Transmissietechniek in motorvoertuigen (5)

Transcriptie

1 Transmissietechniek in motorvoertuigen (5) E. Gernaat (ISBN ) 1 Geautomatiseerde versnellingsbakken De moderne elektronica, al dan niet in combinatie met hydraulica, biedt de mogelijkheid om van een klassieke handgeschakelde versnellingsbak een geautomatiseerde versnellingsbak te maken. Een kleppenblok voorzien van de nodige hydraulische plunjers kan voor het schakelen eerst de juiste balladeuras kiezen en vervolgens deze as naar de juiste positie schuiven. Om te synchroniseren zal de hydraulische druk moeten worden geregeld, dit geschiedt door proportioneel kleppen. Ook de klassieke enkelvoudige plaatkoppeling wordt vanuit de versnellingsbakcomputer elektro-hydraulisch aangestuurd. Door koppeling met het motormanagement kan in principe ook de synchromesh-inrichting komen te vervallen. Dit gebeurt al bij de bedrijfswagentransmissies. Fig. 1 laat de opbouw van een geautomatiseerde versnellingsbak zien zoals bij BMW wordt toegepast. Fig. 2 laat voor de duidelijkheid het schakelmechanisme Figuur 1: Geautomatiseerde versnellingsbak (BMW) 1

2 zien van een klassieke handgeschakelde versnellingsbak bestaande uit balladeurassen en schakelvorken (Seat Alhambra). Figuur 2: Het schakelmechanisme van de handbak 006 van de Seat Alhambra 2 Selespeed versnellingsbak Als voorbeeld de Selespeed versnellingsbak van Alfa Romeo. De Selespeed versnellingsbak is een versnellingsbak die in opbouw gelijk is aan een handgeschakelde bak met enkelvoudige droge plaatkoppeling. De versnellingsbak bevat in elkaar grijpende tandwielen met synchromeshringen, schakelvorken en (balladeur)assen. Het verschil zit in de aansturing. In plaats van te schakelen met koppelingspedaal en klassieke (mechanische) versnellingspook geschieden deze handelingen nu automatisch met behulp van de elektro-hydraulica. Het koppelingspedaal is komen te vervallen. Men heeft bij dit systeem de keuze tussen handmatig en volledig automatisch schakelen. Het concept biedt een aantal voordelen: Veiliger en sneller schakelen. Met name voor het terugschakelen; Een groter comfort door het ontbreken van een koppelingspedaal; In de stand automatisch heeft men de beschikking over een volledig automatisch schakelende versnellingsbak. Het concept is afkomstig van de formule 1 Ferrari voertuigen. De regeleenheid die elektrisch de hydraulica aanstuurt staat permanent in verbinding met de motormanagement computer. 2

3 2.1 Bediening De (handmatige) bediening kan geschieden met behulp van twee knoppen op het stuurwiel ( Up voor opschakelen en Down voor terugschakelen) of door een pook naar voren (Up) of naar achteren (Down) te drukken. Deze methodiek staat bekend onder sequentiëel schakelen (fig. 3). De volledig automatische Figuur 3: De bediening van de Selespeed versnellingsbak van Alfa Romeo. Vanuit het stuurwiel of met een pookje kan er ook handmatig worden geschakeld. functie wordt gekozen met behulp van de City functie. De bedieningsknop hiervan bevindt zich bij de versnellingspook. Op het instrumenten-paneel kan men de gekozen functie aflezen alsmede de ingeschakelde versnelling. De versnellingsbak bezit een aantal regelstrategieën die moeten voorkomen dat er zich gevaarlijke situaties gaan voordoen. We noemen: De motor kan alleen worden gestart als de auto stilstaat, het gaspedaal is losgelaten en het rempedaal is ingetrapt (Het systeem selecteert dan de vrij-stand); Als de auto stil staat worden de schakelcommando s alleen uitgevoerd als het rempedaal is ingetrapt; De knoppen op het stuurwiel werken alleen boven de 15 km/h. Hierdoor voorkomt men ongewenst schakelen tijdens manoeuvreren; De vrijstand is niet te selecteren boven een bepaalde rijsnelheid; Het City-programma wordt automatisch uitgeschakeld wanneer de bestuurder een handschakelcommando geeft. De versnellingsbak wordt automatisch vrij gezet indien: De oliedruk voor de koppelingsbediening te laag is; De motor draait en een portier open is; De motor draait met ingeschakelde versnelling en het rempedaal en gaspedaal worden 5 sec. niet bediend. In het geval dat het motortoerental te hoog oploopt schakelt de bak automatisch naar een hogere versnelling. Het betreft hier een vijfversnellingsbak met de volgende vaste reducties: 3

4 1e versnelling 3,9, 2e versnelling 2,2; 3e versnelling 1,5, 4e versnelling 1,2; 5e versnelling 0,95, achteruit 3,9; eindreductie 3,6 De opstelling van de componenten geeft fig. 4 Figuur 4: Opstelling van de componenten van de Selespeed versnellingsbak. 1) elekro-hydraulische unit; 2) elektropomp; 3) oliereservoir; 4) versnellingspook; 5) schakeltoetsen; 6) selespeed-computer 2.2 Hydraulische unit De hydraulische unit bedient de koppelingshefboom en de selectieas van de versnellingsbak voor het kiezen en inschakelen van de gekozen versnelling. De selectieas regelt de keuze van de balladeursas en de verschuiving hiervan door een roterende (inschakelende) en een verticale beweging (keuze balladeuras). Dit kan worden vergeleken met de werking van een handgeschakelde versnellingsbak. Immers de dwarsbeweging van de pook selecteert de balladeuras terwijl door de voor- of achteruitbeweging de versnelling geselecteerd wordt. Fig. 5 geeft het hydraulische blok weer. EV1 en EV2 zijn voor het daadwerkelijk inschakelen van de versnelling terwijl EV3 en EV4 voor het kiezen van de balladeurassen zijn. De laatste twee zijn hydraulische aan-uit kleppen terwijl EV1 en EV2 de druk geleidelijk laten toenemen. De EV0 klep is een opbrengstregelende magneetklep voor de bediening van de koppeling. 4

5 Figuur 5: Het hydraulische blok van de Selespeed versnellingsbak. EV0 magneetklep koppeling, EV1 + EV2 magneetkleppen inschakelactuator, EV3 + EV4 magneetkleppen balladeur-kiesactuator 5

6 Fig. 6 toont ons het hydraulische schema. Dit schema is in principe opgebouwd rondom de 5 hydraulische 2/3 kleppen die vanuit de Selespeed computer kunnen worden aangestuurd. De bedrijfsdruk bedraagt 40 bar. In het schema staan alle magneetkleppen in verbinding met de hydraulische retourleiding (de rustsituatie). Het is eenvoudig te zien dat door het bekrachtigen van de individuele magneetkleppen de verschillende versnellingen en de koppeling kunnen worden bediend. De volgorde waarin dit gebeurt wordt bepaald door de Selespeed computer. De opstelling van de elektrische componenten en hun verbindingen wordt door fig. 7 weergegeven. Fig. 8 toont ons het elektrische schema. Voor de legende zie ook het bijschrift van fig Versnellingspook Het halfautomatisch schakelen geschiedt d.m.v. een zwevend pookje met een veerbelaste middenstand. Door de pook naar voren te drukken wordt gekozen voor een hogere versnelling en door de pook naar achteren te trekken voor een lagere versnelling. De vrijstand (N) kan bij stilstand en ingetrapt rempedaal worden gekozen door de pook naar rechts te drukken. Vanuit elke versnelling, maar bij stilstaande auto, kan de achteruit (R) worden ingeschakeld door de pook naar rechts en naar achteren te bewegen. De schakelcommando s worden uitgevoerd door vier schakelaars met parallel daaraan 4 weerstanden die door het indrukken van de schakelaar worden kortgesloten. De hefboom zelf kent 5 schakelstanden (S1 t/m S5) Tijdens het schakelen ontstaan op de computeringangen verschillende 1, 0 combinaties die door de computer met de voorgaande situatie worden vergeleken en waaruit vervolgens de gewenste versnelling kan worden afgeleid (fig. 9). 6

7 Figuur 6: Schematische weergave van het hydraulische systeem. Terugkoppeling over de stand van de gekozen versnelling geschiedt door potentiometers. 7

8 Figuur 7: De opstelling van de componenten en hun elektrische verbindingen. B01 Zekeringen- en relaiskast, B98 Extra zekeringen en relaiskast, B99 Hoofdzekeringenhouder op accu, C10 Massa-aansluiting linksvoor, C12 Massa-aansluiting voor ABS, C20 Massa rechts onder instrumentenpaneel, D01 Stekker tussen kabels voor en kabels instrumentenpaneel, D05 Stekker tussen kabels voor / kabels ABS, D06 Stekker tussen kabels voor/ kabels achter, D30 Stekker tussen kabels achter / kabels portier links voor, D79 Stekker in kabels van sensoren op versnellingsbak, E10 Snelheidsmeter, E15 Toerenteller, H01 Start-/contactslot, H37 Pook van versnellingsbak, H38 Bedieningsknoppen op stuurwiel, H39 City-functietoets, I30 Rempedaalschakelaar, J05 Startblokkeerrelais, J86 Relais van elektropomp voor Selespeed, K68 Kiespotentiometer, K69 lnschakelpotentiometer, K77 Toerentalsensor uitgaande as, K95 Koppelingsstandsensor, K96 Oliedruksensor, L51 Magneetklep 1 (inschakelen), L52 Magneetklep 2 (inschakelen), L53 Magneetklep 3 (kiezen), L54 Magneetklep 4 (kiezen), L56 Koppelingsmagneetklep, M10 inspuitregeleenheid, M54 Selespeed-regeleenheid, N40 Elektropomp, N50 Slotmotor in linker voorportier, R10 Diagnosestekker 8

9 Figuur 8: Het elektrische schema van de Selespeed automaat 9

10 Figuur 9: De elektrische weergave van de Selespeed versnellingspook 3 Vragen en opgaven 1. Op welke wijze kan men bij geautomatiseerde versnellingsbakken ook de synchromesh-inrichting laten vervallen? 2. Bij welk type versnellingsbak kan de Selespeed worden ingedeeld? 3. Op welke manieren kan deze versnellingsbak worden geschakeld? 4. Wat verstaat men onder sequentiëel schakelen? 5. Noem een paar bestuurdersfouten die bij het schakelen met een klassieke versnellingsbak kunnen gebeuren en die bij de Selespeed worden voorkomen. 6. Voor het schakelen zijn er in principe twee plunjers. Welke onderdelen worden door deze plunjers bediend? 7. Hoeveel magneetkleppen bezit het systeem? 8. Wat is de functie van de sensoren? 9. Waar bevindt zich de elektropomp in het voertuig? 10. Op welke wijze kunt u de elektrische functie van de versnellingspook controleren? 10