Analiza Constructiv Functională a Transmisiilor Autovehiculului

Cuprins

Cuprins….……………………………………………………….……1

Capitolul 1.Introducere……………………………………………….

1.1 Descrierea transmisiilor DSG……………………………………….

1.2 Importanța transmisiilor……………………………………….

1.3 Tipuri de transmisii……………………………………………

Capitolul 2.Analiza constructiv-funcțională a transmisiilor…………

2.1 Analiza transmisiilor de tip manuală………………………..

2.2 Analiza transmisiilor de tip automată……………………….

2.3 Analiza transmisiilor de tip CVT……………………………

2.4 Analiza transmisiilor de tip DSG…………………………..

Capitolul 3.Analiza economică a transmisiilor de tip DSG………..

Capitolul 4.Mecatronica de comandă DSG………………………

4.1 Descriere stand de lucru……………………………………

4.2 Funcționare……………………………………………….

Capitolul 5.Calculul cutiei de viteze DSG……………………….

5.1 Calcul (element)…………………………………………

5.2 Calcul raport de transmisie pentru o treaptă de viteze…….

Capitolul 6.Diagnosticare…………………………………………

Concluzii………………………………………………………….

Bibliografie……………………………………………………….

Capitolul 1

Introducere

În cadrul acestei lucrări de licență se va aborda transmisia automată de tip DSG ce echipează anumite tipuri de autovehicule.

Transmisia automată de tip DSG (Double Syncrhonized Gearbox) a fost concepută de către compania BorgWarner in anul 2003 și a fost implementată pe modelele Volkswagen și Audi.Acest tip de transmisie s-a dovedit revoluționar prin avantajele pe care le conferă: performanțe dinamice deosebite,comfort sporit în conducere,consum redus de combustibil,etc.

Figura 1.1 Cutia de viteze automată de tip DSG

1.1 Descrierea transmisiilor automate de tip DSG

Transmisia DSG este o transmisie cu axe fixe automatizată care reprezintă un caz aparte,deoarece imbină caracteristicile celor două tipuri de transmisii: automată și manuală.Aceasta se remarcă prin schimbarea treptelor de viteză fară întreruperea fluxului de putere.

În principiu,cutia de viteze cu dublu cuplaj este alcatuită din două transmisii parțiale independente.Prin dublu cuplaj înțelegem două cuplaje umede într-o carcasă comună.Se realizează cuplarea alternativă cu contact forțat cu motorul a celor două transmisii prin doi arbori cotiți de antrenare in raport cu treapta de viteză corespunzătoare.

Transmisia 1 este destinată cutiei parțiale cu vitezele 1,3,5 și marșarierul, în timp ce transmisia 2 este destinată celei de-a doua cutii parțiale,cu treptele 2,4 și 6.Fiecărei cutii îi corespunde câte un arbore de antrenare,care transmite cuplul motor prin intermediul diferențialului către roțile propulsate.

1.2 Importanța transmisiilor

Conceptul de transmisie reprezintă ansamblul organelor și sistemelor, care au ca scop principal transmiterea momentului necesar deplasării autovehiculului,de la motor la roțile sistemului de tracțiune.

În cadrul transmisiilor, aceste organe sunt conectate între ele și sunt capabile să transmită cuplul motor indiferent de condițiile de deplasare și de caracteristicile motorului.

Structura unei transmisii are un impact decisiv asupra fiabilității,maniabilității,performanțelor dinamice și a celor de consum.

1.3 Tipuri de transmisii

După modul de modificare a raportului de transmitere :

Cutii de viteze cu variația in trepte

Cutii de viteze cu variația continua

Cutii de viteze combinate

După principiul de funcționare :

Cutii de viteze mecanice

Cutii de viteze hidraulice

Cutii de viteze electrice

După modul de acționare :

Cutii de viteze cu acționare manuală

Cutii de viteze semi-automate

Cutii de viteze automate

Capitolul 2

Analiza constructiv-funcțională a transmisiilor

2.1 Analiza transmisiilor de tip manuală

Cutia de viteze este o componentă din cadrul lanțului cinematic al transmisiei și are ca scop amplificarea cuplului motor și lărgirea domeniilor de turație.

Figura 2.1 Cutie de viteze manuală

Organizarea cutiilor de viteze manuale.

In funcție de modul de amplasare pe autovehicul,distingem două variante care se pot utiliza și anume:

Cutia de viteze dispusă longitudinal.

Figura 2.2 Amplasarea longitudinală a cutiei de viteze manuale

Cutia de viteze dispusă transversal.

Figura 2.3 Amplasarea transversală a cutiei de viteze manuale

Construcția cutiilor de viteze manuale.

Există două variante:

Cutia de viteze cu 2 arbori: Se folosește in cazul in care tracțiunea este in față

Figura 2.4 Cutie de viteză manuală cu 2 arbori

Cutia de viteze cu 3 arbori: Se folosește in cazul in care tracțiunea este in spate

Figura 2.5 Cutie de viteză manuală cu 3 arbori

Elemente principale:

Figura 2.6 Elemente componente

Carcasa cutiei de viteze și a ambreiajului

Carcasa cutiilor de viteze se obține prin procedeul tehnologic de turnare sau matrițare și se confecționează din aliaje pe bază de aluminiu si magneziu.

Carcasa cutiei, a ambreiajului și capacul diferențialului trebuie să fie confecționate din același material.

Figura 2.7 Carcasă cutie de viteze și ambreiaj

Arborii:

Figura 2.8 Arborii cutiei de viteze

Arborele de intrare

De regulă,arborele de intrare (primar) face corp comun cu pinionul angrenajului permanent.Acesta asigură legătura cinematică între arborele cotit al motorului și cutia de viteze prin intermediul ambreiajului.Servește drept reazem arborelui secundar.Pinioanele primare sunt fixe pe arbore.

Figura 2.9 Arborele de intrare

Arborele de ieșire

Pinioanele de pe arborele de ieșire (secundar) sunt libere,fapt ce permite rotirea acestora chiar dacă arborele nu se rotește (cazul in care vehiculul staționează).

Materialul folosit pentru construcția de arbori trebuie să asigure condiții complexe de rigiditate,rezistență și duritate superficială.

Sub acțiunea forțelor din exterior,arborii sunt supuși la solicitări de torsiune,încovoiere și tracțiune sau compresiune.Deoarece aceste forțe acționează simultan rezultă că arborii sunt supuși la solicitări compuse.

Torsiunea și incovoierea sunt principalele solicitări la care este supus arborele in cadrul utilizării.

Execuția arborilor din bare laminate cu matrițare ulterioară sau forjare are ca efect economii de material,manoperă și energie.

Figura 2.10 Arborele de ieșire

Diferențialul

Coroana solidară cu carcasa,antrenează prin intermediul sateliților roțile planetare.Când planetarele se rotesc cu aceeași turație,sateliții nu se rotesc în jurul axei proprii.Întregul ansamblu

se comportă ca și când piesele ar fi sudate între ele.Diferențialul permite transmiterea cuplului motor și rotirea roților cu turații diferite.

Figura 2.11 Diferențial

Funcționarea cutiei de viteze manuală

În cazul cutiilor de viteze manuale,schimbarea treptelor de viteză se realizează cu ajutorul schimbătorului de viteze ,adică prin intermediul manetei.Maneta acționează inelele sincronizatoare (sincroane) din interiorul cutiei de viteză prin intermediul timoneriei (mecanismul de legatură dintre schimbător si cutia de viteze),realizând astfel cuplarea pinioanelor treptei respective.

Pe un arbore din cutia de viteze există o serie de pinioane,coroane dințate,inele sincronizatoare,dar și furca de acționare împreună cu manșonul de cuplare.La acționarea manetei, o pârghie deplasează furca de acționare în direcția indicată de manetă și împinge inelul sincronizator peste coroana dințată.Rolul inelului de cuplare este acela de a regla turația arborelui cu turația acestuia,permițând astfel cuplarea coroanei dințate cu manșonul de cuplare.În acest mod este conectat pinionul vitezei dorite cu arborele,fiecare pinion având diametrul diferit pe arbore.

Există cutii de viteze manuale cu un singur inel sincronizator sau cu două inele sincronizatoare (dublu sincron).Dublul sincron permite cuplarea mai ușoară a treptelor.

Majoritatea autovehiculelor nu au sincron pentru introducerea în marșarier.Din acest motiv,mașina trebuie să fie în repaus pentru a putea cupla în mod corespunzător marșarierul.

Avantajele cutiei de viteze manuale:

Preț mai mic la achiziția mașinii

Costuri mici de întreținere

Greutate scăzută față de celelalte cutii de viteze

Un posibil consum mai scăzut de combustibil

Frână de motor mai eficientă

Plăcere în conducere pentru pasionați

Dezavantajele cutiei de viteze manuale:

Oboseală fizică

Oboseală psihică

Riscul de a selecta treapta greșită

Comfort redus (în special în aglomerație)

Riscul de defectare prin nefinalizarea repetată a procesului de apăsare a ambreiajului

2.2 Analiza transmisiilor de tip automată

Cutiile de viteză automate sunt cutiile care realizeză schimbarea treptelor de viteză fară intervenția conducătorului.

Figura 2.12 Cutie de viteze automată

Organizarea cutiilor de viteze automate

La fel ca și în cazul cutiilor manuale,cutiile de viteze pot fi dispuse:

Logitudinal

Figura 2.13 Cutie de viteze automată dispusă longitudinal

Transversal

Figura 2.14 Cutie de viteze automată dispusă transversal

Construcția cutiilor de viteze automate

Există mai multe tipuri constructive.În principal,ele se diferențiază prin numărul de viteze,compania producătoare etc.Astfel există:

Cutia automată cu convertizor de cuplu

Figura 2.15 Cutie automată cu convertizor de cuplu

Cutia automată cu dublu ambreiaj

Figura 2.16 Cutie automată cu dublu ambreiaj

Cutia automată cu variație continuă

Figura 2.17 Cutie automată cu variație continuă

Elemente principale:

Pentru exemplificare vom alege o cutie automată cu 5 trepte cu convertizor de cuplu.O cutie de viteze automată este formată din 3 subsisteme:

Hidrotransformator,numit și convertizor de cuplu

Ansamblul de mecanisme planetare cu ambreiajele și frânele multidisc

Modulul electro-hidraulic de comandă și control

Hidrotransformatorul

Este subansamblul care transmite momentul motor către cutia de viteze prin intermediul unui fluid de lucru.În cazul hidrotransformatorului ,transmiterea mișcării este posibilă prin intermediul unui ulei de transmisie automată.O jumătate a hidrotransformatorului funcționează ca o pompă,iar cealaltă jumătate ca o turbină.Este compus din 4 elemenete principale:

Pompă

Turbină

Stator sau difuzor

Ansamblul ambreiajului de blocare

Convertizorul de cuplu are rolul de element de cuplare progresivă.În transmisiile moderne este folosit doar pentru plecarea de pe loc sau o viteză mai mică de 25 km/h.Peste această valoare,ambreiajul este închis de calculatorul transmisiei,realizând astfel legarea mecanică a pompei cu turbina.Prin legarea mecanică a pompei cu turbina se încetează transmiterea mișcării prin intermediul fluidului de lucru.

Figura 2.18 Hidrotransformatorul

Ansamblul de mecanisme planetare cu ambreiajele și frânele multidisc

Realizarea unei trepte de viteză în cazul unei cutii automate se realizează prin intermediul mai multor mecanisme planetare.În cazul unei cutii de viteze manuale cu angrenaje simple,o treaptă de viteze este formată de o singură pereche de roți dințate,iar în cazul unei cutii de viteze automate o treaptă de viteze se realizează utilizând mai multe mecanisme planetare.Prin blocarea elementelor componente ale mecanismului planetar (solară,platou sateliți,coroană) se obțin rapoarte de transmitere diferite,care înseriate formează un raport al cutiei de viteze.Aceste mecanisme conferă o serie de avantaje în raport cu angrenajele cu roți dințate simple:

Poziționare coaxială pentru arborele de intrare și ieșire din transmisie

Formă circulară și construcție simetrică

Distribuția cuplului și a puterii pe mai multe perechi de angrenaje în cadrul mecanismului planetar

Automatizare mai ușoară

Roți dințate mai mici

Viteze și forțe de angrenare micșorate

Figura 2.19 Mecanism planetar de tip Wilson

Formarea și cuplarea treptelor de viteze se realizează cu ajutorul ambreiajelor și a frânelor multidisc.Rolul ambreiajelor este de a cupla două elemente pentru a se roti cu aceeași turație,iar cel al frânelor este acela de a bloca un element la turație zero.

Orice transmisie automată este dotată cu un program de schimbare a vitezelor.Programul descrie care ambreiaj sau frână trebuie acționat(ă) pentru a realiza un raport de transmitere final,adică o treaptă de viteză.Indiferent de circuit,nu există nicio suprapunere a două ambreiaje sau frâne.

Ambreiajele și frânele sunt elemente de comutare închise hidraulic.Elementele de comutare sunt folosite pentru a face circuite sub sarcină,fară întrerupere.

Ambreiajele sunt notate cu A,B și C,iar frânele sunt notate cu D,E și F.

Figura 2.20 Ambreiaje și frâne

Modulul electro-hidraulic de comandă și control

Acționarea ambreiajelor și a frânelor se face cu ajutorul unor actuatoare hidraulice care sunt controlate de către modulul electronic de comandă.Comanda electro-hidraulică este realizată prin intermediul supapelor din componența modulului hidraulic.Cu ajutorul acestora,frânele și ambreiajele sunt cuplate sau decuplate la momente precise.

Ansamblul supapă include elemente de acționare,senzori și supape hidraulice.Senzorul de temperatură este integrat în cablaj.

Comanda acestor supape se face prin intermediul unui modul de comandă electronic amplasat în exteriorul cutiei de viteze.

Modulul electronic de comandă preia semnalele de la senzori,asigură prelucrarea acestora și transmiterea semnalelor de comandă către elementele de execuție.

Blocul electro-hidraulic este montat în interiorul băii de ulei.În cazul defectării unor supape sau colmatării unor canale din interiorul acestuia,blocul va trebui înlocuit complet.

Figura 2.21 Blocul electro-hidraulic