Одним із основних елементів будь-якого автомобіля є коробка перемикання передач (КПП). Основне призначення будь-якої автомобільної коробки передач є зміна крутного моменту, що передається від двигуна до коліс, зміна швидкості руху та зміна напрямку руху (вперед/назад). Деякі види коробок передач передбачають також відключення двигуна від коліс, у інших КПП цю роль виконує додатковий вузол, що називається «зчеплення».
Вибір типу КПП залежить багатьох чинників. Різні види коробок мають як свої переваги, так і недоліки. На сьогодні є 4 основних види коробок передач, які встановлюються в сучасних автомобілях.
- МКПП (механічна коробка).
- АКПП (автоматична).
- РКПП (роботизована).
- ВКПП (варіативна, безступінчата).
Механічна КПП
Механічні КПП призначені для ручного перемикання передач. За принципом дії – це багатоступінчастий циліндричний редуктор. У сучасних легкових автомобілях найчастіше використовують 5 і 6-ступінчасту коробку, тоді як раніше застосовувалися 4-ступінчасті.
Ступінчаста система перемикання передач має на увазі конкретний коефіцієнт передачі для кожної пари шестерень. Обчислюється передатне число як співвідношення кількості зубів на ведучій та веденій шестерні. Для першої передачі це співвідношення найбільше. Це означає, що ведуча шестерня найменша, а ведена – найбільша.
Механічні коробки бувають двохвальні та трьохвальні. Трьохвальні використовуються, як правило, на більш потужних легкових автомобілях, вантажівках та спецтехніці. Двохвальні часто встановлюють на автомобілі з переднім приводом.
Багатьом автомобілістам знайомий особливий звук, який видає автомобіль під час руху на задній передачі. Видається він тому, що зубці на передніх та задніх передачах різні. На задній передачі використовуються шестерні із прямими зубцями. Це дає можливість передавати більший крутний момент, але розплачуватися доводиться підвищеним шумом. На передніх передачах використовуються косозубі шестерні – вони працюють тихіше, оскільки зчеплення зубів відбувається поступово, проте їх ККД менший.
Коробка автомат (АКПП)
Автоматична коробка, в її класичному розумінні, має велику популярність серед автолюбителів. Її безперечна перевага полягає в тому, що водієві не потрібно відволікатися на перемикання передач. Для початку руху не потрібно мати особливих навичок – просто поставив “D” і відпустив гальмо. А ще в салоні на одну педаль менше. За такий комфорт доводиться розплачуватись вищою, порівняно з механікою коробкою, витратою палива.
Робочим елементом в АКПП є три набори шестерень планетарної передачі. Назва «планетарна передача» означає, що менші шестерні обертаються навколо більшої центральної шестерні. Перший набір шестерень називається «головною передачею». Він узгоджує швидкість двигуна та швидкість їзди. Інші два набори називаються «вхідним редуктором» та «зворотним редуктором». Далі слідує набір муфт і важелів, які блокують різні частини автоматичної коробки, що дає можливість змінювати швидкість руху автомобіля або включати реверс.
Перемикання передач відбувається завдяки комп’ютеру, який включає потрібні гідравлічні клапани, що приводить у рух відповідні муфти планетарних шестерень.
Автоматична КПП дозволяє двигуну працювати у найбільш ефективному діапазоні потужності. Завдяки різним датчикам комп’ютер визначає, коли необхідно включити ту чи іншу передачу або зупинити автомобіль. Так що водієві не варто турбуватися про оптимальний режим роботи двигуна, а можна зосередитися виключно на керуванні автомобілем.
Якщо комп’ютер вибирає оптимальний режим роботи мотора, і на його роботу не впливає настрій чи навички водія, то виникає закономірне питання: чому тоді витрата палива збільшується? Відповідь це питання у гідротрансформаторі – пристрої, який передає потужність від двигуна на автоматичну трансмісію. В автоматичній коробці він грає роль зчеплення. Велика перевага такої системи у плавності передачі зусилля. Однак ККД гідротрансформатора значно нижче, ніж у зубчастих передач, що викликає додаткову витрату палива.
Роботизована КПП
Трансмісії з роботизованим перемиканням передач, або з «роботами», об’єднують два попередні види коробок. За своєю суттю, це механічна коробка перемикання передач з двома валами та зчепленням, якими керує комп’ютер. Таким чином, ККД такої коробки вище, двигун завжди працює в оптимальному режимі, що дозволяє отримувати максимум комфорту від їзди.
Недоліком такої коробки може бути те, що до неї потрібно звикнути. При класичному ручному перемиканні передач водій сам може згладжувати плавність ходу автомобіля завдяки плавному натисненню зчеплення та додаванню обертів. При їзді з роботизованою коробкою в момент увімкнення передачі може відчуватися невеликий ривок. Щоб його компенсувати, виробники вигадали РКПП з двома зчепленнями. Його суть така: в момент перемикання передач комп’ютер одночасно готовий підключити передачу на одну більше і на одну менше. Завдяки цьому перемикання відбувається практично миттєво без ривків.
Варіатор
Варіатор – це безступінчата коробка перемикання передач. Така трансмісія досить проста. Крутний момент змінюється плавно, що забезпечує абсолютну плавність ходу. ККД такої коробки досить високий, тому що відсутні додаткові механізми та шестерні.
Варіатор складається з двох шківів, здатних змінювати свій розмір, та з’єднаних спеціальним ременем, що дозволяє підбирати найкраще співвідношення передавальних чисел.
Недоліком варіатора є його обмежене застосування, пов’язане з неможливістю використовувати на досить потужних двигунах. Тому основна сфера застосування такої системи перемикання передач – міські малолітражні автомобілі та скутери.