Автоматизированная механическая трансмиссия (AMT)

В легковом автомобиле роль трансмиссии заключается в адаптации характеристики крутящего момента двигателя (двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя) к дорожной нагрузке.

Трансмиссия автомобиля обычно содержит соединительное устройство (сцепление или гидротрансформатор), многоскоростную коробку передач, карданный вал (если используется задний привод), дифференциал и приводные валы. Иногда в технической литературе для описания коробки передач используется слово «трансмиссия».

В зависимости от того, кто принимает решение о переключении передач, а также от типа срабатывания сцепления и передач, различают несколько типов трансмиссий:

• механические трансмиссии;
• коробки передач с электронным сцеплением;
• автоматические / автоматизированные (механические) коробки передач;

В авто с механической коробкой передач (МТ) водитель принимает решение, когда переключать передачи, а также управляет сцеплением и передачами.

В коробке передач с электронным сцеплением (без педали сцепления) решение о переключении также принимает водитель. Разница в том, что срабатывание сцепления также может выполняться автоматически (с помощью электрогидравлического или электрического привода), а переключение передач по-прежнему осуществляется водителем.

В автоматизированной механической трансмиссии (AMT) или автоматической трансмиссии (AT) решение о переключении передач, и включение сцепления / передач принимаются автоматически без вмешательства водителя. Узлы сцепления и шестерни имеют электрогидравлические или электрические приводы, управляемые электронными модулями управления (ЕСМ).

Разница между AMT и AT на аппаратном уровне. У AMT есть шестерни постоянного зацепления, как у механической коробки, а у AT есть планетарные шестерни в сборе. С программной (функциональной) точки зрения как автоматизированная, так и автоматическая коробки могут выполнять автоматическое или ручное (решение водителя) переключение передач.

В этой статье мы сосредоточимся на автоматизированных механических коробках передач (АМТ).

В глобальном масштабе доля рынка автоматизированных механических коробок передач довольно мала, только 1% от общего числа проданных автомобилей оснащены AMT.

Трансмиссии для электромобилей, как правило, не имеют передач а скорость авто регулируется оборотами электродвигателя.

AMT — Автоматизированные механические коробки передач

DCT — Коробка передач с двойным сцеплением

CVT — Бесступенчатая трансмиссия

AT — Автоматическая коробка передач

MT — Механическая коробка передач

Даже если доля на мировом рынке в период с 2012 по 2015 год оставалась неизменной, количество производимых автоматизированных коробок передач ежегодно росло. Это в основном связано с увеличением количества произведенных автомобилей и увеличением доли рынка AMT в Индии.

На автомобиле с механической коробкой передач включение / выключение сцепления и передач управляется непосредственно водителем с помощью педали сцепления и рычага переключения передач. На AMT больше нет педали сцепления, а рычаг переключения передач заменен рычагом выбора программы. Приведение в действие сцепления и передач осуществляется электрогидравлическим приводом, управляемым электронными сигналами, поступающими от электронного модуля управления.

Где: 1 — педаль сцепления, 2- резервуар для жидкости включения сцепления, 3 — главный цилиндр, 4 — труба высокого давления, 5 — рабочий цилиндр (концентрический рабочий цилиндр, CSC), 6 — (сцепление) нажимной диск, 7 — двухмассовый маховик, 8 — фрикционный диск (сцепление), 8 — синхронизатор, 9 — шестеренчатый исполнительный механизм, 10 — рычаг переключения передач, 11 — ведомый вал, 12 — ведущий вал

Автоматизированная коробка передач (AMT) — это, по сути, механическая коробка передач (MT) с электронным управлением сцеплением и приводами передач. Чтобы преобразовать механическую коробку передач в автоматизированную механическую коробку, педаль сцепления (1) и рычаг переключения передач (11) заменяются электрогидравлическими или электрическими приводами.

Первые поколения AMT были основаны на концепции «надстройки», что означает, что существующая, уже спроектированная механическая коробка была преобразована в автоматизированную путем добавления внешних исполнительных механизмов с электронным управлением. В более поздних поколениях автоматизированных коробок передач приводы были встроены в них на ранних этапах проектирования.

Для преобразования механической коробки передач в автоматизированную требуется:

• замена исполнительного механизма сцепления на электрогидравлический / электрический привод;
• замена зубчатого исполнительного механизма на электрогидравлический / электрический привод;
• интеграция электронного модуля управления;
• интеграция: датчика частоты вращения первичного вала, датчика положения сцепления, датчиков выбора передачи и положения включения, датчика положения рычага переключения передач, датчика давления и температуры жидкости (в случае электрогидравлической исполнительной системы);
• программное обеспечение для управления двигателем, позволяющее контролировать крутящий момент во время переключения передач;

В зависимости от производителя автомобиля автоматизированные механические коробки передач имеют разные коммерческие названия, но в конечном итоге они одинаковы с точки зрения функциональности:

• Easytronic (Opel)
• Quickshift, Easy-R (Renault)
• Sensodrive (Citroen)
• Selespeed (Alfa Romeo)

Процесс переключения передач

В механической коробке передач, начиная с нейтральной точки (N) рычага переключения передач, процесс переключения передач можно разделить на две фазы:

• выбор передачи (также называемый выбором направления): когда выбрана соответствующая плоскость / линия передачи;
• включение передачи: когда фактически включается предстоящая передача

Например, для включения 1-й передачи рычаг переключения передач сначала перемещается влево в плоскости 1-2, а затем толкается вперед.

Поскольку зацепление шестерни представляет собой комбинацию двух движений по разным осям, автоматизированная трансмиссия требует:

• 2 привода для переключения передач;
• 1 исполнительный механизм включения / выключения сцепления;

Привод можно определить как устройство, которое преобразует электрический сигнал (отправляемый электронным модулем управления) в физическое действие (поступательное движение или вращение). Приводы могут быть электромагнитным клапаном, который регулирует давление жидкости, или электродвигателем, который вращает зубчатое колесо.

Easytronic AMT (Opel)

Автоматизированная коробка передач Easytronic имеет гибридный электрогидравлический привод для включения / выключения сцепления и два электрических привода для переключения передач (выбор и включение).

Где: 1 — сцепление (саморегулирующееся сцепление, SAC), 2 — рабочий цилиндр сцепления (CSC), 3 — электродвигатель (постоянного тока) — управляет сцеплением, 4 — поршень (внутри цилиндра), 5 — механизм переключения передач, 6 — электродвигатель (постоянного тока) — выбор передачи, 7 — электродвигатель (постоянного тока) — включение передачи

Когда положение сцепления контролируется электронным модулем управления, важно либо поддерживать постоянные механические параметры сцепления, либо адаптировать алгоритмы управления к износу сцепления.

Фрикционный диск изнашивается в течение срока службы, что приводит к изменению хода сцепления (расстояние открытия / закрытия) (меньше для нового сцепления). Для электронного модуля управления это рассматривается как нарушение процесса включения / выключения сцепления и может привести к неправильному срабатыванию. Есть два способа преодолеть это:

• механическая саморегуляция сцепления;
• изучение хода сцепления и адаптация алгоритмов управления;

Сцепление (1) автоматически регулирует свой ход (расстояние открытия / закрытия) в зависимости от износа фрикционного диска. Оно называется саморегулирующимся сцеплением (SAC) и производится компанией LuK (Schaeffler).

Где: 1 — корпус привода со встроенным блоком управления трансмиссией (TCU), 2 — червячный редуктор, 3 — червячное колесо, 4 — электродвигатель постоянного тока (коллекторный), 5 — поршень, 6 — выпускная труба (в сторону CSC), 7 — входной патрубок (от резервуара), 8 — шатун.

Привод сцепления представляет собой смесь гидравлического и электрического привода. Когда необходимо выключить сцепление, электродвигатель (4) получает питание от блока управления трансмиссией. Ротор электродвигателя напрямую связан с червячным редуктором (2), который находится в постоянном зацеплении с червячным колесом (3). Вращательное движение червячного колеса преобразуется в поступательное движение шатуна (8), который толкает поршень (5) и создает давление. Через выпускное отверстие (6) жидкость под давлением достигает рабочего цилиндра сцепления (CSC) и приводит в действие сцепление.

Гидравлический контур состоит из цилиндра и поршня со стороны привода и рабочего цилиндра сцепления с другой стороны. Сила срабатывания муфты прямо пропорциональна давлению жидкости в контуре.

Таким образом, положение муфты регулируется давлением жидкости в гидравлической системе, которое зависит от положения электродвигателя постоянного тока (DC).

Где: 1 — электрический разъем для электродвигателя включения передачи, 2 — электрический разъем для подключения электродвигателя выбора передачи, 3 — электродвигатель выбора передачи, 4 — стойка, 5 — палец включения передачи (для включения передачи), 6 — шестерня

Из нейтрального положения, если необходимо включить передачу, электродвигатель выбора передачи (3) перемещает рейку (4) вверх и вниз. Когда выбрана соответствующая плоскость шестерни (шибер), электродвигатель включения шестерни (1) будет вращать шестерню (6), которая будет вращать палец включения шестерни (5). Скользящие втулки синхронизаторов шестерен соединены вилкой и валом с пальцем включения шестерни (5). Когда палец включения шестерни (5) перемещается в одно из своих конечных положений, шестерня включается.

В электродвигатели встроены датчики положения. На основе информации о положении модуль управления трансмиссией регулирует электрическую мощность двигателей, чтобы привести их в необходимое положение.

Easytronic 3.0 (Opel)

В 5-ступенчатой автоматизированной механической коробке передач от Opel / Vauxhall, Easytronic 3.0, используются электрогидравлические приводы для сцепления и переключения передач. Новый AMT также может поддерживать функции остановки и запуска двигателя.

Максимальный входной крутящий момент трансмиссии составляет 190 Нм, и ее можно устанавливать на бензиновые двигатели 1,4 л или дизельные двигатели 1,3. Вилки переключения передач и синхронизаторы являются общими для варианта с механической коробкой передач.

Электрогидравлический модуль, отвечающий за включение сцепления и шестерни, состоит в основном из: насоса (с электродвигателем), гидроаккумулятора, бачка для жидкости и блока электромагнитных клапанов. Кроме того, датчики выбора передачи и положения включения и датчик давления жидкости интегрированы в один и тот же модуль без проводки. Это дает преимущества с точки зрения стоимости, массы, упаковки и надежности системы.

Для измерения частоты вращения входного вала новая автоматизированная механическая коробка передач оснащена датчиком частоты вращения, работающим по принципу эффекта Холла. Шестерня 4-й передачи служит «мишенью» для датчика скорости, поэтому отдельное целевое колесо не требуется, и все валы могут использоваться без изменений в приложениях AMT или MT.

Передаточные числа коробки передач приведены в таблице ниже:

Параметры	Значения
Максимальный крутящий момент [нм]	190
Передаточное число (первая передача)	3,727
Передаточное число (вторая передача)	2,136
Передаточное число (третья передача)	1,323
Передаточное число (четвертая передача)	0,892
Передаточное число (пятая передача)	0,674
Передаточное число (задняя передача)	3,308
Передаточное число (шестерня главной передачи)	4,188 (4,625), зависит от реализации
Межосевое расстояние [мм]	180
Длина [мм]	365
Масса (сухая) [кг]	39
Объем трансмиссионной жидкости [л]	1,6

Положение сцепления регулируется пропорциональным электрогидравлическим клапаном, который регулирует давление (масла) в концентрическом рабочем цилиндре (CSC). Концентрический рабочий цилиндр также оснащен бесконтактным датчиком положения, в котором используется чувствительный элемент на эффекте Холла.

Преимущество измерения положения непосредственно на концентрическом рабочем цилиндре заключается в том, что динамические и температурные эффекты в гидравлической линии включаются в контур управления, в отличие от измерения положения на главном цилиндре. Недостатком является то, что осевые пульсации CSC во время работы двигателя также обнаруживаются датчиком положения и накладываются на сигнал перемещения. Подходящая фильтрация компенсирует этот эффект во время обработки необработанного сигнала в контроллере передачи.

Quickshift AMT (Renault)

Первое поколение автоматизированных механических коробок передач (AMT) Quickshift объединяло электрогидравлический приводной модуль поверх механической трансмиссии (MT). Положения сцепления и передачи полностью регулируются модулем управления трансмиссией (TCM) посредством давления жидкости. В системе отсутствуют электродвигатели для включения сцепления и передачи, а только электромагнитные клапаны с электронным управлением.

Где: 1 — гидроаккумулятор, 2 — цилиндр с поршнем для включения сцепления, 3 — узел гидравлического насоса (приводится в действие электродвигателем), 4 — датчик положения сцепления, 5 — рычаг переключения передач и включения, 6 — датчик положения включения передачи, 7 — цилиндр с поршнем для переключения передач, 8 — цилиндр с поршнем для выбора передачи, 9 — датчик положения выбора передачи.

Приведение в действие сцепления и шестерен осуществляется жидкостью под давлением. Узел гидравлического насоса (3) создает давление в гидравлической системе до 30-40 бар. Гидравлический аккумулятор (1) предназначен для хранения жидкости под высоким давлением. После нескольких переключений передач или срабатывания сцепления давление в системе (считываемое датчиком давления) снизится. Давление восстанавливается до номинального с помощью электронасоса.

При переключении передач блок управления трансмиссией выполняет следующие операции:

• регулирует давление в концентрическом рабочем цилиндре через привод (2), чтобы развести диски сцепления.
• увеличивает давление в цилиндре с помощью поршня для выбора передачи (8)
• увеличивает давление в цилиндре с поршнем для включения передачи (7)
• регулирует давление в концентрическом рабочем цилиндре через привод (2), чтобы отпустить диски сцепления

Все регулирование давления осуществляется с помощью электрогидравлических клапанов и управляется блоком управления трансмиссией.

Где: 1 — гидроаккумулятор, 2 — электронный блок управления (установлен на блоке электрогидравлических клапанов), 3 — резервуар для жидкости, 4 — электродвигатель (для включения насоса)

В первом поколении Quickshift AMT используется электрогидравлический дополнительный модуль, поставляемый Magneti Marelli. Этот модуль устанавливается поверх существующей механической трансмиссии и заменяет внешнее сцепление и механизмы переключения передач.

Easy-R AMT (Renault)

Новое поколение автоматизированной механической коробки передач от Renault, Easy-R, использует электромеханический привод вместо гидравлической технологии для «повышения гибкости и более быстрого реагирования», в то время как количество компонентов было сокращено примерно на 25% для обеспечения «большей надежности и упрощения обслуживания».

Приведение в действие сцепления осуществляется одним электродвигателем. Выбор передачи и включение передачи приводятся в действие электродвигателями. Что касается упаковки, то модуль включения сцепления интегрирован с блоком управления трансмиссией, а приводы зубчатых передач объединены в отдельный модуль.

Sensodrive AMT (Citroen)

Автоматизированная механическая коробка передач от Citroen, Sensodrive, схожа с Easytronic (Opel) по компонентам и принципу работы. Приведение в действие сцепления осуществляется одним электродвигателем, выбор передачи и включение — двумя электродвигателями.

В AMT при переключении передач электронные блоки управления двигателем и трансмиссией работают вместе и обмениваются информацией. Переключение передач должно выполняться даже в том случае, если водитель нажал педаль акселератора и двигатель выдает крутящий момент.

Чтобы синхронизировать выходной крутящий момент двигателя с положениями сцепления и передачи, система управления двигателем (EMS) должна обмениваться информацией о крутящем моменте и скорости с модулем управления трансмиссией (TCM). Вся информация передается по коммуникационной шине, называемой сетью контроллеров (CAN).

TCM также обменивается информацией с блоком управления кузовным оборудованием (BCU), чтобы показать водителю режим движения и включенную передачу.

Где: 1 — модуль управления трансмиссией (TCM), 2 — модуль срабатывания сцепления, 3 — модуль переключения передач, 4 — датчик скорости вала

Современная тенденция в автомобильной промышленности заключается в использовании только электродвигателей для привода сцепления и передач. Основная причина заключается в том, что по мере развития электроники и электрических технологий стало возможным проектировать и производить недорогие, надежные, высокоэффективные электрические приводы с требуемым уровнем производительности (например, временем отклика). Эти приводы также могут обеспечивать необходимое усилие срабатывания с минимальным количеством электроэнергии.

Модули переключения передач также имеют ряд встроенных диагностических функций. Если возникает проблема с электродвигателями или датчиками положения, модуль управления трансмиссией информируется и принимает соответствующие меры, чтобы гарантировать безопасность автомобиля и целостность компонентов.

Режимы вождения

В настоящее время для водителя довольно сложно различить AMT, AT или DCT. Если на аппаратном уровне они различаются по компоновке и компонентам, то на функциональном (программном) уровне все они ведут себя одинаково.

В автомобиле с AMT у водителя есть педаль акселератора, педаль тормоза, рычаг переключения программ / передач и (опционально) подрулевые лепестковые переключатели. С помощью рычага водитель может выбрать как минимум четыре режима:

• Автоматический (также называемый Drive) (A, D);
• Ручной (M или +/-);
• Нейтральный (N);
• Реверс (R);

В автоматическом режиме (также называемом режимом движения) как решение о переключении передач, так и фактическое переключение передач выполняется модулем управления трансмиссией без какого-либо вмешательства или действий со стороны водителя. Основным критерием переключения передач является вычисляемая функция скорости автомобиля и нагрузки двигателя (положения педали акселератора).

В ручном режиме водитель может решить, когда переключать передачи. Если нажать «+» для переключения на более высокую передачу, а «-» — для переключения на более низкую передачу. В этом режиме активны некоторые функции защиты, которые переключают передачи, даже если водитель этого не запрашивал. Например, если частота вращения двигателя слишком высока, будет выполнено переключение на повышенную передачу, а если частота вращения двигателя слишком низкая (недостаточный крутящий момент двигателя), будет выполнено переключение на пониженную передачу.

Большинство автомобилей с AMT имеют «снежный режим». Этот режим полезен в условиях движения с низким трением дороги. В этом режиме для трогания с места выбирается 2-я передача вместо 1-й. Таким образом ограничивается сила тяги на колесе и предотвращается проскальзывание колеса.

Основными преимуществами автоматизированной механической коробки передач (AMT) по сравнению с механической коробкой передач (MT) являются:

Источник https://ev-auto.ru/kak-rabotaet-avtomatizirovannaya-mexanicheskaya-transmissiya

Источник

Источник

Источник