Острецов А.В., Бернацкий В.В., Есаков А.Е. Роботизированные коробки передач. Конструкция

Рис. 6. Схема передачи крутящего момента к главной передаче заднего моста автомобиля:

1 – ведомое колесо главной передачи; 2 и 3 – ведущая и ведомая шестерни углового редуктора (u = 0, 625); 4 – передний межколёсный дифференциал

вращаются, что упрощает процесс переключения передач.

Крутящий момент от ведомого колеса передней главной передачи передаётся на межколёсный дифференциал, а на полноприводных автомобилях – также и на угловой редуктор (рис. 6) и далее, через вал привода задней оси и муфту Haldex к задней главной передаче.

Угловой редуктор имеет передаточное число 0,625, что повышает частоту вращения вала привода задней оси и чувствительность муфты

Haldex в работе.

2.2.1. Система переключения передач

Переключение передач в КП осуществляется четырьмя муфтами переключения передач (синхронизаторами), которые перемещаются вилками с гидравлическим управлением (рис. 7), являющимися исполнительными механизмами системы управления КП.

Рис. 7. Расположение вилок переключения передач:

1 – вилка переключения 2-й / 4-й передач; 2 – вилка переключения 1-й / 3-й передач; 3 – вилка переключения N / 5-й передачи; 4 – вилка переключения R / 6-й передачи

23

Каждая вилка переключения передач 7 (рис. 8) удерживается роликовыми подшипниками 2 в двух стальных втулках 3, запрессованных в корпус КП, которые образуют полости гидроцилиндров для двух плунжеров 1. Плунжеры перемещают вилку переключения в обоих направлениях. Масло, создающее управляющее давление в гидроцилиндрах, подаётся через отверстия в корпусе КП.

Рис. 8. Вилка переключения передач:

1 – плунжер; 2 – роликовый подшипник; 3 – втулка-гидроцилиндр; 4 – кулиса фиксатора; 5 – фиксатор; 6 – магнит датчика перемещения вилки; 7 – вилка переключения передач

Давление на вилки переключения создаётся таким образом, что они из нейтрального (среднего) положения могут принимать только левое или правое конечные положения включения соответствующей передачи в КП. В нейтральном и крайних положениях вилки переключения удерживаются фиксаторами 5 (рис. 9).

После включения передачи давление в соответствующем гидроцилиндре сбрасывается, а вилка переключения фиксируется. При

24

этом муфта переключения передач, которая имеет отдельный фиксатор, удерживается за заднюю поверхность зубчатого венца соответствующей передачи и фиксируется.

Каждая вилка переключения снабжена отдельным датчиком, регистрирующим точное положение и ход вилки.

2.2.2 Система управления сцеплением и коробкой передач

Для переключения передач в КП и управления сцеплением предназначена система управления, которая включает:

-входные датчики;

-электронный блок управления (ЭБУ);

-электрогидравлический блок управления;

-исполнительные механизмы.

а)

б)

Рис. 9. Процесс работы вилки переключения при включении передачи в КП:

а – нейтральное положение вилки переключения (давление на плунжеры отсутствует); б – положение вилки переключения в процессе включения передачи (давление на левый плунжер максимальное, а на правый – отсутствует)

Электронный и электрогидравлический блоки управления, а также практически все входные датчики объединены в единый модуль управления КП и сцеплением, который располагается непосредственно в картере КП.

Входные датчики регистрируют положение селектора управления, частоты вращения ведущих валов сцепления, первичных валов

25

КП, выходного вала КП, давление масла в магистралях управления сцеплением, температуру охлаждающего масла на выходе из сцепления, а также положение вилок переключения передач.

Датчики селектора распознают положение селектора, управляют механизмом блокирования селектора и передают общую информацию в ЭБУ. Датчики селектора для безопасности дублированы.

Информация о положении селектора используется для выполнения следующих основных функций:

-управления работой сцепления и КП (информация о намерениях водителя и режиме движения), в том числе, и при полуавтоматическом (ручном) режиме переключения передач;

-распознавания режимов переключения передач «D» («drive», автоматический) или «S» (спортивный);

-управления в полуавтоматическом (ручном) режиме переключения передач (реализация функции «Tiptronic»);

-управления блокированием / разблокированием системы пуска двигателя;

-управления режимами «P» (парковка) / «N» (нейтраль) и блокиратором селектора (защитная функция Shift-Lock). Если положение селектора «P» или «N» не заблокировано, то данная защитная функция предотвращает непреднамеренное трогание автомобиля с места, которое может произойти в результате включения передачи при работающем двигателе.

Электронный блок управления, связанный высокоскоростной шиной с электронным блоком управления двигателем, на основании сигналов входных датчиков, а также получаемых данных о частоте вращения коленчатого вала и крутящем моменте двигателя и давлении в тормозном приводе реализует заложенный в него алгоритм управления сцеплением и КП.

Электрогидравлический блок управления обеспечивает работу гидравлической системы управления сцеплением и КП (рис. 10). Она включает:

-масляный насос;

-систему регулирования давления масла в зависимости от его температуры и передаваемого крутящего момента;

-контур охлаждения масла и смазывания КП;

-собственно систему управления сцеплением и КП;

-масляную систему охлаждения сцепления.

26

Рис. 10. Схема гидравлической системы сцепления и КП:

1 – масляный насос; 2 – напорный трубопровод (магистраль высокого давления); 3 – клапан регулирования давления масла в гидравлической системе; 4 и 6 – электрические клапаны управления клапанами 3 и 5, соответственно; 5 – клапан охлаждения сцепления; 7 – предохранительный клапан; 8 – масляный радиатор; 9 и 12 – масляные фильтры; 10 – маслоразбрызгивающие трубки; 11 – поддон КП; 13 – всасывающий трубопровод

Необходимое давление в гидравлической системе КП (0,3… 2,0 МПа) создается шестерённым масляным насосом 4 с внутренним зацеплением шестерен (рис. 11). Его привод осуществляется за счёт зубчатого зацепления внутренней части входной ступицы сцепления 1 валом 3 насоса, расположенным соосно внутри полого внутреннего первичного вала 2 КП и вращающимся с частотой вращения коленчатого вала двигателя.

Такой масляный насос более сложен в изготовлении, чем, например, насос с внешним зацеплением шестерен, но обеспечивает более равномерную подачу масла и имеет меньшие размеры. Внутренняя шестерня насоса 1 имеет на два зуба меньше, чем внешняя (см. рис.

27

10). Серпообразная перемычка между шестернями отделяет полость всасывания от напорной полости. При вращении внутренней шестерни жидкость, заполняющая рабочие камеры, переносится в напорную полость и вытесняется через окна в крышках корпуса в напорный трубопровод 2. Максимальная потребляемая мощность масляного насоса составляет 2 кВт. Система регулирования давления масла (см. рис. 10) состоит из клапана 3 регулирования давления масла в системе, электрического клапана 4 управления и предохранительного клапана 7. При отказе клапана 3 обеспечивается максимальное давление масла в системе. Предохранительный клапан 7 открывается при давлении в системе более 3,2 МПа (32 бар) и защищает её элементы от избыточного давления.

Рис. 11. Привод масляного насоса:

1 – входная ступица сцепления; 2 – внутренний первичный вал КП; 3 – вал масляного насоса; 4 – масляный насос

Контур охлаждения масла и смазывания КП включает:

-масляный радиатор 8, закреплённый непосредственно на КП и связанный с системой охлаждения двигателя автомобиля;

-масляные фильтры 9 и 12;

-маслоразбрызгивающие трубки 10, обеспечивающие смазывание зубчатых шестерен и подшипников КП.

-постоянные магниты для сбора стружки, которые расположены в фильтре 12 и в пробке маслосливного отверстия КП.

Кмасляной системе охлаждения сцепления относятся клапан 5, управляющий подачей масла для охлаждения сцепления и электрический клапан 6 управления. При отказе клапана 5 обеспечивается максимальный поток масла для охлаждения сцепления.

Собственно система управления сцеплением и КП (рис. 12) включает:

-электрические клапаны регулирования давления масла 2 и 3;

28

-предохранительные клапаны 4 и 5;

-электрические клапаны управления работой сцепления 10 и 11;

-электромагнитные клапаны 12, 13, 14, 15 и 16;

-мультиплексор (умножитель) 17.

Рис. 12. Схема системы управления сцеплением и коробкой передач:

1 – напорный трубопровод (от масляного насоса); 2, 3 – электрические клапаны регулирования давления масла (показано давление масла в системе при обесточенных клапанах); 4, 5 – предохранительные клапаны; 6, 7 – магистрали управления наружным и внутренним сцеплениями; 8, 9 – датчики давления масла в гидравлической системе управления сцеплением; 10, 11 – электрические клапаны управления работой сцепления; 12, 13, 14 и 15 – исполнительные электромагнитные клапаны переключения передач; 16 – электромагнитный клапан управления мультиплексором; 17 – мультиплексор; 18 – вилки (плунжеры) переключения передач

Её элементы являются и исполнительными механизмами управления сцеплением и КП.

29

Электрические клапаны регулирования давления масла 2 и 3 и предохранительные клапаны 4 и 5 осуществляют управление работой обеих подсистем электрогидравлической системы управления сцеплением и КП. Предохранительные клапаны получают сигналы управления от электрических клапанов 2 и 3, имеющих падающую характеристику «электрический ток-давление масла». То есть, если на них не поступает сигнал управления (электрический ток), то управляющее давление масла на золотники предохранительных клапанов не воздействует. В результате (см. рис. 13,а) под действием пружины 5 золотник 4 перемещается влево и перекрывает подачу масла (под давлением) к механизмам управления сцеплением и переключения передач в КП.

Когда на электрический клапан 2 поступает сигнал управления (см. рис. 13,б), на золотник 4 предохранительного клапана 3 воздействует управляющее давление масла. Преодолевая силу пружины 5, золотник 4 перемещается вправо и масло под давлением подаётся к механизмам управления сцеплением и переключения передач в КП.

а)

б)

Рис. 13. Схема работы предохранительного клапана:

а – электрический клапан отключен; б – электрический клапан включен; 1 – напорный трубопровод; 2 – электрический клапан управления; 3 – предо-

хранительный клапан; 4 – золотник; 5 – пружина; 6 – масляные магистрали к механизмам управления сцеплением и КП

Электрические клапаны управления работой сцепления 10 и 11 (см. рис. 12) имеют возрастающую характеристику «электрический

30

ток-давление масла». То есть, они непосредственно изменяют давление масла от 0 до 0,1 МПа (0…10 бар), если на них подаётся сигнал управления, величина которого зависит от частоты вращения ведущих валов сцепления и первичных валов КП.

Если фактическое давление масла в управляющих магистралях 6 или 7 сцепления, замеренное датчиками 8 или 9 существенно выше заданного значения, это свидетельствует о наличии системного сбоя, влияющего на функционирование сцепления. В этом случае блок управления сцеплением и КП активизирует аварийную программу полного или частичного (наружного или внутреннего сцеплений) защитного отключения сцепления. При этом прекращается подача сигнала управления на один или оба электрических клапана 10 и 11, давление масла в управляющей магистрали сцепления падает до 0 и оно выключается.

Электромагнитные клапаны 12-16 и мультиплексор (умножитель) 17 (см. рис. 12) осуществляют переключение передач в КП (управляют вилками переключения передач).

Мультиплексор 17 получает сигналы управления от отдельного электромагнитного клапана 16 и позволяет осуществлять управление восемью плунжерами переключения передач с помощью четырех электромагнитных клапанов.

Когда электромагнитный клапан 1 обесточен (см. рис. 14,а), мультиплексор 3 под действием пружины 4 находится в исходном (правом) положении. При этом выводы a соединены с напорными каналами плунжеров 3-й / 1-й передач и R / 6-й передачи, а выводы b – вентилируются.

Когда на электромагнитный клапан подаётся напряжение (рис. 14,б), мультиплексор под действием давления масла в управляющей магистрали 2 перемещается в левое конечное положение, преодолевая силу сопротивления пружины. При этом выводы b соединяются с напорными каналами плунжеров N / 5-й передачи и 4-й / 2-й передач, а выводы a – вентилируются.

2.3.Особенности работы преселекторной коробки передач

сдвойным мокрым сцеплением

Принцип работы преселекторной КП заключается в последовательном включении передач вилками переключения с гидравлическим приводом путём изменения направления силового потока при помощи двойного сцепления (два автономных делительных механиз-