8. Додаткові коробки

(Подільники або мультиплікатори та демультиплікатори)

Покращують тягові властивості автомобілів шляхом підвищення кількості передач, зменшення розривів між передаточними числами сусідніх передач, розподіл силового потоку двигуна внутрішнього згоряння у модульному блоку електромеханічної трансмісії до генератора та до коробки передач, а також розподіл крутного моменту між осями коліс повноприводного автомобіля у заданій пропорції.

Сучасні тенденції розвитку

- За місцем встановлення використовуються і подільники і демультиплікатори (подільник - мультиплікатор встановлюється перед коробкою передач, а демультиплікатор-додаткова коробка після коробки передач).

- Керування у більшості застосовується автоматичне.

- Додаткові коробки передач, міжосьові диференціали, привод додаткових механізмів автомобіля все частіше розміщуються в корпусі коробки передач.

- За конструкцією продовжує застосування додаткових коробок з нерухомими осями – дво, тривальні та з рухомими осями – планетарні; Останнім часом все більше в додаткові коробки з ланцюговим приводом.

- За характером зміни крутного моменту частіше встановлюються понижуючі додаткові коробки, що дає змогу підвищити крутний момент.

Рис. 38. Додаткова коробка автомобіля Ауді Q7

8. Сучасні тенденції розвитку способів керування коробкою передач та конструкції механізмів керування коробками передач

Механізми керування ступінчатими коробками передач призначені для вибору, вмикання і вимикання передач водієм, запобігання самочинному увімкненні, вимкненні передач і одночасному увімкненні двох передач.

На сьогодні керування перемиканням передач здійснюється безпосередньо або дистанційно, неавтоматично або автоматизовано (автоматично з використанням мікропроцесорної техніки), комбіновано з непослідовним або послідовним (секвентальні коробки передач) перемиканням передач. Електронне автоматичне, або роботизоване перемикання передач все більше витісняє механічне.

При перемиканні передач (з’єднання ведучого та веденого валів) все більше використовуються: датчики та системи визначення і синхронізації кутових швидкостей шестірень та валів, електронні блоки керування та виконавчі елементи вмикання передач систем керування з використанням механічного (тяги, важелі, троси), гідравлічного, комбінованого, пневмогідравлічного , електромеханічного тощо приводів).

Рис. 39. Елементи перемикання передач з використанням тросів ступінчатої механічної коробки передач автомобіля Auris Toyota

Важіль перемикання передач розташований поряд з водієм та тросами з’єднаний з механізмом перемикання передач, який розташований у коробці передач. Тросом вибору вибирається потрібна передача, а тросом вмикання здійснюється вмикання та фіксація вибраної передачі.

Рис. 40. Важіль перемикання передач шестиступінчатої коробки передач автомобіля Ауді

У ступінчатих коробках передач важіль перемикання передач виноситься за межі коробки передач, коли немає можливості його установити безпосередньо на коробку передач.

Важіль коробки передач пересувається у повздовжньому та поперечному напрямах. Пересуваючись у повздовжньому напряму важіль нижнім кінцем пересуває вперед або назад шток з вилкою переключання передач, який закріплений на кульовій опорі, з’єднаній з валом механізму перемикання передач. При переміщенні у повздовжньому напряму штока з вилкою, повертається навкого своєї вісі вал перемикання передач та пересуває шток з вилкою та муфту відповідної передачі. Для перемикання на іншу передачу важіль коробки передач пересувають у поперечному напряму. При цьому шток з вилкою перемикання передач повертається навколо своєї вісі пересуваючи вал перемикання передач уздовж вісі до увімкнення відповідної передачі.

Рис. 41. Зовнішній вигляд механізму перемикання передач передньоприводного автомобіля Ауді

Вилка штока перемикання передач з’єднана тягою з корпусом коробки передач, а другий кінець з нижнім кінцем важеля перемикання передач. Таке з’єднання дозволяє валу перемикання передач рухатись уздовж та навколо своєї вісі. Фіксуюча штанга забезпечує строго фіксоване розташування коробки передач та важеля перемикання передач одна відносно іншого.

Стрілками показані можливі напрями руху штока з вилкою перемикання передач та вала перемикання передач механізму перемикання передач під час перемикання водієм передач.

У більшості сучасних коробок передач використовуються зубчаті колеса постійного зачеплення, конструкція передбачає кулачкові або зубчаті муфти для увімкнення передач. За допомогою муфт вільно розташовані на валу зубчаті колеса жорстко з’єднуються з валом.

Перемикання передач супроводжується ударами між зубцями зубчатих коліс, що приводить до їх передчасного зносу. Незважаючи на те, що при використанні зубчатих муфт, ударне навантаження розподіляється між усіма зубцями, уникнути ударного навантаження під час увімкнення передач не вдається.

Вирішило цю проблему застосування синхронізаторів.

Рис. 42. Синхронізація переключання в механічній коробці передач Ауді

Синхронізатори коробки передач забезпечують безударне увімкнення передач за рахунок попереднього вирівнювання кутових швидкостей ведених та ведучих деталей коробки передач (вал та вільно розташовані колеса) перед їх з’єднанням. На прямій передачі поєднуються два вали.

Рис. 43. Конструкція синхронізаторів роботизованої коробки передач

з двома зчепленнями тільки з одним блокуючим кільцем та з блокуючим зовнішнім, внутрішнім та проміжним кільцями

А Б В

Рис. 44. Робота синхронізатора з блокуючи ми пальцями:

1-зубчате колесо; 2-конусне кільце; 3-зовнішній зубчатий вінець муфти;

4-фланець муфти; 5-внутрішній зубчатий вінець зубчатого колеса; 6-вал коробки передач; 7-пружина; 8-фіксуючий палець; 9-блокуючий палець.

На зміну вмикання передач механічним способом або з використанням гідравлічних систем прийшли системи керування змішані з елементами електроніки та гідравліки (гідравлічним приводом приводяться у дію тільки фрикційні диски, гальмівні стрічки). Переваги змішаної системи керування: Можливість здійснювати переключання передач декількома способами; покращення плавності включання передач; гнучкість та можливість установки на різних типах автомобілів; застосування спрощених гідравлічних ланок та муфт вільного ходу.

Для визначення швидкостей обертання валів та коліс використовуються датчики, електронні блоки керування, виконавчі механізми.

Сучасні елементи електронного керування коробкою передач:

- важелі позиційного переключання передач;

- перемикачі способів керування; - механізм примусового включання пониженої передачі; - датчики:

а).кута повороту дросельної заслінки; б). крутного моменту колінчастого вала двигуна; в). частоти обертання колінчастого вала двигуна; г). частоти обертання веденого вала коробки передач;

д).величини крутного моменту колінчастого вала двигуна;

- регулятор тиску; - соленоїдні клапани; - електронний блок керування; - індикатор відмов; - блок діагностики.

Вимірювальні елементи системи визначають навантаження, розташування важеля перемикання передач, перемикача програм та режиму, а також частоту обертання колінчастого валу двигуна та вторинного (веденого) вала коробки передач. Блок керування обробляє ці данні у відповідності з програмою і видає сигнал керування коробкою передач. Електродинамічні елементи створюють зв'язок між електронними та гідравлічними ланками, а соленоїдні клапани приводять у дію фрикційні диски. Використовуються також аналогові та цифрові регулятори.

Рис. 45. Схема переключання передач механічної ступінчатої

трансмісії без переривання силового потоку

Рис. 46. Гідравлічна схема керування переключанням передач та мащення коробки передач з двома первинними та вторинними валами

Рис . 47. Електрогідравлічний блок керування автоматичним переключанням передач коробки передач з подвійними первинними та вторинними валами

Рис. 48. Схема гідроприводу переключання передач

Рис. 49. Конструкція селектора коробки передач DSG

.

Рис. 50. Конструкція та робота гідравлічного привода муфти переключання передач коробки передач DSG

Коробки передач з автоматичним «електронним» керуванням

У коробках передач з автоматичним електронним керуванням всі сигнали формуються електричним шляхом, і тільки наприкінці ланцюжка керуючих сигналів використається гідравліка. Бортовий трансмісійний комп'ютер може бути виконаний як у вигляді окремого пристрою, так і бути сполучений із блоком керування двигуном. У трансмісійний комп'ютер надходять сигнали різних датчиків (швидкості, кута відкриття дросельної заслінки, положення РВД, температури масла коробки передач і ін.). Він обробляє цю інформацію й подає команди виконавчим пристроям в коробці передач (соленоїдам).

Комп'ютер контролює й проводить діагностику несправностей. Під час виникнення серйозних проблем система керування переходить у режим захисту коробки передач. Аварійний режим супроводжується миготінням, або постійною індикацією на панелі приладів одного із сигналів, пов'язаних з роботою коробки передач. Експлуатації автомобіля припиняється. Є можливість доїхати до сервісної станції й усунути несправність. Проблеми з перемиканнями передач, погана динаміка, ривки, «удари» можуть бути обумовлені як несправністю самої трансмісії, так і проблемами із проводкою й датчиками, а також несправним трансмісійним комп'ютером.

Адаптивні коробки передач з автоматичним керуванням

Бортовий комп'ютер стежить за манерою водія управляти автомобілем, підбудовуючись відповідним чином під неї. Крім того, в алгоритм роботи такого комп'ютера закладений облік зношування в коробці передач фрикційних елементів керування. Все це приводить не тільки до підвищення комфортності поїздки, але й до підвищення його ресурсу й економічності.

Autostick (Steptronic, Tiptronic)

Це система керування роботою коробки передач, у якій передбачений напівавтоматичний режим керування, тобто команду на перемикання передачі дає водій, а якість цих перемикань забезпечує система керування. Реалізується він тільки на автомобілях, що мають електронну систему керування коробкою передач. Важіль вибору діапазону тут має спеціальне положення, у якому включається режим Autostick. Щодо цього положення є два протилежних, не фіксуємих положень важеля вибору діапазону, для перемикання на більше високу або більш низьку передачу.

Трансмісійний комп'ютер при цьому не перестає контролювати дії водія й не дозволить йому, наприклад, рушити на вищій передачі, або вибрати передачу таким чином, щоб оберти двигуна перевищили допустимі. За бажанням водія можна перейти й на звичайний автоматичний режим керування, перевівши важіль вибору діапазону у положення "D".

Положення важеля вибору діапазону

Важіль вибору діапазону (ВВД) роботи коробки передач (його ще називають «селектором») має кілька положень, які мають буквене й цифрове позначення. Кількість цих положень у різних моделей автомобілів різні, але на всіх автомобілях обов'язково є положення, позначені буквами «Р», «R» і «N».

- «P» (parking, паркування). Вибирається при тривалій стоянці автомобіля. У цьому положенні важеля вибору діапазону в коробці передач виключені всі елементи керування, а її вихідний вал заблокований трансмісійним гальмом, тому рух автомобіля неможливий. На цьому режимі дозволений запуск двигуна. Двигун працює на холостому ходу.

- «R» (reverse, задній хід). Задній хід. Переведення важеля в положення «R» під час руху може привести до виходу з ладу коробки передач і інших елементів трансмісії. У цьому положенні важеля вибору діапазону запуск двигуна неможливий.

- «N» (neutral, нейтраль). Використається для буксирування автомобіля. У коробці передач виключені або всі елементи керування, або включений тільки один. Механізм блокування вихідного вала при цьому виключений, тобто автомобіль може вільно переміщатися. На цьому режимі дозволений запуск двигуна.

Для чотирьохступеневих коробок передач важіль перемикання діапазону має, як правило, чотири положення руху вперед: «D», «3», «2» і «1» («L»). Із цих положень запуск двигуна неможливий.

- «D» (drive, їхати) - основний режим руху. Він забезпечує автоматичне перемикання з першої по четверту передачу. У нормальних умовах руху рекомендується використати саме його.

- «3» - дозволений рух на перших трьох передачах. Рекомендується використати при русі по горбкуватій дорозі або в умовах частих зупинок.

- «2» - дозволений рух тільки на першій і другій передачах. Рекомендується використати на звивистих гірських дорогах. Перемикання на третю й четверту передачі заборонено.

- «1» - дозволений рух тільки на першій передачі. Цей діапазон дозволяє максимально реалізувати режим гальмування двигуном. Він рекомендується при русі на крутих спусках.

- Оverdrive («OD») означає підвищувальну передачу. Рекомендується використати для розміреної, економічної їзди на магістралі. Часто, щоб не змінювати шкалу діапазонів важеля перемикання, включення четвертої (підвищувальної) передачі здійснюють кнопкою, розташованою на важелі або на панелі приладів.

У цей час зустрічаються збільшені шкали діапазонів важеля перемикання передач (до семи положень). Це пов'язане з установкою чотирьохступеневих і п’ятиступеневих коробок передач з автоматичним керуванням. У всіх типів важелів перемикання існують фіксатори діапазонів, які не дозволяють випадково перевести важіль із одного діапазону в іншій. Ці фіксатори виконані у вигляді кнопки на ручці важеля або у вигляді напрямної щілини важеля.

На більшості сучасних автомобілів з автоматичним керуванням трансмісією в систему керування закладено кілька додаткових програм керування перемиканням передач. Для їхньої реалізації на приладовій панелі або поруч із важелем вибору діапазону розташовані спеціальна кнопка або перемикач.

Економічна програма настроєна на забезпечення руху з мінімальною витратою палива. Рух автомобіля в цьому випадку носить плавний, спокійний характер.

Спортивна програма настроєна на максимальне використання потужності двигуна. Автомобіль у цьому випадку розвиває, у порівнянні з економічною програмою, значно більші прискорення.

Електронні блоки керування часто мають спеціальну програму рушання з місця на слизькій дорозі (зимова програма). Рушання при цьому, як правило, здійснюється із другий, або із третьої передачі.

Переваги коробок передач з автоматичним керуванням:

- Підвищення комфортності водіння за рахунок плавного рушання з місця й перемикання передач;

- Збільшення можливості повністю зосередитися на водінні та зниження стомлюваності водія;

- Запобігання виникненню перевантажень двигуна й ходової системи автомобіля через помилки водія, збільшення ресурсу двигуна;

- Автомобіль із коробкою передач з автоматичним керуванням обладнаний системою пасивної безпеки, що не дозволяє завести двигун у положеннях важеля перемикання діапазонів відмінних від «P» і «N», а також запобігає мимовільному руху автомобіля під час стоянки на нерівній площадці, тому що витягти ключ із замка запалювання можна тільки в положенні важеля перемикання діапазонів «P»;

- Підвищується прохідність по піску, снігу й іншим неміцним ґрунтам завдяки плавному підведенню крутного моменту двигуна до ведучих коліс, виключається можливість мимовільної зупинки двигуна.

Недоліки коробки передач з автоматичним керуванням у порівнянні з ступінчастою коробкою та неавтоматичним керуванням:

- Невисокі розгінні характеристики автомобіля;

- Більш низький ККД, що збільшує витрату палива;

- Зменшені динамічні показники розгону;

- Менше можливості виїхати розгойдуванням зі снігу або бруду;

- Неможливість виконати деякі прийоми активної безпеки (проходження поворотів у керованому заносі, силовому ковзанні, прийомом «газ-гальмо» і ін.);

- Складність пристрою й більша собівартість ремонту.

Рекомендації з експлуатації коробок передач з автоматичним кеуванням:

Перед тим як завести двигун, перевірте положення селектора. Двигун заведеться тільки в положеннях P або N.

У холодну пору року, до початку руху перемістите важіль вибору діапазонів в усі положення, затримуючись у кожному з них на кілька секунд. Потім включіть один з діапазонів руху, і кілька хвилин утримуйте автомобіль гальмом, двигун при цьому повинен працювати на холостих обертах.

Перед початком руху натисніть на педаль гальма, переведіть важіль вибору діапазонів у потрібну позицію, не натискаючи при цьому на педаль керування дросельною заслінкою. Після характерного легкого поштовху й зниження обертів холостого ходу відпустите педаль гальма й почніть рух, натискаючи на педаль газу.

Спочатку після початку руху уникайте динамічної їзди, поки масло у всіх агрегатах не прогрілося до робочої температури.

Якщо ви вперше починаєте їздити на автомобілі з автоматичним керуванням, постарайтеся забути деякі звички, вироблені під час їзди на ступінчатій коробці передач. Не піддавайтеся спокусі вручну включити наступну передачу під час розгону або перейти на нейтральну або знижену передачу на початку гальмування, якщо тільки не потрібне гальмування двигуном. У перші дні звикання заберіть ліву ногу подалі від педалей, щоб інстинктивно не нажати замість неіснуючого зчеплення на гальмо.

У міських умовах не користуйтеся підвищувальною передачею, тобто виключіть кнопку «OD» або переведіть важіль із положення «OD» у положення «D», а під час відсутності «овердрайва» з положення «D» у положення «3».

У гірських і інших тяжких умовах експлуатації використайте діапазон «2».

Важіль вибору діапазону можна перемикати на ходу, але не в усі положення. Категорично забороняється при русі вперед переводити важіль вибору діапазонів у положення «Р» і «R». В обох цих положеннях важіль можна переводити тільки при повній зупинці автомобіля. Не рекомендується без гострої потреби під час руху переводити важіль вибору діапазонів у положення «N». Якщо це відбулося, уменшіть подачу палива, почекайте падіння обертів до значень холостого ходу й потім включайте «драйв». В усі інші положення важеля вибору діапазонів можна переводити під час руху.

Єдине обмеження - не перевищувати припустимі оберти двигуна.

Переведення селектора з положення «3» («D») у положення «2» збільшить ефективність гальмування двигуном, примусово включаючи понижену передачу. Перед переведенням важеля відпустіть педаль акселератора. По мірі зниження швидкості (не вище 50 км/г) можна перевести селектор і в положення «1». Не слід очікувати такої ж ефективності як зі ступінчатою коробкою передач, тому що ефект гальмування двигуна сильно послабляється проковзуванням гідротрансформатора.

Для швидкого розгону, наприклад, під час обгону також корисно перевести селектор з положення «3» («D») у положення «2». У цьому випадку стежите за показаннями тахометра або спідометра, щоб не перекрутити двигун. На тих коробках передач, де є така можливість для цих же цілей переключіть режим розгону з економічного на спортивний. Більше різке натискання на педаль подачі палива також приведе до більше пізнього перемикання передач і більше ефективному розгону.

Для одержання максимальних значень прискорення швидко натисніть до упору педаль подачі палива, потім різко її відпустіть - у коробці передач відбудеться перемикання на одну або дві передачі вниз - режим кік-дауна (kick-down) - і при подальшому натисканні на педаль подачі палива автомобіль розганяється максимально швидко. Зворотне підвищувальне перемикання в цьому випадку може відбутися тільки при досягненні двигуном максимальних обертів. Якщо відпустити педаль керування дросельною заслінкою, то коробка передач перейде в штатний режим роботи.

Не користуйтеся кік-дауном без потреби, щоб не скорочувати ресурс агрегату.

Перед поворотом для збільшення завантаження передньої осі й входу в поворот на пониженій передачі скористайтеся кік-дауном. Інший варіант - перемкнути перед входом у поворот селектор коробки передач у положення «2» або скористатися можливостями секвентальних коробок передач й вручну понизити передачу.

При короткочасних зупинках обов'язково втримуйте автомобіль натисканням на педаль гальма, тому що автомобіль може рушити з місця навіть на холостому ходу - не виключається повністю передача крутного моменту до ведучих коліс. Однак цей ефект можна використати для повільного маневрування в обмеженому просторі.

Переводьте важіль вибору діапазонів в «N» тільки при тривалих зупинках у вуличних пробках у жарку погоду, для зниження тепловиділення й запобігання перегріву масла коробці. В інших випадках це робити не рекомендується.

Для надійної фіксації автомобіля на стоянці на відносно рівних ділянках цілком достатньо справного механізму блокування вихідного вала коробки передач (положення «Р»). Але якщо автомобіль утримується на ухилі, то включення ручного гальма обов'язково. При цьому у першу чергу необхідно затягти ручне гальмо й тільки після цього встановити важіль вибору діапазонів у положення «Р».

На слизькій дорозі під час примусового зниження передачі ведучі колеса можуть почати буксувати, що може привести до виникнення заносу.

Підвищене тепловиділення в гідротрансформаторі в цьому випадку може бути критичним, тільки якщо система охолодження має низьку ефективність (радіатор охолодження коробки передач з автоматичним керуванням засмічений продуктами зношування).

Якщо ви постійно користуєтеся причепом, необхідна установка додаткового радіатора в систему охолодження коробки передач з автоматичним керуванням. У випадку повного завантаження автомобіля або буксирування причепа використання підвищувальної передачі небажано.

Краще це робити на діапазонах «3» або «2». Розгін у таких випадках починайте на діапазоні «1» і на швидкості близько 40 км/г переводьте селектор у положення «2», «3» або «D».

Якщо ви забуксували в снігу або бруді, то включите режим понижуючої передачі «1». Потім, дійте педаллю гальма як зчепленням, тобто плавно відпускаючи її, забезпечте повільне обертання коліс. У точці «зависання» натисніть гальмо, перемкнете селектор на задній хід і т.д.

При необхідності буксирування автомобіля з коробкою передач з автоматичним керуванням користуйтеся правилом 50х50: транспортування на нейтрали («N») на швидкості не більше 50 км/г на відстань не більше 50 км. Якщо двигун може працювати, то краще його включити. При більшій відстані, необхідно скористатись эвакуатором або роз'єднати трансмісію.

При перших підозрах на неполадки, зробіть діагностування.