач в механическом исполнении, принято отграничивать ее от автомата. 

Автоматическая коробка, как она работает 

Автоматическая коробка передач – КП, по устройству и механическим аспектам поддающаяся описанию таким образом: по мере движения автомобиля механизм самостоятельно определяет требуемое передаточное отношение и переходит на него при потребности. 

Если брать во внимание аспект ретроспективы, то стоит отметить, что многие коробки переключения передач автоматического типа основаны на планетарных компонентах и гидротрансформаторах. Но с начала XXI века появились обособленные альтернативы, по сути и содержанию близкие – роботы, вариаторы. Именно по причине этого в обиход многих механиков постепенно проникли такие понятия, как планетарный автомат, гидроавтомат и т. д. 

Полагать, что участие водителя не требуется, не стоит: использовать рычаг все-таки придется, но не так часто и активно, как в случае с механикой.

Так, как работает автоматическая коробка передач и механическая КП, разобрались, поэтому перейдем к сравнительной характеристике. 

Отличия между механикой и автоматом  

Для экономии времени читателя сводная сравнительная характеристика представлена в табличном виде.

Аспект	Механика	Автомат
Задача	Преобразование крутящего момента в движущую силу	То же
Принципиальное отличие для водителя	Наличие третьей педали	Ее отсутствие
Плюсы	Надежность, доступность, высокий коэффициент полезного действия, относительно несложный ремонт	Простота управления, комфортный ход, относительно низкая вероятность поломки
Минусы	Сложное управление, необходимость вовлеченности водителя в процесс, риск поломок при условии некорректной эксплуатации	Дороговизна, в т. ч. ремонта, неудовлетворительная динамика
Как устроена коробка передач по критерию участия водителя	Требуется постоянное управление рычагом	Участие минимальное
Разновидности	Исключительно механика	Все КП без сцепления (роботы, вариаторы, полуавтомат и т. п.)