Преселекторная КП

2

УДК 629.113 – 685

Разработано в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО 2010 г. по специальности 190109.65 «Наземные транспорт- но-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

3

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)

Внастоящее время на современных легковых автомобилях стали применять составные КП с двумя фрикционными сцеплениями (с двойным сцеплением).

Вкачестве примера на рис. 1 приведена к и н е м а т и ч е с к а я с х е -

ма 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

4

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

5

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

6

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

7

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

Рис. 5. Работа фиксатора механизма блокирования трансмиссии:

а – механизм включен; б – механизм отключен

10

Крышка закрывает сцепление со стороны двигателя (рис. 10) и центрируется по проточке картера. Подшипник крышки установлен на шейке входной ступицы и с наружной стороны закрыт сальником. В процессе эксплуатации сцепление не обслуживается и не подлежит разборке и ремонту.

Рис. 10. Крышка сцепления

В преселекторных КП двойное сцепление состоит из двух сцеплений, установленных в одном общем корпусе (рис. 11). Ведомые валы каждого сцепления установлены на первичных валах 4 и 8 (см. рис 1) составной КП, один из которых 8 проходит внутри другого 4. Сцепления по конструкции выполняются постоянно разомкнутыми (активно замыкаемыми). Хотя в некоторых конструкциях преселекторных КП сцепления могут быть непостоянно замкнутого типа, кторые могут находиться длительное время как во включенном, так и в выключенном положениях.

Когда электронный блок управления дает команду исполнительному устройству (электрическому клапану) на включение, например сцепления 1 (см. рис. 12), давление масла, поступающее в камеру нагнетания 9, воздействует на поршень 3, который сжимает возвратную тарельчатую пружину 6, а затем, пакет дисков сцепления 1. Пакет дисков прижимается к упорному диску 16, который вращается с частотой вращения коленчатого вала двигателя.

Сжатие дисков приводит к возникновению момента трения, который препятствует относительному проскальзыванию ведущих и ведомых дисков. При достижении момента трения определённой величины относительное проскальзывание дисков практически прекращается, сцепление замыкается, и крутящий момент двигателя через ведомые диски передаётся на ведомый вал 14 сцепления и далее на первичный вал КП.

Для выключения сцепления I камера нагнетания 9 соединяется со сливной магистралью, давление в приводе снижается, и возвратная тарельчатая пружина 6 возвращает поршень 3 в исходное положение.