Шестиступенчатая Коробка Передач|АвтоЦентр

menu
person

Шестиступенчатая Коробка Передач

Рассмотрим, что из себя представляет шестиступенчатая коробка передач, ее конструкция, управление, режимы и схемы.

  1. Шестиступенчатая Коробка Передач
    1. Конструкция АКПП повышенной проходимости
    2. Управление муфтой блокировки гидротрансформатора крутящего момента
    3. Автоматическая блокировка коробки передач при парковке
    4. Модуль мехатроники
    5. Переключатель режимов коробки передач
    6. Адаптивная система управления коробкой передан

Шестиступенчатая Коробка Передач

На современных автомобилях повышенной проходимости также часто используются шестиступенчатые автоматические коробки передач.

Их преимуществами являются более низкий расход топлива, уменьшенные уровень содержания вредных примесей в отработавших газах и уровень шума, а также значительно лучшие показатели динамики автомобиля.

Рис. Механическая коробка передач автомобиля Touareg:
1 – картер сцепления; 2 – первичный вал; 3 – ведущая шестерня (постоянной передачи) на первичном валу; 4 – муфта синхронизатора; 5 – включаемая шестерня шестой передачи;  6 – вращающаяся вместе с валом шестерня третьей передачи; 7 – вращающаяся вместе с валом шестерня четвертой передачи; 8 – включаемая шестерня второй передачи; 9 – включаемая шестерня первой передачи; 10 – центральный шток переключения передач; 11 – включаемая шестерня передачи заднего хода; 12 – вторичный вал; 13 – промежуточный вал; 14 – задняя часть коробки передач; 15 – вращающаяся вместе с валом шестерня первой передачи и передачи заднего хода; 16 – вращающаяся вместе с валом шестерня второй передачи; 17 – включаемая шестерня четвертой передачи; 18 – включаемая шестерня третьей передачи; 19 – вращающаяся вместе с валом шестерня шестой передачи; 20 – ведомая шестерня постоянной передачи

Рис. В2.51. Монтажное положение отдельных узлов автоматической коробки передач автомобиля повышенной проходимости

Особенности шестиступеннатой автоматической коробки передач:

  • программы переключения передач в зависимости от стиля вождения водителя, ситуации движения и сопротивления движению, заложенные в блоке управления. Управление программами переключения передач основано на принципах нечеткой логики;

  • регулируемая муфта блокировки гидротрансформатора крутящего момента;

  • заправка трансмиссионным маслом на весь срок службы;

  • главная передача, расположенная за пределами коробки передач;

  • функция удержания при движении в гору, предотвращаются откатывание автомобиля и обеспечивающая комфортное трогание с места на склонах;

  • наличие системы «Типтроник» (Tiptronic) с органами управления на рычаге селектора и на рулевом колесе.

Конструкция автоматической коробки передач автомобиля повышенной проходимости

Конструкция шестиступенчатой автоматической коробки передач автомобиля повышенной проходимости принципиально ничем не отличается от других автоматических коробок передач. Она состоит из следующих узлов (рис. В2.51):

  • гидротрансформатор крутящего момента с муфтой блокировки;

  • масляный насос;

  • простая планетарная передача (передача Симпсона);

  • двойная планетарная передача (передача Ра-виньо);

  • три дисковые муфты;

  • два дисковых тормоза;

  • золотниковая коробка.

Главная передача расположена за пределами коробки передач. Крутящий момент коленчатого вала двигателя передается от вторичного вала коробки передач в раздаточную коробку, прифланцованную к коробке передач. В раздаточной коробке крутящий момент разделяется на равные части или передается к главной передаче переднего или заднего моста в зависимости от существующих требований.

Шестиступенчатая автоматическая коробка передач ZF 6 HP 26 впервые была использована на автомобилях BMW. Она состоит из планетарного блока Равиньо в сочетании с предвключенным простым планетарным блоком (зубчатая передача Лепелетье) и рассчитана на входной крутящий момент до 600 Нм. Такая коробка передач имеет шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода при использовании всего пяти элементов переключения (рис. В2.45) - трех муфт и двух тормозов. Прямая передача не используется. Для сравнения скажем, что коробка передач ZF 5 HP 24 использует для переключения пяти передач шесть элементов переключения.

Данная шестиступенчатая коробка передач стала первой коробкой со встроенной электрической системой управления переключением передач («shift-by-wire») (рис. В2.46) для легковых автомобилей и встроенным модулем мехатроники (включающим в себя гидравлическую систему управления, электронный блок, датчики и исполнительные механизмы). Это означает, что управление базовыми функциями - положениями «Р», «R», «м» и «D» - осуществляется не с помощью тросового или рычажного механизма, а с помощью электропривода.

Рис. В2.45. Сравнительный анализ концепций зубчатых передач ZF 5 HP 24 и ZF 6 HP 26

Блок переключения режимов (SZL)

Рис. В2.46. Диаграмма электрической системы управления переключением передач

Управление муфтой блокировки гидротрансформатора крутящего момента

Муфта блокировки гидротрансформатора крутящего момента имеет две поверхности трения и предназначена для регулировки проскальзывания с первой по шестую передачу. В результате, при разъединенной муфте блокировки расход топлива сокращается. На автомобилях BMW седьмой серии при температуре трансмиссионного масла до 35 °С муфта блокировки соединена и не оказывает регулирующего воздействия. Управление муфтой блокировки зависит от различных факторов, в том числе:

  • сигнала требуемой нагрузки;

  • степени нагрузки двигателя;

  • скорости движения;

  • температуры трансмиссионного масла;

  • выбранной программы переключения.

Муфта блокировки оказывает регулирующее воздействие в экономичном режиме («ХЕ») на передачах с первой по шестую при скорости от 30 км/ч, при наличии сигнала требуемой нагрузки макс. 50%. Если требуемая нагрузка более 50%, муфта блокировки разъединена.

На шестиступенчатых автоматических коробках передач все переключения передач выполняются с перекрыванием (рис. В2.47). Благодаря этому отпадает необходимость в использовании механизмов свободного хода, что позволяет делать коробки передач более легкими и компактными. Электронно-гидравлическое управление переключением передач осуществляется с помощью различных клапанов в гидрораспределителе. Благодаря им соответствующие муфты и тормоза подключаются и отключаются в требуемый момент времени (именуемый «перекрыванием»), что обеспечивает плавное переключение передач.

Рис. В2.47. Схема управления коробкой передач с перекрыванием срабатывания элементов

Шесть передач переднего хода и одна передача заднего хода реализуются с помощью одной простой и одной двойной планетарных передач. Именно такая зубчатая передача (изобретение Лепелетье) позволила претворить в жизнь идею о шестой передаче.

Новшеством является функция отключения гидротрансформатора крутящего момента на стоящем автомобиле. Вместо того, чтобы заставлять двигатель работать против гидротрансформатора, когда водитель держит ногу на педали тормоза, гидротрансформатор отключается от привода, что ведет к значительному уменьшению остаточной нагрузки и сокращению расхода топлива.

Отключение выполняется с помощью дисковой муфты в зависимости от сигналов нагрузки и частоты вращения вторичного вала коробки передач.

Автоматическая блокировка коробки передач при парковке

Эта система состоит из рабочего цилиндра, электромагнитного клапана и электромагнита. Включение системы блокировки осуществляется с помощью радиоключа или кнопки на рычаге селектора переключения передач. За управление электромагнитным клапаном и электромагнитом отвечает блок управления коробкой передач. Электромагнитный клапан расположен в гидрораспределителе, а электромагнит - на рабочем цилиндре системы блокировки.

При включении системы блокировки коробки передач электромагнит освобождает поршень рабочего цилиндра системы блокировки. Электромагнитный клапан в гидрораспределителе перекрывает подачу масла в рабочий цилиндр. Пружина оттягивает поршень рабочего цилиндра в положение парковки, поршень сдвигает в рабочее положение блокировочную скобу и система блокировки срабатывает (рис. В2.48 внизу).

При отключении системы блокировки коробки передач срабатывает электромагнитный клапан, и масло под давлением нагнетается через канал «Р» (на рис. В2.48 вверху) в полость рабочего цилиндра. В результате поршень рабочего цилиндра отжимается назад и сдвигает блокировочную скобу для разблокировки коробки передач. Включившийся электромагнит фиксирует поршень рабочего цилиндра в отведенном положении, позволяющем коробке передач нормально функционировать.

Рис. В2.48. При выключенной блокировке коробки передач при парковке масло под давлением нагнетается в рабочий цилиндр через канал «Р». Кроме этого, включается электромагнит, который втягивает в себя шток, перемещает поршень рабочего цилиндра системы блокировки и сдвигает блокировочную скобу (вверху). Освобождение полости рабочего цилиндра от масла и выключение электромагнита вызывает активизацию блокировки коробки передач (на рисунке внизу)

Таким образом, система блокировки автоматической коробки передач срабатывает даже при неработающем двигателе, когда рычага селектора расположен в позиции «N». В случае возникновения неисправности (например, при отсутствии электропитания) систему блокировки автоматической коробки передач можно принудительно разблокировать с помощью тросового привода.

Ниже даны примеры реализации функции блокировки коробки передач при парковке на автомобиле BMW седьмой серии.

  • При скорости движения ниже 2 км/ч можно активизировать систему блокировки в ручном режиме путем нажатия кнопки «Р» на рычаге селектора.

  • Система блокировки активизируется автоматически при полной остановке автомобиля и вынимании ключа зажигания из замка.

  • Система блокировки также активизируется автоматически, если при положении «D», «R» или «1\1» рычага селектора двигатель работает, дверь водителя открыта, однако сиденье водителя не занято.

  • Система блокировки деактивизируется только при работающем двигателе и нажатой педали тормоза в сочетании с положением «D», «R» или «N» рычага селектора.

Кроме этого, автомобили BMW оснащены электромеханическим стояночным тормозом (EMF). В случае возникновения неисправности в системе EMF постоянный обмен информацией о рабочих состояниях между системой EMF и системой блокировки коробки передач при парковке позволяет активизировать систему блокировки при неработающем двигателе. Перед этим система проверяет, что выбрано положение «Р» рычага селектора, автомобиль неподвижен и двигатель не работает.

Модуль мехатроники

Модуль мехатроники состоит из гидрораспределителя и электронного блока управления коробкой передач. Оба узла размещены в масляном картере автоматической коробки передач. Гидравлическая часть включает в себя все механические узлы системы управления коробкой передач, в том числе золотниковые клапаны и регуляторы давления, выполняющие функции исполнительных механизмов.

Электронный блок управления включает все электронные компоненты системы управления коробкой передач.

Помимо точного согласования процессов переключения передач модуль мехатроники обеспечивает более высокую степень надежности благодаря меньшему количеству электрических контактов и интерфейсов. При выполнении любых работ с модулем мехатроники необходимо принять соответствующие меры предосторожности, в особенности для защиты от ESD.

(ESD - электростатический разряд: человек, являющийся носителем электростатического заряда, но не использующий соответствующего заземления, как будто окутан «облаком напряжения», что может стать причиной возникновения проблем при работе с приборами, чувствительными к статическому напряжению).

При соединении гидравлической и электронной частей необходимо убедиться, что селекторный золотник надежно зафиксирован в переключателе положений рычага селектора (рис. В2.49). На автомобилях BMW седьмой серии механическая связь с коробкой передач отсутствует. Рычаг селектора на рулевой колонке (или клавиши на рулевом колесе) передает номер выбранной водителем передачи в коробку передач в виде электрического сигнала.

Коробка передач реализует полученный сигнал в виде переключения передачи в зависимости от текущих условий эксплуатации. Положение рычага селектора («R», «N», «D») отображается на дисплее комбинации приборов. К примеру, положение «Р» можно включить путем нажатия на клавишу. Для включения положения «R» необходимо при нажатой педали тормоза отжать рычаг селектора против часовой стрелки.

Переключатель режимов коробки передач

Соединение гидравлического и электрических модулей требует особой осторожности жать рычаг селектора до упора по часовой стрелке. Нейтральное положение можно включить из положения «R» только путем нажатия рычага селектора в направлении по часовой стрелке, а из положения «D» - против часовой стрелки. Для включения положения «N» из положения «Р» можно переместить рычаг в любом направлении.

Положение парковки включается автоматически при вынимании ключа из замка зажигания. То же самое происходит, если двигатель выключен, зажигание выключено и ключ оставлен в замке -но только через тридцать минут.

Включение специальных программ (например, спортивный режим) осуществляется с помощью дополнительной клавиши на многофункциональном рулевом колесе. С помощью четырех других клавиш на рулевом колесе водитель может активизировать режим «Стептроник», при этом нажатие«-» инициирует переключение на более низшую передачу, а«+» - на более высшую передачу. Недопустимые команды на переключение передач блокируются, при этом на дисплее комбинации приборов появляется соответствующая индикация.

Блок управления коробкой передач (EGS) в модуле мехатроники анализирует входные сигналы. Это означает следующее: на основе входных сигналов и записанных в памяти данных программа управления выбирает подходящую передачу и состояние муфты блокировки гидротрансформатора крутящего момента (WK), а также оптимальную схему распределения давления для управления передачами и муфтой блокировки. Выбранные параметры преобразуются в управляющие сигналы, поступающие на специальные выходные модули (силовые выходные каскады, регуляторы тока). С их помощью блок управления коробкой передач EGS активизирует электромагнитные клапаны и регуляторы давления и управляет с их помощью гидравлической частью автоматической коробки передач.

Кроме этого, по шине CAN в систему управления двигателем передается информация о необходимой продолжительности работы двигателя в выбранном режиме.

Схема передачи сигналов между отдельными электронными компонентами по шине CAN представлена на рис. В2.46. В целях безопасности передача сигналов между блоком переключателей на рулевой колонке и электронным блоком управления коробкой передач осуществляется, кроме шины CAN, также по последовательному проводу.

Рис. В2.50. Типовая схема блока мехатроники и схема распределения разъемов

Данные, необходимые для переключения передач, к примеру, время впрыска топлива, частота вращения коленчатого вала двигателя, угол открытия дроссельной заслонки, температура охлаждающей жидкости, передаются от центрального межсетевого преобразователя (ZGM) по шине PT-CAN в блок управления коробкой передач.

Активизация электромагнитных клапанов и регуляторов давления осуществляется непосредственно модулем мехатроники (рис. В2.50).

Частота вращения валов коробки передач регистрируется датчиками Холла, показания которых передаются непосредственно в модуль мехатроники.

Коробка передач может программироваться с помощью флэш-кода. Коррекция давления масла выполняется автоматически во время движения. В случае ремонта или замены необходимо обнулить рабочие параметры коробки передач с помощью тестера. В ходе завершающей пробной поездки после ремонта необходимо поочередно включить все передачи.

Если температура охлаждающей жидкости двигателя ниже 60 °С, то при запуске двигателя активизируется программа прогрева. При более высокой частоте вращения коленчатого вала в режиме холостого хода, которая устанавливается автоматически, катализатор быстрее достигает рабочей температуры. Функция блокировки ошибочного включения низшей передачи предотвращает повреждения двигателя и коробки передач в случае превышения максимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Функция блокировки передачи заднего хода препятствует включению передачи заднего хода при скорости движения ниже 5 км/ч. Если, тем не менее, водитель выбирает передачу заднего хода, коробка передач автоматически переключается на нейтральное положение. При этом на дисплее комбинации приборов высвечивается буква «1\1».

Электронно-гидравлическая система управления коробкой передач включает в себя также электромагнитные клапаны (MV) и электронные клапаны ограничения давления (EDS). С помощью этих клапанов осуществляется управление переключением передач. Электромагнитные клапаны (MV) выполнены в виде треходовых двухпозиционных клапанов, то есть имеют три канала и два положения переключения.

Клапаны, управляемые через блок управления коробкой передач, имеют два положения: «открыт» и «закрыт». Это позволяет выполнять гидравлические переключения. Электронные клапаны ограничения давления (EDS) соотносят определенную силу тока с соразмерным давлением масла. При этом различают регуляторы давления с нарастающей характеристикой (зеленый колпачок) и с убывающей характеристикой (черный колпачок).

Адаптивная система управления коробкой передан

Ниже дается описание адаптивной системы управления коробкой передач на примере автомобилей BMW. Особое внимание уделяется различиям между спортивной и адаптивной программами.

Адаптивная программа обеспечивает плавное и комфортное переключение передач. Для этого используются только характеристика переключения, ориентированная на минимальный расход топлива и характеристика, ориентированная на мощность в сочетании с экономичностью.

Спортивная программа основана на спортивной характеристике и характеристике, ориентированной на мощность. В ней получили особенно яркое выражение такие функции, как «кик-фаст» (резкое ускорение) и оценка параметров торможения. Определение стиля вождения водителя осуществляется путем оценки параметров непрерывного движения, прохождения поворотов, торможения, а также использования функции «кик-фаст».

Вывод об использовании функции «кик-фаст» делается на основе скорости нажатия на педаль акселератора. Для этого измеренное значение на педали акселератора сравнивается со значением, заложенным в памяти адаптивной системы. Результатом может быть выбор одной из следующих четырех программ: «ХЕ» (суперэкономичность), «Е» (экономичность), «S» (спортивность), «XS» (суперспортивность).

Функция оценки параметров прохождения поворотов реагирует на поперечное ускорение, а также в определенной степени на стиль поведения водителя. Поперечное ускорение рассчитывается на основе угловой скорости всех колес, скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и скорости движения автомобиля. Функция оценки параметров торможения основана на определении стилей вождения водителя. Измеренное замедление сравнивается с кривой предельных значений, которая может иметь разную форму в зависимости от выбранного режима.

Оценка параметров непрерывного движения осуществляется при постоянном положении педали акселератора и постоянной скорости движения. Адаптивная программа реагирует на это немедленным переключением на более низшую передачу. В спортивной программе переключение на более низшую передачу происходит с задержкой. Зимняя программа подключается и отключается автоматически.

Своевременное изменение методики переключения передач обеспечивает высокую стабильность и безопасность движения на скольких дорогах. Регулирующее воздействие систем ASC/ASR и DSC/ESP поддерживается стабильными передачами. Команды к переключению на более низшую передачу, обусловленные высоким тяговым усилием, игнорируются. Причем это касается не только команд, которые подает сам водитель. При активизированной зимней программе блокируются все воздействия, которые могут отрицательно сказаться на стабильности движения.

Функции движения в гору и движения с прицепом обеспечивают необходимый резерв тягового усилия путем коррекции методики переключения передач. При этом основной акцент делается на снижении тенденции к маятниковым переключениям передач и увеличению комфорта. Датчик контроля сопротивления движению регистрирует отклонение фактического сопротивления движению от сравнительных данных, заложенных в памяти блока управления. При этом входными параметрами являются масса автомобиля, передаточное отношение коробки передач и главной передачи, сопротивление качению и сопротивление воздуха.

Функция оценки параметров прохождения поворотов выполняет две задачи. С одной стороны, она блокирует переключения на более низшую передачу, которые могут вызвать увеличение тягового усилия на ведущих колесах. С другой стороны, она препятствует переключениям на более высшую передачу, благодаря чему водитель лучше «чувствует дорогу».

Методика переключения передач системы «Темпомат» (Tempomat) ориентирована на обеспечение равномерного движения в режиме поддержания заданной скорости и обеспечивает компромисс между достаточным тяговым усилием и отсутствием маятниковых переключений.

В системе поддержания заданной скорости часть функций водителя берет на себя техника. Вмешательство в работу двигателя и тормозной системы происходит в определенных пределах. Задаваемое значение скорости рассчитывается системой на основе текущего передаточного отношения и желаемого ускорения и передается двигателю в виде команды на увеличение крутящего момента. Двигатель реагирует на эту команду виртуальным нажатием на педаль акселератора.

Система поддержания заданной скорости может оказывать регулирующее воздействие в различных режимах движения, к примеру, при непрерывном движении, движении в потоке, прохождении поворота, движении  под гору,  активизации любой установленной  скорости.  При этом регулирующее воздействие  системы  поддержания заданной скорости должно обеспечиваться коробкой передач путем  индивидуальной коррекции методики переключения передач. При этом должны учитываться как особенности функционирования системы, так и субъективные желания водителя в отношении переключения передач. Нарушения, возникающие в процессе регулировки, доводятся до сведения водителя в виде текстов и графических символов на дисплее комбинации приборов.

На случай экстренной ситуации предусмотрены резервные программы, которые, однако, ограничивают выбор передач и уровень комфорта. К примеру, могут быть доступны только положения переднего и заднего хода, нейтральное положение и положение парковки. В серьезных ситуациях исполнительные механизмы отключаются, задействуя механическое и гидравлическое оборудование в аварийном режиме.

В аварийном режиме электрооборудования, к примеру, в случае отказа шины CAN, при определенных условиях выбирается пятая или третья передачи. Выбор других положений рычага селектора при отказе шины CAN возможен только с помощью отдельного провода. При полном отказе системы управления коробкой передач прерывание передачи крутящего момента через коробку передач во время движения вперед невозможно.

На стоящем автомобиле с выключенным двигателем должна быть активизирована система блокировки коробки передач при парковке. Это гарантирует безопасность автомобиля в течение всей парковки, так как в активизированной системе блокировки отсутствует давление масла. Если система блокировки коробки передач при парковке не деактивизируется с помощью гидравлики (неисправность аккумуляторной батареи, двигателя, электрооборудования двигателя, электрооборудования коробки передач и т.д.), ее можно разблокировать механическим способом -с помощью специального рычага, расположенного в пространстве для ног водителя.

После этого при необходимости автомобиль можно попробовать подтолкнуть в сторону или отбуксировать. Для выполнения буксировки необходимо даже при нормально функционирующей системе управления коробкой передач активизировать функцию аварийной разблокировки коробки передач, так как при некоторых неисправностях функция удержания рычага селектора в нейтральном положении может не работать.

Мы будем рады если Вы ответите на вопрос: "Помогла ли Вам статья?"
0       0
Категория: Трансмиссия | Добавил: autodromcar (17.11.2019)
Просмотров: 88 | Теги: блокировка, переключение, автомобиль, Положение, движение, передача, система, Коробка, управление, двигатель | Рейтинг: 3.0/1

Похожие материалы Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar