В коробке передач с двойным сцеплением условно объединены две коробки, причем каждая со своим сцеплением. Одна «коробка» отвечает за включение нечетных передач (первой, третьей и пятой), другая – четных: второй, четвертой и шестой, что позволяет включить две передачи одновременно. Такая коробка передач называется преселективной.
Коробка передач DSG построена на базе шестиступенчатой трехвальной коробки. На верхнем втором вторичный вале 9 (рис. 9.12) установлены шестерни задней, V и VI передач, на первом – шестерни передач с I по IV. В этой коробке имеется два первичных вала. Каждый вал имеет свой пакет сцеплений. Пакет сцеплений представляет собой два пакета фрикционов, погруженных в масляную ванну. Функция отвода тепла от пар трения возложена на масло, чью циркуляцию обеспечивает масляный насос, аналогичный тем, которые устанавливаются на гидромеханических автоматических коробках передач. Охлаждение масла и его фильтрация от продуктов трения происходит в масляном фильтре и охладителе масла. Переключение передач осуществляется посредством гидроцилиндров, воздействующих на штоки. При этом теряется часть энергии, однако не больше той, которую теряет гидротрансформатор в автоматической коробке передач до блокировки. В качестве управляющего звена в конструкцию введена специальная система управления. По сути DSG не что иное, как замена традиционной гидромеханической коробки передач, в состав которой входят звено, обеспечивающее бесступенчатое изменение крутящего момента (гидротрансформатор), и набор планетарных рядов.
На наружном первичном валу находятся шестерни четных передач — II, IV и VI. Внутри наружного первичного вала проходит внутренний первичный вал, на котором находятся шестерни нечетных передач I, III, V и заднего хода.
Коробка передач с двумя сцеплениями обеспечивает переключение передач без разрыва потока мощности. Достигается это следующим образом. В коробке DSG одновременно включены две передачи. В обычных конструкциях такое положение ведет к неминуемой аварийной поломке, но в коробке передач DSG этого не происходит. Работает только то зубчатое зацепление, ведущий вал которого соединен с включенным в данный момент сцеплением. Диски же другого сцепления разомкнуты и поэтому вторая пара шестерен не работает. При достижении необходимой частоты вращения коленчатого вала, электронный блок управления определяет необходимый момент переключения, при этом два гидропривода одновременно отпускают первое сцепление и замыкают второе. Работавшее до этого сцепление выключается и включается второе сцепление. Поток мощности при этом практически без разрыва передается дальше по кинематической цепочке.
Теперь активна уже вторая передача и коробка заранее вводит в зацепление шестерни следующей, третьей передачи. Как только настанет следующий необходимый момент переключения, электронный блок отдаст необходимые команды – и коробка, синхронно манипулируя двумя сцеплениями, плавно передает крутящий момент от второй к третьей и т.д. – до шестой. Причем одновременно с шестой передачи коробка сразу может включить и пятую передачу — на тот случай, если частота вращения коленчатого вала двигателя упадет и понадобится больше тяги.
Многодисковые муфты 2 и 3 передают крутящий момент только за счет сил трения между дисками.
Переключение передач производится посредством четырех вилок, управляемых гидроцилиндрами и синхронизаторов такого же типа, как у обычных механических коробок передач.
Каждая из вилок используется для включения двух передач. Однако, в коробке передач DSG используется гидравлический привод вилок включения передач (рис. 9.13), а не привод посредством тяг и рычагов, применяемый обычно у механических коробок передач. Каждая вилка переключения снабжена отдельным датчиком, регистрирующим точное положение и ход вилки переключения.
Штоки вилок включения передач перемещаются в гидроцилиндрах на шариках. Процесс включения передачи начинается с команды блока управления на подачу масла, например, в левый гидроцилиндр привода вилки. Так как давление масла в правом гидроцилиндре отсутствует, шток вместе с вилкой перемещается вправо, увлекая за собой скользящую муфту синхронизатора. В результате производится включение передачи. После включения передачи находящийся под давлением гидроцилиндр переключается на слив. Муфта синхронизатора удерживается после этого за счет скосов на зубьях венца включенной шестерни и фиксатора, действующего на шток вилки. В исходном нейтральном положении вилка удерживается фиксатором, установленном в картере коробки передач.
Каждая вилка оснащена постоянным магнитом. Этот магнит является задающим элементом датчика перемещения, по сигналу которого система управления определяет точное положение вилок включения передач.
Разновидностью коробки передач с двумя сцеплениями является семиступенчатая КП со сдвоенным сцеплением ОAM от Volkswagen. В отличие от предыдущей в ней установлены сухие одинарные сцепления. Коробка передач со сдвоенным сцеплением ОAM состоит из двух независимых друг от друга делительных механизмов (рис. 9.14). Каждому делительному механизму соответствует одно сцепление. Блок Mechatronik регулирует, размыкает и замыкает диски обоих сцеплений в зависимости от включаемой передачи.
Через сцепление K1, соответственно через делительный механизм 1 и вторичный вал 1 производится включение 1, 3, 5 и 7 передач. 2, 4, 6 передачи и передача заднего хода включаются через сцепление K2 и соответственно через делительный механизм 2 и вторичные валы 2 и 3. Как и в предыдущей коробке передач здесь могут быть включены две передачи, но замкнуто только одно сцепление, второе в этот момент разомкнуто.
Для каждой передачи предусмотрен стандартный для механической КП механизм синхронизации и переключения передач.
Сдвоенное сцепление расположено в картере сцепления. Оно состоит из двух обычных сцеплений K1 и K2, объединённых в сдвоенное сцепление (рис. 9.15).
Сцепление K1 передаёт крутящий момент через шлиц на первичный вал 1. От первичного вала 1, установленного внутри полого первичного вала 2, крутящий момент для 1 и 3 передач передаётся на вторичный вал 1, а для 5 и 7 передач — на вторичный вал 2.
Сцепление K2 передаёт крутящий момент через шлиц на полый первичный вал 2. Оттуда крутящий момент для 2 и 4 передач передаётся на вторичный вал 1; а для 6 передачи и передачи заднего хода — на вторичный вал 2. Через промежуточную шестерню передачи заднего хода R1 происходит дальнейшая передача крутящего момента на шестерню передачи заднего хода R2 вторичного вала 3. Все три вторичных вала соединены с зубчатым колесом главной передачи дифференциала.
Крутящий момент передаётся на ведущий диск 12 сдвоенного сцепления через несущее кольцо 9. Для этого несущее кольцо и ведущий диск прочно соединены друг с другом. Ведущий диск установлен на первичном валу 2 (поз. 8) как свободно вращающееся колесо. При задействовании одного из двух сцеплений крутящий момент передаётся от ведущего диска на соответствующий диск сцепления и далее на соответствующий первичный вал.
Для приведения сцепления в действие рычаг выключения сцепления прижимает выжимной подшипник 3 к диафрагменной пружине 2 (рис. 9.16). За счёт этого один из нажимных дисков прижимается к диску сцепления и к ведущему диску. Другой нажимной диск в это время будет не прижат к своему ведомому диску и крутящий момент со второго первичного вала передаваться не будет.
Сцепления K1 и K2 приводятся гидравлически. Для этого в блоке Mechatronik для каждого из сцеплений предусмотрен отдельный привод, который состоит из цилиндра 1 и поршня 5 (рис. 9.17). Поршень приводит рычаг 8 выключения сцепления. На поршне расположен постоянный магнит 3, который служит для распознавания положения поршня с помощью датчика хода сцепления.
В блок центрального модуля управления Mechatronik поступают сигналы от датчиков и сигналы других блоков управления, он же осуществляет контроль и проведение всех действий. Обрабатывая полученные сигналы и сравнивая их с программным обеспечением, блок подает сигнал на исполнительные механизмы – электромагнитных клапанов включения 7-ми передач и привода сцепления.
Переключение соответствующих передач осуществляется за счет цилиндров 2, в которых поршень 3 передвигает вилку 4, воздействующую на синхронизатор (рис. 9.18).
Для включения передачи, например, первой, клапан переключателя передач увеличивает давление масла в левой полости поршня. За счёт этого поршень переключателя передач смещается вправо. Поскольку вилка включения и скользящая муфта соединены с поршнем, то они тоже перемещаются вправо, при этом включается первая передача.
Переключение передач в вышеописанных коробках может осуществляться ручным способом с помощью рычага управления либо клавишами-лепестками сдвигом их вперед или назад, расположенными на рулевом колесе, водитель на самом деле всего лишь передает сигнал электронному блоку управления. Фиксированных положений рычага или лепестков нет, они всегда возвращаются в первоначальное положение. Для выбора решения, принимаемого блоком управления, используется информация от датчиков, которые анализируют режимы работы двигателя, отслеживают скорость и ускорение, с которыми движется автомобиль, определяют положение рулевого колеса, педали акселератора. Управление коробкой передач осуществляется по командам блока управления. Педаль сцепления отсутствует.
Дополнительно можно посмотреть фильм 9.4.
9.6. Неисправности роботизированной коробки передач
В основном все поломки роботизированных коробок передач можно поделить на две части. Первая часть – это механические повреждения, возникшие во время эксплуатации. И вторая часть – поломки, вызванные сбоем в работе электронного оборудования.
Внешние признаки возникших неисправностей:
- на панели приборов загорелась лампочка сигнализации;
- во время движения фиксируются звуковые шумы (жужжание, вой);
- нет обычной реакции при частоте вращения коленчатого вала двигателя (частота вращения стала больше, а скорость не возрастает);
- протечка жидкости из коробки;
- сцепление буксует;
- во время плавного движения при переключении возникает рывок;
- коробка прекращает работу, и машина останавливается сама.
Механические поломки вызываются постепенным износом деталей и периодически требуют замены.
Наиболее распространенные поломки: износ вилки выбора передачи (выбранная передача не включается); подшипники качения издают гул, что требуют их замены.
Поломки электронного оборудования тоже можно классифицировать на несколько видов. Поломки рычагов электроприводов переключения передач, выход из строя датчиков и поломка компьютера коробки робота.
У электроприводов основной вид поломок – это выгорание контактов, так как электронный блок управления находится внутри коробки передач, и заменить контакт самостоятельно довольно сложно.
Диагностирование роботизированной коробки передач производится с помощью сканера, измерительных приборов и визуально. В качестве примера рассмотрим диагностирование сцепления роботизированной коробки с двумя сцеплениями.
Оценка состояния и качества сцепления сводится к оценке механических (износ) и температурных параметров работы. Для этого лучше всего проводить диагностирование в процессе ходовых испытаний автомобиля, чтобы снять параметры в динамике, т.к. таким образом наиболее точно характеризуется текущее состояние сцеплений.
На рис. 9.19 представлены параметры из измеряемых групп 95, 96, 97, в которых отражаются ходы штоков выключения сцеплений для моментов, когда сцепление включается, выходит на рабочий режим (полностью включенное состояние) и предельные значения ходов соответственно. По величине крутящего момента, передаваемого сцеплением, мы можем судить на какой стадии включения находится сцепление, и, зная величину крутящего момента, развиваемого двигателем, можем точно установить величину хода штока, когда сцепление передает максимальный крутящий момент, равный крутящему моменту двигателя.
В данном случае разность предельного хода штока (27 мм, 97 группа) и текущего хода до включения сцепление (21.3 мм, 96 группа) составляет 27,0-21,3=5,7 – запас хода, который постепенно уменьшается по мере износа сцепления.
В действительности нельзя утверждать, что запас хода штока равен остатку толщины фрикционных накладок сцепления, однако он непосредственно характеризует его. Это связано с тем, что у штока есть запас относительно остатка сцепления для более удобной установки или замены сцепления обычно на новом сцеплении при правильной установке запасы хода составляют 5-6,5 мм.
Теперь рассмотрим температурные режимы работы сцеплений (рис. 9.20). Для этого для первого сцепления используем измеряемые группы 99, 102 и 100, в которых указано время наработки в определенном температурном диапазоне и количество оповещений о перегреве.
Из приведенных результатов диагностики видно, что сцепления работали в довольно мягком режиме эксплуатации и практически не нагревались до критических температур и основную часть времени работали ниже 150 градусов. Чтобы удостовериться в этом, можно также просмотреть показания в 98 и 118 измеряемых группах, там указана максимальная зафиксированная температура сцеплений.
Данные диагностические данные играют важную роль не только диагностировании неисправности, но и в точном определении е причины, ведь она играет важную роль для официальных сервисных станций (обоснование отказа или предоставления гарантии).
После компьютерного диагностирования принимается решение о ремонте или замене деталей. Зачастую такая дорогостоящая и сложная деталь, как блок Mechatronik, заменяется целиком (в частности на официальных станциях), однако, как показывает практика, он ремонтопригоден. Рассмотрим основные элементы, подверженные выходу из строя, и их дефектацию (в данном случае речь пойдёт о блоке Mechatronik коробки передач DSG6) Дефектация механической части коробки передач схожа с дефектацией обычных механических коробок передач. Необходимо удостовериться в целостности всех каналов и чистоте проходных отверстий гидравлической части блока (рис. 9.21).
Справа на заднем плане видны гидравлические клапана. Их можно проверить, подавая на них напряжение и прислушиваясь к звуку, с которым клапан открывается либо закрывается. Имеется возможность заменить их или снять для более детального осмотра.
При разборке блока Mechatronik необходимо убедиться в целостности и герметичном прилегании к плоскостям прокладки гидравлического блока (рис. 9.22). Она подлежит обязательной замене в любом случае.
Проведенная диагностика дает широкое, но не полное представление о правильности работы коробки передач, потому как в первом случае (компьютерное диагностирование) мы проверяем работу коробки передач по косвенным признакам и не видим сам процесс включения и выключения передач, а также размыкания и замыкания сцеплений. Во втором случае (визуальное диагностирование) мы не можем наблюдать (зрительно и на слух) непосредственную работу механизма в эксплуатационных условиях.
Адаптация. После замены отдельных деталей и для обеспечения приспособленности для старых конструкций роботизированной коробки производится ее адаптация. В новых конструкциях такая необходимость отпадает, так как адаптация происходит автоматически во время езды. При этом учитываются:
1. Динамика разгона. Любой адаптивная автоматическая коробка в ходе своего функционирования внимательно следит за тем, насколько резко любит ускоряться водитель. Большинство коробок имеют две основные адаптации под разгон. Он либо задаётся спокойным (передачи переключаются плавно, как бы максимально растягиваясь), либо ускоренным (передачи переключаются быстро, а иногда даже перескакивают через 1-2);
2. Стиль езды. Тут учитывается такой момент, насколько часто автомобилист меняет положение педали газа. То есть, если движение проходит без особых изменений при нажатии акселератора, включается максимально высокая передач для экономии топлива, при езде же в пробках – автомат настраивается на работу без сильной раскрутки мотора на нижних передачах;
3. Манера торможения. Если водитель любит тормозить резко и часто, то АКПП привыкает к ускоренному сбросу передач на первую-вторую, а иногда и третью.
Необходимость адаптации после ремонта или большого пробега связана с тем что следует провести коррекцию в работе механизмов коробки передач.
Для сжатия дисков фрикционных пар в строго определенный момент (это важно), и, соответственно, для включения передач, используется поршень, на который воздействует масло под определенным давлением.
Во время сжимания и разжимания фрикционных пар скорости вращения валов меняются, датчики это фиксируют и передают информацию на «компьютер». Фиксирование включения и выключения передач (сжимания и разжимания фрикционных пар) блоком управления происходит постоянно с точность до миллисекунды. При этом важным условием работы трансмиссии является одновременное сжимание одной пары фрикционов и разжимание другой, т.е. недопустимо, когда одни фрикционы сжались (включилась одна передача), а другие еще не разжались (не отключилась предыдущая передача)
Условием для работы всей этой системы является нормативное давление масла, которое воздействует на поршень, а это быстрота и своевременное переключение передач.
Со временем узлы и детали автоматической коробки изнашивают (особенно фрикционы), трансмиссионная жидкость постоянно меняет свою температуру и свойства, соответственно меняется его вязкость и давление. Напомним, последнее является важным показателем. Также возможны утечки масла.
Для решения этой проблемы производители трансмиссий конструктивно внедрили в АКПП в контуры фрикционных пакетов регуляторы давления, которые напрямую подключены к блоку управления.
Таким образом появилась возможность регулировать давление в реальном времени в зависимости от условий работы АКПП и ее технического состояния, и, соответственно, регулировать момент сжимания и разжимания каждого пакета тем самым компенсируя возможные отклонения появившиеся в работе трансмиссии. Весь этот процесс называется корректировкой работы АКПП, т.е. есть номинальные значения давления ATF масла для новой коробки, а есть скорректированные для бывшей в эксплуатации. Единица измерения – миллибары.
Второй показатель – время срабатывания фрикционов. Измеряется в миллисекундах, и он тоже записывается в блок управления.
Подключившись к блоку через диагностический разъем, можно увидеть скорректированное давление относительно номинального для каждого фрикционного пакета, а их, как правило 5 (A, B, C, D, E). Значение «0» или около нуля, указывает на номинальное давление свойственное для новой или отремонтированной коробки.
Опыт эксплуатации и ремонта автоматических коробок передач показывает, что адаптация необходима в следующих случаях:
1.Заливка нового масла (полная замена). Как правило, выполняется раз в 80 000 км.
2.Ремонт или замена элементов АКПП, к примеру, установка новых соленоидов или замена гидроплиты.