Коробка передач DSG

Direct-shift Gearbox - по-немецки Direktschaltgetriebe, коробка с прямым переключением передач.

DSG - это роботизированная коробка с двумя сцеплениями, которая позволяет очень быстро и точно переключать передачи, за счет этого автомобиль может быстро и эффективно разгоняться.

Часть 1

В 0АМ важной конструктивной особенностью, является сдвоенное сухое сцепление, оно оказало существенное влияние на всю концепцию коробки передач. Новая идея позволила существенно увеличить коэффициент полезного действия, по сравнению с коробкой передач с непосредственным переключением DQ-250. Улучшенный коэффициент полезного действия, вносит существенный вклад в снижение расхода топлива и выбросов ОГ.

Конструкция КП: сцепление, блок Mechatronik и КП — каждый из этих компонентов выполнен в виде отдельного модуля;

- сухое сдвоенное сцепление;

- раздельные масляные контуры для блока Mechatronik и механической части КП с заправкой масла на весь срок службы;

- 7 передач на 4 валах;

- масляный насос, работающий в зависимости от расхода;

- отсутствие теплообменника.

Принцип работы:

Коробка передач состоит из двух независимых друг от друга делительных механизмов. Каждый делительный механизм функционирует как отдельная механическая КП. Другими словами две коробки в одной. Каждому делительному механизму соответствует одно сцепление.

Два сцепления сухие. Блок Mechatronik регулирует, разжимает и сжимает диски обоих сцеплений в зависимости от включаемой передачи.

Через сцепление K1, через делительный механизм 1 и вторичный вал 1 производится включение 1, 3, 5 и 7 передач. 2, 4, 6 и передача заднего хода включаются через сцепление K2 и соответственно через делительный механизм 2 и вторичные валы 2 и 3. В один и тот же момент только один делительный механизм находится в состоянии силового замыкания. В другом делительном механизме уже может быть включена следующая передача, поскольку сцепление этой передачи разомкнуто.

Для каждой передачи предусмотрен стандартный для механической коробки передач, механизм синхронизации.

Передача крутящего момента на сцепление осуществляется двухмассовым маховиком, который закреплён на коленчатом валу.Для этого в двухмассовом маховике предусмотрен внутренний зубчатый венец. Он входит в зацепление с наружным зубчатым венцом на несущем кольце сдвоенного сцепления. Оттуда крутящий момент передаётся в меха-низм сдвоенного сцепления.

Сдвоенное сцепление и передача крутящего момента:

Сдвоенное сцепление расположено в корпусе сцепления. Оно состоит из двух обычных сцеплений, объединённых в сдвоенное сцепление. Для примера возьмем обозначения K1 и K2.

Сцепление K1 передаёт крутящий момент через шлицевое соединение на первичный вал 1. От первичного вала 1 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 шлицевое соединение на первичный вал 2. Оттуда крутящий момент для 2 и 4 передач передаётся на вторичный вал 1; а для 6 передачи и передачи зад-него хода — на вторичный вал 2. Через промежуточную шестерню передачи заднего хода R1 происходит даль-нейшая передача крутящего момента на шестерню передачи заднего хода R2 вторичного вала 3.

Все три вторичных вала соединены с зубчатым колесом главной передачи дифференциала.

Ведущий диск сдвоенного сцепления:

Крутящий момент от двигателя передаётся на ведущий диск сдвоенного сцепления через несущее кольцо. Для этого несущее кольцо и ведущий диск прочно соединены друг с другом. Ведущий диск установлен на первич-ном валу 2 как свободно вращающееся колесо.

Принцип действия: При задействовании одного из двух сцеплений кру-тящий момент передаётся от ведущего диска на соответствующий диск сцепления и далее на соот-ветствующий первичный вал.

Сцепления:

в сдвоенном сцеплении работают два независимых друг от друга сухих сцепления. Каждое из них передаёт кру-тящий момент на соответствующий делительный механизм. Существует два возможных положения сцеплений:

● При неработающем двигателе и в режиме холостого хода оба сцепления разомкнуты.

● В режиме движения замкнуты диски только одного из сцеплений.

Сцепление K1:

Сцепление K1 передаёт крутящий момент для 1, 3, 5 и 7 передач на первичный вал 1.

Сцепление K1 в разомкнутом состоянии

Для приведения сцепления в действие рычаг выключения сцепления прижимает выжимной подшипник к диафрагмен-ной пружине. Благодаря наличию нескольких точек опоры усилие нажима преобразуется в силовое перемещение.

За счёт этого нажимной диск прижимается к диску сцепления и к ведущему диску. Таким образом осуществляется передача крутящего момента на первичный вал.

Рычаг выключения сцепления приводится в действие через клапан 3, расположенный в делительном механизме 1 N215, от гидравлического исполнительного механизма привода сцепления K1.

Сцепление K1 задействовано

Сцепление K2:

Сцепление K2 передаёт крутящий момент на первичный вал 2 для 2, 4, 6 передачи, и передачи заднего хода.

Сцепление K2:

При приведении в действие рычага выключения сцепления выжимной подшипник перемещается, преодолевая усилие диафрагменной пружины. Поскольку диафрагмен-ная пружина опирается на корпус сцепления, нажимной диск прижимается к ведущему диску и обеспечивает передачу крутящего момента на первичный вал 2. Рычаг выключения сцепле-ния приводится через клапан 3 в делительном механизме 2 N216 от гидравлического исполнительного механизма привода сцепления K2.

Сцепление K2 задействовано

Первичные валы:

Первичные валы расположены в корпусе коробки передач. Каж-дый первичный вал соединён со сцеплением при помощи шлицевого соединения. Эти шлицы передают крутящий момент на вторичные валы в соответствии с выбранной передачей. Первичный вал 2 полый (пустой). Первичный вал 1 расположен внутри первичного вала 2. На каждом валу имеется шарикоподши-пник, на который опираются первичные валы в корпусе КП.

Первичный вал 2:

Первичный вал 2 представляет собой полый (пустой) вал. Он соединён со сцеплением К2 при помощи шлицевого соединения. Первичный вал 2 обеспечивает включение "нечетных" 2, 4, 6 передач и передачи заднего хода. Для измерения частоты вращения пер-вичного вала, на валу предусмотрен зубчатый ротор для датчика частоты вращения КП G612.

Первичный вал 1:

Первичный вал 1 соединён со сцеплением К1 при помощи шлицевого соединения. Оно беспечивает включение 1, 3, 5 и 7 пере-дач. Для измерения частоты вращения первичного вала, на валу предусмотрен зубчатый ротор для дат-чика частоты вращения первичного вала G632.

Вторичные валы:

В корпусе коробки передач расположено 3 вторичных вала. В зависимости от выбранной передачи крутящий момент двигателя передаётся от первичных валов навторичные валы. На каждом вторичном валу предусмотрено ведомое зубчатое колесо, при помощи которого осуществля- ется передача крутящего момента на колесо главной передачи дифференциала.

На вторичном валу 1 расположены:- шестерни-каре-тки 1, 2 и 3 передач; все три передачи имеют тройную синхронизацию;- шестерня-каре-тка 4 передачи; 4 передача имеет двойную синхронизацию.

Вторичный вал 2:

На вторичном валу 2 расположены:

- шестерни-каре-тки для 5,6 и 7 передач с двойной синхронизацией;- шестерни-карет-ки для 5,6 и 7 передач с двойной синхронизацией;- промежуточные шестерни передач заднего хода 1 и 2.

Вторичный вал 3:

На вторичном валу 3 расположены:

- шестерня-каре-тка для передачи заднего хода, с одинарной синхронизацией;- шестерня-каре-тка для передачи заднего хода, с одинарной синхронизацией;- шестерня механизма блокировки трансмиссии на парковке.

Дифференциал:

Дифференциал передаёт крутящий момент на колёса автомобиля через приводные валы.

Синхронизация передач:

Для синхронизации различных частот вращения при переключении передач, используется инерционная синхро-низация включения передач при помощи сто-поров. В зависимости от нагрузки при переключении передачи имеют различную степень синхронизации: от одинарной до тройной.

Синхронизатор 2, 4 передачи и передачи заднего хода.

Расход топлива на различных передачах:

Вход крутящего момента в коробку переключения передач, осуществляется через сцепление К1 либо К2. Каждое сцепление приводит во вращение только один первичный вал. Первичный вал 1 приводится от сцепления K1, а первичный вал 2 — от сцепления K2.

Передача бокового усилия на дифференциал происходит через- вторичный вал 1 для 1, 2, 3, и 4 передач,- вторичный вал 1 для 1, 2, 3, и 4 передач,- вторичный вал 2 для 5, 6, и 7 передач,- вторичный вал 3 для передачи заднего хода и механизма блокировки трансмиссии на стоянке.

1 передача:

- Сцепление K1

- Первичный вал 1

- Вторичный вал 1

- Дифференциал

Передача заднего хода:

- Сцепление K2

- Первичный вал 2

- Вторичный вал 3

- Дифференциал

- Изменение направления вращения для передачи заднего хода осуществляется через вторичный вал 3.

2 передача:

- Сцепление K2

- Первичный вал 2

- Вторичный вал 1

- Дифференциал

3 передача:

- Сцепление K1

- Первичный вал 1

- Вторичный вал 1

- Дифференциал

4 передача:

- Сцепление K2

- Первичный вал 2

- Вторичный вал 1

- Дифференциал

5 передача:

- Сцепление K1

- Первичный вал 1

- Вторичный вал 2

- Дифференциал

6 передача:

- Сцепление K2

- Первичный вал 2

- Вторичный вал 2

- Дифференциал

7 передача:

- Сцепление K1

- Первичный вал 1

- Вторичный вал 2

- Дифференциал

Блок Mechatronik: J743 

Mechatronik является центральным модулем управления коробки передач. Он объединяет в себе электронный и электрогидравлический блок управления. Mechatronik закреплён на трансмиссии и является независимым модулем.Блок имеет отдельный масляный контур, который не зависит от контура механической части.

Преимущества этого отдельного компактного модуля:

- Все датчики и исполнительные элементы, за исключ-ением одного датчика, расположены в блоке Mechatronik.

- Гидравлическая жидкость адаптирована спе-циально под блок Mechatronik.

- Благодаря отдельному масляному контуру в блок Mechatronik не попадают продукты износа меха-нической части.

- Хорошие температурные характеристики, пос-кольку нет необходимости поиска компром-иссов между вязкостью масла и требованиями коробки.

Блок управления Mechatronik — это центральный модуль управления коробкой передач. В нём собираются сигналы всех датчи-ков и все сигналы других блоков управления, он же осуществляет контроль и проведение всех необходимых действий. В блок управления встроены 11 датчиков, только датчик частоты вращения первичного вала КП G182 располо-жен вне блока управления. Блок управления гидравлическим способом осуществляет управление и регулирова-ние электромагнитных клапанов включения 7-ми передач и приводами сцепления.Блок управления проводит адаптацию положения сцеплений, положений элементов механизма переключения передач при включённой передаче и учитывает значения адаптации при дальнейшей работе этих механизмов.

Электрогидравлический блок управления встроен в блок Mechatronik. Он создаёт давление масла, необходи-мое для переключения передач и привода сцеплений. Создание и управление давлением масла. Давление масла создаёт гидравлический насос, приводимый во вращение двигателем. Масляный ресивер гарантирует наличие достаточного давления масла для электромагнитных клапанов.

Система смазки коробки передач работает с двумя независимыми друг от друга масляными контурами с различ-ными маслами:

- масляный контур механической КП;

- масляный контур блока Mechatronik.

Каждый масляный контур заполнен маслом, которое адаптировано под специфические условия каждого узла.

Смазка механической коробки передач с валами и шестернями происходит аналогично стандартной механической кпп. Объём заправки механической части составляет 1,7 л.

Смазка блока Mechatronik осуществляется отдельно от смазки механической коробки передач. Масляный насос подаёт масло под необходимым давлением, чтобы обеспечить работу гидравличес-ких компонентов блока Mechatronik. Объём заправки блока Mechatronik составляет 1,1 л.

Гидравлический насос:

Гидравлический насос расположен в блоке Mechatronik. Узел состоит из гидравличес-кого насоса и электродвигателя. Электродвигатель гидравлического насоса пред-ставляет собой бесщёточный электродвигатель пос-тоянного тока. Сигналы управления на него поступают от блока управления Mechatronik в зави-симости от необходимого давления. Он вращает гидравлический насос через муфту.

Гидравлический насос работает по принципу шесте- рёнчатого насоса. Он всасывает гидравлическое масло и подаёт его в масляный контур с давлением около 70-ти  бар. Гидравлическое масло под давлением проходит по стенкам корпуса насоса и через промежутки между зубьями со сто- роны всасывания к стороне нагнетания.

Электродвигатель гидравлического насоса V401, конструкция - бесщёточный электродвигатель постоянного тока. Состоит из статора и ротора, как и все стандартные электродвигатели постоянного тока малого типораз-мера. В то время как в стандартных меньших по раз-меру электродвигателях постоянного тока статор состоит из постоянных магнитов, а ротор — из элект-ромагнитов, в бесщёточных электродвигателях всё наоборот. Ротор состоит из 6 пар постоянных магнитов, а ста-тор — из 6 пар электромагнитов.

В стандартном электродвигателе постоянного тока коммутация (переключение направления тока) происходит через скользящие контакты. Коммутацию в бесщёточном электродвигателе про-водит блок управления Mechatronik, и поэтому она происходит бесконтактным способом.

На катушки статора подаются сигналы управления, под воздействием которых они и создают вращаю-щееся магнитное поле. Ротор следует за изменяю-щимся магнитным полем и таким образом тоже начинает вращаться. На катушки статора подаются сиг-налы управления, под воздейств-ием которых они и создают вращаю-щееся магнитное поле. Ротор следует за изменяю-щимся магнитным полем и таким образом тоже начин-ает вращаться.Благодаря бесконтактному методу коммутации под-шипники электродвигателя постоянного тока не под- вергаются износу при его работе.

Электрическое управление:

Для обеспечения вращательного движения блок управления Mechatronik в нужные моменты времени переклю-чает отдельные пары полюсов между возможными фазами. Магнитное поле изменяется. Это прин-уждает ротор постоянно принимать новое положение и совершать таким образом вращат-ельное движение.

- 1 фаза — положительная

- 2 фаза — отрицательная

- 3 фаза — разомкнута

Датчик давления в гидросистеме G270 и клапан ограничения давления. Гидравлический насос прогоняет гидравлическое масло через фильтр в направлении клапана ограни-чения давления, аккумулятора давления и датчика давления в гидросистеме.Когда давление гидравлического масла на клапане ограничения давления и на клапане давления в гид-росистеме достигает примерно  70 бар, блок управле-ния отключает электродвигатель и соответственно гидравлический насос. Байпас обеспечивает работу системы при засоре-нии канала фильтра.

Аккумулятор давления:

Аккумулятор давления выполнен в виде газового ресивера. Он обеспечивает давление масла для гидравличес-кой системы при выключенном гидравлическом насосе. Его объём составляет 0,2 литра.

Схема системы смазки:

N433 Клапан 1 в делительном механизме 1

N434 Клапан 2 в делительном механизме 1

N435 Клапан 3 в делительном механизме 1

N436 Клапан 4 в делительном механизме 1

N437 Клапан 1 в делительном механизме 2

N437 Клапан 1 в делительном механизме 2

N438 Клапан 2 в делительном механизме 2

N439 Клапан 3 в делительном механизме 2

N440 Клапан 4 в делительном механизме 2

Электромагнитные клапаны регулирования давле-ния в делительных механизмах осуществляют регули-рование давления масла для делительных механизмов 1 и 2. При распознавании неисправ-ности делительного механизма электромагнитный клапан регулирования давления может отключить соответствующий делительный механизм.

Электромагнитные клапаны переключателя передач регулируют объём масла, поступающего к переклю-чателям передач. Каждый переключатель включаетчателям передач. Каждый переключатель включает 2 передачи. Если передача не включена, то пере-ключатели передач удерживаются в нейтральном положении давлением масла. При положении селектора „P“ и выключенном зажигании включена 1 передача и передача заднего хода.

Электромагнитные клапаны привода сцепления:

Электромагнитные клапаны привода сцепления регулируют объём масла, поступающего к приводам сцепления. Приводы управляют положениями сцеп-лений K1 и K2. В обесточенном состоянии электромагнитные кла- паны открыты и диски сцеплений разомкнуты.

Переключение передач осуществляется так же, как и в стандартной механической коробке передач. Каждая вилка переключает по 2 передачи. Вилки включения расположены в корпусе коробки с обеих сторон.

Переключение передач:

Перемещение вилок включения в процессе пере-ключения передач осуществляется переключателями (штоками) передач, встроенными в блок Mechatronik. Переключатели передач и вилки включения (поршни) переключателей передач соединены с вил-ками включения. Для переключения передач на пор-шень воздействует давление масла, за счёт чего он перемещается. При движении он перемещает вилку включения и скользящую муфту вместе с собой. Скользящая муфта приводит в действие синхрониза-тор, и передача включается.

Блок Mechatronik распознаёт новое положение вилки включения при помощи постоянных магнитов и датчика хода переключателя передач.

Поршень переключателя передач удерживается в нейтральном положении „N“ сигналами управления, подаваемыми на электромагнитный клапан переклю- чателя N433 1 и 3 передач.

Передача не включена.

Клапан 4 делительного механизма 1 N436 регули- рует давление в делительном механизме 1.

Включение 1 передачи:

Для включения 1 передачи клапан переключателя передач увеличивает давление масла в левой полости пор- шня. За счёт этого поршень переключателя передач смещается вправо. Поскольку вилка включения и скользя- щая муфта соединены с поршнем, то они тоже перемещаются вправо. За счёт движения сколь-зящей муфты включается 1 передача.

Привод сцепления:

Сцепления K1 и K2 приводятся гидравлически. Для этого в блоке Mechatronik для каждого из сцеплений предус- мотрен отдельный привод. Привод сцепления состоит из ци-линдра и поршня. Поршень приводит рычаг выключения сцепления. На поршне расположен постоянный магнит, который служит для распознав-ания положения поршня с помощью датчика хода сцепления.Для того, чтобы не оказывать негати-вного воздействия на распоз-навание положения поршня, цилиндр и пор- шень должны быть сделаны из немагнитных материалов.

Привод сцепления:

Для привода сцепления блок управл-ения Mechatronik подаёт сигнал управления на электро- магнитный клапан

● N435 клапан 3 в делит-ельном механизме 1 для сцепления K1,

● N439 клапан 3 в делит-ельном механизме 2 для сцепления K2.

Сцепление не задействовано. Поршень привода сцепления находится в исходном положении. Электромагнитный клапан N435 открыт в направлении обратного потока. От клапана огра- ничения давления делительного механизма N436 масло под давлением поступает в масляный резер- вуар Mechatronik.

Сцепление задействовано:

При необходимости приведения сцепления K1 в действие блок управления подаёт сигнал управления на электромагнитный клапан N435. Этот клапан открывает масляный канал, ведущий к приводу сцеп- ления, и масло под давлением подаётся за порш-ень привода сцепления. Поршень перемещается и при- водит в действие рычаг выключения сцепления K1. Диски сцепления K1 замыкаются. Блок управления получает от датч-ика хода сцепления 1 G167 сигнал о точн-ом положении сцепления.

Степень пробук-совки сцепления, разность частот вращения первичного и выходного вала КП регули- руется электромагнитым клапаном N435 путём рас- пределения давления масла между приводом сцепления и обратной магистралью.

продолжение во второй части ...