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

31

ма). При этом во время работы одной передачи, следующая передача уже выбрана и готова к включению.

а)

б)

Рис. 14. Принцип работы мультиплексора:

а – электромагнитный клапан отключен; б – электромагнитный клапан включен; 1 - электромагнитный клапан; 2 – управляющие магистрали; 3 – мультиплексор; 4 – пружина

Переключение передач может производиться как в автоматическом режиме, так и водителем с помощью селектора или кнопок на рулевом колесе.

Особенностью преселекторной КП является то, что переключение передач происходит только на передачу, которая уже выбрана блоком управления КП.

2.3.1. Процесс трогания автомобиля с места

Исходные данные. Частота вращения коленчатого вала двигателя соответствует частоте холостого хода. Положение селектора управ-

32

ления – « P» (парковка) или «N» (нейтраль). Водитель намерен осуществить движение вперёд.

При положении селектора «P» или «N» в КП ещё не произошло распознавание намерения водителя о направлении движения, так как не включена передача («R» или «D»). Так как передача заднего хода и 1-я передача включаются одним сцеплением (один делительный механизм), одновременный выбор обеих передач невозможен. В связи с этим, с целью сокращения времени реагирования электронного блока управления КП на действия водителя при трогании автомобиля с места при положении селектора «P» или «N» в разных делительных механизмах предварительно выбираются передача заднего хода и 2-я передача (рис. 15).

Рис. 15. Процесс трогания автомобиля с места (предварительно выбранные передачи)

33

При переводе селектора в положение «D» или «S» автоматически включается сцепление II и происходит передача крутящего момента через 2-ю передачу.

Одновременно в другом делительном механизме (рис. 16) выключается передача заднего хода, выбирается и включается 1-я передача и сцепление I, через которое передаётся крутящий момент. Сцепление II размыкается и вновь выбирается 2-я передача.

Рис. 16. Процесс трогания автомобиля с места (включена 1-я передача и выбрана 2-я передача)

Как правило, времени реагирования блока управления КП достаточно для того, чтобы осуществить переключение с передачи заднего хода на 1-ю передачу до того, как водитель нажмёт на педаль подачи топлива, и автомобиль начнёт движение на 1-й передаче.

Если же водитель перемещает селектор из положения «N» в положение «D» или «S» и одновременно нажимает на педаль подачи топлива, то времени реагирования блока управления КП недостаточно,

34

поэтому автомобиль начинает движение на 2-й передаче и продолжает движение на ней до тех пор, пока не завершится процесс переключения на 1-ю передачу.

При дальнейших последовательных переключениях передач вверх или вниз процесс повторяется, причём, в момент переключений передач он сопровождается кратковременным снижением крутящего момента двигателя при переключении на повышающую передачу или его увеличением – при переключении на понижающую передачу. Это способствует сокращению времени (быстрее достигается синхронизирующая частота вращения) и повышению комфорта при переключении передач.

2.3.2. Процесс переключения на понижающую передачу с пропуском нескольких передач (на несколько ступеней вниз)

При переключении на понижающую передачу с пропуском нескольких передач прерывания силового потока не происходит.

Переключения с передач одного делительного механизма на передачи другого делительного механизма (например, с 6-й на 3-ю передачу) осуществляются напрямую (6 => 3).

Переключения передач в одном делительном механизме (например, с 6-й на 2-ю передачу) производятся за счёт многоступенчатого переключения (в данном случае – через промежуточную 5-ю передачу: 6 => 5 => 2), то есть через другой («свободный») делительный механизм, в котором расположена 5-я передача. Водитель этого практически не замечает, так как промежуточная (5-я) передача включается на небольшой промежуток времени. Однако полное время многоступенчатого переключения передач составляет примерно 0,9 с.

2.3.3. Блокирование трансмиссии на стоянке

Так как при неработающем двигателе автомобиля оба сцепления разомкнуты и силовое замыкание отсутствует, в преселекторной КП (как и в АКП) имеется механизм блокирования трансмиссии на стоянке.

Зубчатый венец 3 механизма блокирования трансмиссии соединена с ведомым колесом 4 главной передачи (рис. 17). Стопорный язычок 1 может поворачиваться в картере КП на оси 2.

35

Рис. 17. Механизм блокирования трансмиссии на стоянке:

1 – стопорный язычок; 2 – ось стопорного язычка; 3 – зубчатый венец блокирования трансмиссии; 4 – ведомое колесо главной передачи

Рис. 18. Работа механизма блокирования трансмиссии на стоянке (механизм включен, положение селектора «Р»):

1 – рычаг; 2 – трос селектора; 3 – ползун; 4 – роликовый узел; 5 – стопорный язычок; 6 – зубчатый венец механизма блокирования трансмиссии; 7 – пружина; 8 – стопорная пружина; 9 – возвратная пружина

Привод стопорного язычка 5 (рис. 18), осуществляется механическим способом при помощи троса селектора 2, рычага 1 и ползуна 3 с

36

роликовым узлом 4. При положениях селектора «R», «N», «D» и «S» он отключен.

При переводе селектора в положение «P» трос 2 поворачивает рычаг 1, который перемещает ползун 3 по направляющим с помощью роликового узла 4. Ползун выступающей частью воздействует на стопорный язычок 5 и тот входит в зацепление с зубчатым венцом 6 механизма блокирования трансмиссии на стоянке, осуществляя блокирование главной передачи. Стопорная пружина 8 фиксирует ползун 3 и вместе с ним стопорный язычок в рабочем положении.

Если стопорный язычок 5 упёрся в зуб венца 6, то за счёт разжимающейся пружины 7 и благодаря специальной форме ползуна 3 при незначительном дальнейшем перемещении автомобиля стопорный язычок автоматически заходит в следующую канавку зубчатого венца 6 механизма блокирования трансмиссии.

Разблокирование главной передачи осуществляется при выводе селектора из положения "P". При этом ползун 3 перемещается в исходное положение, а возвратная пружина 9 выводит стопорный язычок 5 из зацепления с зубьями венца 6.

Форма и угол профиля стопорного язычка и зубьев венца механизма блокирования трансмиссии выбраны таким образом, что при скорости движения автомобиля более 7 км/ч фиксация стопорного язычка не осуществляется, чем обеспечивается безопасность при несанкционированном срабатывании механизма блокирования трансмиссии.

2.3.4. Буксирование автомобиля

При буксировании автомобиля необходимо соблюдать следующие ограничения:

- селектор должен находиться в положении «N»;

- допустимая скорость буксирования не должна превышать

50км/ч;

-допустимое расстояние буксирования не должно превышать

50км.

Это связано со следующими причинами:

1. При буксировании автомобиля с неработающим двигателем масляный насос КП не работает и смазывание вращающихся деталей не осуществляется, поэтому расстояние буксирования автомобиля ограничено.

37

2. При буксировании автомобиля с работающим двигателем при положении селектора «N» в делительных механизмах всегда включены передача заднего хода и 2-я передача. Если буксирование будет производиться при таком сочетании передач, это вызовет большое рассогласование в частотах вращения валов КП и ведомых элементов сцеплений, что при превышении допустимой скорости буксирования может привести к повреждению (отказу) КП.

2.3.5. Защитные функции работы коробки передач и двойного мокрого сцепления

Поскольку ЭБУ КП встроен в КП (омывается маслом), контроль температуры электронных компонентов и, соответственно, температуры масла приобретает первостепенное значение. Высокая температура оказывают отрицательное влияние на надёжность работы электронных компонентов.

В связи с этим, в блок управления КП встроены два датчика температуры, которые осуществляют непосредственное измерение температуры масла и блока управления КП.

Алюминиевая пластина с каналами, входящая в электрогидравлический блок управления, является теплообменником электронных компонентов, так как через неё постоянно проходит масло.

Для защиты электронных компонентов блока управления КП от перегревания и обеспечения их работоспособности в диапазоне величин температуры масла от 138 0C до 145 0C блок управления КП ступенчато снижает крутящий момент двигателя до тех пор, пока частота вращения коленчатого вала двигателя не снизится до частоты холостого хода. При этом передача крутящего момента сцеплением прекращается.

Регулирование двойного сцепления осуществляется таким образом, что практически все его рабочие функции сопровождаются непрерывным незначительным проскальзыванием ведущих дисков от-

носительно ведомых с относительной частотой вращения около 10 мин-1.

Проскальзывание улучшает характеристику регулирования работы сцепления, повышает плавность переключения передач и выполняет функцию демпфирования крутильных колебаний между трансмиссией и двигателем. Однако в связи с непрерывным проскальзыванием для долговечной работы фрикционных дисков сцепления требуется постоянное его смазывание и охлаждение.

38

Температура охлаждающего масла на выходе из сцепления более 160 0C (регистрируется датчиком температуры масла) считается критической. В качестве защитной функции в подобном случае используется пульсирующее управление сцеплением, что ощущается водителем в виде сильных предупредительных рывков автомобиля, и одновременное мигание индикатора положения селектора в комбинации приборов.

Если водитель не реагирует на предупреждение, то при температуре масла более 170 0C частота вращения коленчатого вала двигателя снижается до частоты холостого хода, и передача крутящего момента сцеплением прекращается.

Система охлаждения сцепления при этом работает с максимальной нагрузкой (скоростью) и по истечении достаточно короткого времени сцепление охлаждается.

2.4. Особенности конструкции и работы преселекторной коробки передач с двойным сухим сцеплением

2.4.1. Особенности конструкции сцепления и коробки передач

Особенностями конструкции 7-и ступенчатой преселекторной КП

сдвойным сухим сцеплением (рис. 19) являются [7]:

-модульная конструкция КП, состоящая из трёх отдельных модулей: сцепления, собственно КП и блока управления КП;

-двойное сухое сцепление с накладками толщиной 3,5 мм (вместо 1,5 мм у мокрого фрикционного сцепления). Расчётный ресурс по пробегу (300 тыс. км) соответствует ресурсу современного автомобиля;

-раздельные масляные контуры для блока управления и механической части КП с заправкой масла на весь срок службы. Отдельный масляный контур для блока управления КП вследствие поддержания чистоты масла позволяет использовать в гидравлической системе клапаны с очень маленькими отверстиями (картриджные клапаны), что значительно повышает герметичность системы и эффективность использования масляного насоса;

-масляный насос с электроприводом. Его установка делает возможным применение преселекторной КП с двойным сухим сцеплением на автомобилях с комбинированными силовыми установками, так как управление сцеплением и КП становится возможным при выключенном двигателе внутреннего сгорания;

39

Рис. 19. Общий вид 7-и ступенчатой преселекторной КП с двойным сухим сцеплением:

1 – картер КП; 2 – блок управления КП; 3 – двойное сцепление; 4 – первичные валы КП; 5 – картер сцепления; 6 – привод механизма блокирования трансмиссии на стоянке

-отсутствие теплообменника «масло - охлаждающая жидкость»;

-возможность управления автомобилем в автоматическом «drive»

и«sport» или полуавтоматическом (ручном) режиме переключения передач (реализация функции «Tiptronic»);

-возможность передачи крутящего момента двигателя до 250 Н·м. По сравнению с 6-и ступенчатой КП с двойным мокрым сцепле-

нием:

-масса КП со сцеплением в сборе составляет 70 кг вместо 93 кг;

-объем заправляемого в КП масла снижен с 6,5 до 2,7 л (1,7 л трансмиссионного масла в КП и 1,0 л в блоке управления КП);

-более высокий КПД КП за счёт применения сухого сцепления, масляного насоса с электроприводом и меньшего объёма заправляемого в КП масла.

КП состоит из двух независимых друг от друга делительных механизмов 7 и 8 (рис. 20). Каждый делительный механизм функционирует практически как независимая механическая КП с сухими сцеплениями 3 или 4, соответственно.

Блок управления КП и сцеплением управляет работой обоих сцеплений в зависимости от включаемой передачи в КП. Через сцепле-

40

ние 3, первый делительный механизм 7 и первичный вал 5 производится включение 1-й, 3-й, 5-й и 7-й передач, а через сцепление 4, второй делительный механизм 8 и первичный вал 6 – 2- й, 4-й, 6-й передач и передачи заднего хода.

Рис. 20. Принципиальная схема 7-и ступенчатой КП с двойным сухим сцеплением:

1 – коленчатый вал двигателя; 2 – двухмассовый маховик; 3, 4 – сцепления делительных механизмов; 5, 6 – первичные валы КП; 7, 8 – первый и второй делительные механизмы; 9, 10 и 11 – вторичные валы КП; 12 – зубчатое колесо главной передачи

Алгоритм переключения передач КП (без разрыва потока мощности) аналогичен изложенному в подразделе 2.3. Особенностью является то, что переключение передач производится как в механической КП – при помощи муфт и синхронизаторов.

Передача крутящего момента двигателя на двойное сцепление осуществляется через двухмассовый маховик, закреплённый на коленчатом валу двигателя. Для этого в двухмассовом маховике установлен внутренний зубчатый венец 1 (рис. 21), который входит в зацепление с наружным зубчатым венцом 3, закреплённым на несущем кольце 4 двойного сцепления 5.

Далее крутящий момент передаётся на ведущий диск 1 двойного сцепления (рис. 22), который может свободно вращаться на шариковом подшипнике на наружном первичном валу 7. При замыкании