Экспертиза роботизированных коробок передач (трансмиссий)

Применение принципиально новых типов роботизированных трансмиссий c электронными системами управления является одним из последних достижений зарубежного автомобилестроения. Система легкого управления режимом переключения передач стала широко применяться на марках легковых автомобилей семейства «БМВ», «Фольксваген», «Опель», «Митсубиси», «Субару». Цель такой системы заключается в автоматизации момента выжима сцепления и включения необходимой передачи в зависимости от скорости движения автомобиля и оборотов двигателя.

К преимуществам рассматриваемых коробок следует отнести легкость в управлении, возможность применения ручного и автоматического режима переключения, значительную экономия топлива, быстрое включение нужной передачи. Большое количество ступеней переднего хода позволяют получить широкий ряд передаточных чисел и плавный переход от передачи к передаче. В зависимости от ситуации на дороге это обеспечивает быстрый отклик на действие водителя педалью акселератора, быстрый разгон, возможность совершения резких маневров, работу двигателя на малых оборотах и низкий уровень шума. Применение 7 - ступенчатой коробки передач позволило на 0,3 секунды сократить разгон автомобиля с места до 100 км/ч, что делает управление автомобилем более эмоциональным и захватывающим. Кроме того, версии автомобилей с 7 - ступенчатой секвентальной коробкой передач на 2,1 секунды меньше при разгоне с 60 до 120 км/ч, делая маневры значительно более безопасными.

К основным недостаткам следует отнести: низкую эксплуатационную надежность роботизированных трансмиссий и высокую их стоимость; не ремонтопригодность изделия в условиях станций технического обслуживания из-за высокой сложности ее изготовления, а ее ремонт осуществляется только заменой узла; возникновение задержек при переключении с 6 на 7 передачу находящихся на одной вилке.

Например, компания «Фольксваген» из-за высокой интенсивности отказов элементов увеличила гарантию роботизированных трансмиссий системы DSG -7 до 150000 км пробега.

Другой пример, собственные исследования автора по надежности роботизированных трансмиссии системы «Easytronic», применяемых на автомобилях марки «Опель». Эксплуатация таких трансмиссий в российских условиях наложило определенный отпечаток на надежность. Тяжелые режимы эксплуатации в многочисленных автомобильных пробках приводят к критическим нагрузкам. Происходит нарушение температурных режимов и сбой в работе всей конструкции. На основании совместных усилий автора и специалистов дилерских станций технического обслуживания автомобилей были получены статистические данные о массовых неисправностях (определены: наработки, причины отказов, их характер) элементов роботизированных трансмиссий. Полученные данные привели к доработке конструкции компанией «Дженерал Моторз» и отзыву автомобилей с дефектами коробок передач.

Автор статьи изучает характер повреждений секвентальной 7-ступенчатай коробки передач автомобилей BMW М 6 купе по результатам их разборок и дефектовок. Практически все детали коробок, кроме вилки включения 6 – 7 передачи не имеют повреждений. Из фотографий рис.2 видно, что вилка имеет двойной перелом.

Рис. 2. Дефект вилки 6-7 передач.

Разрушение металла в условиях эксплуатации коробок передач может быть не только вязким или хрупким, но и смешанным – вязкохрупким. Материалы разрушаются по разному в случаях усталости и при однократных нагрузках. Разрушение характеризуется отсутствием в изломе внешних признаков пластической деформации, т. е. в целом усталостный излом имеет характер хрупкого излома. Однако в микрообъемах и тонких слоях сечения нагруженного образца могут быть пластические деформации, которые приводят к зарождению трещин. Данные трещины, постепенно развиваясь и распространяясь, приводят к окончательному разрушению материала. В случае усталостного нагружения начало пластической деформации, вызванное движением дислокаций, может быть при напряжениях меньше предела текучести. При увеличении числа циклов нагружения увеличивается плотность дислокаций, в первую очередь, в поверхностных слоях. Тонкие линии скольжения на поверхности превращаются в характерные полосы, профиль которых представлен в виде выступов и впадин. Глубина впадин в зависимости от времени испытания может достигать 10–30 мкм. При образовании устойчивых полос скольжения происходит чередование областей с высокой и низкой плотностью дислокаций. Анализируя повреждения вилки 6-7 передачи можно заключить, что природа их возникновения очевидна из-за резких знакопеременных нагрузок переходящих в усталость метала (повреждение 1, рис. 2.а), последующего вязкого излома по причине перекоса вилки и нарушения ее геометрических параметров, полученного после первичного разрушения (повреждение 2, рис. 2.б). Фрагмент вилки остался в переломленном состоянии в корпусе коробки передач и был извлечен для изучения.

Рис. 4а. Дефект вилки 6-7 передач (повреждение 1).

Рис. 2б. Дефект вилки 6-7 передач (повреждение 2).

На основании проведенного исследования установлено, что основной причиной неисправности секвентальных 7-ступенчатых коробок передач автомобиля BMW М 6 является производственный дефект, вызванный просчетами в их конструкции, а именно материала вилки 6-7 передачи. Данная вилка подвергается высоким циклическим знакопеременным нагрузкам из-за высоких скоростей переключения в отличие от других вилок.

Включение других передач, идущих в порядке возрастания и убывания находятся на разных вилках, а включение их происходит заблаговременно и без значительных нагрузок. Дополнительно необходимо отметить, что излом происходил на переливе внутренней поверхности вилки, что также подтверждает высокую вероятность брака, полученного в результате производства этой детали.