Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Без разрыва крутящего момента
Тенденция к созданию автоматических коробок передач сохраняется и набирает силу. Наряду с повышением комфортабельности, автоматическая коробка передач освобождает водителя от самого процесса переключения и позволяет ему сконцентрировать все свое внимание на дороге, где условия движения становятся все более сложными. Среди автоматических коробок передач различают два типа: механические коробки с автоматизированным переключением передач, которые в свое время стали сенсацией, и гидромеханические трансмиссии. В первом случае водитель или автоматика выбирают момент переключения передачи, а электродвигатели сервопривода производят само действие, а также включение/выключение сцепления. Поскольку в этих коробках передач, так же, как и в обычных коробках с ручным переключением, сцепление должно выключаться, то при каждом процессе переключения поток мощности к колесам прерывается. По величине расхода топлива коробки передач с автоматизированным переключением идентичны коробкам с ручным переключением. Гидромеханические трансмиссии с гидротрансформатором обеспечивают оптимальный уровень комфорта, так как при переключении происходит лишь небольшое уменьшение тяги, но ее действие никогда не прерывается полностью. Однако их конструкция достаточно сложна, а гидротрансформатор работает с потерями энергии, что вызывает увеличение расхода топлива.Существует возможность объединить достоинства обоих типов коробок передач в одномустройстве. При помощи двух механизмов сцепления, которые попеременно включаются и выключаются, можно сделать так, чтобы поток мощности при переключении передач не прерывался. Принцип действия такой коробки передач известен уже более 50 лет, но его внедрение тормозилось отсутствием надежно работающих элементов управлений. Коробка передач PorschePDK для гоночного спортивного автомобиля 962С (конец 1980-х годов) была первой практически используемой коробкой передач с двумя сцеплениями. Конечно, она была предназначена только для гоночных автомобилей и при тогдашнем состоянии электронной техники обладала недостатками, которые не позволили использовать ее на обычных автомобилях. Концерн Volkswagen, с целью уменьшения осевых габаритных размеров своих силовых агрегатов, для динамичных автомобилей с мощными двигателями и многоступенчатыми КПП (как при продольном, но, особенно, при их поперечном расположении в мотоотсеке автомобиля), давно экспериментировал в создании трехвальных коробок передач. Чтобы уменьшить общую длину трансмиссии, концерн даже и обычные коробки с переключением вручную выпускает в виде так называемой трехвальной конструкции. Именно на базе подобной коробки передач и создавалась автоматизированная коробка передач DSG с двумя сцеплениями . В настоящее время электроника, способная обеспечить работу такой коробки, отработана. Вместе с датчиками (преобразователями неэлектрических величин в электрические) и исполнительными элементами (преобразователями электрических величин в механические) она размещается в блоке управления, непосредственно скомпонованном на корпусе коробки передач. Для обозначения агрегата применяется специальный термин —Mechatronic-Modul, который отражает тот факт, что в этом устройстве объединены как механические, так и электронные элементы управления. Так как фирма Porsche больше не возвращалась к совершенствованию таких коробок, эта конструкция была забыта примерно на пять лет, до тех пор, пока ею не решили заняться специалисты из концерна Volkswagen. Они остановились на конструкции с двумя мокрыми многодисковыми сцеплениями и подключили к своей работе коллег с фирмы BorgWarner. Эта компания в течение многих лет производила в значительных количествах гидромеханические трансмиссии и обладала большим опытом в производстве многодисковых сцеплений, работающих в масляной ванне. К тому же BorgWarner за десять лет до этого разработала свою автоматизированную коробку передач с двумя сцеплениями и обладала готовым к использованию на автомобиле агрегатом-прототипом. Незадолго до 2002 года концерн Volkswagen представил свою собственную автоматическую коробку передач с двумя сцеплениями. Она успешно используется ныне на некоторых из выпускаемых концерном моделях. На первом этапе ее устанавливали на спортивных автомобилях VolkswagenGolfR 32 и AudiTT, чтобы сделать их более привлекательными для потенциальных клиентов. Но сейчас область применения новинки существенно расширилась. При соответствующем программном обеспечении электронной системы управления этот тип коробок передач будет использоваться вместе с экономичными дизельными двигателями, обладающими большим крутящим моментом на многих автомобиля концерна VW, включая и автомобили Skoda. То, что мокрые многодисковые сцепления, работающие в масляной ванне, обладают таким же ресурсом, как и двигатель (250 000 км), давно известно по опыту эксплуатации гидромеханических трансмиссий, снабженных такими сцеплениями. Первые опыты с коробками передач с автоматизированным переключением показали, что сцепления у таких коробок нагружаются заметно меньше, чем у коробок с ручным переключением. Тем самым устраняется существенное препятствие для того, чтобы в дальнейшем подобные коробки передач с сухими сцеплениями выпускались серийно. В коробках передач с двумя сцеплениями, выпускаемых концерном Volkswagen, могут использоваться отдельные группы шестерен от прежних механических коробок с ручным переключением, но сама конструкция нового агрегата совсем другая. Так как в такой конструкции используется кинематическая схема с двумя первичными и двумя вторичными валами, то должны быть предприняты особые усилия, чтобы разместить все детали в ограниченном пространстве (рис.2.7).
Рис.2.7. Трансмиссия DSG, построеная на базе известной шестиступенчатойтрехвальной коробки концерна VW Это реализуется путем использования пустотелого вала: сцепление 1 (старт с места, 1, 3 и 5-я передачи) передает крутящий момент от двигателя через центральный вал на шестерни соответствующих передач; сцепление 2 (2, 4 и 6-я передачи) — через соосный с центральным валом пустотелый вал на шестерни своих передач. Кулачковые муфты со специально выполненными блокирующими кольцами синхронизаторов передают крутящий момент на вторичный вал. Этот агрегат, как было сказано выше, состоит из двух сцеплений, двух коробок передач, работающих независим мо друг от друга, объединенных в одном картере, и общего вторичного вала. С целью экономии места оба сцепления сделаны встроенными одно в другое, так что имеется большее и меньшее сцепление. Большее сцепление работаете передачами 1,3 и 5 и задним ходом, и, таким образом, при трогании с места работает именно оно. Меньшее сцепление работает с передачами 2,4 и 6 (в 6-ступенчатой коробке передач). Коробка имеет разделенный первичный вал. При этом передачи 1, 3 и 5 сидят на обычном валу, а второй вал, выполненный пустотелым, работает с четными передачами. Пустотелый вал надет на первую часть цельного вала; Включение/выключение сцеплений, так же как и переключение Передач для коробок с сухими сцеплениями, происходит при помощи небольших электродвигателей, а с мокрыми — при помощи электрогидравлических исполнительных механизмов. В зависимости от условий трогания с места и ускорения существуют два режима работы коробки передач; после запуска двигателя водитель ставит рычаг, либо в положение D (Drive), либо в положение S (Sport). Оба сцепления выключены, гидравлический, механизм переключения включает 1-ю передачу и одновременно и 2-ю передачу. При подаче газа сцепление 1 включается параллельно увеличением оборотов, а насколько это быстро происходит, зависит от того, насколько быстро водитель нажимает на педаль газа. Как только наступает время переключения передачи — как всегда, этот момент зависит от числа оборотов двигателя и положения педали газа, — сцепление 1 выключается, в то время как сцепление-2: включается, и происходит быстрое включение второй передачи. Оба процесса синхронизированы таким образом, что подача к ведущим колесам крутящего момента не прерывается. Как только сцепление полностью выключается, немедленно включается 3-я передача. Возможность переводить следующую передачу в так называемый «ждущий» режим обеспечивает очень быстрое выполнение переключений. А если требует ситуация на дороге, то возможен и обратный порядок работы, то есть при внезапном снижении скорости (торможении) в «ждущий» режим переводится вместо высшей низшая передача, и, таким образом, в зависимости от ожидаемого маневра в готовности находится именно та передача, которая требуется. Система, разработанная концерном Volkswagen, позволяет даже «проскакивание» передач. Например, если при интенсивном торможении необходимо переключиться сразу с 6-й передачи на 2-ю, то в качестве вспомогательной: на короткое время включается 5-я передача, чтобы на другом сцеплении произошло переключение с 6-й передачи на 2-ю. Весь этот процесс длится около 0,9 секунды. Процессы переключения передач и включения/выключения сцепления выполняются автоматически исполнительными механизмами с гидравлическим приводом. Это требует полного контроля и точно определенного режима этих процессов в точно определенные промежутки времени. Ошибочные переключения (два сцепления выключены, включены две передачи на одном валу) недопустимы, так как они могут вызвать недопустимые нарушения работы всей коробки передач, вплоть до ее поломки. Поэтому водителю в любой ситуации требуется правильное, быстрое и безошибочное переключение передач. Основным элементом, позволившим реализовать идею рассмотренного процесса переключения ступеней коробки передач, является фрикционный элемент, который был назван, как «два сцепления». На самом деле «два сцепления» представляют собой два концентрических пакета фрикционов, погруженных в общую масляную ванну (рис.2.8). Специальное масло (разновидность ATF Dexron) подлежит замене через 60000 км, а ресурс фрикционов рассчитан на весь срок службы автомобиля.
Рис.2.8. Конструкция двойного сцепления трансмиссии DSG концерна VW Автоматизированная коробка передач с двумя сцеплениями снабжена таким же полноценным гидравлическим управлением, как и гидромеханические трансмиссии. Масляный насос обеспечивает необходимую величину давления масла (до 20 бар) и необходимый расход 15—90 л/мин. А масляный радиатор эффективно отводит тепло, выделяющееся в процессе работы коробки. Система сконструирована таким образом, что она способна отвести (например, при старте с пробуксовкой сцепления, работающего в масляной ванне) мощность тепловых потерь до величины 70 кВт (95 л.с.). Эта величина составляет более трети максимальной мощности двигателя и вполне достаточна для экстремальной ситуации, например, при повторном старте с прицепом на подъеме. Полностью синтетическое специальное масло используется не только для гидравлического привода и охлаждения, но и для смазки зубьев, подшипников, синхронизаторов, а также обеспечивает эффективное притирание дисков сцепления друг к другу. При изготовлении коробки точность подгонки деталей для гидравлики системы управления должна быть не менее 3 микрон. Пять управляющих и пять переключающих клапанов, и множество гидравлических заслонок получают команды от электронной системы управления и осуществляют включение/выключение сцеплений и переключение передач. С другими электронными системами управления автомобили (управляющими двигателем, контролирующими скорость, работу рулевого управления и тормозов) система управления коробкой передач связана через шину передачи данных. Электронная схема должна надежно работать в интервале температур от -40°С до +140°С. На автомобилях концерна Volkswagen новая автоматизированная коробка передач DSG с двумя сцеплениями может эффективно выполнять ряд функций. Переключать передачи в режиме «D» — мягко и почти незаметно, осуществлять плавный старт с места, по которому эту коробку могут превзойти разве что самые лучшие гидромеханические трансмиссии, и обеспечить полное отсутствие прерывания мощностного потока при снижении шума. Именно шум при включении/выключении сцеплений критиковался в конструкциях прежних коробок передач подобного рода. Если водитель пожелает эффективно использовать высокие эксплуатационные показатели обеих указанных моделей, то коробка передач DSG будет ему в этом надежным помощником. Водителю предоставляется выбор: мгновенно происходящие автоматические переключения или точно работающая клавишная система переключения под рулевым колесом. Сами же переключения выполняются за время от 0,03 до 0.04 секунды. При переключении на низшие передачи число оборотов двигателя при помощи режима «промежуточный газ» автоматически увеличивается до нужного уровня. А сигналы, поступающие от электроники АБС при помощи системы дифференциального измерения числа оборотов, обеспечивают, чтобы при прохождении поворотов не происходило бы переключения передач. Водитель должен обеспечивать своевременное переключение на высшие передачи, иначе произойдет срабатывание ограничителя числа оборотов. При ошибочной команде на переключение на низшую передачу система автоматически воспрепятствует выходу на недопустимо высокое число оборотов. Преимущества автоматизированных коробок передач и традиционных гидротрансформаторов открывают для новых коробок передач DSG с двумя сцеплениями широкие перспективы для распространения на рынке. Чрезвычайно широкие возможности изменения режимов переключения позволяют использовать их как для «экстремальных» спортивных автомобилей, так и для обычных машин, у которых экономичность является одним из важнейших показателей. Коробка передач, выполненная по такой схемеиспользуется на автомобилях VolkswagenGolfR 32 и AudiTT 3.2. Агрегат весит 90 кг и рассчитан на передачу крутящего момента до 350 Нм. Сбоку на корпусе расположен блок «мехатроники» — компьютер и электромагнитные клапана, управляющие прецизионной гидравликой (зазоры — три микрона!). Сверху — масляный фильтр и теплообменник, который может поддерживать рабочую температуру до 140°С. Вопросы по теме лекции: 1. Компоненты автоматической системы управления механической коробки передач (на примере системы управления «НАМИ»). 2. Конструкция системы SensoDrive управления механической коробки передач, оснащенной двумя электромеханическими исполнительными элементами. 3. Конструкция автоматизированная механической коробки Durashift EST, оснащенной сервоприводами. 4. Механические трансмиссии с переключением передач без разрыва крутящего момента. Преимущества по сравнению с гидромеханическими трансмиссиями. 5. Конструкция трансмиссии DSG. ЛЕКЦИЯ 3.Тема:Автоматические гидромеханические коробки передач (ГМП) |
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-06-01; просмотров: 366. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |