Зачем нужна МКПП?
Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.
Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:
- Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
- Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
- Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.
Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.
Двухвальная механическая коробка передач: устройство и принцип работы
Разобравшись с тем, из чего состоит коробка передач с тремя валами, перейдем к двухвальным коробкам. Данный тип КПП имеет в своем устройстве два вала: первичный и вторичный. Первичный вал является ведущим, вторичный ведомым. На валах закреплены шестерни и синхронизаторы. Также в картере коробки находится главная передача и дифференциал.
Ведущий вал отвечает за соединение со сцеплением, также на валу находится блок шестерен в жестком зацеплении с валом. Ведомый вал расположен параллельно ведущему, при этом шестерни ведомого вала в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также свободно вращаются на самом валу.
Также на ведомом валу жестко закрепляется ведущая шестерня главной передачи, а между самими шестернями ведомого вала расположены муфты синхронизаторов. Добавим, чтобы уменьшить размеры КПП, а также увеличить количество передач, в современных коробках нередко вместо одного ведомого вала может быть установлено 2 или даже 3 вала.
На каждом таком валу жестко закреплена шестерня главной передачи, при этом такая шестерня имеет жесткое зацепление с ведомой шестерней. Получается, конструкция фактически реализует 3 главных передачи.
Сама главная передача, а также дифференциал в устройстве КПП осуществляют передачу крутящего момента от вторичного вала на ведущие колеса. При этом дифференциал также может обеспечить такое вращение колес, когда ведущие колеса вращаются с разными угловыми скоростями.
Что касается механизма переключения передач, на двухвальных КПП он вынесен отдельно, то есть за пределы корпуса. Коробка связана с механизмом переключения тросами или специальными тягами. Чаще встречается соединение при помощи тросов.
Сам механизм переключения 2-х вальной коробки имеет рычаг, который соединяется тросами с рычагом выбора и рычагом включения передачи. Указанные рычаги соединяются с центральным штоком переключения передач, который также имеет вилки.
Если говорить о принципе работы двухвальной механической коробки передач, он похож на принцип трехвальной КПП. Отличия состоят в том, как работает механизм переключения передач. В двух словах, рычаг может осуществлять как продольные, так и поперечные движения относительно оси автомобиля. Во время поперечного движения происходит выбор передачи, так как усилие идет на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач.
Далее рычаг движется продольно, а усилие идет уже на трос переключения передач. Соответствующий рычаг горизонтально перемещает шток с вилками, вилка на штоке смещает синхронизатор, что и приводит к блокировке шестерни ведомого вала.
Напоследок отметим, что также механические коробки разных типов имеют дополнительные блокировочные устройства, которые препятствуют включению одновременно двух передач или же непредвиденному выключению передачи.
Система Tiptronic
Система Tiptronic служит для переключения передач от руки с помощью специальных лепестков, расположенных на рулевом колесе.
Переключение на высшую передачу осуществляется нажатием лепестка (Tip + ) и переключение на низшую передачу нажатием лепестка (Tip – ). При воздействии на какой-либо из этих переключателей в процессе работы коробки передач в автоматическом режиме производится перевод ее в режим ручного управления Tiptronic. Вырабатываемые переключателями сигналы непосредственно направляются в блок управления автоматической коробкой передач. Эти переключатели действуют параллельно с рычагом селектора, находящимся в кулисе Tiptronic.
По истечении отсчитываемого таймером определенного промежутка времени после последнего использования переключателей коробка передач вновь переходит на режим автоматического переключения передач.
При управлении автоматической коробкой передач имеется несколько позиций рычага переключения.
В правом секторе рычаг может занимать четыре позиции:
- Р – режим парковки
- R – задний ход
- N – нейтральная передача
- D – движение в режиме автоматического переключения передач
- S – спортивный режим
При положении рычага в позиции D программа обеспечивает различные алгоритмы переключения в соответствии с сопротивлением движения, нагрузкой, положением педали акселератора, дорожной ситуацией. Алгоритмы управления соответствуют движению в различных условиях:
- движение с постоянной высокой скоростью
- городской режим движения
- горный режим движения
- режим буксировки
- движение на поворотах
При положении рычага получении сигнала в позиции S блок управления сдвигает режимы переключения всех передач в сторону большей частоты вращения коленчатого вала. В результате этого увеличивается интенсивность разгона автомобиля.
В автоматической коробке передач предусматриваются также режимы «кик даун», «фаст-офф» и «кик-фаст». При работе в режиме «кик даун» резко нажимают на педаль подачи топлива до упора, затем резко отпускают. При этом включается низшая передача, и при дальнейшем нажатии на педаль автомобиль разгоняется с максимальным ускорением. Когда будет достигнута нужная скорость опять включается высшая передача, например, четвертая после третьей. Режим «фаст-офф» при резком отпускании педали не дает коробке включить высшую передачу, а оставляет ту, на которой осуществлялся разгон, что позволяет интенсивно тормозить двигателем и легко держать дистанцию при движении с переменной скоростью. Режим «кик-фаст» определяет, нужно ли включать понижающую передачу, и дает соответствующую команду задолго до того, как будет достигнуто положение «кик-даун».
При перемещении рычага влево водитель переводит коробку передач в режим ручного переключения. Движением рычага вперед-назад – включение повышающей-понижающей передачи. Такое переключение передач принято называть секвентальным (последовательным). Электронный блок управления является адаптивным, он запоминает манеру вождения водителя и корректирует алгоритмы автоматического переключения передач. Благодаря расширенному обмену данными между системой управления KП и другими системами автомобиля, например, системой управления двигателем и системой стабилизации ESP, используются данные, которые позволяют определить моментальное состояние движения и характер вождения с большей точностью.
