Το αυτόματο κιβώτιο 9G-TRONIC της Mercedes

Το αυτόματο κιβώτιο 9G-TRONIC της Mercedes

Το πρώτο αυτόματο κιβώτιο εννέα σχέσεων με μετατροπέα ροπής, το 9G-TRONIC για premium οχήματα, γιορτάζει τώρα το ντεμπούτο του: το E 350 BlueTEC θα είναι εξοπλισμένο με αυτή τη μετάδοση ισχύος.

Το στοιχείο κίνησης ενός κλασικού αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων είναι ο υδροδυναμικός μετατροπέας ροπής. Στο νέο 9G-TRONIC, οι μηχανικοί βελτίωσαν το υδραυλικό κύκλωμα στον μετατροπέα ροπής και αύξησαν το αποτελεσματικότητα έως και 92 τοις εκατό . Αυτός ο αριθμός είναι σημαντικός για την οικονομία καυσίμου, καθώς οι απώλειες που επιβάλλονται από τη φυσική κατά τη μεταφορά της ροπής του κινητήρα στον άξονα εισόδου του κιβωτίου ταχυτήτων πρέπει να περιορίζονται στο ελάχιστο. Εν ολίγοις: το 9G-TRONIC μετατρέπει μεγάλο ποσοστό της ισχύος του κινητήρα σε ελκτική ισχύ. Στην πρώτη γενιά 7G-TRONIC που χρονολογείται από το 2003, η απόδοση αυτού του εξαρτήματος ήταν μόνο 85 τοις εκατό.

Η θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία διαχέεται μέσω του ψυγείου λαδιού κιβωτίου ταχυτήτων. Αντίθετα, το 9G-TRONIC απαιτεί χωρίς πρόσθετο ψυγείο για να ζεστάνει το κρύο λάδι κιβωτίου ταχυτήτων κατά την εκκίνηση με κρύο σε συνθήκες της Αρκτικής.

Αποσβεστήρας στρέψης διπλού στροβίλου και φυγοκεντρικό εκκρεμές

Ένα από τα πιο άνετα χαρακτηριστικά και ταυτόχρονα εξοικονόμηση καυσίμου ενός αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων είναι ο αποσβεστήρας στρέψης, ο οποίος αντισταθμίζει αποτελεσματικά τις εκκεντρότητες και τους κραδασμούς μέσα στο κιβώτιο ταχυτήτων. Ένας βασικός φυσικός νόμος ισχύει σε αυτή την περίπτωση: όσο χαμηλότερες είναι οι στροφές και η ταχύτητα του δρόμου, και όσο μικρότερος είναι ο αριθμός των κυλίνδρων, τόσο πιο έντονοι μπορεί να είναι αυτοί. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια σύγκρουση στόχων μεταξύ άνεσης και λειτουργίας αποδοτικής κατανάλωσης καυσίμου. Επιλύεται με τη χρήση του α Αποσβεστήρας στρέψης διπλού στροβίλου με επιπλέον φυγοκεντρικό εκκρεμές . Ανάλογα με τις στροφές, αυτό μετατοπίζει το κέντρο βάρους.



Επιπλέον, η βελτιστοποιημένη απόσβεση επιτρέπει τη μείωση της ολίσθησης του συμπλέκτη κλειδώματος του μετατροπέα ροπής, γεγονός που συμβάλλει επίσης στην οικονομία καυσίμου.

Ένα ελατήριο επιστροφής έχει ενσωματωθεί στον συμπλέκτη κλειδώματος του μετατροπέα ροπής του 9G-TRONIC. Ο συμπλέκτης κλειδώματος πολλαπλών δίσκων προηγουμένως ελεγχόταν μόνο υδραυλικά. Η χρήση του ελατηρίου πίεσης επιστροφής επιτρέπει την ενεργοποίηση ακόμα και σε πολύ χαμηλές στροφές.

Κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας νέα φιλοσοφία γραναζιών με εννέα ταχύτητες

Μια ανάλυση συστήματος και μακέτα που βασίζεται σε υπολογιστή κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση ενός κιβωτίου ταχυτήτων εννέα ταχυτήτων με τέσσερα πλανητικά σετ ταχυτήτων και έξι στοιχεία αλλαγής ταχυτήτων . Η Mercedes-Benz έχει εξασφαλίσει ένα παγκόσμιο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη συγκεκριμένη διαμόρφωση, την οποία οι μηχανικοί της Mercedes θεωρούν ότι είναι η καλύτερη δυνατή.

Ένα σετ πλανητικών γραναζιών αποτελείται από το εξωτερικό γρανάζι, το εσωτερικό κεντρικό γρανάζι και ανάμεσά τους τον πλανητικό φορέα με τα τέσσερα πλανητικά γρανάζια και τα ρουλεμάν τους. Στο 9G-TRONIC απαιτούνται τέσσερις πλανητικές ταχύτητες, έτσι ώστε η αναμενόμενη ροπή έως και 1000 Nm να μπορεί να μεταφερθεί σε μελλοντικούς συνδυασμούς κινητήρα/κιβωτίου ταχυτήτων.

Ο δακτύλιος, ο πλανητικός φορέας και το κεντρικό γρανάζι σε ένα πλανητικό σετ εργαλείων συνδέονται με φορείς και συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων ή φρενάρονται από τα φρένα πολλαπλών δίσκων τα οποία υποστηρίζονται από το περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό επιτρέπει στα πλανητικά γρανάζια να μεταφέρουν τη ροπή μετάδοσης κίνησης στα εσωτερικά δόντια του εξωτερικού δακτυλίου γραναζιού ή στα εξωτερικά δόντια του εσωτερικού κεντρικού γραναζιού. Το αποτέλεσμα είναι πολλές σχέσεις μετάδοσης, και ταυτόχρονα είναι δυνατή η αντιστροφή της φοράς περιστροφής για π.χ. όπισθεν.

Η σχέση μετάδοσης είναι η αναλογία μεταξύ του αριθμού των δοντιών του κιβωτίου ταχυτήτων στα γρανάζια οδήγησης και μεταφοράς. Ανάλογα με το ποια πλανητικά σετ ταχυτήτων είναι συνδεδεμένα σε σειρά, μπλοκαρισμένα ή χωρισμένα, πολλαπλασιάζοντας τις αναλογίες εξαρτημάτων προκύπτει η συνολική αναλογία για το σχετικό γρανάζι μετάδοσης. Στο 9G-TRONIC, οι μεμονωμένες ταχύτητες εμπλέκονται με τρεις συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων και τρία φρένα πολλαπλών δίσκων. Ο σκοπός των συμπλεκτών πολλαπλών δίσκων είναι να μεταφέρουν τη ροπή μετάδοσης κίνησης μεταξύ δύο εξαρτημάτων ως σύνδεση τριβής.

Η διαμόρφωση αναλογίας των γραναζιών 1 προς εννέα επιτρέπει α διασπορά αναλογίας 9,15 . Για την ίδια απόδοση σε σύγκριση με τα προηγούμενα κιβώτια, το επίπεδο στροφών μειώνεται – ως παράγοντας για την υψηλή ενεργειακή απόδοση και την άνεση NVH των μοντέλων που διαθέτουν το 9G-TRONIC.

Παροχή λαδιού με δύο αντλίες

Για να διασφαλιστεί η προμήθεια του συνθετικού λαδιού κινητήρα 2ης γενιάς, το Το 9G-TRONIC είναι εξοπλισμένο με δύο αντλίες . Η μηχανική κύρια αντλία εγκατεστημένη «εκτός άξονα» βρίσκεται δίπλα στον κύριο άξονα και είναι οδηγείται μέσω αλυσίδας . Σε ένα αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων όπως το 7G-TRONIC, η κύρια αντλία λαδιού προηγουμένως δακτυλίωνε τον άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων και κινούνταν απευθείας. Αυτό σήμαινε ότι η διάμετρος του άξονα μετάδοσης δεν επέτρεπε την μείωση του μεγέθους της αντλίας όπως επιθυμούσε. Για το λόγο αυτό, η αντλία κυψελών πτερυγίων τοποθετείται πλέον δίπλα στον κύριο άξονα ('εκτός άξονα') και έχει μειωθεί σε μέγεθος για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις.

Η μηχανική κύρια αντλία, η οποία εξασφαλίζει την παροχή λαδιού στο ηλεκτροϋδραυλικά ελεγχόμενο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων όταν λειτουργεί ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, υποστηρίζεται από μια ξεχωριστή ηλεκτρική βοηθητική αντλία. Αφενός, αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει τον ενεργό έλεγχο της ροής της λίπανσης και του ψυκτικού υγρού κατά παραγγελία, και ταυτόχρονα σημαίνει ότι το 9G-TRONIC μπορεί να επωφεληθεί από ένα σύστημα start/stop . Σε επόμενες υβριδικές εφαρμογές, αυτή η πρόσθετη παράδοση λαδιού επιτρέπει επίσης τη λεγόμενη «ιστιοπλοΐα», δηλαδή τη διατήρηση σταθερής ταχύτητας χωρίς τη χρήση του μηχανή εσωτερικής καύσης .

Όταν ο κινητήρας είναι σβηστός – για παράδειγμα σε κόκκινο φανάρι σε λειτουργία start/stop – ενεργοποιείται η ηλεκτρική βοηθητική αντλία, διασφαλίζοντας μια καθορισμένη βασική πίεση και διασφαλίζοντας ότι διατηρούνται όλες οι απαραίτητες λειτουργίες. Όταν ο οδηγός επιθυμεί να απομακρυνθεί με πράσινο φως, η παράδοση λαδιού από την ηλεκτρική αντλία μετά την εκκίνηση του κινητήρα εγγυάται την επιτάχυνση. Σε ορισμένες καταστάσεις λειτουργίας με τον κινητήρα σε λειτουργία, η βοηθητική αντλία βοηθά επίσης την κύρια αντλία, για παράδειγμα σε πολύ χαμηλές στροφές κινητήρα ή σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Σε αυτήν την περίπτωση, η ροή του λαδιού προστίθεται όπως απαιτείται για να διασφαλιστούν ομαλές αλλαγές ταχυτήτων ή όταν υπάρχει μεγαλύτερη απαίτηση ψύξης.

Αυτή η ιδέα παροχής λαδιού που χρησιμοποιεί μια μηχανική κύρια αντλία και ηλεκτρική βοηθητική αντλία, καθώς και τον έλεγχο που σχετίζεται με τη ζήτηση, αντιπροσωπεύει περίπου 54 τοις εκατό του συνολικού δυναμικού εξοικονόμησης καυσίμου του 9G-TRONIC . Η σχέση είναι σαφής: όσο λιγότερο λάδι πρέπει να μετακινηθεί μέσα στο κιβώτιο ταχυτήτων από πιο αποδοτικές αντλίες, τόσο μεγαλύτερη είναι η συνολική απόδοση. Σε αυτό συμβάλλει και το πλήρως συνθετικό λιπαντικό χαμηλής τριβής οικονομίας καυσίμου.

Κύριος άξονας μετάδοσης κίνησης με τρεις οπές βαθιάς διάνοιξης

Ο κύριος άξονας μετάδοσης είναι ένα άλλο τεχνικό χαρακτηριστικό του 9G-TRONIC. Πρώτον, είναι ένας από τους μεγαλύτερους άξονες σε ολόκληρη την αυτοκινητοβιομηχανία στα 550,9 χιλιοστά. Δεύτερον, εκτελεί και άλλες λειτουργίες εκτός από τον κύριο σκοπό της μετάδοσης ισχύος: χρησιμοποιώντας ένα εξελιγμένο σύστημα εσωτερικού αγωγού, ο άξονας εκτελεί επίσης διάφορες λειτουργίες λίπανσης, ψύξης και ελέγχου.

Στην πλευρά του κινητήρα, μια μεγάλη αξονική τρύπα με διάτρηση λίγων εκατοστών τροφοδοτεί το μπροστινό πλανητικό σετ γραναζιών με λάδι, το οποίο φτάνει στα σωστά σημεία μέσω μικρότερων εγκάρσιων οπών. Τρεις παράλληλες οπές διαστάσεων 6,1 χιλιοστών η καθεμία έχουν τρυπηθεί βαθιά στον άξονα μετάδοσης με διάμετρο πυρήνα 16 χιλιοστά σε βάθος έως και 361,5 χιλιοστά . Αυτές οι τρεις τρύπες με βαθιά διάνοιξη έχουν διάφορες λειτουργίες στο 9G-TRONIC: μέσω εγκάρσιων οπών, εξασφαλίζουν καθορισμένο ρυθμό ροής λαδιού για τη λίπανση και την ψύξη των πλανητικών σετ ταχυτήτων και των στοιχείων αλλαγής ταχυτήτων. Εκτελούν επίσης μια σημαντική λειτουργία ελέγχου και μεταφέρουν τη ρυθμισμένη πίεση αλλαγής ταχυτήτων στους συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων και στα φρένα.

Νέα διαδικασία γεώτρησης

Η μηχανική κατεργασία ενός τέτοιου άξονα είναι μια πρόκληση της μηχανικής παραγωγής. Οι απαιτήσεις είναι ιδιαίτερα απαιτητικές κατά τη διάνοιξη των τριών βαθιών οπών. Για να επεξηγήσουμε τις απαιτήσεις: Σε όλο το μήκος τους έως και 361,5 χιλιοστά, οι οπές βαθιάς διάνοιξης πρέπει να πληρούν τις απαιτήσεις σε μερικά χιλιοστά του χιλιοστού. Η κατεργασία πρέπει να ακολουθεί επακριβώς καθορισμένες γεωμετρικές προδιαγραφές:

  • απόσταση και παραλληλισμός των οπών μεταξύ τους
  • απόσταση και παραλληλισμός των οπών έναντι της εξωτερικής επιφάνειας του άξονα
  • αποφυγή συστροφής κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάτρησης
  • ακτινική τοποθέτηση των τριών ανοιγμένων οπών για να διασφαλιστεί η ελεύθερη ροή στις εγκάρσιες οπές
  • σωστό βάθος των μεμονωμένων οπών
  • διάτρηση χωρίς υπολείμματα χωρίς να παραμένει μικρολεπτό σκέλος στις τρύπες

Συντομότεροι χρόνοι επεξεργασίας με βελτιωμένη ποιότητα

Ο χρόνος επεξεργασίας ανά άξονα έχει μειωθεί ενώ βελτιώνεται η ποιότητα παραγωγής. Για να ελαχιστοποιήσουν τους χρόνους κύκλου στη διαδικασία παραγωγής, οι μηχανικοί παραγωγής κατάργησαν τα συνήθη μανίκια οδηγών κατά τη διάτρηση σε σημείο. ο οι μηχανές ανοίγουν τις βαθιές τρύπες «ελεύθερα» , θα λέγαμε, διατηρώντας παράλληλα την ακρίβεια των διαστάσεων. Επιπλέον, τα τρυπάνια μονής αυλάκωσης από καρβίδιο με τσιμέντο επιτρέπουν υψηλές ταχύτητες εργασίας. Ενώ το ποσοστό ήταν περίπου 125 χιλιοστά το λεπτό στην περίπτωση του 7G-TRONIC PLUS, τα νέα τρυπάνια επιτρέπουν ταχύτητα άνω των 250 χιλιοστών ανά λεπτό. Το καθαρό αποτέλεσμα είναι ότι παίρνει λιγότερο από τρία λεπτά για την επεξεργασία του κύριου άξονα μετάδοσης – περίπου 63 τοις εκατό λιγότερο από τον χρόνο κύκλου κατά την παραγωγή του 7G-TRONIC PLUS.

Με τις παραπάνω βελτιώσεις, η Mercedes-Benz υλοποιεί περαιτέρω το έργο «Πράσινη Παραγωγή» στις τοποθεσίες παραγωγής της.

Συμπαγής ελαφριά κατασκευή

Με την αλλαγή της γενιάς από το 7G-TRONIC στο 9G-TRONIC, οι μηχανικοί ανάπτυξης έδωσαν περαιτέρω έμφαση στον τομέα της «συμπαγούς ελαφριάς σχεδίασης». Παρά τις δύο πρόσθετες ταχύτητες και τη μέγιστη μεταβιβάσιμη ροπή έως και 1000 Nm, το νέο αυτόματο κιβώτιο απαιτεί τον ίδιο χώρο εγκατάστασης με τον προκάτοχό του, το 7G-TRONIC PLUS, και είναι επίσης ένα κιλό ελαφρύτερο.

ο Ο σχεδιασμός του περιβλήματος δύο τεμαχίων έχει διατηρηθεί : το περίβλημα του μετατροπέα ροπής είναι κατασκευασμένο από ελαφρύ κράμα αλουμινίου. Το περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων με ένα πλαστικό δοχείο λαδιού βελτιστοποιημένου βάρους είναι κατασκευασμένο από ένα ακόμη ελαφρύτερο κράμα μαγνησίου.