Transmissietechniek in motorvoertuigen (6)

Transcriptie

1 Transmissietechniek in motorvoertuigen (6) E. Gernaat (ISBN ) 1 DSG-versnellingsbak De Direct Shift Transmissie (Getriebe), ook wel een parallelle versnellingsbak (PSG) genoemd is een dubbele koppelingsversnellingsbak. Het is één van de meest veelbelovende automatische versnellingsbakken. Dit komt omdat de versnellingsbak zeer korte schakeltijden kent zoals we reeds in hoofdstuk 1 hebben gezien. De DSG-bak biedt een reeks automatische schakelprogramma s maar biedt de bestuurder ook de mogelijkheid om in te grijpen in het schakelproces zonder hinderlijke schokeffecten. Het Volkswagen concern monteert deze versnellingsbakken in verschillende Seat, VW en Audi modellen. We bekijken hier de DSG-bak met 6 gesynchroniseerde vooruit-versnellingen. De versnellingsbak bezit 3 rijmodes, het normale D programma, een S(portief) programma en het handmatige Tiptronic (+ of -) systeem. De besturing van de versnellingsbak is weer een combinatie van elektronica en hydraulica. Fig. 1 geeft een foto van een opengewerkte 02E DSG-bak. De schakelpook van fig. 2 (links) laat de ver- Figuur 1: Opengewerkte DSG-versnellingsbak. De dubbele koppeling is een meervoudige natte plaatkoppeling (foto VAG). schillende modes zien. Deze wijken nauwelijks af van de klassieke automaat. 1

2 We zouden kunnen zeggen dat de 3, 2, en 1 standen overgenomen worden door het Tiptronic systeem. De schakelpook bevat een complete regelunit met Hall-sensoren voor de herkenning van de verschillende standen (fig. rechts). De signalen worden met behulp van de CAN-bus naar het regelapparaat op de versnellingsbak en het instrumentenpaneel verzonden. De versnellingsbak Figuur 2: De DSG-schakelhefboom. Informatie van de schakelstand verloopt via de CAN-bus (tekening VAG) bestaat eigenlijk uit twee onafhankelijke versnellingsbakken die opgebouwd zijn als handgeschakelde bakken (fig. 3). Elke deelbak staat in verbinding met een aparte koppeling. De twee koppelingen bevinden zich in één behuizing en zijn uitgevoerd als meervoudige natte plaatkoppelingen. Voor de kleine motoren bestaat ook een uitvoering met droge plaatkoppelingen. Via de koppeling K1 worden de versnellingen 1, 3 en 5 geschakeld. Via de koppeling K2 de versnellingen 2, 4 en 6. Het principe is dat één gedeelte de kracht overbrengt terwijl het andere gedeelte alvast is ingeschakeld. Schakelen betekent dan de ene koppeling laten ontkoppelen en de andere koppeling laten koppelen. Elke versnelling is voorzien van een normale synchromesh-inrichting. Wanneer we de grootte van de tandwielen bestuderen dan kunnen eenvoudig de verschillende versnellingen worden vastgesteld. Er worden bijzonder hoge eisen gesteld aan de dubbele koppelingen. Dat geldt niet alleen voor de robuustheid maar zeker voor de afmetingen. Volkswagen maakt gebruik van twee hydraulisch bekrachtigde natte lamellenkoppelingen. Een oliestroom voert de optredende warmte af naar een oliekoeler (fig. 4). Voor het schakelen zullen een aantal handelingen na elkaar moeten worden uit gevoerd. In de 3e versnelling bijv. is koppeling 1 in aangrijping en koppeling 2 vrij. Gezien er ver- 2

3 Figuur 3: De schematische opbouw van de dubbele koppelings (PSG) versnellingsbak. De twee getekende koppelingen K1 en K2 bevinden zich als een buitenste en binnenste koppeling in één behuizing (tek. MOT) 3

4 Figuur 4: De natte meervoudige plaatkoppeling van de DSG-versnellingsbak. Bovenste koppeling K1, onderste koppeling K2 (tek. MOT) 4

5 sneld wordt zullen de tandwielen voor de 4e versnelling reeds ingeschakeld zijn. Om nu over te schakelen zal koppeling 1 vrijgegeven moeten worden en koppeling 2 moeten worden geactiveerd. Vervolgens zal het tandwiel van de 3e versnelling losgekoppelend moeten worden van de as en zal het tandwiel van de 5e versnelling alvast moeten worden ingeschakeld als de computer nog steeds voertuigacceleratie vaststeld. Zie ook fig. 5. Aangezien het geheel gelei- Figuur 5: De 3e versnelling (links) via de K1 tandwielgroep en de 4e versnelling (rechts) via de K2 tandwielgroep ingeschakeld (tek. VAG). delijk zonder schokken en met een minimum aan slip moet plaatsvinden worden er dus hoge eisen gesteld aan het bedienen van de koppelingen. De grafiek van fig. 6 laat het overschakelproces zien van een PSG-bak van Luk. We zien dat het motortoerental terugvalt (bovenste lijn) en het koppel van de koppelingsassen geleidelijk over genomen wordt (kruisende lijnen in de middelste grafiek). Het motorkoppel zelf valt voor het schakelen gedurende zeer korte tijd geheel weg. Aan de uitgaande as (onderste grafiek) zien we een uiterst geleidelijke overgang van het motorkoppel. Het toerental van de motor en de koppelingsassen met tandwielen (primaire assen) worden gemeten door drie impulsgevers. Fig. 7 geeft de opstelling van de twee aandrijvende primaire assen met hun koppelingen. Het toerental van de ingaande transmissieas (=motortoerental) wordt gemeten met behulp van een impulswiel aan de buitenzijde van de koppeling. Het uitgangstoerental wordt via een secundair as (assen waarop zich de synchromesh-inrichtingen bevinden) gemeten. Het betreft twee Hall-sensoren die onder invloed staan van hetzelfde impulswiel op de (bovenste) secundaire as. Met deze sensoren wordt zowel de wagensnelheid als de draairichting van de tandwielen bepaald. 5

6 Figuur 6: Voorbeeld van het koppelverloop gedurende het schakelproces van een PSGversnellingbak (Info: MOT) Figuur 7: Opstelling van de koppelingen en de primaire assen en hun sensoren. K1-tandwielgroep geheel rechts, K2 tandwielgroep links (tek. VAG) 6

7 1.1 Schakelen De versnellingen worden in- en uitgeschakeld door 4 hydraulisch bediende vorken welke een synchromeshring aansturen. De oliedruk bedient hiervoor 8 plunjers met een druk variërend tussen de 0 en 20 bar. De snelheid van schakelen is afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden en kan variëren door het activeringssignaal aan te passen. Op elke schakelvork bevindt zich een permanente magneet. De bijbehorende Hallsensor geeft de positie door van de schakelvork. De computer heeft dus controle over het schakelproces en weet welke versnellingen staan ingeschakeld. De transmissie-computer bestuurt de dubbele koppeling en de inschakeling van de verschillende versnellingen. Om te bepalen welke versnellingen ingeschakeld moeten worden en welke plaatkoppeling bekrachtigd moet worden, worden onder meer de volgende signalen gebruikt: ingangstoerental en toerentallen van de primaire (koppelings)assen; toerental secundaire as (bepaling draairichting en voertuigsnelheid); remsignaal, versnellingsbakolietemperatuur en stand schakelhandel. Fig. 8 geeft een overzicht van de hydraulische componenten. Twee koppelingskleppen bedienen de koppelingen K1 en K2 terwijl de druksensoren de ingestelde druk terugkoppelen naar de transmissiecomputer. Een viertal magneetkleppen zorgt voor het inschakelen van de 6 versnellingen en achteruit. Om het aantal kleppen te reduceren verdeelt de multiplexer de drukken over de verschillende versnellingen. In de basisstand kunnen de versnellingen 1e, 3e, 6e en de achteruit worden geschakeld. In de werkstand kunnen de 2e, 4e en 5e versnelling worden geschakeld. Figuur 8: Overzicht van de hydraulische componenten. Om het aantal magneetkleppen te beperken wordt gebruik gemaakt van een mutiplexer. De multiplexklep zorgt voor twee standen (tek. VAG). 7

8 1.2 Diagnose Bij de Volkswagen modellen geschiedt de diagnose met behulp van de VAS 5051 en de interactieve functies. De meest interessante functie is ongetwijfeld de uitlezing van de componenten van de elektro-mechanische eenheid. De nu volgende onderdelen kunnen worden gecontroleerd of worden aangepast overeenkomstig het testplan van elk onderdeel. sensor olietemperatuur transmissie; sensor ingangstoerental transmissie; druksensor k1; druksensor k2; sensoren uitgangstoerental; vier sensoren van het schakelmechanisme; toerentalsensoren primaire assen; magneetkleppen voor het schakelen; hoofddrukregelklep, drukregelkleppen voor koppelingen en veiligheid. 2 Vragen en opgaven 1. Omschrijf in het kort wat men onder een DSG-versnellingsbak verstaat. 2. Waarom zijn er twee koppelingen gemonteerd? 3. De standen 1, 2, en 3 van de klassieke automaat schakelhefboom kent de DSG-versnellingsbak niet. Waarom niet? 4. Welke versnellingen schakelt de koppeling K1 en welke K2? 5. Bestudeer fig. 3 en geef bij de tandwielen van de bovenste primaire assen aan bij welke versnelling de tandwielen horen. 6. Omschrijf wat er achtereenvolgens moet gebeuren wanneer de bestuurder vanuit de 6e versnelling gas loslaat waardoor de 5e versnelling wordt ingeschakeld. 7. Aan welke lijnen kunnen we in fig. 6 zien dat tijdens het overschakelen de druk in de ene koppelingscilinder geleidelijk vermindert en in de andere de druk geleidelijk toeneemt? 8. Welke toerentallen van de versnellingsbak worden door de transmissiecomputer gemeten? 9. Wat is de functie van de magneten die op de schakelvorken zijn gemonteerd? 10. Wat verstaan we onder interactief diagnose stellen? 11. Fig. 9 geeft de DSG-versnellingsbak van hoofdstuk 1 nogmaals weer. Geef in deze figuur de primaire en secundaire assen aan en ga na wat de uitgaande tandwielen zijn van de secundaire assen. Welke versnellingen zijn hier als voorbeeld ingeschakeld? 8

9 Figuur 9 9