Основу коробка передач Shiftmatic составляет механическая коробка передач. В данном случае используются компоненты КПП 0B7 - 330 Нм. Коробка передач имеет три основных составляющих: передний корпус, задний корпус КПП и валы коробки передач с блоком переключения. Оба картера отлиты из алюминиевого сплава.
Коробка передач в разрезе
Shiftmatic 0B81 является 2-ступенчатой коробкой передач с полностью синхронизированными передачами. В ней установлены первичный, промежуточный и вторичный валы. Все шестерни-каретки снабжены игольчатыми подшипниками и распределены между промежуточным и вторичным валами. 5 передача включается напрямую при помощи переключения скользящей муфты к шестерне первичного вала.
Переключение передач осуществляется либо просто продольным перемещением либо продольным перемещением вместе с вращательным движением центрального вала переключения. Переключающий штифт центрального вала переключения попадает в соответствующую вилку рычага переключения.
Силовой поток
Крутящий момент двигателя передается на коробку передач через первичный вал. При помощи пары зубчатых шестерен постоянной ступени силовой поток передается на промежуточный вал. Вплоть до 5 передачи силовой поток передается от промежуточного вала при помощи пары зубчатых шестерен включенной передачи на вторичный вал. 5 передача включается напрямую. В этом случае силовой поток попадает с первичного вала сразу на вторичный вал, минуя промежуточный вал.
При включенной передаче заднего хода силовой поток идет между промежуточным и вторичным валами через шестерню, отдельно установленную на дополнительном вале, при этом направление вращения вторичного вала меняется.
Первичный вал
Первичный вал опирается на неподвижно установленный радиальный роликовый подшипник в переднем корпусе коробки передач. Роликовый подшипник с цилиндрическими роликами используется в качестве плавающего подшипника между первичным и вторичным валами. Он расположен в отверстии первичного вала. Зубчатая шестерня первичного вала постоянной ступени является составной частью первичного вала.
Вторичный вал
В качестве неподвижного подшипника вторичного вала выступает радиальный роликовый подшипник, установленный в заднем корпусе коробки передач. Роликовый подшипник с цилиндрическими роликами используется в качестве плавающего подшипника между первичным и вторичным валами.
Неподвижные шестерни 3 и 4 передач являются составными частями вторичного вала. Шестерни-каретки 1, 2, 6 передач и передачи заднего хода снабжены игольчатыми подшипниками и вращаются свободно. Эти шестерни обозначаются как свободные шестерни, они вращаются постоянно вместе с соответствующими неподвижными шестернями промежуточного вала. И только после включения передачи шестерни прочно связываются со вторичным валом при помощи соответствующей скользящей муфты и синхронизатора и, таким образом, они могут передавать крутящий момент.
Синхронизаторы 1/2 передач, 5/6 передач и передачи заднего хода прочно соединены со вторичным валом при помощи зубчатого зацепления.
Промежуточный вал
Для крепления промежуточного вала также используются неподвижный подшипник и скользящий подшипник. Радиальный шариковый подшипник, установленный в переднем корпусе коробки передач, используется в качестве неподвижного подшипника, роликовый подшипник с цилиндрическими роликами, установленный в заднем корпусе коробки передач, - в качестве подвижного.
Неподвижные шестерни 1 и 2 передач являются составными частями промежуточного вала. Шестерни-каретки 3 и 4 передач являются свободными шестернями и снабжены игольчатыми подшипниками. Неподвижная шестерня 6 передачи, а также постоянная ступень соединены с промежуточным валом при помощи прессовой посадки.
Синхронизатор 3/4 передачи также прочно соединен с промежуточным валом при помощи зубчатого зацепления.
Синхронизация
Для сглаживания разницы в частоте вращения в отдельных передачах коробки передач установлены разные синхронизаторы.
1/2 передачи - тройной синхронизатор
В 1 и 2 передачах разница в частоте вращения наиболее существенна. Поэтому используется тройной синхронизатор. В тройном синхронизаторе имеются три поверхности трения: одна между конусом трения шестерни-каретки и внутренним кольцом, вторая - между внутренним и промежуточным кольцами и третья - между кольцом синхронизатора и промежуточным кольцом.
3/4 передачи - двойной синхронизатор
В двойном синхронизаторе 3 и 4 передачах в КПП Shiftmatic 0B81 есть одна особенность. Она заключается в том, что там имеется корпус муфты с зацеплением, который может быть установлен на шестерню-каретку и который может быть заменен в отдельности. Поверхности трения в двойном синхронизаторе расположены между внутренним и промежуточным кольцами, а также между кольцом синхронизатора и промежуточным кольцом.
5/6 передачи - одинарный синхронизатор
В 5/6 передачах по причине небольшой разницы в частоте вращения установлен одинарный синхронизатор. Особенностью синхронизатора является наличие корпуса муфты с зацеплением. В одинарном синхронизаторе только одна поверхность трения - между корпусом муфты и кольцом синхронизатора.
Передача заднего хода - одинарный синхронизатор
Передача заднего хода в КПП Shiftmatic также снабжена одинарным синхронизатором. Единственная поверхность трения расположена здесь между конусом трения шестерни-каретки и кольцом синхронизатора.
Блок переключения
Блок переключения передач со штоками и вилками переключения предназначен для включения выбранной передачи. Главным звеном этого блока является центральный вал переключения. Его задачей является передача движения на вилки переключения передач. С вилок переключения соответствующей пары передач движение передается дальше на скользящую муфту.
Так как вилки переключения 5/6 и 3/4 передач осуществляют вращательное движение вместо движения в продольном направлении, то для передачи движения на скользящую муфту на вилках установлены вращающиеся ползуны.
Блок переключения с исполнительным элементом
Центральный вал переключения снабжен тремя переключающими пальцами. Вращением центрального вала переключения эти пальцы приводятся в положение для задействования соответствующей вилки переключения. Движение центрального вала переключения влево означает смену дорожки на более низкую, движение вала вправо - смену дорожки на более высокую. Внутри дорожки центральный вал переключения выполняет продольные движения для переключения передач.
Процесс переключения передач рассчитывается по желанию водителя или в соответствии с дорожной ситуацией в блоке управления механической КПП с электронным управлением J514 и осуществляется через гидравлический механизм. Для этого центральный блок управления соединен с исполнительным элементом гидравлической системы.
В соответствии с увеличением или снижением давления в различных камерах исполнительного элемента центральный вал переключения осуществляет просто продольное движение или продольное движение вместе с вращательным.
Исполнительный элемент
Исполнительный элемент переключения передач находится на стыке между механикой и гидравликой. Он состоит из двух гидравлических цилиндров. Гидравлический двойного действия является переключающим цилиндром. Он соединен с центральным валом переключения слева над поршневым штоком. На правой стороне на штоке переключающего цилиндра установлена втулка механизма выбора передач вместе с направляющей кулисы. Внутри направляющей кулисы расположен направляющий палец, соединенный со штоком при помощи прессовой посадки.
Второй гидравлический цилиндр является гидравлическим тормозом. В данном случае речь идет о гидравлическом цилиндре одинарного действия, снабженном возвратной пружиной. На нижней стороне закреплен нагнетательный поршень, на верхней стороне – поршень тормозного цилиндра. Верхняя часть поршня тормозного цилиндра имеет цилиндрическую форму, как и внешний контур втулки механизма выбора передач. Для улучшения трения между втулкой механизма выбора передач и поршнем торомозного цилиндра поверхность втулки сделана рифленой.
Для каждого гидравлического канала (камеры) исполнительного элемента переключения передач предназначен магнитный клапан, посредством которого нагнетается или стравливается давление. Шток поршня переключающего цилиндра при нагнетании давления в камере 1 сдвигается вправо, при нагнетании давления в камере 2 - влево.
Если же в 3 камере гидравлического тормоза также присутствует давление, то поршень тормозного цилиндра препятствует проворачиванию втулки механизма выбора передач. В этом случае шток поршня переключающего цилиндра совершает не только продольные, но и вращательные движения. Вращательное движение обусловлено движением направляющей кулисы, что ведет к принудительному движению пальца.
При смене передачи внутри дорожки давление подается только в камеру 1 или только в камеру 2. Это приводит к продольному движению штока поршня переключающего цилиндра. При смене передачи при одновременной смене дорожки давление подается не только в камеру 1 или в камеру 2, но и в камеру 3. Это опять приводит к продольному и вращательному движению штока поршня. Для распознавания движения штока поршня на кронштейне установлены два постоянных магнита.
Нейтральное положение КПП/исполнительного элемента переключения передач
Нейтральное положение КПП Shiftmatic в отличие от обычной механической КПП возможно не только на дорожке 3 и 4 передач, но и всех других. В зависимости от скорости в соответствующей дорожке включается нейтральное положение. На примере показано нейтральное положение в дорожке 1 и 2 передач при выключении1 передачи. В этом положении палец расположен слева в верхней ступени направляющей кулисы.
Переключение передач без смены дорожки
Переключение передач вверх 1 > 2; 3 > 4; 5 > 6
Переключение передач вниз 2 > 1; 4 > 3; 6 > 5
При переключении вверх на четную передачу происходит нагнетание давления в камере 2 переключающего цилиндра. Это приводит к продольному движению штока поршня влево, при этом втулка механизма выбора передач принудительно поворачивается вправо.
При переключении вниз на нечетную передачу происходит нагнетание давления в камере 1 переключающего цилиндра. Это приводит к продольному движению штока поршня вправо, при этом втулка механизма выбора передач принудительно поворачивается влево.
Переключение передач вместе со сменой дорожки
Переключение передач вверх 2 > 3; 4 > 5 и переключение передач R > 1
Переключение передач вниз 3 > 2; 5 > 4 и переключение передач 1 > R
При переключении вверх на нечетную передачу сначала происходит нагнетание давления в камере 3 гидравлического тормоза, потом в камере 1 переключающего цилиндра. Нагнетание давления в камере 3 приводит к блокировке втулки механизма выбора передач, а нагнетание давления в камере 1 - к продольному движению вправо штока поршня, а также к его принудительному повороту вправо в заблокированной втулке механизма выбора.
При переключении вниз на четную передачу сначала происходит нагнетание давления в камере 3 гидравлического тормоза, а затем в камере 2 переключающего цилиндра. Нагнетание давления в камере 3 приводит к блокировке втулки механизма выбора передач, а нагнетание давления в камере 2 переключающего цилиндра - к продольному движению влево штока поршня, а также к его принудительному повороту влево в заблокированной втулке механизма выбора.
