На стандартных автомобилях применяется синхронизированная КПП поискового типа. Выбор переключения передач осуществляется по Н-образной форме с выжимом сцепления. Синхронизаторы представляют из себя небольшие зубчатые кольца, которые несут на себе всю нагрузку от двигателя, и передают её колёсам.
При использовании двигателя большой мощности стандартные синхронизаторы не выдерживают возросшей мощности, и передачи начинают "вылетать" или просто перестают включаться. В автоспорте на смену синхронизированным КПП приходят кулачковые.
Кулачковая коробка передач.
Отличие кулачковых коробках переключения передач от обычных заключается прежде всего в небольших количествах крупных зубъев (5-7) муфты включения передач и шестерней, вместо мелких зубчиков на синхронизированных КПП. Зубья имеют прямую форму, вместо косозубых, для того что бы снять осевые нагрузки с валов. Передачи переключаются чётко и безотказно, что очень важно в автогонках, особенно драг рейсинге.
Механизм переключения передач бывает поисковый и секвентальный. Поисковый работает как на стандартных КПП, только более чётко, без выжима сцепления, достаточно лишь ослабить педаль газа, и можно переключать передачу. Сцепление нужно только при трогании с места на первой передаче. Cеквентальный механизм позволяет переключать передачи на одну ступень вверх или вниз, как на мотоцикле. Рычаг переключения двигается только вперёд-назад, на дисплей выводится номер включённой передачи.
Почему такие КПП не применяются в обычных автомобилях? Резкость включения передач экономит время но создаёт большие ударные нагрузки на шестерни КПП, что приводит их к преждевременному износу. Для примера переключение передачи на обычном автомобиле происходит за 0,6 с. в то время как на кулачковых коробках переключение занимает 0,2 с. При переключении 5-ти передач выигрыш составляет 2 с. и даже более, так как обороты двигателя не успевают упасть, и находятся в зоне максимальной мощности. Две секунды это очень большой выигрыш на драг рейсинге, когда результат определяют сотые доли секунды.
Передаточные числа КПП.
В тюнингованных автомобилях применяются различные передаточные числа (ряды) КПП. Основной недостаток стандартной коробки передач - слишком короткая первая передача. Она расчитана на сверхмедленную езду в пробках, буксованию в грязи но ни как не на динамичный разгон автомобиля на гоночном треке.
Если попробовать быстро разгонятся на первой передаче до максимальных оборотов на стандарном автомобиле, скорость едва ли превысит 40 км/ч и затем с хрустом переключение на длинную вторую передачу, на которой разгон почти вдвое больше. Для более эффективного разгона применяют более сближенные передаточные числа КПП и более длинную первую передачу, на которой набирается скорость не намного меньше, чем на второй.
Главная пара.
Главная пара, она же главная передача, служит для снижения оборотов передаваемых с двигателя на колёса. С среднем снижает обороты в 4 раза, то есть если двигатель крутится до 10000 об/мин, то колёса вращаются со скоростью 2500 об/мин.
Главная пара в заднеприводных автомобилях находится в мосту, в переднеприводных - в КПП. В большую шестерню главной пары вкручивается дифференциал. Шестерни бывают косозубые и прямозубые. В стандартных автомобилях применяются менее шумные - косозубые. В спортивных автомобилях большой мощности применяют прямозубые шестерни, что бы исключить осевое перемещение, которым обладают косозубые шестерни.
В стандартных переднеприводных ВАЗах применяются главные пары с передаточным отношением 3.7:1 или 3.9:1. Существуют варианты для тюнинга с соотношением 4.1:1, 4.3:1, 4.5:1, 4.7:1, 4.9:1, 5.1:1. Чем больше передаточное соотношение - тем быстрей двигатель выходит в зону высоких оборотов и на пик максимальной мощности, что благоприятно сказывается на разгоне. Этот эффект используется в автоспорте. Но чем больше соотношение главной пары, тем меньше конечная максимальная скорость.
Дифференциал и блокировка.
Для чего нужен дифференциал?
Этот механизм позволяет левому и правому колесу вращаться с разной скоростью. Представьте картинг, у которого оба колеса жёстко закреплены на одной оси. К примеру, при повороте направо, левое колесо совершает длинный дугообразный путь, а правое - короткий. При этом правое колесо крутится с пробуксовкой, так как у него такая же скорость вращения, как у левого. А левое колесо идёт "юзом", притормаживает, пытаясь подстроится под обороты правого колеса. На асфальте при этом остаются следы от покрышек - резина быстро изнашивается. Так же идёт большая нагрузка на скручивание оси. Если к примеру на обычом автомобиле убрать дифференциал, или полностью его заблокировать, рано или поздно сломаются полуоси.
Что бы колёса вращались с разной скоростью, в зависимости от траектории движения, и был придуман дифференциал, который устанавливается на все автомобили. На заднеприводных он располагается в заднем мосту, на переднеприводных в коробке переключения передач.
Но у обычного дифференциала есть один сужественный недостаток - на скользком поккрытии, если одно колесо начало пробуксовывать, на него передаётся весь крутящий момент, а на второе колесо ничего не передаётся. Из за этого ухудшается проходимость автомобиля по бездорожью. В автоспорте, где применяются двигатели большой мощности, тот же эффект происходит и на сухом покрытии. Когда одно колесо срывается в "букс", второе может стоять на месте.
Что бы устранить недостатки обычного дифференциала на внедорожных и гоночных автомобилях применяют его частичную или полную блокировку.
Существует несколько видов дифференциалов повышенного трения:
Дифференциал с полной блокировкой.
Принудительная блокировка дифференциала используется в основном на грузовых машинах, для улучшения проходимости на бездорожье. Включается с помощью клавиши в салоне, по мере необходимости. Очень важно отключить блокировку при выезде на сухой грунт, во избежании поломки полуосей.
Многодисковый дифференциал.
Симметричные дифференциалы, имеющие в своей конструкции подпружиненные пакеты фрикционных дисков. Имеют статический преднатяг (момент срабатывания) от 2 до 12 кг/м. Используются в автоспорте, быстро изнашиваются, требуют вмешательства для восстановления рабочих характеристик после каждой гонки.
Вискомуфта.
Полностью герметичный агрегат, с фрикционными дисками, один из которых имеет жёсткую кинематическую связь с корпусом, другие с валом. Диски имеют отверстия и каналы для увеличения жидкостного трения. Всё это внутри заполнено силиконовой жидкостью, которая обладает высокой вязкостью и заполняет корпус на 80-90%. Узел неремонтируемый, т. к. количество и вязкость жидкости определяют характеристики вискомуфты. При утечке жидкости, муфта подлежит замене.
Торсен.
От англ.»TORQUE»- крутящий момент и «SENSING»- чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту. Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню полуоси. Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.
Квайф.
Конструкция зарегистрирована под торговой маркой «QUIFE». Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Все зубчатые колёса имеют винтовые зубья, один и тот же модуль и угол профиля. Количество сателлитов и число зубьев шестерни полуоси должно быть связано условием собираемости агрегата в целом. Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колёсах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу или крышкам и разделителю. За счёт этого возникают силы трения, осуществляющие блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость. Величина Кб зависит от угла наклона зубьев шестерен. Изменяя на стадии проектирования угол наклона зубьев («угол спирали»), изменяют Кб в зависимости от характеристик автомобиля и условий его эксплуатации и применения. Дифференциалы такого типа получили наибольшее распространение в тюнинге.
Отличие кулачковых коробках переключения передач от обычных заключается прежде всего в небольших количествах крупных зубъев (5-7) муфты включения передач и шестерней, вместо мелких зубчиков на синхронизированных КПП. Зубья имеют прямую форму, вместо косозубых, для того что бы снять осевые нагрузки с валов. Передачи переключаются чётко и безотказно, что очень важно в автогонках, особенно драг рейсинге.
Главная пара, она же главная передача, служит для снижения оборотов передаваемых с двигателя на колёса. С среднем снижает обороты в 4 раза, то есть если двигатель крутится до 10000 об/мин, то колёса вращаются со скоростью 2500 об/мин.
Этот механизм позволяет левому и правому колесу вращаться с разной скоростью. Представьте картинг, у которого оба колеса жёстко закреплены на одной оси. К примеру, при повороте направо, левое колесо совершает длинный дугообразный путь, а правое - короткий. При этом правое колесо крутится с пробуксовкой, так как у него такая же скорость вращения, как у левого. А левое колесо идёт "юзом", притормаживает, пытаясь подстроится под обороты правого колеса.
