Коробкою передач (КПП) називається керована частина трансмісії автомобіля, яка дозволяє регулювати силу тяги на ведучих колесах і змінювати швидкість руху автомобіля. Крім того, КПП забезпечує рух машини заднім ходом, пуск двигуна і його роботу без навантаження (холостий хід).
В англійській мові коробку передач (КПП) називають - «transmission» і позначають абревіатурою:
У російській мові «трансмісією» називають все, що пов'язує двигун з колесами, а КПП (коробка передач) - тільки один з елементів «трансмісії».
Коробки передач в російській мові мають абревіатури:
-
-
-
- АКПП - Автоматична Коробка Зміни Передач;
- МКПП - Механічна Коробка Зміни Передач (зверніть увагу, чи не «manual» - ручна, а саме «механічна»).
-
-
Різноманітність сучасних коробок передач не дозволяє обмежитися в їх класифікації тільки двома характеристиками - «механіка» або «автомат», тому розглянемо розширену структуру класифікації коробок.
Як частина «трансмісії автомобіля», КПП призначена для передачі потужності, що виробляється двигуном, на провідні колеса. Коробка передач не може збільшити потужність двигуна (закон збереження енергії). Але коробка передач може змінити крутний момент двигуна за рахунок передавального числа, так що б забезпечити оптимальні тягово-швидкісні і паливо-економічні властивості автомобіля при різних умовах руху.
Передавальне відношення коробки передач являє собою відношення кутової швидкості (швидкості обертання) вхідного (провідного) вала до кутової швидкості вихідного (веденого) валу.
Ступеневу зміна передавальне число
До «ступінчастим» відносяться коробки з певною кількістю передач, де кожна передача - це пара шестерень (для двохвальним КПП), або дві пари шестерень (для трехвальние КПП) через які відбувається передача обертання в певний момент.
Співвідношення кількості зубів ведучої і веденої шестерень кожної пари називають передавальним числом.
МКПП (механічна коробка передач) складається з набору шестерень перебувають на на декількох нерухомих, відносно один одного, осях обертання.
Зміна передавального числа КПП здійснюється шляхом введення шестерень в зачеплення в різних поєднаннях.
Принцип ступечатой зміни передавального числа використовується і в "механіці" і в "автоматах".
У більшості конструкцій АКПП (автоматичних коробок передач) використовується планетарна передача, яка складається з декількох шестерень обертаються навколо центральної осі.
Різні передавальні відносини досягаються шляхом фіксації різних деталей щодо корпусу коробки передач. Для отримання великого діапазону передавальних чисел КПП в сучасних коробках використовуються кілька планетарних рядів.
Безступінчата зміна передавальне число
Безступінчаті автоматичні коробки називають коробками передач CVT (анг. «Continuously Variable Transmission» - трансмісія з плавно змінним передавальним відношенням). Як відомо, двигун розвиває крутний зараз не східчасто, а плавно. Тому для досягнення оптимального ККД трансмісії найкращим є плавна зміна передавального відношення.
У більшості конструкцій варіаторних КПП бессупенчатое зміна передавального числа реалізовано за принципом передачі обертання між ведучим і ведений валами за допомогою гнучкого елемента (набірного металевого ременя або пластинчастої сталевий ланцюга).
Менш відомі, варіаторниє коробки з торроідним поверхнями ведучого і веденого вала. Вони дозволяють передавати високий крутний момент, зберігаючи всі достоїнства воротарів - низька витрата палива і комфорт для водія і пасажирів, але через високу вартість вони поки не набули великого поширення в трансмісіях сучасних автомобілів.
МЕХАНІЧНА ЗВ'ЯЗОК МІЖ валами
Механічні передачі обертального руху, за способом передачі руху, діляться на передачі зачепленням (ланцюгові, зубчасті, черв'ячні) і передачі тертям (фрикційні, ремінні).
За зв'язку між ведучим і веденим валом, в конструкціях КПП найбільшого поширення набула «левередж» - механічна передача обертального руху способом зачеплення
Основними перевагами зубчастих передач є:
-
-
- сталість передавального числа (відсутність прослизання);
- компактність в порівнянні з фрикційними і ремінними передачами;
- високий ККД (до 0,97 ... 0,98 в одному щаблі);
- велика довговічність і надійність в роботі.
-
Планетарні передачі - передачі містять зубчасті шестерні з переміщаються осями, знайшли застосування в конструкціях співвісних КПП, тобто КПП у яких осі ведучого і веденого вала збігаються.
Істотні переваги планетарних передач:
-
-
- навантаження в планетарних передачах передається одночасно декількома сателітами, отже, сили, що діють на зуби коліс, відповідно зменшуються;
- в планетарних передачах раціонально використовуються шестерні внутрішнього зачеплення, що володіють більшою (порівняно з шестернями зовнішнього зачеплення) здатністю навантаження;
- рівномірний розподіл сателітів по колу призводить до врівноваження радіальних сил, що діють на шестерні, і, отже, до розвантаження підшипників центральних коліс і водила;
- застосування планетарного механізму дозволяє легко здійснити компактну конструкцію.
-
Передача тертям з гнучким зв'язком складається з двох шківів, закріплених на валах, і охоплюють їх проміжного гнучкого елемента.
У конструкції сучасних КПП використовуються два види гнучких елементів:
-
-
- набірний металевий ремінь (працює на стиск);
- пластинчатая сталева ланцюг (працює на розтяг).
-
Основні переваги використання передачі з гнучким зв'язком:
-
-
- реалізація бесступенчатого принципу передачі крутного моменту;
- високий ККД;
- хороша динаміка і низьку витрату палива.
-
Механічна передача обертального руху фрикційним способом з «безпосереднім контактом» застосовується в конструкції торові воротарів.
Контакт між провідними і веденим диском з тороідний поверхнями - через проміжні ролики.
Активні радіуси контактів на торцях дисків регулюються зміною кута установки роликів, тим самим варіюється передавальне число.
За допомогою спеціального фрикційного масла, в зоні контакту між роликом і тороідний поверхнею дисків, створюється найтонша масляна плівка, яка дозволяє уникнути ковзання і передавати значні зусилля.
Основні переваги фрикційної передачі з безпосереднім контактом:
-
-
- реалізація бесступенчатого принципу передачі крутного моменту;
- високий ККД (94% - для торів варіатора, 92% - для КПП в цілому);
- відмінна динаміка і низьку витрату палива.
-
ГІДРАВЛІЧНА ЗВ'ЯЗОК МІЖ валами
У більшості конструкцій сучасних АКПП (автоматичних коробок передач) використовується гідротрансформатор - механізм передачі крутного моменту від двигуна до ведучого валу коробки передач.
Гідротрансформатор передає і збільшує крутний момент.
Конструктивно, гідротрансформатор складається з насосного, турбінного і реакторного колеса.
Крутний момент насосного колеса, отриманий від двигуна, передається на турбінне колесо за допомогою рідини, таким чином реалізується принцип гідравлічної зв'язку між валами.
Основні переваги гідравлічної передачі:
-
-
- плавність зміни крутного моменту;
- зниження ударних навантажень переданих на провідний вал КПП;
- можливість зупинки автомобіля без виключення передачі в коробці передач.
-
УПРАВЛІННЯ перемикання передач
До безпосереднього способу управління відносяться КПП, в яких зміна передач здійснюється водієм шляхом виключення зчеплення (розриву зв'язку між двигуном і КПП) і включення певної передачі важелем КПП.
Саме до цього типу управління відносяться МКПП (механічні коробки передач).
До напівавтоматичному способу управління відносяться КПП, в яких за роботу зчепленням відповідає автоматика, а вибір передачі і її перемикання проводиться водієм.
До автоматичного способу управління відносяться КПП, в яких вибір передачі (ступені або передавального числа), включення передачі і робота зчепленням, проводиться автоматично.
У тому випадку, якщо на важелі селектора КПП, є положення «D» - коробка відноситься до КПП з автоматичним способом управління.
Примусове включення певної передачі (або включення фіксованого передавального числа у воротарів), зміна стилю перемикань КПП (імітація різних стилів водіння) і т.п. - лише додаткові можливості КПП, надані водієві для комфортного керування автомобілем.