Конструкция коробки передач

Принцип работы КП со сдвоенным сцеплением состоит из двух независимых друг от друга делительных механизмов. Каждый делительный механизм функционирует как механическая КП. Каждому делительному механизму соответствует одно сцепление. Оба сцепления сухие. 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. 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 КП механизм синхронизации и переключения передач.

Принципиальная схема

Конструкция коробки передач. Принципиальная схема

Передача крутящего момента

Передача крутящего момента на сдвоенное 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 механизм сдвоенного сцепления.

Сдвоенное сцепление. Передача крутящего момента

Сдвоенное сцепление и передача крутящего момента

Сдвоенное сцепление расположено в картере сцепления. Оно состоит из двух обычных сцеплений, объединённых в сдвоенное сцепление. Далее в тексте сцепления будут обозначаться как K1 и K2.

Сцепление K1 передаёт крутящий момент через шлиц 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 шлиц 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 дальнейшая передача крутящего момента на шестерню передачи заднего хода R2 вторичного вала 3. Все три вторичных вала соединены с зубчатым колесом главной передачи дифференциала.

Сдвоенное сцепление и передача крутящего момента

Ведущий диск сдвоенного сцепления

Крутящий момент 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 первичном валу 2 как свободно вращающееся колесо.

Принцип действия: при задействовании одного из двух сцеплений крутящий момент передаётся от ведущего диска на соответствующий диск сцепления и далее на соответствующий первичный вал.

Ведущий диск сдвоенного сцепления

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

1. При неработающем двигателе и в режиме холостого хода оба сцепления разомкнуты.
2. 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

Принцип действия сцепления K1: для приведения сцепления в действие рычаг выключения сцепления прижимает выжимной подшипник к диафрагменной пружине. Благодаря наличию нескольких точек опоры усилие прижима 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 через клапан 3, расположенный в делительном механизме 1, 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 передач и передачи заднего хода.

Сцепление K2

Принцип действия сцепления K2: При приведении в действие рычага выключения сцепления выжимной подшипник перемещается, преодолевая усилие диафрагменной пружины. Поскольку диафрагменная пружина опирается на корпус сцепления, нажимной диск прижимается к ведущему диску и обеспечивает передачу крутящего момента на первичный вал 2. Рычаг выключения сцепления 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 КП. Каждый первичный вал соединён со сцеплением при помощи шлица. Эти шлицы передают крутящий момент на вторичные валы в соответствии с выбранной передачей. Первичный вал 2 полый. Первичный вал 1 расположен внутри первичного вала 2. На каждом валу имеется шарикоподшипник, на который опираются первичные валы в корпусе КП.

Первичные валы
Первичные валы

Первичный вал 2

Из-за монтажного положения первичного вала 2 его описание приводится до описания первичного вала 1.

Первичный вал 2

Первичный вал 2 представляет собой полый вал. Он соединён со сцеплением К2 при помощи шлица. Первичный вал 2 обеспечивает включение 2, 4, 6 передач и передачи заднего хода. Для измерения частоты вращения первичного вала КП на этом валу предусмотрен зубчатый ротор для датчика частоты вращения первичного вала КП G612.

Первичный вал 1

Первичный вал 1

Первичный вал 1 соединён со сцеплением К1 при помощи шлица. Оно беспечивает включение 1, 3, 5 и 7 передач. Для измерения частоты вращения первичного вала КП на этом валу предусмотрен зубчатый ротор для датчика частоты вращения первичного вала КП.

Следует учитывать, что воздействие сильного магнита может привести к разрушению задающего ротора первичного вала 1.

Вторичные валы

В корпусе КП расположено 3 вторичных вала. В зависимости от выбранной передачи крутящий момент двигателя передаётся от первичных валов на вторичные валы.

На каждом вторичном валу предусмотрено ведомое зубчатое колесо, при помощи которого осуществляется передача крутящего момента на зубчатое колесо главной передачи дифференциала.

Вторичный вал 1

Монтажное положение КП (вид слева — развёрнутое представление):

Вторичный вал 1

Вторичный вал 1

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

Вторичный вал 2

Монтажное положение КП (вид слева — развёрнутое представление):

Вторичный вал 2

Вторичный вал 2

Вторичный вал 3

Монтажное положение КП (вид слева — развёрнутое представление):

Вторичный вал 3

Вторичный вал 3

На вторичном валу 3 расположены:
- шестерня каретка для передачи заднего хода, с одинарной синхронизацией;
- шестерня механизма блокировки трансмиссии на стоянке.

Дифференциал

Монтажное положение КП (вид слева — развёрнутое представление):

Дифференциал

Дифференциал

Дифференциал передаёт крутящий момент на колёса автомобиля через приводные валы.

Блокировка трансмиссии на стоянке

Для надёжной фиксации и для предотвращения непреднамеренного качения автомобиля при незатянутом стояночном тормозе в коробку передач со сдвоенным сцеплением встроен механизм блокировки трансмиссии на стоянке. Запирание защёлки осуществляется чисто механическим способом при помощи тросовой тяги между селектором и рычагом механизма блокировки трансмиссии на стоянке на КП. Трос используется только для приведения в действие механизма блокировки трансмиссии на стоянке.

Блокировка трансмиссии на стоянке

Принцип работы механизма блокировки трансмиссии на стоянке:
Механизм блокировки на стоянке не задействован (положения селектора R, N, D, S)

При незадействованном (положения селектора R, N, D, S) механизме блокировки трансмиссии на стоянке конус штока прилегает к прижиму и к защёлке. Фиксатор удерживает механизм блокировки в незадействованном положении.
Механизм блокировки на стоянке не задействован (положения селектора R, N, D, S)
Механизм блокировки трансмиссии на стоянке задействован, защёлка не зафиксирована (положение селектора P)

При задействовании (положение селектора "P") механизма блокировки конус штока прижимается к прижиму и к защёлке. Поскольку прижим прочно закреплён, то перемещаться вниз начинает защёлка. После того, как она упирается в зуб шестерни механизма блокировки, пружина предварительного натяжения сжимается. Фиксатор удерживает шток в этом положении.
Механизм блокировки трансмиссии на стоянке задействован, защёлка не зафиксирована (положение селектора P)
Механизм блокировки трансмиссии на стоянке задействован, защёлка зафиксирована (положение селектора "P", защёлка зафиксирована)

При продолжении движения автомобиля шестерня механизма блокировки трансмиссии на стоянке проворачивается. Поскольку шток имеет предварительное натяжение, то он автоматически вжимает защёлку в следующую по направлению вращения выемку между зубьями на шестерне механизма блокировки.
Механизм блокировки трансмиссии на стоянке задействован, защёлка зафиксирована (положение селектора P, защёлка зафиксирована)

Синхронизация передач

Для синхронизации различных частот вращения при переключении передач используется инерционная синхронизация включения передач при помощи стопоров. В зависимости от нагрузки при переключении передачи имеют различную степень синхронизации: от одинарной до тройной.

ПередачаСинхронизацияМатериал блокирующего кольца синхронизатора
с 1 по 3 тройная Латунь с молибденовым покрытием
4-я двойная Латунь с молибденовым покрытием
с 5 по 7 одинарная Латунь с молибденовым покрытием
R одинарная Латунь с молибденовым покрытием

На рисунке показано устройство синхронизатора 2, 4 передачи и передачи заднего хода.

Устройство синхронизатора

Расход топлива на различных передачах

Вход крутящего момента в КП осуществляется через сцепление К1 или К2.
Каждое сцепление приводит один первичный вал.
Первичный вал 1 приводится от сцепления K1, а первичный вал 2 — от сцепления K2.

Передача усилия на дифференциал происходит через:
- 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.

Для лучшего понимания протекание силового потока показано схематично в развёрнутом виде.

1-я передача
Сцепление K1
Первичный вал 1
Вторичный вал 1
Дифференциал
1-я передача
Передача заднего хода
Сцепление K2
Первичный вал 2
Вторичный вал 3
Дифференциал
Передача заднего хода
2-я передача
Сцепление K2
Первичный вал 2
Вторичный вал 1
Дифференциал
2-я передача
3-я передача
Сцепление K1
Первичный вал
Вторичный вал 1
Дифференциал
3-я передача
4-я передача
Сцепление K2
Первичный вал 2
Вторичный вал 1
Дифференциал
4-я передача
5-я передача
Сцепление K1
Первичный вал 1
Вторичный вал 2
Дифференциал
5-я передача
6-я передача
Сцепление K2
Первичный вал 2
Вторичный вал 2
Дифференциал
6-я передача
7-я передача
Сцепление K1
Первичный вал 1
Вторичный вал 2
Дифференциал
7-я передача