MEMORIU JUSTIFICATIV ………………………….. ………………………….. ……………………….. 3 CAPITOLUL 1. CUTII DE VITEZE –… [616551]
CUPRINS
MEMORIU JUSTIFICATIV ………………………….. ………………………….. ……………………….. 3
CAPITOLUL 1. CUTII DE VITEZE – GENERALITĂȚI ………………………….. …………. 4
1.1. Rolul cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 4
1.2. Funcțiile cutiei de viteze ………………………….. ………………………….. ………………………. 5
1.3. Condițiile impuse unei cutii de viteze ………………………….. ………………………….. …….. 6
1.4. Clasificarea cutiilor de viteze ………………………….. ………………………….. ………………… 6
CAPITOLUL 2. CUTII DE VITEZE AUTOMATE ………………………….. ………………….. 9
2.1. Clasificarea cutiilor de viteze automate ………………………….. ………………………….. ….. 9
2.2. Tipuri de cutii de viteze automate ………………………….. ………………………….. ………… 10
2.2.1. Cutia de viteze automatizată ………………………….. ………………………….. …………. 10
2.2.2. Cutia de viteze secvențială ………………………….. ………………………….. ……………. 17
2.2.3. Cutia de viteze cu variație continuă a raportului de transmitere ………………….. 17
2.2.4. Cutia de viteze automatatizată cu dispunere longitudinală …………………………. 21
2.3. Mod de funcționare și componente ………………………….. ………………………….. ………. 22
2.3.1. Hidrotransformatorul – Convertorul de cuplu ………………………….. ………………. 23
2.3.2. Mecanismele planetare ………………………….. ………………………….. …………………. 24
2.3.3. Ambreiajele și frânele pentru cuplarea treptelor(ambreiaje multidisc) …………. 25
2.3.4. Modulul electronic de comandă ………………………….. ………………………….. …….. 26
CAPITOLUL 3. CUTIA DE VITEZE CU DUBLU AMBREIAJ ADAPTAT Ă
AUTOTURISMELOR HIBRIDE ………………………….. ………………………….. ……………….. 27
3.1 Construcție și funcționare ………………………….. ………………………….. ……………………. 27
3.2 Istoria cutiei de viteze cu dublu ambreiaj ………………………….. ………………………….. .. 27
3.3 Principiul de bază al cutiei de viteze cu dublu ambreiaj ………………………….. ……….. 28
3.4 Cutia de viteze cu dublu ambreiaj montată pe un autoturism cu propulsie hibrida
(Golf GTE) ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 28
3.4.1 Specificații tehnice ale autoturismului Golf GTE ………………………….. ………….. 29
3.4.2 Specificații tehnice ale cutiei de viteze cu dublu ambreiaj tip 0DD ……………… 29
3.4.3 Modulul de propulsie hibrid ………………………….. ………………………….. …………… 30
3.4.4 Pachetul de ambreiaje ………………………….. ………………………….. …………………… 31
3.4.5 Cutia de viteze manuală ………………………….. ………………………….. ………………… 31
3.4.6 Unitatea mecatronică ………………………….. ………………………….. …………………….. 40
2
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.7 Circuitul de ulei ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 42
3.4.8 Procese în timpul schimbării automatizate a treptelor de viteze …………………… 47
CAPITOLUL 4. CONSTRUCȚIA ȘI MANAGEMENTUL FUNCȚIONĂRII
SISTEMULUI DE ÎNALTA TENSIUNE ………………………….. ………………………….. ……. 51
4.1 Sistemul de înaltă tensiune în ansamblu ………………………….. ………………………….. … 51
4.2 Circuit de răcire pentru componente de înaltă tensiune ………………………….. ………… 51
4.3 Bateria de înaltă tensiune ………………………….. ………………………….. …………………….. 51
4.3.1 Structura bateriei de înaltă tensiune ………………………….. ………………………….. … 52
4.4 Electronica de putere și control pentru propulsia electrică ………………………….. ……. 53
4.5 Mașina electrică trifazată ………………………….. ………………………….. …………………….. 54
4.6 Metode de încărcare ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 57
4.6.1 Traseul cablurilor de înaltă tensiune ………………………….. ………………………….. .. 58
4.7 Unitatea de comandă a motorului ………………………….. ………………………….. …………. 59
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 60
3
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
MEMORIU JUSTIFICATIV
În lucrare se prezintă rolul și funcțiile pe care le are o transmisie precum și condițiile
pe care trebuie să le îndeplinească aceasta pentru a putea răspunde cerințelor unui autoturism
modern. Totodată se prezintă funcționarea cutiilor de viteze manuale dar și cele automate,
acestea având și particularități comune.
Cutiile de viteze sunt de mai multe tipuri, fiecare având o funcționare diferită una
fața de cealaltă. Prin partea aplicativă ne propunem prezentarea tendințelor actuale de
automatizare a sistemelor de transmisie ale automobilelor montate pe autoturismele hibride
ale producatorului Volkswagen.
În cadrul acestei lucrari vom avea posibilitatea de a vedea în detali u subsistemele
cutiei de viteze automat izate cu dublu ambreiaj, și anume: modulul de propulsive h ibrid,
ansamblul de ambreiaje utilizat, corpul mecanic al cutiei de viteze, unitatea mecatronic c ât
și circuitul de ungere și reglaj al transmisiei . Deasemenea vor fi prezentate și procesele
complexe de schimbare a treptelor f ără întreruperea fluxului de putere pentru diferite le
regimuri de funcționare, inclusiv cel hibrid.
Cutia de viteze cu dublu ambreiaj cod ificat ă ODD ce echipeaz ă autoturismele
hibride ale producatorului Volkswagen prezinta particularit ăți constructive și func ționale
adaptate subansamblurilor componente ale transmisiei , cel mai important fiind motorul
electric trifazic montat între motorul termic și transmisi a meca nică cât și instalarea
suplimentar ă a unui ambreiaj prin intermediul c ăruia se activeaz ă mecanic func ționarea
hibrid ă a autoturismului.
4
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
CAPITOLUL 1. CUTII DE VITEZE – GENERALITĂȚI
Arhitectura au tomobilului a fost o provocare și în acest sens, constructorii i -au dat
mai puțină importanță, aceștia urmărind în primul rând realizarea unor agregate mecanice
cu care să obțină performanțe tehnice deosebite.
Plecându -se de la cele mai reușite trebuie să amintim numele lui Louis Renau lt,care
în 1898 a inventat cutia de viteze la automobile, priza directă la automobile, amortizoarele
hidraulice și multe altele în domeniul automobilistic.
Nici alți ingineri nu duceau lipsă de idei în domeniul mecanicii, August Horch
inventând cutia de vi teze și diferențialul , fabricate din aliaje ușoare.
Cutia de viteze este un ansamblu de roți dințate care servește la transformarea forței
și transmiterea mișcării de rotație la diferite agregate sau vehicule.
Fiind o componentă din lanțul cinematic al tra nsmisiei care permite extinderea unei
plaje de turații și de momente la roata motrică, aceasta se montează, de obicei, între ambreiaj
și transmisia longitudinală. La autovehiculele construite după soluția „totul în față” sau
„totul în spate” transmisia lon gitudinală dispare astfel încât cutia de viteze se interpune între
transmisia centrală și ambreiaj.
Dacă momentul maxim al motorului ar fi transmis direct roților motoare ale
automobilul, acesta nu ar putea porni din cauza faptului că turația motorului ar fi prea mare
pentru a fi transmisă roților și nici nu am putea să manevrăm automobilul înapoi în condiți ile
în care arborele cotit al motorului se rotește într -un singur sens sau în vederea rezolvării
tuturor problemelor ridicate de circulația pe diferite drumuri(cum ar fi drumurile accidentate
unde avem nevoie ca rotația arborelui cotit să fie demultiplicat ă, ca în final să obținem o
rotație cât mai mică). Pe diferite drumuri, când valoarea necesară forței de tracțiune poate fi
diferită, între motor și roțile automobilului se montează o serie de mecanisme cu roți dințate,
care reduc turația după necesități, dar care măresc și cuplul transmis în același timp.
1.1. Rolul cutiei de viteze
Cutia de viteze fiind plasată între transmisia finală și ambreiaj, aceasta are mai multe
roluri funcționale:
• Preia și modifică cuplul generat de motor și îl transmite spre roțile motoare;
• Modifică și transmite spre roțile motoare turația motorului făcând posibilă deplasarea
automobilului cu viteze reduse în raport cu turația motorului;
5
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
• Permite modificarea forței de tracțiune în funcție de variația rezistențelor de înaintare;
• Permite mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de rotație al arborelui cotit
al motorului;
• Realizează întreruperea legăturii dintre motor și restul transmisiei în timp ce motorul
funcționează (dar automobilul stă pe loc).
În figura 1.1 pute m vedea locul unde este amplasată cutia de viteze în cadrul
ansamblului:
Figura 1.1. Amplasarea cutiei de viteze
1.2. Funcțiile cutiei de viteze
Cutia de viteze este una din componentele fără de care un automobil nu ar putea fi
propulsat, de aceea este nevoie îndeplinirea următoarele funcții:
Schimbarea raportului de transmitere
Această funcție este una dintre cele mai importante făcând posibilă modificarea
vitezei de deplasare și a forței de tracțiune în funcție de variația rezistențelor la înaintare
și/sau de regimul de circulație al automobilului; un alt rol deosebit de important este faptul
că deplasarea automobilului nu se poate realiza cu viteze reduse deoarece motorul cu ardere
internă nu este capabil să genereze o astfel de turație minimă, de ace ea avem nevoie de o
cutie de viteze pentru a micșora rotația motorului si pentru a o transmite la roțile motoare.
Inversor al sensului de mers al automobilului
Din construcție este cunoscut faptul că sensul de rotație al motorului este unic, de
aceea, pentru a face posibil mersul înapoi al automobilului este necesar un ansamblu de roți
dințate care să facă posibilă inversarea sensului de rotație al arborelui de ieșire de la motor.
Decuplează motorul termic de roțile motoare
6
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Decuplarea motorului termic d e roțile motoare, este posibilă prin aducerea într -o
anumită poziție a elementelor mobile din interiorul cutiei de viteze; astfel este întreruptă
conexiunea dintre motor și roțile motoare.
1.3. Condițiile impuse unei cutii de viteze
În scopul asigurării u nei bune adaptabilități ale automobilului, condițiilor concrete
în care are loc deplasarea, cutiile de viteze trebuie să răspundă la o serie de cerințe:
• Să asigure realizarea unui număr mare de rapoarte de transmitere în concordanță cu
puterea dezvoltată d e motorul termic ;
• Mărimea lor să fie determinată în așa fel încât să asigure o utilizare rațională a puterii în
condițiile unor performanțe economice, dinamice și de poluare, optime pentru caracteristica
motorului cu care se conlucrează;
• Construcția să fie simplă, robustă, ușoară, iar manevrarea să fie simplă, precisă și
comodă;
• Să prezinte siguranță în funcționare (să nu cupleze sau să decupleze fără intervenția
conducătorului auto) ;
• Să asigure automobilului calități dinamice și economice bune;
• Să funcționeze fără zgomot și să aibă un randament mecanic cât mai ridicat;
• Să prezinte rezistență mare la uzură și să fie mentenabile.
1.4. Clasificarea cutiilor de viteze
Cutiile de viteze folosite la automobile se grupează după posibilitatea de schimbare
a raportului de transmitere și după modul de schimbare a treptelor de viteză.
a. După posibilitatea de variație a raportului de transmitere, acestea se împart în cutii de
viteze:
• Cu trepte(cu etaje) la care raportul de transmitere variază discon tinuu;
• Continue sau progresive, care între anumite limite bine stabilite realizează o variație
continuă a raportului de transmitere;
• Combinate, care este o îmbinare între o cutie de viteze în trepte și una progresivă
Cutiile de viteze în trepte se pot cla sifica în funcție de poziția axelor arborilor și în funcție
de posibilitatea realizării unui număr cât mai mare de trepte pentru mersul înainte.
În funcție de poziția axelor arborilor, în timpul funcționării, cutiile de viteze în trepte
7
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
pot fi clasificate în cutii:
• Cu axe fixe (simple), la care axa geometrică a arborilor este fixă;
• Planetare, la care axele unor arbori realizează o mișcare de rotație în jurul unui ax central.
În funcție de numărul treptelor de viteză, cutiile de viteze manuale pot avea tre i,
patru, cinci sau mai multe trepte.
Cutiile de viteze progresive se împart după principiul de transformare a momentului în:
• Mecanice, de tipul cu fricțiune și cu impulsuri;
• Hidraulice, de tipul hidrodinamice sau hidrostatice;
• Electrice.
Cutiile de viteze combinate în general acestea reprezintă o asociere între un hidro –
transformator și o cutie de viteze în trepte, de obicei planetară.
b. În funcție de modul de schimbare a treptelor de viteză, cutiile de viteze sunt de
următoarele tipuri:
• Cu acționare direct ă, la care comutarea treptelor se face de regulă manual sau cu ajutorul
unui servo -mecanism;
• Cu acționare semiautomată, la care pentru a putea trece la o treaptă superioară, numărul
necesar de operații efectuate de către conducător este redus (stabilirea t reptei de viteze se
face de către conducător dar schimbarea se efectuează de către un servomecanism);
• Cu acționare automată, la care schimbarea treptelor de viteză se realizează în mod
automat, prin anumite mecanisme, în funcție de viteza automobilului și de sarcina
motorului, toate acestea ducând la o creștere a calităților dinamice sau economice.
Cele mai răspândite cutii de viteze sunt cele cu variație în trepte a raportului de
transmitere, cu arbori, cu axe fixe și cu acționare mecanică. Aceste cutii de viteze permit
obținerea variației raportului de transmitere în limitele necesare pentru o construcție nu prea
complicată.
Cutiile de viteze cu variație în trepte a raportului de transmitere, cu arbori, cu axe
fixe și cu acționare mecanică, sunt cele mai răspândite deoarece acestea fac posibilă
obținerea unei variații de transmitere în limitele stabilite pentru a nu complica foarte mult
construcția acestora.
Părțile principale ale unei cutii de viteze clasice sunt:
• mecanismul reductor ;
• mecanismul de coma ndă;
8
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
• mecanismul de fixare și zăvorâre a treptelor.
Mecanismul reductor se utilizează pentru transmiterea momentului motor și
permite modificarea raportului de transmitere. El se compune, în general, din patru arbori
(primar, intermediar, secundar și cel de mers înapoi) și un anumit număr de perechi de roți
dințate cu care se face transmiterea momentului între arbori.
Mecanismul de comanda, fixare si zavorare a treptelor cutiei de viteze permit
efectuarea următoarelor comenzi:
• comanda cuplării și decuplării treptelor;
• fixarea treptelor (nepermițînd decuplarea sau cuplarea decât la intrevenția conducătorului
auto);
• zăvorârea treptelor (împiedicând cuplarea simultană a două trepte de viteză).
Condiția esențială pe care trebuie să o îndeplinească acest mecanism, este ca roțile
dințate să cupleze pe toată lungimea dinților, pentru evitarea uzurii neuniforme.
În figura 1.2 vom găsi prezentată schematic, clasificarea cutiilor de viteze.
Figura 1.2 Clasificarea cutiilor de viteze
9
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
CAPITOLUL 2. CUTII DE VITEZE AUTOMATE
2.1. Clasificarea cutiilor de viteze automate
Cutiile de viteze automate sunt de mai multe tipri. În funcție de producător sunt
diverse variante constructive, fiecare din ele încercându -se a fi cât mai durabilă, cât mai
eficientă si nu în ultimul rând să aibă un consum cât mai redus de carburant.
Cutiile automate au urmatoarele avantaje :
• posibilitatea variației raportului de transmitere realizat între elementele transmisiei, în
funcție de condițiile reale de rulare, fără a fi necesară in tervenția conducătorului auto;
• grad ridicat de confort, ceea ce ar însemna ca schimbarea treptelor de viteză să aibă loc
fără întreruperea fluxului de putere;
• diminuarea șocurilor din transmisie în perioada cuplării sau a decuplării treptelor de
viteză.
Transmisiile automate însă au și dezavantaje :
• din cauza complexității acestora, au un cost ridicat de producție față de cele manuale și
un consum de combustibil mai mare;
• necesită mentenanță de specialitate, fapt care duce la un cost ridicat;
• eficiența re dusă și diminuarea sportivității, însă acestea tind să dispară odată cu noile
generații și tehnologii.
Începând cu anul 2007, numărul mașinilor dotate cu transmisie automată a depășit
pentru prima dată pe cel al mașinilor cu transmisie manuală pe plan mond ial, datorită
avantajelor pe care acestea le prezintă. Transmisia automată este cea mai răspândită în
America de Nord și Japonia, dar în ultimii ani a pătruns câte puțin în Europa de Est și
Occidentală. În țările europene prețul are o deosebită importanță pentru clienții, iar mașinile
cu transmisie manual au avantajul că sunt cu mult mai ieftine.
De remarcat faptul că există și transmisii care îmbină caracteristicile transmisiilor
10
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
mecanice cu cele ale transmisiilor automate, cum este cazul transmisiei cu am breiaj dublu.
Acest tip de transmisie a fost construită din necesitatea unei schimbări mai rapide a treptelor,
așadar pentru a crește performanțele inginerii au combinat cutia manuală cu
funcționabilitatea unei transmisii automate.
Acest tip de cutii cu du blu ambreiaj realizează o schimbare mai rapidă a treptelor
fără a avea pierderi de putere esențiale în timpul schimbării.
2.2. Tipuri de cutii de viteze automate
În industria constructoare de automobile, sunt diverse tipuri constructive de
transmisii automate. În funcție de tipul transmisiei, fiecare producator de autoturisme a ales
ca pe autoturismele din gama lor sa utilizeze un anumit tip de transmisie automată, din cele
ce urmează a fi prezentate.
2.2.1. Cutia de viteze automatizată
Acest tip de cutii sunt variante de cutii de viteze mecanice a căror acționare a fost
automatizată, prin utilizarea unor servomecanisme electrice sau electrohidraulice, montate
în locul timoneriei manetei de viteze , acestea fiind controlate de o unitate electronică .
Ambreiajul la rândul său este acționat de un dispozitiv similar și comandat de aceeași
unitate. Marea majoritate a cutiilor de viteze robotizate pot fi comandate manual c u ajutor ul
padelelor de sub volan sau impulsuri înainte -înapoi asupra manetei de selectare, după
introducerea acesteia într -o “poartă” manuală cu simbolurile “+/- “(Figura 2 .1).
Figura 2.1 Panoul de comandă a cutiei de viteze automate
Practic acest tip de cutie este o transmisie manuală aflată în producție, căreia i s -au
implementat o serie de modificări. Modulul de comandă electronic primește diverse semnale
11
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
legate de modul de conducere a vehiculului, viteza de deplasare, turația și sa rcina motorului,
fiind capabil să adapteze schimbările treptei în funcție de cerințele șoferului și de regulă,
dispune de mai multe programe (normal, economic, sport etc.), iar la funcționarea în regim
manual „+/ -” asigură protecție față de manevrele greși te (supraturarea motorului sau
introducerea treptei de mers înapoi în timpul deplasării).
De asemenea, centrala electronică poate comanda întreruperea fluxului de putere al
motorului, în momentul schimbării treptelor de viteză și ajustează turația acestuia , astfel ca
trecerea la un raport superior sau inferior să se f acă lin, fără șocuri î n timpul funcționării.
Mecanismele de acționare pot fi electromecanice (se utilizează în general la
versiunile economice având avantajul simplității, fiabilității și costu rilor reduse)
sau electrohidraulice , care se compun dintr -o pompă electrică, un acumulator de presiune și
actuatori hidraulici (sunt mai rafinate, cu o funcționare mai lină, mai rapidă și mai precisă).
Cutiile robotizate pot fi prevazute cu ambreiaj dublu.
Timpul global de efectuare a manevrei poate fi uneori deranjant de lung, acesta fiind
principalul motiv care a dus la apariția cutiilor robotizate cu ambreiaj dublu . Practic, avem
de-a face în acest caz cu un ansamblu format din două cutii de viteze, fiec are cuplată prin
intermediul unui ambreiaj, iar modul de funcționare presupune cuplarea prealabilă a treptei
următoare, în momentul schimbării propriu -zise efectuându -se doar decuplarea unui
ambreiaj și cuplarea celuilalt, timpul necesar manevrei fiind as tfel vizibil redus.
Din punct de vedere constructiv, cei doi arbori primari sunt unul în interiorul
celuilalt iar cele două ambreiaje formează un pachet compact, montat pe volantul motorului.
Acest tip ce construcție o găsim la mai multe mărci sub diverse denumiri( Tabelul 2.1),
modul de funcționare fiind același.
Producator Denumirea tehnologiei
Volkswagen DSG (Direct Shift Gearbox)
Porsche PDK (Porsche Doppel Kupplunggetriebe)
Ford, Volvo PowerShift
Fiat DDCT (Dual Dry Clutch Transmission)
Mercedes -Benz SpeedShift
Mitsubishi TC-SST (Twin Clutch Sport Shift Transmission)
Renault EDC (Efficient Dual Clutch)
Tabelul 2.1 Denumirile cutiilor de viteze automate în funcție de producător
12
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Din punct de vedere cinematic, o cutia de viteze cu dublu ambreiaj este de fapt
compusă din două cutii de viteze manuale, dispuse în paralel . Practic în aceeași carcasă
avem două cutii de viteze, fiecare cu propriul ambreiaj, o cutie conținând treptele impare (1,
3, 5 etc.) iar a doua treptele pare (2, 4, 6 etc.). (Figura 2.2)
Figura 2.2. Schema cinematică a cutiei cu dublu ambreiaj
A – arborele de intrare în cutia de viteze (arborele cotit);
B – arborele de ieșire din cutia de viteze;
a1 – ambreiajul 1, pentru treptele impare 1, 3 și 5;
a2 – ambreiajul 2 , pentru treptele pare 2, 4 și 6;
C – arborele de intrare 2 (tubular) ;
D – arborele de intrare 1.
Acest tip de așezare a elementelor ce compun transmisia, are marele avantaj că
permite preselecția treptelor de viteze . De exemplu, când automobilul se deplasează în
treapta 1 de viteză, fluxul de putere este transmis de la motor la roți prin intermediul
ambreiajului 1, care este cuplat. După o anumită viteză treapta 2 se selectează, dar puterea
se transmite tot prin treapta 1 și ambreiajul 1, deoarece am breiajul 2 este încă decuplat. În
acestă fază avem două trepte selectate, 1 și 2, momentan puterea fiind transmisă prin
intermediul ambreiajului 1. Când se trece în treapta 2 de viteză, ambreiajul 1 se decuplează
și ambreiajul 2 este cuplat.
Acest avantaj de a avea posibilitatea de preselecție a treptei de viteză ce urmează a
fi utilizată, face ca timpul de trecere de la o treaptă de viteză la alta să fie redus cu până
la 0.2 secunde , fără a produce șocuri și vibrații în transmisie.
Modul de funcționare al cutiei de viteze cu dublu ambreiaj prezintă următoarele avantaje:
13
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
• comparativ cu o cutie de viteze manuală :
– schimbarea treptelor de viteză este mult mai rapidă, datorită preselecției;
– schimbarea treptei de viteză are loc fără întreruperea fluxului de putere;
– schimbarea este lină și fără șoc a treptelor de viteză, lucru care se datorează patinării
controlate a ambreiajelor;
• comparativ cu o cutie automată clasică , cu hidrotransformator :
– schimbarea mai rapidă a trepte lor de viteză, datorită preselecției;
– randament mai bun, datorită lipsei hidrotransformatorului.
În funcție de tipul ambreiajelor și de modul de acționare al acestora cutiile cu dublu ambreiaj
se clasifică în:
• cutii cu ambreiaje multidisc, umede, acționate hidraulic (Figura 2.4)
• cutii cu ambreiaje monodisc, uscate, acționate electric (Figura 2.3)
Figura 2.3. Ambreiaj dublu cu frecare uscată
Principalul criteriu de utilizare a unui ambreiaj multidisc umed sau a unuia monodisc
uscat este cuplul motor maxim transmis. Astfel, în cazul în care, cuplul motor maxim
depășește 250 Nm este de preferat să se utilizeze ambreiaje multidisc umede. Pe lângă
avantajul cuplului transmis, un ambreiaj multidisc umed, disipă căldura mai ușor, nu se
uzează iar cuplarea și decu plarea este mai lină și fără șocuri.
La automobilele la care propulsorul dezvoltă sub 200 – 250 Nm utilizarea unor
ambreiaje monodisc, uscate, acționate electric prezintă avantajul consumului mai scăzut de
combustibil, datorită lipsei pompei de ulei și a p ierderilor prin frecări mai reduse.
14
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 2.4. A mbreiaj dublu cu frecare umedă
Cutia de viteze directă cu dublu ambreiaj sau DSG(direct -shift-gearbox)
Concepută de către compania BorgWarner și implementată pe modelele
Volkswagen și Audi la încep utul anului 2003, transmisia cu dublu ambreiaj DSG (conform
tabel 2.1) s-a dovedit a fi revoluționară în industia automobilistică prin avantajele pe care le
conferă: performanțe dinamice deosebite, confort sporit în conducere, etc. În figura 2.5 se
poate observ a fluxul de putere al acestui tip de transmisie.
Figura 2.5 Secțiune l ongitudinală cutie de viteze cu dublu ambreiaj
15
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Părți component ale cutiei cu dublu ambreiaj :
1 – angrenare diferențial;
2 – treapta de mers înapoi;
3 – treapta 6;
4 – treapta 5;
5 – treapta 1;
6 – treapta 3;
7 – treapta 4;
8 – treapta 2;
Acest tip de transmisie poate fi acționată de către conducător în modul automat sau
manual, prin intermediul levierului schimbătorului, respectiv al padelelor de comutare de la
nivelul volanului.
În figura 2.6 se prezintă cele două seturi de ambreiaje și modul de cuplare a trep telor
de viteză pentru cutia cu dublu ambreiaj .
Figura 2.6. Modalitatea de cuplare a l treptelor cutiei cu dublu ambreiaj
In semi cutia 1 este cuplata treapta 1. In semi cutia 2 este deja cuplata mecanic treapta 2. Ambreiajul
primar ( K1 conform VW) este inc his. Ambreiajul secundar ( K2 conform VW) este deschis. Cand este necesara
trecera din treapta 1 în treapta 2, ambreiajul primar se deschide iar ambreiajul secundar se inchide. In semi cutia
1 va fi deja preselectata treapta 3.
9 – angrenaje diferențial;
10 – diferențial;
11 – arbore de intrare 1;
12 – arbore de intrare 2;
13 – ambreiaj 2;
14 – ambreiaj 1.
16
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 2.7. Variatia momentului transmis ambreiajelor cutiei cu dublu ambreiaj
Retrogradare din tr. 6 in tr. 2 in mai putin de 0,9 secunde
Figura 2.8. Mecanismul de cuplare a treptelor cutiei de viteye cu dublu ambreiaj
Avantajul acestei soluții constă în posibilitatea de a schimba vitezele fără
întreruperea puterii sau momentului transmis (Figura 2.7). În schimb apărea dezavantajul că
cele două ambreiaje operau într -o baie de ulei care avea rolul de a menține temperaturile la
un nivel scăzut iar uleiul avea nevoie de pompe de injecție mari care să mențină fluiditatea
lichidului în sistem.
Pentru a înlătura acest dezavantaj, noua generație a pachetului BorgWarner se
bazează pe discuri de ambreiaj umede care au nevoie de pompe mai mici și de lubrifiere mai
scăzută. În plus, materialele din care sunt construite discurile de ambreiaj au fost și ele
17
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
modificate pentru a permite schimbul de temperatură. Acestea nu se degradează la frecare,
permițând o durată de viață sensibil mai lungă.
2.2.2. Cutia de viteze secvențială
Principi ul de funcționare al acestor tipuri de transmisii este foarte asemănător cu cel
al transmisiilor manuale, diferența în acest caz fiind faptul că selectarea vitezelor se face cu
ajutorul unor actuatoare hidraulice (Figura 2.9). Spre deosebire de transmisia prezentată mai
devreme, avantajul acestei transmisii este acela de a putea selecta secvențial, adică poate
sări direct la treapta necesară fără a fi necesară trecerea prin fiecare treaptă.
Un examplu ar fi atunci când în cazul frânării bruște autoturismul se află în treapta
a cincea, iar pentru a continua drumul avem nevoie de a schimba în treapta a treia. Acest
lucru se va face direct fără a fi necesară o trecere prin treapta a patra .
Aceste transmisii sunt practic cutii manua le acționate automat, ușor de utilizat și care
scad timpul de selectare și cuplare a treptelor.
Figura 2.9. Cutia de viteze secvențială
2.2.3. Cutia de viteze cu variație continuă a raportului de transmitere
Transmisiile care au în componență cutii de viteze mecanice în trepte oferă maxim
cinci sau șase rapoarte de transmitere, ceea ce determină rezolvarea în mod incomplet,
discontinuu și frecvent neeconomic a adaptării motorului la cerințele autopropulsării
automobilului. Utilizarea cu eficiență maximă a performanțelor sursei energetice este
posibilă numai prin utilizarea unei cutii de viteze cu variație continuă a raportului de
transmitere.
18
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Transmisiile cu variație continuă a raportului de transmitere, denumite
CVT(Continous Variable Transmission) conform documentației Volkswagen , pe lângă
mecanismele clasice de adaptare și transfer al fluxului de putere, au în componența lor și
convertizoare mecanice de cuplu cu variație continuă a raportului de transmitere.
Variatoarele mecanice ce intră în componența cutiilor cu variație continuă a
raportului de transmitere sunt bazate pe principiul transmiterii fluxului de putere între
unitatea de intrare și cea de ieșire printr -un element de legătură, rigid sau flexibil, care prin
modificarea poziției față de aceste două elemente determină modificarea raportului de
transmitere. Singura soluție aplicabilă în producția de serie este cea a convertizoarelor cu
fulii de diametru variabil, cu element intermediar flexibil, continuu sau articulat.
În figura 2.10 se poate ved ea cureaua metalică făcută din oțel extra rezistent care
angrenează pe cele două role cu diametru variabil. Una este montată pe arborele conducător,
care primește mișcarea de la motor prin ambreiaj și o altă rolă care este montată pe arborele
condus, conec tat la diferențial.
Figura 2.10 .Variator mecanic al cutiei de viteze cu variație continuă a raportului de transmitere
O altă consecință pozitivă este sporirea gradului de confort: urcarea unei pante mai
lungi este însoțită inevitabil de demultiplicări r epetate, pe măsură ce motorul încearcă să
găsească puterea necesară. Datorită acestui tip de transmisie, turația motorului rămân e
constantă , autoreglându -se uniform pentru a asigura menținerea momentului mecanic
necesar . Acest tip de transmisie reduce pier derile de putere în mai mare măsură decât
transmisiile automate convenționale, rezultatul constând în ameliorarea eficienței și
accelerației.
19
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Utilizarea cutiilor cu variație continuă a raportului de transmitere asigură:
• îmbunătățirea performanțelor dinamice și de consum, în special în regimurile tranzitorii,
prin adoptarea din domeniul de reglare a raportului optim de transmitere;
• sporirea duratei de utilizare a motorului prin transmiterea fluxului de putere în mod
continuu;
• ameliorarea confortului î n conducere prin automatizarea cuplării ambreiajului și a
schimbării rapoartelor de transmitere;
• îmbunătățirea controlului emisiilor poluante și reducerea nivelului de zgomot.
Pentru a fi adaptabil la autoturisme, acest tip de transmisie trebuie să răspund ă
următoarelor cerințe:
• să ofere o gamă de reglare comparabilă sau superioară transmisiilor clasice, mecanice
în trepte cu comandă manuală sau automată;
• să transmită puteri mari în condiții de randament maxim;
• să fie compacte, pentru ca într-un ansamblu de transmisie monobloc să poată echipa
autoturisme cu echipamentul de tracțiune organizat în varianta totul pe față transversal;
• să ofere ansamblului transmisiei o fiabilitate compatibilă cu soluțiile clasice;
• să implice costuri minime de fabricație și între ținere;
• să necesite un sistem de comandă și de reglare simplu, fiabil și compatibil cu celelalte
sisteme incluse în construcția autoturismelor: injecția de benzină, sistemul de prevenire a
blocării roților la frânare etc.
Tipurile de variatoare a raportulu i de transmitere sunt prezentate în figura 2.11.
Figura 2.11 . Tipuri de variatoare ale raportului de tranmitere
20
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
În funcție de sarcina motorului aceste role își modifică diametrul astfel încât se
modifică și raportul de transmitere, motorul rămânând la turație constantă.
Sistemul folosește o transmisie prin lanț, un ambreiaj multiplu cu răcire prin ulei,
inițial din șase părți, mai târziu din șapte pentru a -i permite să facă mai bine față cuplului
motoarelor turbodiesel mai mari și electronica complexă p entru a depăși lipsurile
tradiționale ale mecanismului de t ransmisie variabilă continuă (Figura 2.12).
Transmisia este monitorizată și reglată prin program ul de reglare dinamică , care
urmărește alimentarea dispozitivului de acționare, condițiile de acționa re și sarcina
motorului pentru a calcula raportul optim de transmisie pentru eficiența carburantului sau
performanța maximă așa cum este pretins de utilizator. Mecanismul de transmisie poate
selecta antrenarea inferioară preprogramată a unui motor pentru c reșterea performanței sau
antrenarea superioară/supraîncărcarea pentru îmbunătățirea economiei.
Din anul 2004 cutiile de viteze au oferit o selecție manuală a unui mod sportiv de
preselectare a aplicației de performanță. Sistemul electronic include de asemenea senzori
pentru a detecta dacă vehiculul se deplasează pe pantă și asigură frânarea suplimentară a
motorului în asemenea circumstanțe.
Acest tip de cutie de viteze oferă de asemenea un număr de raporturi fixe, de
acționare selectabile care sunt acț ionate, fie din pârghia mecanismului de acționare într -un
mod secvențial, fie prin comandă prin buton opțional. Versiunile mai timpurii au oferit 6
rapoarte, din anul 2004 acestea au crescut la 7. Aceste comenzi pot să treacă, de asemenea,
la modalitatea s emiautomată când se activează una din pedale dispuse langa volan , totuși
ele revin la comandă, complet automată după câteva secunde. Aceasta cutie de viteze se
folosește doar la modelele cu tracțiune față . Nu este compatibila cu tracțiunea integrală sau
la autoturismele cu motor dispus transversal.
Dacă la început cuplul maxim ce putea fi transmis era de m axim 310Nm acum acesta
este majorat la 400Nm datorită îmbunătățirilor aduse acestui tip de transmisie.
21
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 2.12 . Cutie de viteze cu variație continuă a raportului de transmitere
2.2.4. Cutia de viteze automatatizată cu dispunere longitudinală
Cutiile de viteze automatizate (figura 2.13) a u posibilitate a de a selecta treptele
manual. A cesta de cutie este larg folosită în industria automobilistică, fiecare producător
dându -i un alt nume ( VAG -Tiptronic, BMW -Steptronic, Mercedes -TouchShift, Volvo –
Geartronic )
Prin comutarea fără întrerupere a forței de tracțiune, în orice moment este posibilă
trecerea de la funcționarea automată la acționarea manuală. L a atingerea limitei de turație
din motive de siguranță, cutia de viteze trece la faza superioară automat și în modul manual
(depășirea în tracțiune nu este întreruptă prin utilizarea limitatorului de turație).
Transmisia automatizată de acest tip permite c onducerea sport și utilizarea controlată
a frânei de motor prin coborârea într -o treaptă inferioară înaintea unei curbe.
Figura 2.13 . Cutia de viteze automatatizată cu dispunere longitudinală
22
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Un aspect dinamic important al transmisiilor planetare îl cons tituie circulația de
putere care reprezintă distribuția puterii de intrare pe ramurile transmisiei împreună cu
sensul de transmitere dat de sensul vitezelor unghiulare ale arborilor.
Cutiile de viteze automatizate , în denumirea populară mai sunt numite și cutii
„hidramate”. Această denumire se datorează cutiilor de viteze automate produse de
compania General Motors sub denumirea de Hydra -Matic . Cutiile „hidramate” sunt de fapt
cutii automate clasice cu hidrotransformator și mecanisme planetare.
2.3. Mod de funcționare și componente
În funcționarea cutiilor de viteze automate, schimbarea treptelor de viteză este
posibilă fără intervenția conducătorului auto. Cel care decide momentul optim pentru
schimbarea treptelor de viteză, este calculatorul electronic de control al cutiei de viteze în
funcție de poziția pedalei de acclerație, de viteza automobilului și de viteza cu care pedala
de accelerație este apăsată. Toate aceste informații sunt citite cu ajutorul unor senzori de
mare precizie.
O cutie de viteze automată este compusă din trei subsisteme (componente):
• hidrotransformatorul , numit și convertizorul de cuplu ;
• ansamblul de mecanisme planetare cu ambreiajele și frânele multidisc;
• modulul electro -hidraulic de comandă și control.
Figura 2.14. Cutie de vi teze automată
1. arborele de intrare în cutia de viteze (legătura cu motorul termic)
2. ambreiajul de blocare a hidrotransformatorului cu alunecare controlată și elemente de
amortizare
23
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3. pompa de ulei pentru controlul presiunii de lucru
4. mecanismele planetare și actuatoarele de schimbare a treptelor (ambreiaje și frâne
multidisc)
5. arborele de ieșire din cutia de viteze (legătura cu transmisia longitudinală, cardanică)
6. sistemul de blocare pentru parcare (poziția P a levierului de programe)
7. legătura mecanică cu levie rul selector de programe
8. modul electro -hidraulic de control (conține senzori, supape electromagnetice și
calculatorul cutiei de viteze)
9. modulul electronic de comandă și control (calculatorul cutiei de viteze)
10. supape cu electromagnet (solenoid) pentru acțio narea ambreiajelor și frânelor multidisc
11. hidrotransformator (convertizor de cuplu)
2.3.1. Hidrotransformatorul – Convertorul de cuplu
Rol: Hidrotransformatorul este un cuplaj(ambreiaj) hidraulic care face legătura între
motorul termic și transmisie, cu ajutorul unui fluid de lucru. Hidrotransformatoarele
(convertor de cuplu, hidroambreiaj, ambreiaj hidrodinamic) sunt utilizate în industria
automobilelor deoarece prezintă unele avantaje: permite demararea mai lină a
automobilului, este posibilă amortizarea oscilațiilor de răsucire și deplasarea în priză directă
chiar și la viteze foarte reduse.
Componente : Ambreiajul hidrodinamic este format di ntr-un rotor -pompă , montat
pe arborele de ieșire al motorului plasat în continuarea volantului și dintr -un rotor -turbină ,
montat pe arborele ce intră în transmisie. Cele două componente au la partea exterioară
palete radiale plane . Întregul ansamblu este închis într -o carcasă etanșă, umplută în
proporție de 85% cu ulei mineral pentru turbine.
Figura 2.15 . Hidrotransformator – Convertor de cuplu
24
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
În figura 2.15 sunt prezentate subansamblele din care este alcătuit hidrotransformatorul:
• pompă
• turbină
• stator sau difuzor
Convertorul de cuplu are rol de element de cuplare progresivă, de aceea în
transmisiile moderne este folosit doar la plecarea de pe loc (viteza automobilului fiind sub
25 km/h) și la schimbarea treptelor, după care este blocat pentru a crește randamentul
transmisiei.
2.3.2. Mecanismele planetare
Realizarea unei trepte de viteză într -o cutie de viteze automată, se face prin
intermediul mai multor mecanisme planetare (simple, Ravigneax sau Lepelletier).
Comparativ cu o cutie de viteze manuală cu angrenaje simple la care o treaptă de viteze este
formată de o singură pereche de roți dințate, o cutie de viteze automată realizează o treaptă
de viteze utilizând mai multe mecanisme planetare . Prin blocarea elementelor componente
ale mecanismului planet ar (roată solară, platou port -sateliți, coroană) se obțin diferite
rapoarte de transmitere, care înseriate formează un raport al cutiei.
Avantajele mecanismelor planetare comparativ cu angrenajele cu roți dințate simple:
• poziționarea coaxială a arborilor de intrare și de ieșire din transmisie;
• formă constructivă simetrică, circulară;
• distribuirea cuplului și a puterii pe mai multe perechi de angrenaje în cadrul unui
mecanism planetar;
• permit automatizarea mult mai ușor.
Aceste avantaje implică o mai bună e chilibrare dinamică a cutiei de viteze, cu efecte
benefice asupra solicitărilor din lagăre, a zgomotului și vibrațiilor din timpul funcționării.
În plus, la același cuplu transmis, datorită angrenării în trei sau patru puncte ale
mecanismului planetar, rez ultă roți dințate mai mici cu viteze și forțe de angrenare
micșorate, construcții cu gabarite reduse, greutate și mase inerționale mai mici, utilizarea
mai rațională a spațiului disponibil de amplasare.
Dezavantajele mecanismelor planetare sunt:
• construcți e mai complicată;
• cost ridicat de producție.
25
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Cutiile de viteze planetare se caracterizează prin aceea că unele dintre roțile dințate
execută în același timp o mișcare de rotație în raport cu propria lor axă și o mișcare de
revoluție în raport cu axa centrală a mecanismului. Roțile dințate sunt cilind rice și au dinții
drepți sau înclinați. Schimbarea treptelor se face cu ajutorul unei frâne, al unui ambreiaj sau
combinat, roțile dințate fiind permanent angrenate.
În raport cu cutiile de viteze normale, cele planetare prezintă avantajele:
• trecerea de la o treaptă la alta se face mai ușor;
• viteza medie a automobilului crește, schimbarea treptelor făcându -se fără pauze;
• funcționarea silențioasă;
• se pretează la automatizare;
• permit obținerea unor rapoarte de transmisie mari, la dimensiuni de gabarit mic.
În același timp, însa, cutiile de viteze planetare au o construcție complicată care cere
precizie mare de execuție, echilibraj perfect, montaj de precizie.
Pentru ca un mecanism planetar simplu să poată constitui o transmisie, trebuie ca
unul din cei trei arbori să devină arbore conducător, altul arbore condus, iar al treilea
să poată fi imobilizat (cu ajutorul unei frâne sau al unui ambreiaj).
Mecanismele planetare pot fi cu angrenare interioară și cu angrenare exterioară.
În mișcarea lor complexă, un punc t de pe circumferința pinioanelor sateliți descrie o
curbă epicicloidă (la angrenare exterioară) sau hipocicloidă (la angrenarea interioară).
2.3.3. Ambreiajele și frânele pentru cuplarea treptelor(ambreiaje multidisc)
Cu ajutorul ambreiajelor și a frânel or multidisc (Figura 2.16) este realizată cuplarea
sau mai bine spus formarea treptelor de viteză. Aceste plăcuțe multidisc au rolul de a cupla
două elemente pentru a se roti cu aceeași turație, care au rolul de ambreiaj, sau de a bloca
un element la turaț ie zero, numită frână.
Figura 2.16 Componentele unui ambreiaj/frână multidisc de cutie automată
26
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Acționarea ambreiajelor sau a frânelor, se face cu actuatoare hidraulice, controlate
prin intermediul unor supape electromagnetice, de către modulul electronic de comandă.
2.3.4. Modulul electronic de comandă
Acest sistem asigură preluarea semnalelor de la motor și de la senzori, prelucrarea
acestor date și transmiterea semnalelor de comandă la elementele de execuție (actuatoarele
hidraulice).
Figura 2.16 Modul electrohidraulic de comandă pentru o cutie de viteze automată
Cutiile de viteze automate sun t utilizate în general pe autoturismele de clasă medie
și superioară, datorită avantajelor pe care la au:
• transmite un cuplu mare;
• amplifică puterea primită de la motor;
• trecerea de la o treaptă la alta se face lin și fără șocuri;
• funcționare mai silențioasă.
Pentru automobilele de la care se așteaptă confort sporit în timpul rulării (zgomote
și șocuri reduse), conducere mai ușoară și forțe de tracțiune ridicate, este indicat să se
folosească o cutie de viteze automată. Aceasta, comparativ cu o cut ie manuală, îndeplinește
foarte ușor aceste cerințe datorită principiului de funcționare.
27
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
CAPITOLUL 3. CUTIA DE VITEZE CU DUBLU AMBREIAJ ADAPTAT Ă
AUTOTURISMELOR HIBRIDE
3.1 Construcție și funcționare
La modelele hibride se introduce un nou model de transmisie cu dublu ambreiaj.
Datorită formei constructive compacte, aceasta poate fi montată și la clasele A0 și B de
autovehicule. La autoturismul Golf GTE, spre exemplu, transmisia cu dublu ambreiaj este
codificată 0DD și este acționată de un motor alimentat cu benzina supraalimentat de 1,4 l și
110 kW și un motor electric de 75 kW. Transmisia este proiectată special pentru acest mix
de tracțiune, oferind plăcere de conducere cu un consum minim de combusti bil. În
continuare vă voi prezenta mai multe informații despre structura și modul de funcționare al
transmisiei cu ambreiaj dublu de acest tip .
Cutia de viteze cu dublu ambreiaj 0DD a fost special dezvoltată de Volkswagen
pentru autovehiculele hibride. Ea este produsă în uzina din Kassel, continuând istoria de
succes a cutiilor de viteze cu dublu ambreiaj.
3.2 Istoria cutiei de viteze cu dublu ambreiaj
28
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.3 Principiul de bază al cutiei de viteze cu dublu ambreiaj
Cutia de viteze cu dublu ambreiaj este compusă din două cutii de viteze manuale
(semicut ii de viteze) cu două ambreiaje: cel primar denumit K1 și cel secundar denumit K2.
Ambreiajul primar transmite cuplul la semicutia de viteze 1. În semicutia de viteze 1 pot fi
selectate treptele de viteză 1 , 3 și 5. Ambreiajul secundar transmite cuplul la semicutia de
viteze 2. În semicutia de viteze 2 pot fi selectate treptele de viteză 2, 4, 6 și R. (figura 3.1)
Figura 3.1 Cutie de viteze cu dublu ambreiaj Figura 3. 2 Cutie de viteze cu dublu ambrei aj
Această structură permite schimbarea mai rapidă a treptelor, fără întreruperea
fluxului forței de trac țiune. Atunci când ambreiajul primar este închis și o treaptă de viteză
este cuplată în semicutia de viteze 1, forța este transmisă prin intermediul acestei semicutii
către trans misia finală. Dacă ambreiajul primar este deschis, s e închide simultan ambreiajul
secundar . Forța este transmisă a poi prin intermediul treptei cuplate în semicutia 2 către
transmisia finală. (figura 3.2)
3.4 Cutia de viteze cu dublu ambreiaj montată pe un autoturism cu propulsie hibrida
(Golf GTE)
Fiind un autovehicul hibrid, Golf GTE funcționează în următoarele re gimuri:
– numai cu motorul electric (e -mașina)
– numai cu motorul cu ardere internă
– cu ambele motoare (boost)
În toate regimurile de funcționare, cutia de viteze cu dublu ambreiaj schimbă treptele
29
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
fără întreruperea fluxului de putere.
3.4.1 Specificații tehnice ale autoturismului Golf GTE
Comutarea între regimurile de funcționare este realizată prin intermediul unui al
treilea ambreiaj. Ambreiajul cuplează sau decuplează cele două motoare, fiind denumit din
acest motiv, ambreiaj de dec uplare și simbolizat K0.
Tabelul 3.1 Specificaț iile tehnice ale autoturismului VW Golf GTE
3.4.2 Specificații tehnice ale cutiei de viteze cu dublu ambreiaj tip 0DD
Cutia d viteze cu dublu ambreiaj de acest tip este compusă din următoarele:
– Modulul Hibrid
– Cutie de viteze manuală cu radiator de ulei de transmisie
– Unitate mecatronic. (Figura 3.3)
30
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 3.3 Componentele cuiei de viteze cu dublu ambreiaj pentru modelele hibride
3.4.3 Modulul de propulsie hibrid
Modulul hibrid este compus din:
– Carcasă
– Manta răcire
– Motor electric (e-mașina)
– Pachet ambreiaje multidisc umede
Pachetul de ambreiaje multidisc cup rinde ambreiajul de decuplare precu m și
ambreiajele de tracțiune primar și secundar . Componentel e de bază ale motorului electric
sunt rotorul și statorul. (Figura 3.4)
Figura 3.4 Vedere de ansamblu a modulului hibrid
31
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.4 Pachetul de ambreiaje
În modulul h ibrid se află cele două ambreiaje de tracțiune (K1 și K2 ), ambreiajul de
decuplare (K0) și motorul electric(e -Mașina). Toate cele trei ambreiajele sunt ambreiaje
multidisc u mede. Ambreiajul de decuplare cuplează sau decuplează motorul cu ardere
internă de motorul electric. Ambreiaju l de decuplare este închis atunci când:
– Motorul electric pornește motorul cu ardere internă.
– Autovehiculul este acționat de motorul cu ardere internă.
– Autovehiculul este acționat de ambele motoare.
Ambreiajul de decuplare este deschis numai atunci când autovehiculul este acționat
de către motorul electric. (Figura 3.5)
Figura 3.5 Vedere de ansamblu a pachetului de ambreiaje
3.4.5 Cutia de viteze manuală
Carcasa cutiei de viteze este confecționată din aliaj de aluminiu. În carcasa cutiei de
viteze sunt montate următoarele componente:
– Doi arbori de intrare montați concentric, ce se rotesc independent
– Doi arbori de ieșire
– Patru tije selectoare, pentru selectarea/cuplarea treptelor de viteză
– Un suport de lagăre care separă c arcasa angrenajelor de modulul h ibrid
– Un dispozitiv de blocare la parcare
– Un diferențial cu transmisie principală
32
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 3. 5 Secțiune cutie de viteze
Pinioanele sunt montate fix pe arborii de intrare. Pe arborii de ieșire 1 și 2, sunt
montate roțile dințate ale treptelor de viteză (montate liber), manșoanele de cuplare cu
sincronizatoare precum și pinioanele transmisiei principale. Ambii arbori de ieșire au
pinioane ce acționează ro ata dințată condusă a tr ansmisiei principale (coroana
diferențialului). Toate roțile dințate au dantură înclinată, asigurând astfel o funcționare cu
zgomot redus. (Figura 3.5)
Arborele de intrare 1 este tubular. Pe acesta sunt fixate pinioanele treptelor 1, 3 și 5
precum și o roa tă de semnal pentru înregistrarea turației. Pinioanele fixe angrenează cu roțile
dințate libere ale treptelor de viteză situate pe arborii de ieșire 1 și 2. Arborele de intrare 1
este fixat în carcasa cutiei de viteze prin intermediul unui rulment radial c u bile. Între arborii
de intrare 1 și 2 există doi rulmenți cu role ace.
Figura 3.6 Arborele de intrare 1
33
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Ambreiajul de decuplare este alimentat cu ulei prin două canalizații situate în
capacul lagărului cu rulment cu bile și în carcasa cutiei de viteze. Uleiul trece mai departe
prin orificiile din arborele de intrare 1.
Un tub interior din oțel divizează cele două fluxuri de ulei în arborele de intrare 1.
Prin interiorul tubului, circulă uleiul sub presiune necesar acționă rii ambreiajului de
decuplare . Uleiul necesar răcirii, este transportat printre tubul interior și arborele de intrare
1. Uleiul se deplasează către ambreiajul de decuplare prin orificiile arborelui de intrare 1.
(Figura 3.7)
Figura 3. 7 Vedere t ub interior arbore intrare 1 ( sectiune lon gitudinala)
Arborele de intrare 2 este montat peste arborele de intrare 1, sprijinindu -se pe doi
rulmenți cu role ace. Pe el sunt fixate pinioanele treptelor 2, 4, 6 și marșarier R. Pinionul
mare acționează asupra roților dințate ale treptelor 4 și 6. Pen tru înregistrarea turației,
arborele de intrare 2 are de asemenea o roată semnal. Rulmentul radial cu bile al arborelui
de intrare 2 este montat în suportul lagărelor. (Figura 3.8)
Figura 3. 8 Arborele de intrare 2
Arborele de ieșire 1 se sprijină în capătul dinspre carcasa cutiei de viteze pe un
rulment radial cu bile (lagăr fix). La aproximativ 2/3 din lungimea sa, se sprijină în suportul
lagărelor, pe un rulment cu role cilindrice (lagăr liber). Datorită acestui s istem flexibil de
sprijinire, forțele axiale și radiale pot fi preluate foarte bine. Între carcasa cutiei de viteze și
suportul lagărelor se află manșoanele de cuplare cu sincronizatoare și roțile dințate ale
34
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
treptelor 1, 4 și R. Pinionul transmisiei princ ipale, angrenează cu coroana diferențialului în
fața suportului lagărelor. Transmisia forțelor între roțile dințate ale treptelor și arborele de
ieșire se face prin intermediul a două manșoane de cuplare cu sincronizatoare. Unul dintre
manșoane acționează treptele 1 și 4, celălalt treapta de mers înapoi.
Arborele de ieșire 2 se sprijină în capătul dinspre carcasa cutiei de viteze pe un
rulment radial cu bile (lagăr fix). La aproximativ 2/3 din lungimea sa, se sprijină în suportul
lagărelor, pe un rulment cu role cilindrice (lagăr liber). Între carcasa cutiei de viteze și
suportul lagărelor se află manșoanele de cuplare cu sincronizatoare și roțile dințate ale
treptelor 2, 3, 5 și 6. Pinionul transmisiei principale, angrenează cu coroana diferențialului
în fața suportului lagărelor. Datorită acestei dispuneri în fața suportului de capăt, pinionul
arborelui de ieșire 2 este denumit de asemenea „pinion satelit”.
Tijele selectoare se sprijină în carcasa cutiei de viteze și în suportul lagărelor pe
rulmenți linia ri cu bile. Furcile de acționare a manșoanelor de cuplare sunt montate fix pe
tijele selectoare. Cuplarea celor șase trepte de mers înainte și a treptei marșarier se face prin
intermediul celor patru tije selectoare. În cazul prezentei cutii de viteze, dep lasarea furcilor
se face hidraulic. La fiecare capăt al tijei selectoare se gasește câte un cilindru hidraulic.
Uleiul din mecatronic ajunge la cilindri hidraulici prin intermediul unor canalizații de ulei,
deplasând tijele selectoare. Fixarea poziției tij ei selectoare se face cu ajutorul unei bile
pretensionate elastic ce acționează asupra unei suprafețe de blocare situată pe tijă. Magnetul
de pe furca de cuplare servește la înregistrarea poziției actuale.
Ambii cilindri ai tijei selectoare sunt
depresu rizați. Bila pretensionată elastic apasă pe
suprafața de blocare menținând tija selectoare
neacționată în poziția neutră.
35
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Presiunea hidraulică este aplicată
cilindrului din dreapta tijei selectoare, învingând
forța de apăsare a bilei pe suprafața de blocare a
furcii. Tija selectoare este împinsă împreuna cu
furca de cuplare înspre stânga. Geometria
suprafeței de blocare asistă suplimentar deplasarea
tijei selectoare, după o anumită cursă.
Treapta este cuplată.
Procesul de schimbare hidraulică a
treptelor este încheiat. Nu mai este aplicată
presiune pe cilindri. Adâncitura de pe suprafața de
blocare împreună cu forța elastica de pretensionare
a bilei mențin manșonul de cuplare în poziție.
Treapta rămâne cuplată.
Inelele de sincronizare a turației tre ptelor de deplasare înainte și marșarier sunt
acoperite cu un strat de fricțiune pe bază de carbon. Materialul de fricțiune poate fi expus
unor solicitări mecanice și termice ridicate, fără a se deteriora. Utilizarea carbonului permite
ca pentru prima dată , toate treptele să fie simplu sincronizate. (Figura 3.9)
Figura 3.9 Vedere de ansamblu a mecanismului de sincronizare/cuplare
36
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.5.1 Interacțiunea dintre ambreiaje
Deplasarea doar cu motorul electric
Ambreiajul de decuplare (K0) este
deschis. Mașina electrică funcționează în
regim de motor, antrenând autovehiculul.
Motorul cu ardere internă este oprit și
decuplat din traseul de antrenare.
Deplasarea cu motorul cu ardere internă
Ambreiajul de decuplare (K0) este
închis. Motor ul cu ardere internă
antrenează autovehiculul, iar motorul
electric poate fi utilizat, dacă este cazul, ca
generator.
Deplasare cu motorul electric și motorul cu ardere internă (boost)
Ambreiajul de decuplare (K0) este
închis. Motorul cu ardere inter nă
antrenează autovehiculul împreună cu
motorul electric. În regimul ”Boost”,
motorul electric susține motorul cu ardere
internă până la cuplul maxim posibil.
37
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.5.2 Diagramele fluxului de putere
În ilustrațiile următoare este prezentată funcționarea cu motorul cu ardere internă.
Fluxul de putere este transmis prin intermed iul ambreiajului de decuplare . Fluxul de putere
în regimurile electric sau boost, sunt identice.
Fluxul de putere în treapta 1
Cuplul motor este transmis
arborelui de intrare 1 (AI1) prin
intermediul ambreiajului de tracțiune (K1),
aflat în stare cuplată. Pinionul central de pe
arborele de intrare 1, angrenează roata
treptei 1 situată pe arborele de ieșire 1
(AE1). Manșonul de cup lare cu
sincronizator cuplează roata treptei 1 cu
arborele de ieșire 1. Cuplul este transmis în
continuare coroanei diferențialului (CD)
prin intermediul pinionului transmisiei
principale (PTP1), ajungând apoi la roți.
Fluxul de putere în treapta 2
Cuplul motor este transmis arborelui de
intrare 2 (AI2) prin intermediul ambreiajului
de tracțiune (K2), aflat în stare cuplată.
Pinionul mic de pe arborele de intrare 2,
angrenează roata treptei a 2 -a situată pe
arborele de ieșire 2 (AE2). Manșonul de
cuplare cu sincronizator cuplează roata treptei
a 2-a cu arborele de ieșire 2. Cuplul este
transmis în continuare coroanei diferențialului
(CD) prin intermediul pinionului transmisiei
principale (PTP2), ajungând apoi la roți.
38
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Fluxul de putere în treapta 3
Cuplul motor este transmis arborelui
de intrare 1 (AI1) prin intermediul
ambreiajului de tracțiune (K1), aflat în stare
cuplată. Primul pinion de pe arborele de
intrare 1, angrenează roata treptei a 3 -a situată
pe arborele de ieșire 2 (AE2). Manșonul de
cuplare cu sincronizator cuplează roata treptei
a 3-a cu arborele de ieșire 2. Cuplul este
transmis în continuare coroanei diferențialului
(CD) prin intermediul pinionului transmisiei
principale (PTP2), ajungând apoi la roți.
Fluxul de putere în treapta 4
Cuplul motor este transmis arborelui de
intrare 2 (AI2) prin intermediul ambreiajului de
tracțiune (K2), aflat în stare cuplată. Pinionul
mare de pe arborele de intrare 2, angrenează
roata treptei a 4 -a situată pe arborele de ieșire 1
(AE1). Manșonul de cuplare cu sincronizator
cuplează roata treptei a 4 -a cu arborele de ieșire
1. Cuplul este transmis în continuare coroanei
diferențialului (CD) prin intermediul pinionului
transmisiei principale (PTP1), ajungând apoi la
roți.
39
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Fluxul de putere în tr eapta 5
Cuplul motor este transmis arborelui
de intrare 1 (AI1) prin intermediul
ambreiajului de tracțiune (K1), aflat în stare
cuplată. Ultimul pinion de pe arborele de
intrare 1, angrenează roata treptei a 5 -a situată
pe arborele de ieșire 2 (AE2). Man șonul de
cuplare cu sincronizator cuplează roata treptei
a 5-a cu arborele de ieșire 2. Cuplul este
transmis în continuare coroanei diferențialului
(CD) prin intermediul pinionului transmisiei
principale (PTP2), ajungând apoi la roți.
Fluxul de putere î n treapta 6
Cuplul motor este transmis arborelui de
intrare 2 (AI2) prin intermediul ambreiajului de
tracțiune (K2), aflat în stare cuplată. Pinionul
mare de pe arborele de intrare 2, angrenează
roata treptei a 6 -a situată pe arborele de ieșire 2
(AE2). Manșonul de cuplare cu sincronizator
cuplează roata treptei a 6 -a cu arborele de ieșire
2. Cuplul este transmis în continuare coroanei
diferențialului (CD) prin intermediul pinionului
transmisiei principale (PTP2), ajungând apoi la
roți.
40
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Fluxul de putere în treapta de mers înapoi
Cuplul motor este transmis arborelui
de intrare 2 (AI2) prin intermediul
ambreiajului de tracțiune (K2), aflat în stare
cuplată. Pinionul mic de pe arborele de
intrare 2, angrenează roata treptei a 2 -a
situată pe arborele de ieșire 2 (AE2). Roata
treptei a 2 -a angrenează roata treptei de mers
înapoi R, situată pe arborele de ieșire 1
(AE1). În acest mod se realizează
schimbarea direcției. Astfel se poate renunța
la un arbore de ieșire suplimentar. Manșonul
de cuplare cu si ncronizator cuplează roata
treptei de mers înapoi R, cu arborele de ieșire 1. Cuplul este transmis în continuare coroanei
diferențialului (CD) prin intermediul pinionului transmisiei principale (PTP1), ajungând
apoi la roți.
3.4.6 Unitatea mecatronic ă
Mecatronicul este montat în cutia de viteze și separat de caracasa angrenajelor printr –
un perete. Trecerile către carcasa angrenajelor pentru senzorii de cursă și de turație sunt
etanșate. Mecatronicul este imersat în ulei de transmisie. Acest lucru are ca e fect timpi de
răspuns mai rapizi și zgomote de funcționare reduse. Transferul de ulei între mecatronic și
carcasa angrenajelor se face printr -un orificiu de supraplin de ulei.
3.4.6.1 Pompa de ulei
Motorul pompei hidraulice este un motor de curent contin uu fără perii. El acționează
două pompe cu pinioane, prin intermediul unui arbore. Odată cu deschiderea ușii șoferului,
pompa pornește pentru a crește presiunea uleiului. Motorul funcționează permanent în
timpul deplasării, cu excepția cazului în care mane ta selectorului se află în pozițiile P sau
N. Turația minimă este de 450 rot/min. Încărcările diferite din zona angrenajelor și cea a
ambreiajelor determină debitul de ulei de ungere și de răcire, și influențează turația
motorului. (Figura 3.10)
41
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 3 .10 Vedere de ansamblu a pompei de ulei a unitatii mecatronic
3.4.6. 2 Electrovalvele
Mecatronicul conține electrovalve proporționale (Figura 3.11) . Electrovalvele sunt
comandate de mecatron ic printr -un semnal modulat . Durata de activare a electrovalvelor
determină intensitatea câmpului magnetic și astfel cursa armăturii. Pistonul se deplasează
odată cu armătura, controlând supapa proporțional c u semnalul primit. Această comandă
permite reglarea debitului de ulei în funcție de necesități.
Figura 3.11 Vedere de ansamblu a electrovalvelor
La cutia de viteze cu ambreiaj dublu, cuplarea unei trepte se face în următoarea
succesiune:
– Mecatronicul acționează electric supapa de reglare a presiunii corespunzătoare semicutiei
respective.
42
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
– Uleiul trece prin supapa deschisă de reglare a presiunii corespunzătoare semicutiei de
viteze respective, către supapele de selectare a treptelor și ambreiajului.
– Supapa de selectare a treptei acționată electric se deschide, iar uleiul de transmisie curge
prin orificiul de admisie.
– Uleiul de transmisie acționează unul dintre pistoanele hidraulice de pe tija selectoare.
– Tija selectoare este deplasată axial.
– Furca selectoare acționează manșonul sincronizatorului roții dințate respective.
Treapta este cuplată.
3.4.6.3 Traductoarele și elementele de excuție
Mecatronicul conține numeroși senzori și electrovalve ce controlează și
monitorizează procesele de schimbare a treptelor.
3.4.7 Circuitul de ulei
În acest capitol vă voi prezenta detaliat circuitul de ulei al mecatronicului. Pentru a
ușura înțelegerea schemei hidraulice, elementele evidențiate din schemă au fost localizate
in ansamblul real al transmisiei.
În cadrul mecatronicului există două circuite de ulei (Figura 3.12) :
– Circuitul de ulei de joasă presiune, reglat la o presiune de 1,5 bar
– Circuitul de ulei de înaltă presiune, cu presiuni situate în intervalul 43 -53 bar.
Circuitul de presiune joasă de ulei este alimentat din baia de ulei a carcasei
angrenajelor. Circ uitul de presiune înaltă de ulei este alimentat din baia de ulei a
mecatronicului. Uleiului transferat între carcasa angrenajelor și mecatronic este filtrat și
răcit în permanență.
43
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 3.12 Circuitul de ulei al mec atronicului al cutiei de viteze cu dublu ambreiaj ce echipeaza
autoturismele hibride
44
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.7.1 Circuitul de joasă presiune de ulei
Circuitul de joasă presiune de
ulei unge angrenajele și răcește toate
ambreiajele (Figura 3.13) . Electrovalva
codificata N92 și trei supape hidrauli ce
reglează debitul din circuitul de ulei.
Înainte de a ajunge în carcasa
angrenajelor și la ambreiaje, uleiul
aspirat trece printr -un radiator și un
filtru de ulei.
Figura 3.13 Circuitul de ulei de joasă presiune
Răcirea ambreiajelor de tracțiune se primar si secumdar se face prin electrovalva
notata N92, atunci cand aceasta este neacționată. Dacă nu este nevoie sau există o nevoie
redusă de răcire, electrovalva este acționată electric. În momentul închiderii electrovalvei,
debitul de ulei către am breiajele de tracțiune se reduce.
Debitul de u lei prin conducta de comandă , de la ambreiajele de tracțiune spre supapa
cu 2/2 căi acționată hidraulic, este scăzut. Debitul de ulei și forța arcului nu mai sunt
suficiente pentru a menține supapa închisă. Es te deschisă datorită presiunii uleiului , ce există
în a doua conductă de comandă, dinspre tur. Uleiul curge înapoi în baie. Circuitul de joasă
presiune de ulei este reglat prin interacțiunea ambelor supape.
Dacă uleiul nu poate fi transportat prin filtru, presiunea uleiului din tur, între pompă
și filtru, crește. Presiunea crescută a uleiului se formează în amonte de supapa cu 2/2 căi
acționată hidraulic și conducta de comandă. Supapa este deschisă în sens opus forței arcului.
Componentele sunt răcite și u nse.
45
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Activarea răcirii ambreiajului de decuplare a motorului eletric
Electrovalva de reglare a presiunii
codificata N218, este comandată electric și
deschisă pentru a în chide ambreiajul de
decuplare al motorului electric . Uleiul
ajunge la ambreiaj de decuplare și începe
să îl închidă. Lamelele ambreiajului se
freacă între ele generând căldură. În
același timp, uleiul curge prin conducta de
comandă spre supapa cu 2/3 căi acționată
hidraulic. Supapa se deschide lasând să
treacă ulei suplimen tar pentru a răcii
ambreiajul .(Figura 3.14)
Figura 3.14 Circuitul de ulei pentru racirea ambreiajului
în faza de cuplare
Uleiul din circuitul de înaltă presiune acționează s upapa cu 2/3 căi, atunci când
ambreiajul de decuplare se închide.
Dacă debitul uleiului c rește în
continuare, ambreiajul de decuplare al
motorului electric se închide complet.
Lamelele nu se mai freacă. Supapa cu 2/3 căi
este închisă din nou, datorită creșterii
presiunii. (Figura 3.15)
Presiunea în creștere din conducta de
comandă închide s upapa cu 2/3 căi, atunci
când ambreiajul este complet închis.
Figura 3.15 Circuitul de ulei pentru racirea
ambreiajului în faza de cuplare completa
46
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.7.2 Circuitul de înaltă presiune de ulei
În circuitul de înaltă presiune de ulei există diferite electrovalve. Supapele sunt
acționate electric de către unitatea mecatronic ă, permițând astfel uleiului să curgă spre tijele
de selectare și ambreiaje. Un acumulator de presiune asigură alimentarea co nstantă cu ulei.
Senzorul de presiune hid raulică al cutiei de viteze , situat pe acumulatorul de presiune,
informează mecatronicul despre presiunea uleiului în circuitul de înaltă presiune. În funcție
de valoarea presiunii uleiului, mecatronicul stabilește poziția electrovalvei de control
codificată N93. Cei doi senzori de presiune (se nzorii de cursă ale ambreiajului primar și
secundar ) informează mecatronicul cu privire la presiunea uleiului ce acționează asupra
ambreiajelor. Aceste valori măsurate sunt ne cesare pentru schimbarea confortabilă a
treptelor.
Termenul „pompare în circuit“
Pentru reglarea presiunii în circuitul de
înaltă presiune de ulei, mecatronicul comandă
electrovalva N93. Supapa este adusă în poziție
centrală. Uleiul aspirat din baia d e ulei a
mecatronicului este pompat și filtrat în circuit.
Figura 3.16 Circuitul de ulei de înaltă presiune
Scurgerea uleiului de transmisie
Scurgerea completă a uleiului de transmisie se poate efectua numai utilizând testerul
de diagnosticare a l autovehiculului. Testerul de diagnosticare a l autovehiculului comandă
electrovalva N93. Supapa este adusă în poziția de „golire”. Uleiul curge înapoi în circuit,
iar circuitul de înaltă presiune de ulei se golește.
47
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
3.4.8 Procese în timpul schimbării automatizate a treptelor de viteze
Plecarea de pe loc
Pentru a înțelege mai bine procesele din unitatea mecatronic ă, sunt explicate în
continuare procesele de schimbare a treptelor, în cazul plecării de pe loc. Sunt descrise
etapele începând cu deschidere a ușii până la începerea deplasării. Condiții de pornire pentru
autovehicul: când autovehicul este parcat, iar maneta selectorului treptelor de viteză este în
poziția ”P”, sunt cuplate înt otdeauna treptele 1 și treapta de mers înapoi. Sunt parcurse
următoa rele etape:
1. Odată cu deschiderea ușii șoferului, este comanda t motorul
pompei hidraulice . Ambele pompe cu roți dințate încep să creeze presiune
permițând rapid deplasarea. Senzorul de p resiune al uleiului , transmite
mecatronicului presiunea din sistemul hidraulic.
2. Șoferul pornește motorul și selectează treapta de deplasare "D".
3. Unitatea mecatronic recunoaște poziția manetei selectorului
treptelor.
4. Cerințele șoferului sunt recunoscute de unitatea de comandă a
motorului prin inte rmediul poziției pedalei de accelerație.
5. Pentru a în chide ambreiajul de tracțiune primar sunt acționate
electric supapele supapele de comanda .
48
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
6. Semicutia de viteze este umplută cu ulei, iar ambreiajul este
cuplat.
7. Senzorul de presiune transmite valoarea presiunii uleiului ce
apasă pe ambreiaj.
8. Autovehiculul pornește datorită cuplă rii ambreiajului primar de
tracțiune și a cuplari treptei 1 de viteză.
În cazul apariției unei defecțiuni în tr-una din semicuti ile de viteze se întrerupe
alimentare a electrică a electrovalvei ce comanda cuplarea ambreiajelor. Astfel este
dezactivată respectiva semicutie de viteze. Autovehiculul poate funcționa în continuare cu
cealaltă semicutie de viteze. (Figura 3.17)
Figura 3.17 Circuitul de ulei al mec atronicului cutiei de viteze la plecarea de pe loc
49
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Funcționarea vehiculului utizând motorul cu ardere inter nă și ambreiajul de
decuplare al motorului electric închis
Pentru cupla rea ambreiajului de decuplare al motorului electric , mecatronic ul
inițializează următoarele procese (Figura 3.18) :
1. Supapa de control este acționată electric. Aceasta se deschide,
permițând trecerea uleiului către ambreiajul de decuplare .
2. Ambreiajul începe să se închidă, pornind frecarea între
discurile acestuia. A cest proces generează căldură.
3. În același timp, presiunea ule iului ajunge de la ambreiaj prin
conducta de comandă la supapa cu 2/3 căi .
4. Supapa se deschide permițând curgerea unei cantități
suplimentare de ulei pentru răcirea am breiajului .
5. Dacă presiunea uleiului la nive lul ambreiajului de decuplare
crește în continuare, acesta se închide complet. În acest moment nu mai
este necesară răcirea suplimentară. Datorită presiunii mărite a uleiului,
supapa cu 2/3 căi , este închisă din nou
50
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 3.18 Circuitul de ulei al mec atronicului cutiei de viteze cu dublu ambreiaj la plecarea de pe
loc in modul hibrid
51
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
CAPITOLUL 4. CONSTRUCȚIA ȘI MANAGEMENTUL FUNCȚIONĂRII
SISTEMULUI DE ÎNALTA TENSIUNE
4.1 Sistemul de înaltă tensiune în ansamblu
Vom folosi ca model autovehicul Plug -in-Hybrid produs de concernul Volkswagen
Golf GTE. El dispune de două sisteme de propulsie, din care unul este cel electric.
Următo area figura (fig 4.1) oferă o imagine de ansamblu asupra celor mai importante
componente ale sistemului de înaltă tensiune.
Figura 4.1 Sistemele de propulsie ce echipează autoturismul hibrid
4.2 Circuit de răcire pentru componente de înaltă tensiune
Acest circuit de răcire este un circuit propriu pentru componentele de înaltă tensiune:
redresorul, electronica de putere și control precum și bateria de înaltă tensiune . Prin
intermediul supapei pentru lichid de răcire pentru bateria de înaltă tensiune, bateria de înaltă
tensiune poate fi decuplată, iar răcirea sa comandată separat. Pentru a ceasta, schimbătorul
de căldură al bateriei de înaltă tensiune, își atinge temperatura de lucru prin intermediul
refrigerantului din circuitul de climatizare.
4.3 Bateria de înaltă tensiune
Bateria de înaltă tensiune (Figura 4.2) este montată în partea de jos a autovehiculului,
în fața punții spate (Figura 4.1) . Ea alimentează cu curent mașina electrică, rezistența de
52
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
încălzire de înaltă tensiune și compresorul electric de climatizare. Pentru prima dată însă
este utilizată o baterie răcită cu lichid.
Figura 4.2 Bateria de înaltă tensiune
4.3.1 Structura bateriei de înaltă tensiune
Unitatea de comandă pentru reglar ea bateriei este unitatea de comanda pentru
modulul de contacte al bateriei de înaltă tensiune și pentru unitatea de comandă pentru
supravegherea modulelor bateriilor.
Următoarele funcții sunt realizate de unitatea de comandă pentru reglarea bateriei:
• supraveghere linie pilot
• verificare semnal de impact
• reglarea temperaturii răcirii cu lichid
• comanda releelor de blocare
• măsur area tensiunii înainte și după releele de blocare
53
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
• evaluarea senzorului de curent
• determinarea și evaluarea tensiunii bateriei
• determinarea și evaluarea tensiunilor celulelor
• înregistrarea temperaturii modulelor
• Cellbalancing
Supravegherea reziste nței de izolare este realizată de modulul cu contacte al bateriei
de înaltă tensiune. Autorizarea este comunicată unității de comandă pentru reglarea bateriei
după efectuarea verificării.
4.4 Electronica de putere și control pentru propulsia electrică
Această componentă este montată în partea stângă a compartimentului motor (Figura
4.3). Ea comandă mașina electrică cu curent alternativ, încărcarea bateriei de 12 V și
alimentarea rețelei de bord. În plus, reprezint ă conexiunea dintre redresorul pentru bater ia
de înaltă tensiune codificată AX4 și bateria de înaltă tensiune codificată AX2. Unitatea de
comandă a mașinii electrice este integrată.
Figura 4.3 Electronica de putere și control pentru propulsia electrică
54
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Redresorul comandă încărcarea bateriei de înaltă tensiune. Această operație este
comandată din unitatea de comandă pentru redresorul bateriei de înaltă tensiune. Un
distribuitor de rețea intern alimentează rezistența de încălzire de înaltă tensiune și
compresorul electric de climatizare. Astfel poate fi menținută funcționarea climatizării și în
timpul încărcării. Unitatea de comandă pentru tensiunea de încărcare a bateriei de înaltă
tensiune a fost integrată în unitatea de comandă pentru redresorul bateriei de înaltă tensiune.
4.5 Mașina elec trică trifazată
Pentru propulsia electrică este utilizată o mașină electrică sincronă cu excitație
permanentă. Aceasta este amplasată între motorul termic ( 1,4l 110 kW TSI ) și cutia de viteze
cu ambreiaj dublu special dezvoltată (Figura 4.4) . Ea poate prop ulsa autovehiculul
independent sau împreună cu motorul cu ardere internă, preluând și sarcinile demarorului și
alternatorului.
Figura 4.4 Amplasarea mașinii electrice
Mașină electrică trifazată este compusă din următoarele componente :
• mașina electrică
• senzor de temperatură
• senzor 1 de poziție a rotorului
55
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 4. 5 Componentele mașinii electrice
Senzorul de temperatură a mașinii electrice înregistrează temperatura mașinii între
două bobine electromagnetice și transmite semnale unității de comandă (Figura 4.7) .
56
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Începând cu o temperatură de circa 150 °C, puterea mașinii electrice este limitată. Începând
cu 180 °C nu mai este comandată, pentru a o proteja împotriva supraîncălzirii. Senzorul este
un termistor de tip NTC (Negative -Temperature -Coefficient).
Senzor de poziție a rotorului mașinii electrice determină poziția exactă a magneților
din rotor față de stator. Astfel este posibilă calcularea exactă a câmpului magnetic. Senzorul
este compus din bobine fixe și un disc crenelat montat pe rotor. Dacă o crenelură se apropie
de bobină, se modifică semnalul de ieșire. Această modificare este recunoscută de
unitatea de comandă a mașinii electrice și utilizată pentru calculul poziției.
Structură senzorul conține 30 de bobine conectate în serie (Figura 4.6). Acestea sunt
compuse din câte un miez de ferită, o înfășurare primară și două secundare. Înfășurarea
primară este alimentată cu o tensiune de excitație de către unitatea de comandă a mașinii
electrice. Înfășurările secundare au un număr diferit de s pire. Astfel se poate face diferența
între înfășurările secundare 1 și 2. Roata de semnal are opt came, care influențează bobinele
prin inducție.
Figura 4. 6 Structura sistemului de excitatie
Atunci când rotorul începe să se rotească, se rotește și roata de semnal. Camele se
deplasează de la o bobină la alta amplificând efectul inductiv în înfășurările secundare.
Datorită numărului diferit de spire între înfășurarea secundară 1 și 2 din fiecare bobină
rezultă un decalaj al amplitudinilor de 90°. Datorită amplitudinilor, unitatea de comandă a
mașinii electrice calculează poziția magneților față de înfășurările bobinelor în mașina
electrică.
57
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Figura 4. 7 Variația efectului indictiv în înfășurările mașinii electrice
4.6 Metode de încărcare
În cazul autoturis mului Golf GTE acesta este un autovehicul Plug -in-Hybrid.
Aceasta înseamnă că bateria de înaltă tensiune poate fi încărcată extern, de la rețeaua de
alimentare electrică. Priza de încărcare 1 pentru încărcarea bateriei de înaltă tensiune se află
în spatele emblemei Volkswagen din grila radiatorului (Figura 4.8) . În priza de încărcare
sunt integrate următoarele componente:
Figura 4. 8 Priza de incarcare
• Butonul pentru selectarea profilului de încărcare
• Butonul pentru încărcare rapidă
• Modul LED pentru priza de încărcare 1
• Senzor de temperatură pentru priza de încărcare1
• Elementul de blocare a conectorului cablului de încărcare de înaltă tensiune
58
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
Procesul de încărcare începe automat, de îndată ce autovehiculul este conectat prin
intermediul cablului de încărcare la rețeaua de alimentare electrică. Alternativ, sistemul
poate fi programat astfel încât procesul de încărcare să fie încheiat la un anumit moment.
Prin intermediul butonul pentru încărcare rapidă procesul de încărcare po ate fi inițiat
imediat, chiar dacă a fost programată o oră de plecare. Procesul de încărcare poate fi
întrerupt sau încheiat complet. Fișa de încărcare nu este deblocată.
Prin intermediul b utonul pentru selectarea profilului de încărcare dacă în sistemul
Infotainment este selectată o oră de plecare programată, aceasta poate fi deselectată sau
programată cu ajutorul butonului pentru încărcarea profilului de încărcare.
4.6.1 Traseul cablurilor de înaltă tensiune
În graficul următor (Figura 4.9) se prezintă o imagine de ansamblu a traseului
cablurilor de înaltă tensiune spre componentele de înaltă tensiune cu secțiunile
corespunzătoare.
1 Priză de încărcare 1 pentru
încărcarea bateriei de înaltă
tensiune
2 Modul electronică de putere
și control propulsie electrică
3 Mașină electrică trifazată
4 Bateria de înaltă tensiune
5 Redresor 1 pentru bateria de
înaltă tensiune
6 Rezistență încălzire înaltă
tensiune (PTC)
7 Compresor electric de
climatizare
Figura 4.9 Traseului cablurilor de înaltă tensiune
59
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
4.7 Unitatea de comandă a motorului
Unitatea de comandă a motorului a fost extinsă pentru comanda funcțiilor hibride.
Aceasta determină ce tip de propulsie este utilizat pentru a utiliza cât mai eficient posibil
autovehiculul. O altă funcție este coordonat orul de înaltă tensiune. Acesta supraveghează
toate componentele de înaltă tensiune. Dacă toate componentele de înaltă tensiune au fost
verificate cu succes, coordonatorul de înaltă tensiune acordă autorizarea de pornire. Dacă
există probleme evidente, șof erul este avertizat prin intermediul lămpilor de avertizare din
ceasurile de bord.
Sarcini:
• Strategia de funcționare (motor cu ardere internă și mașină electrică)
• Distribuția cuplului motor
• Comanda funcției de recuperare
• Comanda circuitului de lichid de răcire (motor cu ardere internă)
• Afișaje (afișaje hibrid în afișajul Infotainment, ceasurile de bord, grafice de flux energetic
și Powermeter)
• Supravegherea componentelor de înaltă tensiune(coordonator înaltă tensiune)
Figura 4.10 Unitatea de comandă a motorului
Coordonatorul de înaltă tensiune este activ și în regimul de încărcare. Dacă se
conectează un cablu de încărcare, acesta supraveghează toate componentele de înaltă
tensiune și acordă autorizarea de încărcare. Dacă apare un eveniment , încărcarea este
dezactivată.
60
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
BIBLIOGRAFIE
[1] Bobescu,Gh. Radu,Gh. –Al. Chiru,A. Cofaru,C. Turea,N. Ispas,N. Preda,I. Tehnici
speciale pentru reducerea consumului de combustibil și limitarea noxelor la autovehicule.
Universitatea din Brașov, 1989.
[2] Brusaglino,G. Vittone,O. Traction system for electric vehicles. În: 925081 XXIV
FISITA Congress, part 2, p. 33 –46, Londra, 1992.
[3] Coandă,S. Preda,I. Ciolan,Gh. Multiplexing sistem for cars. În: 6st EAEC (European
Automobile Engineers Cooperation) Eu ropean Congress “Lightweight and Small Cars –
The Answer to Future Needs” Proceedings, volume II, p.999 –1002, Cernobbio, 1997.
[4] Frățilă,Gh. Calculul și construcția automobilelor. Editura Didactică și Pedagogică,
București, 1977. 266
[5] Gasco,G. Trois i,R. Discrete electronically controlled transmission. În: 925083 XXIV
FISITA Congress, part 2, p.59 –67, Londra, 1992.
[6] Jacobson,B. Analysis of shift operations in automatic transmission. În: 91038 EAEC,
p.195 –202, Strasbourg, 1991.
[7] Kashiwabara,M. Tanaka,Y. Shimizu,A. Torque estimating method for automatic
transmission and the application control. În: 925085 XXIV FISITA Congress, part 2, p. 81 –
88, Londra, 1992.
[8] Lepelletier,P. The 'Power –Synchronizing' concept – a fundamental consideration on
shift processes in automatic transmissions. În: 925057 XXIV FISITA Congress, part 1,
p.143 –149, Londra, 1992.
[9] Liebrand,N.J. Future developments in push belts for CVT application. În: 925063 XXIV
FISITA Congress, part 1, p.197 –201, Londra, 1992.
[10] Neuf fer,K. Elektronische Getriebesteuerung von Bosch. În: ATZ 9/1992, p.442 –449.
[11] Petersmann,J. Junker,J. The Porsche TIPTRONIC. În: 91036 EAEC, p.172 –187,
Strasbourg, 1991.
[12] Pickard,J. Mechanische Leistungsübertragungsverluste in automatsche Getriebe n für
PKW. În: ATZ 96 – 1/1994, p. 40 –45.
[13] Piso, P. Radu,G. Preda,I. Electrically operated system for changing the gear under
electronic control, for gearboxes. În: CONAT, Brașov, 1993.
[14] Preda,I. Ciolan Gh. Preda M. Posibilități de optimizare a r apoartelor de transmitere ale
transmisiilor mecanice complexe. În: CONAT Vol.III, p.133 –140, Brașov, 1993.
[15] Roovers,G. The CVT push belt: developments in efficiency and application range. În:
91031 EAEC, p.49 – 55, Strasbourg, 1991.
61
2018 TENDINȚE ACTUALE DE AUTOMATIZARE ALE SISTEMELOR DE TRANSMISIE PENTRU AUTOMOBILE
[16] Roumegoux,J.P. The SIVA computer simulation model of operating conditions and
fuel consumption of commercial vehicles. În: 91055 EAEC, p.540 –546, Strasbourg, 1991.
[17] Seidel,W. Petersmann,J. Hickmann,U. Moellers,W. Adaptive control system for
continuously variable tr ansmission (CVT). În: 925062 XXIV FISITA Congress, part 1,
p.189 –196, Londra, 1992.
[18] Smith,M.J. Greenwood,C.J. Soar,G.B. A full –toroidal traction drive CVT – from theory
into practice. În: 925061 XXIV FISITA Congress, part 1, p.183 –187, Londra, 1992.
[19] Tabacu,I. Considerații asupra condițiilor de determinare a rapoartelor transmisiilor
mecanice în trepte utilizate la autoturisme. În: R.I.A. nr. 1/1990.
[20] Welter,A. Kragl,R. Ender,H. Martin,H. Die Adaptive Getriebesteuerung für die
Automatik –getrie be der BMW Kraftfahrzeuge mit Zwölfzylindermotor. În: ATZ 9/1992,
p.428 –436.
[21] Wright,K. Stasik,A. Sayce –Jones,R. Griffith,S. Cross,R. Advanced integrated driveline
control. În: 925053 XXIV FISITA Congress, part 1, p.101 –112, Londra, 1992.
[22] * * * A uto Katalog 90/91. Vereinigte Motor, Stuttgart, 1991.
[23] * * * Automotive Handbook. 3rd Edition, Bosch, 1993.
[24] * * * Design Practices. Passenger Car Automatic Transmissions. 3rd Edition, S.A.E.
1994.
[25] * * * Gearbox diagnostic system. În: Automo tive Engineer nr. 3/1992, p.16.
[26] * * * Hydraulik Komponenten. Mannesmann Rexroth Katalog 1990.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: MEMORIU JUSTIFICATIV ………………………….. ………………………….. ……………………….. 3 CAPITOLUL 1. CUTII DE VITEZE –… [616551] (ID: 616551)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.