Коробка переключения передач (сокращенно КПП) предназначена для изменения крутящего момента по величине и направлению и передачи его от сцепления (с механизмом сцепления мы познакомимся в следующем разделе) к ведущим колесам. Другими словами, с помощью КПП при постоянной мощности двигателя происходит изменение силы тяги на ведущих колесах автомобиля. Также КПП позволяет включить задний ход и на неограниченное время (в отличие от сцепления) осуществлять отсоединение двигателя от ведущих колес. Автомобили могут оснащаться механической либо автоматической КПП. Отметим, что механическая КПП является сегодня более распространенной, она устанавливалась на все автомобили до изобретения «автомата», который появился примерно в середине прошлого столетия. коробка переключение передача вал
Механическая КПП содержит следующие основные элементы: картер, первичный вал, вторичный вал, промежуточный вал, шестерни, дополнительный вал, шестерни заднего хода, синхронизаторы, механизм переключения передач, замковое устройство, блокировочное устройство, рычаг переключения передач. Отметим, что рычаг коробки переключения передач (сокращенно рычаг КПП) -- единственный из перечисленных элементов, который доступен из салона.
Картер КПП закреплен на картере сцепления, который, в свою очередь, установлен на картере двигателя. Половину объема картера КПП занимает трансмиссионное масло, используемое для смазки деталей КПП. Замена масла в КПП осуществляется редко, на многих современных автомобилях его и менять не нужно (оно заливается на заводе-изготовителе и рассчитано на весь срок эксплуатации автомобиля). Это обусловлено тем, что в КПП по сравнению с мотором детали вращаются намного медленнее. Следовательно, они не так интенсивно изнашиваются, и в масло попадает значительно меньше продуктов их работы (металлических опилок, стружки и др.). Поэтому находящееся в КПП масло дольше сохраняется в состоянии, пригодном для использования.
Картер КПП содержит подшипники, на которых вращаются валы. Эти валы имеют наборы шестерен с разным числом зубьев. Для того чтобы передачи переключались плавно и бесшумно, в КПП используются синхронизаторы. Сущность их работы состоит в том, что они уравнивают угловые скорости вращающихся шестерен.
Основным узлом КПП является механизм переключения передач, с помощью которого, собственно, и осуществляется смена передач. Управление этим механизмом производится с помощью рычага, расположенного в салоне. Обычно рычаг КПП находится между передними сиденьями и одновременно перед ними, но он может располагаться, например, и на рулевой колонке.
Замковое устройство предотвращает включение одновременно двух передач, а блокировочное устройство предотвращает самопроизвольное выключение передач.
В зависимости от принципа действия различают следующие типы коробок передач:
· ступенчатые;
· бесступенчатые;
· комбинированные.
Тип коробки передач во многом определяет тип трансмиссии. К ступенчатым коробкам передач относятся:
· механическая коробка переключения передач (сокращенное наименование – МКПП);
· роботизированная коробка передач (другое наименование – автоматизированная коробка передач).
Механическая коробка передач имеет ручное переключение. В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:
· четырехступенчатая коробка передач;
· пятиступенчатая коробка передач;
· шестиступенчатая коробка передач;
· семиступенчатая коробка передач;
· и более.
Роботизированная коробка передач имеет автоматизированное управление. Известными конструкциями роботизированных коробок передач являются коробки передач DSG (Direct Shift Gearbox), SMG (Sequential M Gearbox), Изитроник.
К бесступенчатым коробкам передач относятся вариаторы. Передаточное число в вариаторах изменяется, в отличие от ступенчатых коробок, плавно. Это достигается за счет гидравлического или механического преобразования крутящего момента. Известными конструкциями вариаторов являются Мультитроник, Экстроид.
Комбинированный принцип действия используется в автоматической коробке переключения передач (сокращенное наименование – АКПП, обиходное название – коробка-автомат). Классическая автоматическая коробка передач включает гидротрансформатор, заменяющий сцепление, и механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор). На ряде конструкций автоматической коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения передач: Типтроник, Стептроник.
Разновидностью автоматической коробки передач является т.н. адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения конкретного человека.
Классификация коробок передач по числу валов:
- 2х вальные;
- 3х вальные;
- Многовальные (планитарные коробки передач или 2х, 3х поточные механические коробки).
по числу передач и диапазонов бывают с 1м или 2мя диапазонами.
по способу переключения передач с разрывом потока мощности и без разрыва потока мощности.
Коробки передач с разрывом потока мощности – способ переключения передач скользящими шестернями, зубчатыми или кулачковыми муфтами, синхронизаторами.
Коробки передач без разрыва потока мощности – переключение передач фрикционными муфтами, тракторы, audiTT 3,2 Quattro с двумя сцеплениями.
по способу управления коробки передач бывают с ручным и автоматическим управлением.
по способу смазки, с принудительной смазкой (МАЗ, КРАЗ), разбрызгивание.
по способу перемещения осей – с неподвижными и с подвижными осями (планетарные).
по числу степеней свободы – с 2мя и с 3мя степенями свободы.
Коробки передач должны иметь достаточное число передач с правильно выбранными передаточными числами, высокий КПД, небольшие размеры и вес (массу).
Коробки передач должны быть не сложными по конструкции, надежными и износостойкими в работе, простыми в управлении, удобными при обслуживании и ремонте.
Расчет коробки передач производится в следующем порядке:
1) Задаются числом передач и выбирают схему коробки передач;
2) Распределяют общее передаточное число трансмиссии;
3) Определяют передаточные числа коробки передач на различных передачах;
4) Устанавливают число зубьев шестерен, вычисляют их модуль и основные размеры;
5) Вычерчивают в масштабе компоновочную схему коробки передач;
6) Определяют силы действия на валы и реакции их опор;
7) Рассчитывают валы на прочность и жесткость;
8) Подбирают подшипники.
При выбранной схеме коробки передач, ее основные параметры зависят от параметров шестерен, которые определяют расчетом на прочность и износ и уточняются при стендовых и дорожных испытаниях. Для коробки передач с неподвижными валами величина межцентрового расстояния ориентировочно определяется по величине максимального крутящего момента двигателя