Преселекторная коробка передач
Преселекторная коробка передач: устройство, принцип работы и особенности
В методических указаниях А.В. Острецова, В.В. Бернацкого и В.М. Шарипова представлен подробный обзор преселекторной коробки передач (КП), предназначенной для автомобилей, в частности, для моделей Porsche Cayenne, Porsche Panamera и Audi Quattro. Издание, одобренное методической комиссией Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ), ориентировано на студентов, обучающихся по специальности "Наземные транспортно-технологические средства".
Общие сведения о преселекторных КП
В современных легковых автомобилях широкое распространение получили КП с двумя фрикционными сцеплениями, известные как преселекторные. Примером такой конструкции является КП DSG (Direct Shift Gearbox). Особенностью преселекторных КП является наличие двух параллельных КП, что позволяет осуществлять переключение передач без разрыва потока мощности. Первая КП отвечает за включение нечетных передач и заднего хода, а вторая – за четные передачи. Управление переключением передач осуществляется бортовым компьютером, который, основываясь на данных о динамике разгона, выбирает следующую передачу. В результате, при переключении происходит одновременное включение одного сцепления и выключение другого, обеспечивая плавное переключение без потери скорости.
Конструкция и компоненты КП
Основными компонентами КП являются картер, двойное сцепление и механическая часть. Картер КП, выполненный из алюминиевого сплава, состоит из двух частей: передней, где расположена механическая часть КП, и задней, где находится привод передних колес. В задней части картера также размещается муфта Haldex 3 и механизм блокировки трансмиссии на стоянке, управляемый механическим приводом от селектора. Двойное мокрое сцепление, состоящее из двух сцеплений, расположено в отдельном картере и включает в себя ведущий вал, поршни, диски и систему подачи масла. Механическая часть КП включает в себя первичные, промежуточный и вторичный валы, шестерни, муфты переключения передач и синхронизаторы.
Двойное сцепление: принцип работы и особенности
Двойное мокрое сцепление, установленное в одном корпусе, состоит из двух сцеплений, каждое из которых связано с соответствующим первичным валом КП. Принцип работы основан на управлении давлением масла, которое воздействует на поршень, сжимая пакет дисков сцепления. Регулирование двойного сцепления предполагает непрерывное незначительное проскальзывание дисков, что обеспечивает плавность переключения передач и демпфирование крутильных колебаний. Для смазки и охлаждения сцепления используется специальная масляная система, обеспечивающая максимальный поток охлаждающего масла. Критическим параметром является температура масла, превышение которой приводит к защитным мерам, вплоть до снижения оборотов двигателя.
Система управления и особенности работы
Переключение передач осуществляется четырьмя муфтами переключения, управляемыми гидравлическими вилками. Система управления включает в себя входные датчики, электронный блок управления, электрогидравлический блок управления и исполнительные механизмы. Электронный блок управления, связанный с блоком управления двигателем, на основе данных от датчиков и данных о работе двигателя, реализует алгоритм управления сцеплением и КП. Принцип работы преселективной КП заключается в последовательном включении передач за счет изменения направления силового потока с помощью двойного сцепления. Переключение передач может осуществляться как в автоматическом режиме, так и вручную. Особенностью является выбор следующей передачи блоком управления до момента переключения.
А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, В.М. Шарипов Преселекторная коробка передач Методические указания Москва Инфра-М 2015
А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, В.М. Шарипов Преселекторная коробка передач Москва Инфра-М; Znanium.com 2015
Острецов, А.В. Преселекторная коробка передач / А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, В.М. Шарипов. – М.: Инфра-М; Znanium.com, 2015. – 23 с. ISBN 978-5-16-103678-5 (online) В методических указаниях изложены цель, порядок проведения и содержание лабораторной работы, приведены описание общего принципа работы преселекторной коробки передач, составных частей её картера, особенности конструкции и работы двойного мокрого сцепления, описание конструкции механической части преселекторной коробки передач, схема трансмиссии автомобиля Porsche Cayenne и последовательность передачи крутящего момента к его ведущим колёсам, механизм блокирования трансмиссии на стоянке и описание механизма переключения передач. ISBN 978-5-16-103678-5 (online) © А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, В.М. Шарипов, 2013, 2015
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ)
Кафедра «Автомобили и тракторы»
Одобрено
методической комиссией
по направлению 190000
«Транспортные средства»
А.В. Острецов
В.В. Бернацкий
В.М. Шарипов
ПРЕСЕЛЕКТОРНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Конструкции
автомобилей и тракторов» для студентов, обучающихся по специальности
«Наземные транспортно-технологические средства»
(специализация «Автомобили и тракторы»)
Под общей редакцией
Засл. деятеля науки РФ, д.т.н., проф.
В.М. Шарипова
Москва - 2013
УДК 629.113 – 685 Разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО 2010 г. по специальности 190109.65 «Наземные транспортно-технологические средства» для специализации №1 «Автомобили и тракторы» Острецов А.В., Бернацкий В.В., Шарипов В.М. Преселекторная коробка передач. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Конструкции автомобилей и тракторов» для студентов, обучающихся по специальности «Наземные транспортно-технологические средства» (специализация «Автомобили и тракторы») / Под общ. ред. В.М. Шарипова. – М.: Университет машиностроения, 2013. – 23 с. В методических указаниях изложены цель, порядок проведения и содержание лабораторной работы, приведены описание общего принципа работы преселекторной коробки передач, составных частей её картера, особенности конструкции и работы двойного мокрого сцепления, описание конструкции механической части преселекторной коробки передач, схема трансмиссии автомобиля Porsche Cayenne и последовательность передачи крутящего момента к его ведущим колёсам, механизм блокирования трансмиссии на стоянке и описание механизма переключения передач. Рецензенты: Проректор по научной работе Пензенского государственного университета, Засл. деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. И.И. Артёмов; научный сотрудник ОАО «НИИ Стали», канд. техн. наук В.А. Крючков. © А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, В.М. Шарипов, 2013 © Университет машиностроения, 2013 СОДЕРЖАНИЕ 1. Цель лабораторной работы ........................................................................... 3 2. Порядок проведения лабораторной работы ................................................ 3 3. Содержание лабораторной работы ............................................................... 3 3.1. Преселекторные коробки передач (общие сведения) ………………….. 3 3.2. Картер коробки передач ............................................................................. 5 3.3. Двойное сцепление ..................................................................................... 8 3.4. Механическая часть коробки передач ...................................................... 14 3.5. Система управления коробкой передач .................................................... 20 3.6. Особенности работы преселекторной коробки передач ......................... 22 Список литературы …………………………………………………………… 23
1. ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Изучить конструкцию и принцип действия преселекторной коробки передач (КП) с двойным мокрым фрикционным сцеплением (сцеплением), производимой концерном ZF для автомобилей с колесной формулой 4х4 и 4х2 с продольным расположением силового агрегата (Porsche Cayenne, Porsche Panamera, Audi Quattro). 2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Лабораторная работа проводится под руководством преподавателя. Изучение конструкции и принципа действия преселекторной КП осуществляется на натурном образце КП ZF с использованием методического указания. По окончании лабораторной работы студенты отвечают на контрольные вопросы. 3. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 3.1. Преселекторные коробки передач (общие сведения) В настоящее время на современных легковых автомобилях стали применять составные КП с двумя фрикционными сцеплениями (с двойным сцеплением). В качестве примера на рис. 1 приведена к и н е м а т и ч е с к а я с х е м а с о с т а в н о й К П D S G (Direct Shift Gearbox). Представленная схема КП является преселекторной, так как для включения какой-либо передачи необходимо последовательно выполнить два управляющих воздействия на органы ее управления. С точки зрения принципа управления данная КП является секвентальной, так как здесь можно включать только соседнюю повышенную или пониженную передачу и нельзя перескочить через одну или более передач. Она состоит из двух параллельных КП. П е р в а я К П состоит из первичного вала 8, двух вторичных валов 2 и 7 и промежуточного вала 6. Она обеспечивает с помощью синхронизаторов С1, С3, С5 и СЗХ включение соответственно 1, 3, 5 передачи и передачи заднего хода. При включении 1 и 3 передачи соответственно с помощью синхронизаторов С1 и С3 крутящий момент с первичного вала 8 КП передается на вторичный вал 2 и далее через ведущую шестерню 3 центральной передачи на ее ведомую шестерню 1. При включении 5 передачи с помощью синхронизатора С5 крутящий момент с первичного вала 8 передается на вторичный вал 7 и далее через вторую ведущую шестерню 5 центральной передачи на ее ведомую шестерню 1. Включение передачи заднего хода осуществляется синхронизатором СЗХ. Здесь крутящий момент с первичного вала 8 КП на вторичный вал 7 передается через промежуточный вал 6. Для получения указанных передач связь между валом
двигателя и КП осуществляется сцеплением Ф1. Таким образом, данная КП предназначена для включения всех нечетных передач и передачи заднего хода. В т о р а я К П состоит из первичного вала 4 и двух вторичных валов 2 и 7. Она предназначена для включения с помощью синхронизаторов С2, С4 и С6 соответственно 2, 4 и 6 передач (всех четных передач). Здесь связь между валом двигателя и КП осуществляется сцеплением Ф2. Управление процессом переключения передач в данной КП выполняется с помощью бортового компьютера. При стоянке автомобиля сцепления Ф1 и Ф2 и синхронизаторы С1 – С6 и СЗХ выключены. Для начала его трогания с места синхронизатором С1 включают 1 передачу и после этого включают фрикционное сцепление Ф1. В результате происходит трогание с места и разгон автомобиля на 1 передаче. При достижении точки переключения передачи, основываясь на данных о динамике разгона автомобиля, компьютер принимает решение о включении 2 передачи. В результате этого происходит включение синхронизатора С2 и разгон ведомых деталей сцепления Ф2. Рис. 1. Кинематическая схема коробки передач DSG: 1 – ведомая шестерня центральной (главной) передачи; 2, 7 – вторичные валы; 3, 5 – ведущие шестерни центральной (главной) передачи; 4, 8 – первичные валы; 6 – промежуточный вал; Ф1, Ф2 - фрикционные сцепления; С1 – С6 и СЗХ – синхронизаторы включения соответственно 1 – 6 передач и передачи заднего хода
После выравнивания угловых скоростей синхронизируемых деталей трансмиссии начинается процесс включения сцепления Ф2 и одновременного выключения сцепления Ф1. Оба сцепления одновременно участвуют в передаче мощности без разрыва ее потока, поэтому снижения скорости движения автомобиля не происходит. После выключения сцепления Ф1 синхронизатор С1 также выключается. Автомобиль продолжает разгон уже на 2 передаче и когда скорость движения автомобиля достигает очередной точки переключения передачи, то происходит включение 3 передачи. Последующие переключения передач происходят по той же схеме. Аналогичные процессы происходят и при снижении скорости автомобиля, когда включается более низкая передача. При нажатии на педаль тормоза оба сцепления Ф1 и Ф2 выключаются, но бортовой компьютер продолжает отслеживать скорость движения автомобиля и соответственно с ней выбирать нужную передачу в КП (включается соответствующий синхронизатор). Таким образом, составные КП с двумя параллельными КП является перспективными для применения в трансмиссиях автомобилей, так как позволяют существенно уменьшить число фрикционных элементов управления, а, следовательно, повысить КПД КП, обеспечивая при этом процесс переключения без разрыва потока мощности с различной степенью перекрытия передач. При этом значительно снижается стоимость КП. 3.2. Картер коробки передач Двойное сцепление и КП расположены в отдельных картерах из алюминиевого сплава. Картер сцепления присоединяется болтами к переднему торцу картера КП (рис. 2). В передней части картера размещается механическая часть КП. Рис. 2. Картер коробки передач (вид слева): 1, 2 – передний и задний торцы; 3 – рычаг привода механизма блокирования трансмиссии
В задней части картера КП, отделённой от передней части поперечной стенкой, размещается привод передних колёс (рис. 3). Рис. 3. Шестерни привода колёс передней оси Картер КП с заднего торца закрывается крышкой (рис. 4), в которой расположены муфта Haldex 3 и исполнительный механизм блокирования трансмиссии автомобиля на стоянке. Механизм блокирования трансмиссии на стоянке состоит из зубчатого колеса 2, установленного на корпусе муфты Haldex 3, стопорного язычка 1, который может поворачиваться в картере КП на оси, и привода. Привод осуществляется механическим способом от селектора при помощи рычажно-тросового механизма. При положениях селектора «R», «N», «D» и «S» механизм отключен. Это обеспечивается специальным фиксатором в приводе (рис. 5). В положении на рис. 5,а фиксатор входит в паз элемента привода и удерживает механизм блокирования трансмиссии в нерабочем состоянии. При переводе селектора в положение «P» («парковка») фиксатор переходит в положение, представленное на рис. 5,б, где трос с конусом на конце воздействует на стопорный язычок и перемещает его в канавку зубчатого колеса, блокируя трансмиссию. Снизу картера КП установлен поддон (см. рис. 6) с масляным фильтром, расположенным в отдельном бачке 1, и всасывающим трубопроводом 2 масляного насоса. Электрогидравлическая система управления КП обеспечивает переключение передач, управление работой двойного сцепления, смазывание и
охлаждение двойного сцепления (под давлением), смазывание элементов КП и
привода переднего моста (разбрызгиванием).
Рис. 4. Задняя крышка картера коробки передач:
1 – стопорный язычок механизма блокирования трансмиссии; 2 – зубчатое колесо механизма
блокирования трансмиссии; 3 – муфта Haldex
а) б)
Рис. 5. Работа фиксатора механизма блокирования трансмиссии:
а – механизм включен; б – механизм отключен