Устройство КПП на автобусах ПАЗ
Одним из самых важнейших узлов в автотранспорте является коробка переключения передач, которая отвечает за изменение передаточного отношения. КПП на автобусах ПАЗ, в зависимости от модификации, могут устанавливаться разные. Чаще всего это 4-скоростные или пятиступенчатые агрегаты производства ГАЗ или же пятипозиционные ZF S5-42, а также агрегаты производства СААЗ (3206, 136А3, 320670, 132М3 и другие).
При передвижении такой механизм подвергается значительным нагрузкам, а малоопытный водитель может существенно увеличить износ деталей, что потребует ремонта КПП ПАЗ или дорогостоящей замены. Перед эксплуатацией любого транспортного средства необходимо получить представление об устройстве как минимум важнейших узлов и систем.
Устройство КПП ПАЗ
Такой агрегат состоит из нескольких основных элементов:
- валы
- шестерни разного диаметра
- фланец
- синхронизаторы
- механизм управления
- картер
Современные коробки от СААЗ выделяется повышенным ресурсом и имеет ряд отличий от предшествующего поколения: присутствием в конструкции конических и игольчатых подшипников, муфтовых и пальчиковых синхронизаторов, а также бесконтактного датчика спидометра и шестерней, не требующих шпоночной посадки.
Особенности эксплуатации
Переключение КПП ПАЗ осуществляется рычагом механизма управления посредством тяги дистанционного привода. Как правило, переключение передач осуществляется легко, без люфтов и вибраций, особенно на современных автобусах. Если смена передачи затруднительна, рекомендуется отрегулировать привод, повернув вилку тяги переключения передач. Также причиной затруднительного переключения может быть остывшее масло из-за длительной стоянки на холоде.
Требуется регулярно заменять смазочную жидкость. При замене масла необходимо выбирать качественное и подходящее трансмиссионное масло. Спецификацию смазочных материалов всегда можно уточнить в сервисном центре (от -30 градусов Цельсия следует использовать специальное масло). Важно помнить, что при смене масла необходимо очищать сапун и магнитную сливную пробку, а также менять прокладку. Слив должен осуществляться сразу после окончания поездки.
Основные правила буксировки:
- не более 100 километров;
- коробка передач ПАЗ при его буксировании должна быть в нейтральном положении;
- не быстрее 60 километров в час;
- нейтральное положение.
Во время ремонта узла нельзя допускать, чтобы внутрь попадала грязь, что может привести к заеданию шестерен. Необходимо следить за целостностью шарнирных чехлов, состоянием резьбовых соединений и шарниров. В случае эксплуатации автобусов на пригородных маршрутах лучше всего делать выбор в пользу КПП для ПАЗ с ускоряющей пятой передачей. На городских же направлениях оптимальным решением будет агрегат с прямой пятой передачей.
Проверка сцепления поможет выяснить, требуется ли проверить и отрегулировать сцепление. Для этого нужно остановить транспорт и нажать на педаль сцепления, а затем, не позже чем через 20 секунд, медленно дать задний ход. Если в этот момент водитель услышит нехарактерный шум (скрежет кулачков муфты), то проверка и регулировка необходима. Стравливать избыточное давление можно через сильфон или воздушный клапан.
Признаки неисправностей и основные проблемы
Как и любой другой механизм, коробка переключения передач ПАЗ со временем изнашивается и может выйти из строя. Чтобы избежать дорогостоящего ремонта и выработать максимальный ресурс из агрегата, рекомендуется регулярно подвергать ТС техническому обслуживанию и обращать внимание на малейшие отклонения в работе узла.
Признаки неисправностей и их причины:
- отсутствие возможности переключить передачу – возможна поломка фиксаторов или пальцев, а также может быть нарушена регулировка управляющего привода;
- течь масла – высокое давление в картере, нарушение герметичности крепежа или износ прокладок;
- затруднение переключения – проблемы со сцеплением;
- посторонний шум – износ зубьев шестерен, ослабленное крепление элементов или поломка подшипников;
- переключение КПП ПАЗ вызывает скрежет и удары – поломка каретки и фасок пальцев или износ конусных колец синхронизатора;
- произвольное выключение передачи – слабое крепление головок и вилок, неисправность механизма переключения или существенный износ вилок.
Устранение таких неисправностей выполняется разными способами, от промывки сапуна и подтяжки креплений до замены синхронизаторов и регулировки элементов коробки.
Нередко можно услышать, что из-за короткого передаточного числа первой скорости водители автобусов Павловского завода предпочитают трогаться сразу со второй скорости. Причиной этому является то, что коробка автобусу досталась от грузовика. Как правило, на КПП ПАЗ Вектор такого не бывает, поскольку там стоит более прогрессивный механизм. Разумеется, следует соблюдать рекомендации, приведенные в официальной документации.
Если регулярно проверять уровень масла, не пренебрегать техосмотром, аккуратно управлять транспортом, а также выбирать качественную трансмиссионную жидкость, то коробка передач ПАЗ Вектор и любой другой модели прослужит долго и исправно.
Как устроено переключение передач на автобусе
Почему у всех более-менее современных автобусов переключение режимов АКПП осуществляется не рычагом, а кнопками на приборной панели?
Почему это не прижилось на легковых автомобилях?
Заметил, что кнопки переключения режимов АКПП во всех автобусах (Икарус, ЛиАЗ, ГолАЗ) выглядят одинаково и имеют одинаковую конструкцию (с зависимой фиксацией, кнопка выбранного режима подсвечивается изнутри лампочкой). С чем это связано? Видимо, АКПП у них одинаковые, (и эта кнопочная панель идет в комплекте с АКПП)?
Re: Переключение режимов АКПП у автобусов
Михалыч 12.01.2004 09:22
Потому- что кнопки занимают меньше места, и их проще компоновать в разные панели приборов автобуса. К тому-же тянуть провода от кнопок к исполнительному механизму АКПП проще, чем тяги от рычага(селектора).
На легковых автомобилях кнопки были (чайка ГАЗ-13, к примеру), но от них отказались именно в силу того, что коробка находится рядом с селектором, и механическое управление не требует дополнительных исполнительных устройств. Т.е. проще, дешевле и надежнее. Из современных легковых а/м не имеет механической связи с АКПП селектор на БМВ-7er, где рычажок селектора находится под рулем.
Если вы повнимательнее посмотрите на блок кнопок, то увидите на нем надпись Voith. Это коробка модели DIVA, которая собираится из немецких комплектующих на оборонном заводе в казани в двух исполнениях-3х и 4х ступенчатом. Агрегат очень надежный и вполне современный. Эта коробка действительно ставится практически на все автобусы российского производства и сборки, а также на автобусы МАЗ.
Re: Переключение режимов АКПП у автобусов
Алексей (Минск) 12.01.2004 09:49
А расскажите, пожалуйста, про принцип работы АКПП, в частности, Voith DIVA. Интересует, как она устроена, как производится переключение передач. Как задается значение критических оборото ви т.д.
Re: У CUMMINSов рычажный переключатель. По крайней мере у некоторых. (-)
СтаС 12.01.2004 10:15
Re: Переключение режимов АКПП у автобусов
Alex_(SovietTramFan) 12.01.2004 13:38
> тянуть
> провода от кнопок к исполнительному механизму АКПП проще, чем
> тяги от рычага(селектора).
Ну так никто не мешает сделать электрическое управление посредством рычага.
> Если вы повнимательнее посмотрите на блок кнопок, то увидите на
> нем надпись Voith. Это коробка модели DIVA,
> действительно ставится
> практически на все автобусы российского производства и сборки,
> а также на автобусы МАЗ.
Интересно, а Voith имеет отношение к ZF? В Е-бургских Икарусах-283 с АКПП ZF Ecomat 5HP точно такой же блое кнопок.
Кстати, бывают ли Икарусы-280 с АКПП? И какая АКПП в московских Икарусах-435?
Рычаг на панели М-В
Alex_(SovietTramFan) 12.01.2004 13:48
На левом краю приборной пенели многих Мерсов (а также у АКА-5225) есть характерного вида рычаг (немного походит на ручку контроллера в Еж3). Я был убежден, что это рычаг переключения режимов АКПП, пока не увидел на той же панели блок кнопок «1-2-D-N-R». Что же тогда управляется тем рычагом?
Re: Переключение режимов АКПП у автобусов
Константин 12.01.2004 14:28
Вероятнее всего идет речь про рычаг управления стояночным тормозом. в ниджнем крайнем положении рычаг стояночного тормоза выключен.
К стате панель приборов и расположение органов управления в АКА 5225 идентично органам управления ЛиАЗА-6212.00
Re: Порядок переключения АКПП D851.2 фирмы VOITH
Константин 12.01.2004 14:55
Как сказано в офоициальном руководстве по эксплутаатции АВТОБУСов ЛиАЗ 5256.25:
Движение автобуса рекомендуется начать при прогретом двигателе. Температура охлаждающей жидкости при этом не должна быть ниже 40С;
Давление в пневмосистеме не менее 570кПа (5,8 кгс/см); По мере заполненения контуров пневмосистемы гаснут контрольные лампы;
При трогании автобуса с места необходимо включить на контролллере клавишу, соответствующею выбранному режиму движения, через 1-2 сек. отключить стояночный тормоз, нажать на педаль управления подачей топлива.
Перед началом движения задним ходом необходимо предварительно включить на контроллере клавишу «N», затем нажать клавишу «R» и нажать кнопку разблокировки заднего хода (маленький белый роычажок на панели приборов (рядом с кнопкой аварийного останова двигателя)
Если автобус стоит на подъеме, то следует увеличить полачу топлива перед отключением стояночного тормоза, что бы автобус при трогании не скатывался назад.
ВНИМАНИЕ: Не нажимайте на педаль подачи топлива одновременно или до включения клавиши контроллера. Если совершена эта ошибка и передачи непереключаются, сбавьте частоту вращения двигателя до холостого хода (отпустите педаль подачи топлива), нажать на контроллере клавишу «N» и после этого вновь нажать клавишу выбранного режима движения;
Клавиши контроллера имеют следующие назначение:
«N»- нейтральное положение (передачи выключены, двигатель работает на холостом ходу);
«D»- режим автоматического переключения передач — от первой дотретьей и обратно с третьей до первой. Это оснвной режим работы;
«1» — включается первая первая передача и никаких автоматическизх переключений не происходит. данный режим обычно используется водителем для маневрировании тихим ходом.
«2»- происходит автоматическое переключение передач с первой на вторую и обратно. Данный режим выбирают например когда автобус в час пик полностью загружен и «ползет» в гору
«R» — движение задним ходом;
В руководстве указана что клавиши «1» и «2» — вспомогательные;
Переключение клавиш «D» «1» «2» можно выполнять при движении в любой последовательности без примененения клавиши «N» Для движения задним ходом необходимо при заторможенном автобусе и холостом ходе двигателя нажать клавишу «R» и кнопку разблокировки заднего хода. При снятии тормоза и последующим нажатие на педаль подачи топлива автоубс поедет назад, скорость регулируется нажатием на педаль подачи топлива.
Re: Переключение режимов АКПП у автобусов
Михалыч 12.01.2004 15:08
>Ну так никто не мешает сделать электрическое управление посредством рычага.
Так зачем геморроится с этектронным селектором когда кнопки намного проще. Кстати электронный рычаг выбора ражимов раздатки есть на современном Паджеро, но там японцы просто извращались в пику американцам с их вращающимся пареключателям режимов раздатки или кнопками.
Нет, Voith не имеет отношения к ZF. Наверно кнопочную панель поставили из принципа-что под рукой было. А может их производит одна фирма и только меняет надписи на них.
И кстати фирма Cummins, насколько мне известно, не производит трансмиссии- она специализируется на дизелях.
Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно
Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.
Наглядное пособие
Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.
Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП
Изобретая велосипед
Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.
Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.
Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.
От велосипеда к автомобилю
К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.
Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.
А теперь – к самой коробке передач
Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.
В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.
Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.
Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.
Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.
Включаем передачу
Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).
На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача
Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.
Синхронизаторы
Для начала представим себе переключение передачи при движении автомобиля. Муфта, отходя от шестерни, разблокирует ее и пойдет к соседней (либо же в дело вступит другая муфта, между другими шестернями). Казалось бы, никаких проблем тут нет… Однако все не так гладко: ведь муфта (и, соответственно, вторичный вал) теперь имеет одну скорость вращения, заданную предыдущей ведомой шестерней, а шестерня следующей передачи – другую. Если просто резко совместить их, произойдет удар, который, хоть и моментально уравняет скорости, ничего хорошего не принесет: во-первых, шестерни и их зубья могут банально повредиться, а во-вторых, переключать передачи таким образом – вообще не лучшая затея. Как же быть? Ответ прост: перед включением передачи скорости движения шестерни и муфты нужно синхронизировать.
Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.
Прямая и повышающая передачи
Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.
На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача
Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.
А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.
Задний ход
Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.
На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача
Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.
Двухвальные коробки передач
Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.
Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.
Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.
Вместо заключения
Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.
«Автомат» или «робот»
Классическая автоматическая коробка передач (АКП) включает гидротрансформатор, механическую часть, систему управления и вспомогательные механизмы. Гидротрансформатор исполняет роль гидравлической передачи, в которой энергия передается потоком циркулирующей жидкости. Он состоит из насосного и турбинного колес, а также статора. Устройство блокировки обеспечивает экономию топлива. Гидротрансформатор обеспечивает эластичную связь двигателя с коробкой передач, снижает динамические нагрузки, предотвращает остановку двигателя при перегрузках и увеличивает крутящий момент от двигателя при старте и в сложных дорожных условиях.
Механическая передача – основная часть «автомата», состоящая из трех планетарных рядов и фрикционных муфт, обеспечивающих переход с одной скорости на другую. Это устройство обеспечивает ступенчатое изменение передаточного числа без разрыва потока мощности. Управление переключением производится системой управления в автоматическом режиме.
Многие модели «автоматов» снабжают гидродинамическим замедлителем (ретардером), который служит для замедления транспортного средства и снижения износа тормозных колодок. Усилие торможения сравнимо с мощностью двигателя. Таким агрегатом комплектуются автобусы и техника, работающая в горных условиях.
Электронные системы управления последнего поколения обеспечивают высокую адаптивность к дорожным условиям и стилю вождения, а также позволяют реализовать дополнительные функции и блокировки, исключающие движение в опасном режиме. По желанию заказчика «автомат» оснащается кнопочным или рычажным переключателем передач.
Крупнейший в мире производитель АКП компания Alison Transmission оснащает свои агрегаты системой диагностики Prognostics, позволяющая водителю следить за состоянием основных узлов и агрегатов машины. Функция Oil Iife Filter контролирует расход топлива, экономя его во время движения и на холостом ходу двигателя. Функция Filter Life Monitor информирует о необходимости замены фильтра. Transmission Health Monitor следит за состоянием цепей управления трансмиссии и предупреждает о своевременном проведении технического обслуживания или перенастройки.
Сегодня Allison Transmission предлагает «автоматы» нескольких семейств. Дорожные автомобили комплектуются моделями серии 1000, 2000, 3000 и 4000, а специально для автобусов созданы «автоматы» Torqmatic. Внедорожники оснащаются коробками серий 5000, 6000, 8000 и 9000.
Несколько по иному создают АКП на фирме Voith, которая выпускает оригинальные гидромеханические передачи (ГМП) семейства DIWA для использования на городских и пригородных автобусах. Их особенность заключается в том, что усилие двигателя передается механическим и гидравлическим путем. Причем трогание с места выполняется полностью гидравлически, а по мере увеличения скорости движения гидравлическая доля постоянно уменьшается и все более компенсируется за счет механической части. Важным здесь является разделение мощности двигателя перед гидротрансформатором и объединение двух потоков мощностей за ним. Таким образом, гидротрансформатор и две планетарные передачи образуют смешанную первую гидромеханическую передачу.
Благодаря этому DIWA работает с высоким КПД в широком диапазоне скоростей (до 40% максимальной скорости движения), обеспечивая динамичное, плавное трогание с места и равномерное ускорение. Затем автоматика включает чисто механическую передачу крутящего момента, работающую с меньшими потерями. Гидротрансформатор является одновременно и гидрозамедлителем, что обеспечивает немедленное включение режима гидротормоза в полном диапазоне движения скоростей, независимо от включенной передачи.
Высокий КПД достигается за счет симбиоза «дифференциал-гидротрансформатор». Пока обычная ГМП при старте переключается два, а то и три раза, Voith DIWA продолжает «тянуть» автобус на первой передаче – но одновременно работают и гидротрансформатор, и механическая часть АКП. Тем самым меньшее число переключений делает движение более плавным и уменьшает износ фрикционных дисков. У АКП DIWA гидротрансформатор расположен необычно, то есть посередине коробки, а масляный радиатор встроен в ГМП – за счет этого удалось избавиться от лишних трубок и штуцеров.
Заслуживает внимания 6-ступенчатая АКП ZF EcoLife для грузовиков и автобусов. Здесь использована эффективная система охлаждения, позволяющая работать в более жестких температурных условиях при температуре масла в теплообменнике до 120° C. Кроме того, используется гидротрансформатор, с более высокими показателями ускорения при работе двигателя на низких оборотах. Встроенный гаситель крутильных колебаний снижает расход топлива при начале движения за счет быстрого отключения блокировки гидротрансформатора.
В свою очередь 6-ступенчатый «автомат» ZF-PowerLine экономичнее имеющихся на рынке благодаря использованию инновационного гидротрансформатора. Надо сказать, что в коробках ZF гидротрансформатор используется только при начале движения и работает лишь до скорости 10-15 км/ч, а потом отключается. В этом случае нет необходимости использовать «длинную» первую передачу.
«Роботы» наступают
Автоматизированная или так называемая роботизированная КП представляет собой механическую коробку передач, только в ее конструкцию входят сервоприводы или гидроприводы, которые управляют процессом работы сцепления и переключением передач. Достоинствами «робота» является высокая эффективность, низкие расходы при обслуживании и ремонте, а расход топлива не отличается от такового у механической коробки передач, часто они бывают даже более экономны в использовании.
В конструкции ряда роботизированных КП не используются синхронизаторы, но переключение происходит быстро и плавно благодаря совершенному программному управлению. За счет этого агрегат получается компактным даже для передачи высоких крутящих моментов. Для заправки такого агрегата требуется гораздо меньше масла, что удешевляет эксплуатацию. Масса и цена «робота» ниже, чем «автомата».
Однако применение сцепления в «роботе» приводит к разрыву потока мощности при переключении передач. В момент выключения сцепления обороты двигателя падают, автомобиль идет накатом, и скорость его замедляется. Дело в том, что, для того чтобы избежать рывков и повышенного износа сцепления, «робот» выключает сцепление на сравнительно длительный период. После включения более высокой передачи обороты мотора за счет электронного управления надо увеличить до рабочего значения и вновь разогнать машину. Такой режим движения увеличивает расход топлива, а провалы при разгоне создают дискомфорт.
Роботизированные агрегаты для коммерческого автотранспорта выпускает целый ряд фирм: ZF, Volvo, Daimler AG, Eaton, Renault, Detroit Diesel, Zeroshift Ltd и др.
По заключению концерна ZF, наиболее экономичными являются автоматизированные КП семейства АS Tronic для коммерческого транспорта: при передаче крутящего момента частота вращения двигателя находится в экономичной области, что снижает расход топлива. ZF выпускает модификацию семейства AS Tronic – 6-ступенчатую AS Tronic lite с электрогидравлическим приводом переключения, предназначенную для городских и пригородных автобусов малого и среднего классов. Благодаря подбору передаточных чисел шести передач в АКП автобуса двигатель работает в диапазоне низких частот вращения, что уменьшает расход топлива. Шестая передача включается уже на скорости 50-60 км/ч, что оптимально для движения по городу.
Volvo Trucks предлагает 6-ступенчатую автоматизированную КП I-Sync, предназначенную для автомобилей Volvo FL. Этот образец специально разработан для двигателя D7 и режимов движения на городских улицах и в пригородной зоне, электрогидравлический привод обеспечивает плавное переключение передач при движении в плотном городском потоке с частыми остановками. Для удобства управление АКП вынесено на правый подрулевой переключатель. I-Sync с электронной системой переключения передач, которая значительно увеличивает ресурс сцепления.
Для грузовиков компания Renault Trucks выпускает роботизированные КП Optitronic. Эти 6-ступенчатые агрегаты имеют несколько режимов переключения: «экономичный», «маневрирование», «kick-down», при котором вся мощность двигателя используется для интенсивного разгона автомобиля, и «кратковременный режим ручного переключения» для ситуаций, когда водителю необходимо вручную переключать передачи. Для управления служат клавиши на рулевом колесе, информация о включенном режиме и передаче высвечивается на цифровой панели.
Фирма Detroit Diesel разработала для тяжелых грузовиков роботизированную КП AGS с блоком управления TCU. В состав системы входит ряд датчиков, отслеживающих нагрузку на автомобиль, уклон дороги, радиус поворота, проскальзывание колес и др. В AGS имеются режимы ручного и автоматического управления, возможно переключение через несколько передач.
Компания Zeroshift разработала «робот», у которого длительность переключения передач не более 30 мс. Благодаря этому улучшаются динамика и топливная экономичность автомобиля. Главная изюминка Zeroshift – традиционные синхронизаторы в конструкции КП заменяются парами «ведущих» колец, соединенных втулкой, которые позволяют автоматическим актуаторам переключать передачи без разрыва потока мощности. Благодаря усовершенствованной системе управления, экономия топлива составляет по сравнению с механической КП 2% и по сравнению с 6-ступенчатой АКП с планетарными передачами 7%. На тяжелых грузовиках, оснащенных пневмосистемой, используются пневматические актуаторы, на более легких автомобилях – электрогидравлические.
Семейство «роботов» Mercedes-Benz PowerShift насчитывает несколько моделей и продолжает увеличиваться и совершенствоваться. Переключение передач в 12-ступенчатой КП PowerShift происходит быстро и плавно. Имеется «маневровый» режим, а также передачи для движения по магистрали с высокой скоростью при низких оборотах двигателя.
Для магистральных грузовиков Mercedes-Benz Actros выпускается модернизированная версия КП PowerShift 2. Благодаря использованию усовершенствованной системы датчиков, передачи переключаются более быстро и плавно. В режиме «маневрирование» движение происходит на низшей передаче, и частота вращения двигателя ограничена 1000 мин-1. Высшая передача во всех вариантах PowerShift 2 – прямая, поскольку она обеспечивает наибольший КПД и топливную экономичность. Также имеются режимы «раскачки», «экономичный», с расширенной зоной круиз-контроля и «мощностной».
Строительные грузовики Mercedes-Benz Actros оснащаются 12-ступенчатым «роботом» PowerShift Off-road, в котором имеются режимы работы «маневрирование», «раскачка» и четыре передачи заднего хода. В конструкцию также включены датчик наклона и усовершенствованная система плавного начала движения.
Автоматизированная 8-ступенчатая КП PowerShift GO 240-8 устанавливается на туристических автобусах Mercedes-Benz Travego и Tourismo. Диапазон передач включает в себя медленную скорость для маневрирования и высокие скорости для движения по магистралям при низкой частоте вращения двигателя.
MAN Nutzfahrzeuge Gruppe выпускает автоматизированные КП TipMatic. Для строительных моделей TGX и TGS создан вариант 12-ступенчатой КП TipMatic с режимом «внедорожный» с двумя передачами заднего хода. «Робот» может иметь прямую или повышающую передачу. Выбор режимов осуществляется с помощью переключателя на центральной консоли, а выбор передач – подрулевым переключателем. Возможна комплектация ретардером MAN PriTarder или интардером ZF. По заказу TipMatic оснащается специальными программами управления: Profi (ручной режим переключения kick-down), Fleet (для неопытных водителей). Режим Offroad – режим плавного движения по бездорожью предназначен для полноприводных двух-, трех- и четырехосных моделей TGX и TGS, при застревании возможно движение «враскачку». В режиме Dx происходит ускоренный переход с одной ступени на другую при более высоких оборотах двигателя и т.д.