Коробка передач автомобиля

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля не может сам по себе менять тяговое усилие, требуемое для движения в конкретных обстоятельствах. А обстоятельства бывают разными и меняются часто: автомобиль должен передвигаться и по ровной, асфальтированной дороге, и по болотистой почве, в гору и под гору, практически без остановок и часто притормаживая. И в каждой ситуации автомобилю нужно прилагать разные усилия. Добавлением или убавлением «газа» путем изменения количества впрыскиваемого горючего нельзя достигнуть устойчивой работы двигателя — он будет или «глохнуть», или потреблять слишком много топлива, и то и другое очень быстро приведет к общему износу автомобиля.

Этот факт и заставил установить на автомобиле коробку перемены передач (КПП), создающей необходимые тяговые усилия на ведущих колесах в разных режимах движения. Почему «передач»? Потому что в КПП вращение от коленчатого вала двигателя передается, упрощенно говоря, всей цепочке деталей, доводящих его до ведущих колес. Только тонкость в том, что из коробки перемены передач вращение может выходить разной частоты. Чем меньше частота, тем медленнее вращается очередное звено в цепочке передачи усилия, и тем усилие больше. Для этого в КПП находится комплект шестерен с разным количеством зубьев.

К примеру, первичный вал коробки перемены передач и находящаяся на нем шестерня «А» с 20 зубьями вращаются со скоростью 2000 об./мин. Шестерня «Б» (40 зубьев), имеющая в два раза больше зубьев, находится на параллельном валу и приводится в зацепление с шестерней «А». При этом шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, то есть с угловой скоростью в 1000 об./мин. На одном валу с шестерней «Б» находится шестерня «В» (20 зубьев) с количеством зубьев вдвое меньшим, чем у предшественницы. Обе шестерни, естественно, имеет одну и ту же угловую скорость в 1000 об./мин. Шестерня «В» приводится в зацепление с шестерней «Г» (40 зубьев), находящейся на вторичном валу, передающем вращение в сторону колес. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее — с угловой скоростью в 500 об./мин. В итоге скорость уменьшилась в четыре раза и во столько же раз возросло тяговое усилие.

Поскольку в коробке передач реального автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары, можно менять и общее передаточное отношение, выбирая необходимое тяговое усилие. Если же шестерни вывести из зацепления, то вторичный вал при работающем двигателе вращаться не будет, и усилие колесам перестанет передаваться. Водитель управляет механизмом перемены передач с помощью специального рычага из салона автомобиля.

Коробка перемены передач позволяет автомобилю двигаться и с малой скоростью, и с большой, в зависимости от требуемого тягового усилия. Диапазон изменения скорости с ее помощью куда шире, чем только при уменьшении или увеличении объема топлива для двигателя. Именно коробка передач дает возможность автомобилю двигаться задним ходом, и она же отсоединяет от ведущих колес двигатель при его пуске, на стоянке или при движении накатом.

Первая передача (передача вращения от двигателя к первой шестерне) и передача заднего хода — самые «сильные», поэтому двигателю легко крутить колеса, но автомобиль в этом случае движется медленно. И наоборот, при движении в гору на «скоростных», но «слабых» пятой и четвертой передачах двигателю не хватает сил, и необходимо переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача служит для начала движения автомобиля или прохождения сложных участков пути. Постепенно увеличивая скорость движения и создавая некоторый запас инерции, можно переключиться на более высокие передачи. Но все переключения следует проходить последовательно. Переключение на низшие передачи можно производить «прыгая через ступеньку» и даже через несколько.

Одна из составных частей КПП — картер. Именно он и «хранит» в себе все основные узлы и детали коробки передач. Так как при работе шестерни коробки передач испытывают большие нагрузки, связанные с повышенным трением, то они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема заполнен маслом, в котором и «плавают» шестерни.

Все большее распространение получают полуавтоматические коробки. Они избавляют водителя от одной из наиболее энергоемких операций, связанных с переключением передач: или от выжима педали сцепления, или от собственно переключения.