L'estructura i el principi de funcionament de la transmissió Powershift

Per millorar el confort de conducció, els fabricants de vehicles desenvolupen diversos sistemes. Entre altres coses, es presta molta atenció a la transmissió. Avui dia, diverses preocupacions han desenvolupat un gran nombre de transmissions automàtiques. La llista inclou un variador, un robot i una màquina automàtica (per a més detalls sobre quines modificacions pot tenir la transmissió, es descriu en un altre article). El 2010, Ford va introduir al mercat una nova unitat de transmissió automàtica, que va anomenar Powershift.

Després de només dos anys de l’inici de la producció d’aquesta caixa de canvis, els compradors de nous models de cotxes van començar a rebre queixes pel funcionament inadequat del mecanisme. Si no aprofundeu en els detalls, la retroalimentació negativa de molts usuaris va ser que el funcionament de la caixa de canvis sovint anava acompanyat de lliscaments, canvis de marxa lents, sacsejades, sobreescalfament i desgast ràpid dels elements del dispositiu. De vegades hi havia missatges sobre el canvi espontani de marxes i l’acceleració del cotxe, que provocaven accidents.

Considerem quina és la peculiaritat d’aquesta transmissió, en quin principi funciona, quines modificacions hi ha i, sobretot, és realment tot tan trist que necessiteu mantenir-vos allunyats d’aquesta transmissió?

Què és Powershift Box

La versió robòtica de la caixa de canvis de la marca nord-americana es va instal·lar a la penúltima generació Focus (per al mercat americà), així com a la darrera generació d’aquest model (que s’ofereix per al mercat de la CEI). Algunes de les centrals elèctriques de Ford Fiesta, que encara són presents als concessionaris, així com altres models de cotxes o els seus homòlegs estrangers, també s’agrupen amb aquesta transmissió.

Aquesta caixa de canvis es va instal·lar especialment activament en cotxes amb un "oval blau", que es van produir durant els anys 2012-2017. El fabricant d’automòbils ha fet ajustaments al disseny de la transmissió manual moltes vegades i, per tal d’assegurar als compradors de la fiabilitat del producte, ha augmentat la garantia durant dos anys (de 5 a 7) o per als que viatgen molt, de 96.5 a 160.9 mil quilòmetres.

Malgrat això, molts clients segueixen insatisfets amb aquesta transmissió. Per descomptat, aquesta situació ha reduït significativament les vendes de cotxes amb aquesta caixa. I no hi ha dubte de vendre un cotxe al mercat secundari: si poca gent decideix comprar un cotxe nou amb una transmissió robòtica del tipus DPS6, no es pot ni somiar vendre un vehicle usat amb un conjunt tan complet, tot i que hi ha opcions similars en alguns llocs.

Powershift és una transmissió robòtica preseleccionada. És a dir, està equipat amb una cistella de doble embragatge i dos jocs de mecanismes d’engranatges que proporcionen una transició ràpida entre velocitats. El canvi a aquesta caixa d’engranatges es produeix d’acord amb el mateix principi que a l’interior de la mecànica, només tot el procés està controlat no pel conductor, sinó per l’electrònica.

Una altra transmissió DSG coneguda, desenvolupada pels especialistes de la companyia VAG, té un principi de funcionament similar (es descriu detalladament sobre què és en una revisió independent). Aquest desenvolupament està dissenyat per plasmar els avantatges que tenen les transmissions mecàniques i automàtiques. Una altra marca que utilitza Powershift és Volvo. Segons el fabricant, aquesta transmissió manual és ideal per a motors dièsel d'alta potència i parell elevat a baixes revolucions.

Dispositiu Powershift

El dispositiu de transmissió manual Powershift inclou dos engranatges principals. S'utilitza un embragatge individual per a cadascun d'ells. Per aquest motiu, la caixa està equipada amb dos eixos d’entrada. Una altra característica de disseny és que un dels eixos de transmissió es troba dins de l'altre. Aquesta disposició proporciona una mida de mòdul més petita si aquests mecanismes estaven en plans diferents.

L’eix exterior s’encarrega de canviar un nombre parell d’engranatges i es compromet en sentit invers. L'eix interior també s'anomena "eix central" i condueix tots els engranatges estranys a girar. La foto següent mostra un diagrama d’aquest disseny:

I – un eix de potència intern d'un nombre imparell de transferències; B - eix motriu exterior d'un nombre parell d'engranatges; C - embragatge 1; D - embragatge 2 (els cercles indiquen els números d'engranatge)

Tot i que Powershift és una transmissió automàtica, no hi ha convertidor de parell en el seu disseny. A més, el dispositiu de transmissió manual no té engranatges planetaris ni embragatges de fricció. Gràcies a això, el funcionament de la transmissió no consumeix la potència de la unitat de potència, com passa amb el funcionament d’un convertidor de parell clàssic. Al mateix temps, el motor perd molt menys parell. Aquest és el principal avantatge del robot.

S’utilitza una unitat de control electrònic independent (TCM) per controlar la transició de baixa velocitat a alta velocitat i viceversa. S'instal·la al propi cos de la caixa. A més, el circuit electrònic de la unitat inclou diversos sensors, però, a més dels senyals d’aquests, la unitat de control també recopila informació d’altres sensors (càrrega del motor, posició de l’accelerador, velocitat de la roda, etc., segons el model del cotxe i la sistemes que s’hi instal·len). Basant-se en aquests senyals, el microprocessador de transmissió determina independentment quin mode s’activa.

Els aparells electrònics utilitzen la mateixa informació per ajustar l’embragatge i determinar quan canviar de marxa. Els motors elèctrics actuen com a actuadors en aquest disseny. Mouen els discs d'embragatge i els eixos motrius.

El principi de funcionament de la transmissió manual Powershift

La transmissió manual Powershift funcionarà segons el principi següent. Es necessita el doble tipus d'embragatge del dispositiu de la unitat per minimitzar el temps de transició d'una velocitat a una altra. La lògica és la següent. El conductor mou la palanca del selector de la caixa de canvis a la posició de P a D. L’automatització allibera l’embragatge de l’eix central i, mitjançant un motor elèctric, connecta els engranatges de la primera marxa a l’eix motriu. L’embragatge s’allibera i el cotxe comença a moure’s.

La unitat de control de la transmissió detecta l’augment de la velocitat del motor i, a partir d’això, es prepara la segona marxa (l’engranatge corresponent es trasllada a l’eix exterior). Tan bon punt es desencadena l'algorisme que envia un senyal per augmentar la velocitat, s'allibera el primer embragatge i el segon es connecta al volant (per obtenir detalls sobre quin tipus de part es tracta, llegiu aquí). Els temps de canvi de marxa són gairebé imperceptibles, de manera que el cotxe no perd dinàmica i el flux de parell es subministra contínuament a l’eix motor.

El fabricant d'automòbils ha proporcionat la possibilitat de canviar en l'anomenat mode manual. És llavors quan el propi conductor determina en quin moment la caixa hauria d’anar a la següent velocitat. Aquest mode és especialment útil quan es circula per pendents llargs o en embussos. Per augmentar la velocitat, moveu la palanca cap endavant i, per disminuir-la, moveu-la cap enrere. Els canviadors de pàdel s’utilitzen com una alternativa avançada (en models amb rendiment esportiu). Un principi similar té una caixa de tipus Tip-Tronic (per saber com funciona, llegiu en un altre article). En altres situacions, la caixa es controla en mode automàtic. Segons el model, el selector de caixa de canvis automàtic està equipat amb posicions de control de velocitat de creuer (quan la transmissió no es mou per sobre d’una marxa determinada).

Entre els desenvolupaments del fabricant d'automòbils nord-americà, hi ha dues modificacions dels robots preselectors de Powershift. Un funciona amb un embragatge sec i l’altre amb un embragatge humit. Considerem quina és la diferència entre aquests tipus de caixes.

Principi de funcionament de Powershift amb embragatge sec

L'embragatge sec en una transmissió Powershift funciona de la mateixa manera que en la mecànica convencional. El disc de fricció està fortament pressionat contra la superfície del volant. A través d’aquest enllaç, el parell es transmet des del cigonyal fins a l’eix motriu de la transmissió final. No hi ha oli en aquesta disposició, ja que evita la fricció seca entre les parts.

Aquest disseny de la cistella d’embragatge s’ha consolidat des de fa temps com un ús eficient de la potència del motor (això es nota especialment en el cas d’un paquet amb un motor de baixa potència, en el qual compta cada potència).

L’inconvenient d’aquesta modificació és que el node tendeix a escalfar-se molt, de manera que el seu servei es redueix. Recordeu que és difícil per a l’electrònica controlar la precisió que cal fixar el disc al volant. Si això passa a velocitats elevades del motor, la superfície de fricció del disc s’esgota ràpidament.

Principi de funcionament de l'embragatge humit Powershift

Com a alternativa més avançada, els enginyers de la companyia nord-americana han desenvolupat una modificació amb un embragatge humit. Aquest desenvolupament té una sèrie d’avantatges respecte a la versió anterior. L’avantatge més important és que, a causa de la circulació d’oli a prop dels actuadors, se n’elimina efectivament la calor, cosa que impedeix el sobrecalentament de la unitat.

La caixa d’embragatge humida té el mateix principi de funcionament, només hi ha diferències en els discos. En el disseny de la cistella, es poden instal·lar de forma cònica o paral·lela. La connexió paral·lela d’elements de fricció s’utilitza en vehicles amb tracció posterior. La disposició cònica dels discs s’utilitza en les unitats de potència instal·lades al compartiment del motor (cotxes amb tracció davantera).

L’inconvenient d’aquests mecanismes és que l’automobilista ha de controlar la qualitat de l’oli que s’utilitza a la transmissió. A més, el preu d’aquestes caixes és molt més elevat a causa del disseny més complex. Al mateix temps, no hi ha sobreescalfament de la cistella, fins i tot en època de calor, tenen un recurs de treball més gran i la potència del motor s’elimina de manera més eficient.

Embragatge dual Powershift

El mecanisme clau d’aquesta caixa és el doble embragatge. El seu dispositiu inclou un sistema que regula el desgast de les peces. La majoria dels automobilistes saben que si es llança bruscament el pedal de l'embragatge, es reduirà dràsticament el recurs del disc. Si el conductor pot determinar independentment fins a quin punt s'ha de deixar anar el pedal en funció de la tensió del cable, és difícil que l'electrònica realitzi aquest procediment. I aquest és el problema clau del funcionament incòmode de la transmissió en molts cotxes.

El disseny de la cistella de doble embragatge de la transmissió manual Powershift consisteix en:

• Amortidors de vibracions torsionals (aquest efecte s'elimina parcialment mitjançant la instal·lació d'un volant de doble massa, sobre el qual es llegeix en detall aquí);
• Bloc de dues urpes;
• Rodament de doble alliberament;
• Dos actuadors electromecànics de tipus palanca;
• Dos motors elèctrics.

Avaries típiques de Powershift

El propietari d’un cotxe amb un robot Powershift s’ha de posar en contacte amb el centre de servei si apareix algun mal funcionament de la unitat. Aquests són alguns dels símptomes que no s’han d’ignorar mai:

1. Hi ha sorolls estranys durant el canvi de marxa. Normalment, aquest és el primer signe d'algun tipus de fallida menor, que al principi no afecta de cap manera el funcionament de la transmissió, de manera que molts automobilistes simplement ignoren aquest símptoma. És cert que el fabricant indica que els sorolls aliens a la caixa no són casos coberts per la garantia.
2. Al començament del moviment, el cotxe es sacseja. Aquest és el primer senyal que la transmissió està transferint de manera inadequada la càrrega de treball del grup motriu. Aquest símptoma haurà de seguir necessàriament algun tipus d’avaria, de manera que no s’ha de retardar el manteniment de la màquina.
3. El canvi de marxa s’acompanya de sacsejades o sacsejades. Molt sovint això passa pel fet que cal corregir els actuadors (els discos d'embragatge estan desgastats, els molls es debiliten, les palanques dels elements de transmissió s'han desplaçat, etc.). El mateix passa en la mecànica normal: l’embragatge s’ha de tensar de vegades.
4. Durant el moviment, se senten vibracions i, al principi, el cotxe tremola literalment.
5. L’electrònica de transmissió sovint entra en mode d’emergència. Normalment, aquest símptoma s’elimina mitjançant la desactivació i posterior activació del sistema d’encesa. Per obtenir més confiança, podeu fer un autodiagnòstic del sistema (llegiu la informació sobre com trucar a la funció corresponent en alguns models de cotxes) aquí) per veure quin error va aparèixer a l'electrònica. Si es produeixen fallades amb freqüència, això pot indicar un mal funcionament de la unitat de control TCM.
6. A velocitats reduïdes (del primer al tercer), se senten abdominals i cops. Això és un signe d’esgotament dels engranatges corresponents, per la qual cosa és millor substituir aquestes peces en un futur proper.
7. A baixes velocitats de la unitat de potència (fins a 1300 rpm), s’observen sacsejades del vehicle. Els xocs també es noten durant l’acceleració i desacceleració.

La caixa robòtica preseleccionada de tipus Powershift falla pels motius següents:

1. Les plaques d'embragatge estan molt gastades. Aquest és un dels punts més febles en una transmissió d’aquest tipus, ja que els discos sovint no es pressionen contra la superfície de fricció de la mateixa manera que ho faria el conductor. Amb el desgast crític d’aquestes peces, tota una sèrie d’engranatges poden desaparèixer (els engranatges estan connectats a l’eix i el parell no es transmet). Si aquesta avaria apareix abans que el cotxe hagi superat els 100 mil, es substituirà un dels discs. En altres casos, és millor canviar tot el kit. Després d’instal·lar nous discos, és imprescindible adaptar el funcionament de l’electrònica de la caixa.
2. Segells d’oli desgastats prematurament. En aquest cas, el greix acaba allà on no pertany. Les conseqüències depenen de la part de la unitat en què va entrar el petroli. Aquest dany només es pot eliminar substituint les peces danyades.
3. Avaria dels accionaments electromagnètics (solenoides). Aquest és un altre punt feble del disseny del robot Powershift. La unitat de control no registra aquest mal funcionament com a error, de manera que el cotxe pot patir i el sistema de bord no presenta cap avaria.
4. Danys mecànics o de programari al TCM. En moltes situacions (en funció de la naturalesa de l'avaria), el dispositiu es mostra intermitent. En altres casos, el bloc es canvia a un de nou i s’adapta a una màquina específica.
5. Avaries mecàniques (falca de falca, desgast de rodaments i engranatges) com a conseqüència del desgast natural, així com de la fallada del motor elèctric. Aquest dany no es pot evitar, per tant, quan apareixen, les peces simplement canvien.
6. Mal funcionament del volant de doble massa (llegiu-ne més aquí). Normalment, aquesta avaria s’acompanya de xiscles, cops i revolucions inestables del cigonyal. Normalment, el volant d'inici es substitueix pels discos d'embragatge per no desmuntar la unitat a intervals curts.

Consells de transmissió Powershift

Tot i que un dany greu a un robot Powershift pot aparèixer abans que un analògic mecànic, en molts casos aquesta transmissió és bastant fiable. Però això només és possible si el vehicle funciona correctament. Aquests són alguns consells per al bon funcionament de la transmissió manual considerada:

1. Deixeu que el motor funcioni abans de conduir després d’aturar-se (sobretot a l’hivern). Això us permet portar la unitat de potència al règim de temperatura adequat (llegiu sobre el que hauria de ser aquest paràmetre per separat), però aquest procediment és més necessari perquè el lubricant s’escalfi a la transmissió. A temperatures sota zero, l’oli esdevé espès, motiu pel qual no es bomba tan bé pel sistema i la lubricació d’engranatges i altres elements és pitjor si s’instal·la un embragatge humit al cotxe.
2. Quan el cotxe s’atura, cal descarregar la transmissió. Per fer-ho, després d’una aturada completa del cotxe, mantenint el pedal del fre, s’activa el fre de mà, la palanca del selector es transfereix al punt mort (posició N), el fre es deixa anar (els engranatges estan desenganxats) i el comandament del canvi de marxa es mou a la posició d’estacionament (P). En realitzar aquest procediment, és important assegurar-se que el fre d’estacionament funciona correctament.
3. Un estil de conducció esportiu i una caixa de canvis robotitzada són conceptes incompatibles. En aquest mode, els discos d'embragatge es pressionen bruscament contra el volant, cosa que comporta un desgast accelerat. Per tant, a aquells a qui no els agrada l'estil de conducció "pensionista", és millor evitar aquest costat de transmissió.
4. En superfícies inestables (gel / neu), no deixeu relliscar les rodes motrius. Si el cotxe està atrapat, és millor sortir de la "trampa" en mode manual i a baixes revolucions del motor.
5. Quan el cotxe queda atrapat en un embús o embús, és millor canviar el canvi manual de marxes. D’aquesta manera s’evitarà el canvi freqüent d’engranatges, cosa que farà que la cistella s’esgoti més ràpidament. Quan s’accelera en mode ciutat, és millor prémer el pedal sense problemes i evitar una acceleració sobtada i tampoc portar el motor a revolucions elevades.
6. Quan utilitzeu el mode Selecciona Maj, no mantingueu premuda la tecla +/-.
7. Si es triga més de dos minuts a parar el cotxe, és millor no mantenir premut el pedal del fre, sinó posar la transmissió en mode estacionament amb el fre de mà activat. En aquest mode, la caixa desconnecta els engranatges i els discos d'embragatge, cosa que impedeix un funcionament prolongat dels actuadors. L’estacionament amb el pedal del fre premut en mode D hauria de ser a curt termini, ja que en aquest cas l’electrònica desconnecta l’embragatge, però els embragatges continuen funcionant, cosa que pot provocar un sobreescalfament dels mecanismes.
8. No heu de descuidar el manteniment rutinari de la caixa de canvis, així com comprovar el nivell de lubricant al carter.

Avantatges i desavantatges de Powershift

Per tant, hem examinat les característiques del treball de la caixa robòtica preselectiva Powershift i les seves modificacions. En teoria, sembla que la unitat hauria de funcionar de manera eficient i proporcionar un canvi de marxa còmode. Considerem quins són els aspectes positius i negatius d’aquest desenvolupament.

Els avantatges de la transmissió manual Powershift inclouen:

• La transferència del parell del motor de combustió interna als eixos impulsats de la transmissió es produeix sense un buit notable;
• La unitat proporciona una dinàmica millorada del vehicle;
• Les velocitats es commuten sense problemes (segons el grau de pressió del pedal del gas i el desgast de l'estructura de la palanca dels actuadors);
• Com que el motor funciona més suaument i l'electrònica determina el canvi de marxa més eficient en funció de la càrrega de la unitat, el cotxe consumeix menys combustible que un analògic equipat amb un convertidor de parell clàssic.

Els desavantatges del robot Powershift són els següents:

• Disseny complex, a causa del qual augmenta el nombre de nodes de desglossament potencials;
• Cal fer un canvi d’oli previst addicional (a més d’omplir-lo amb un nou lubricant per al motor) i s’imposen requisits elevats a la seva qualitat. D'acord amb la recomanació del fabricant, el manteniment programat de la caixa s'ha de dur a terme com a màxim cada 60 mil. quilòmetres;
• La reparació del mecanisme és complicada i costosa i no hi ha tants especialistes que entenguin aquestes caixes. Per aquest motiu, és impossible realitzar treballs de manteniment d’aquesta transmissió manual en un garatge i estalviar-ho.
• Si el cotxe es compra al mercat secundari (especialment quan es compra en subhastes nord-americanes), haureu de tenir en compte quina generació és la transmissió. En les modificacions fins a la tercera generació, es produïen fallades freqüents en el funcionament de l'electrònica, de manera que aquests cotxes van recollir un gran nombre de comentaris negatius.

En conclusió, un petit vídeo sobre els errors més habituals en el funcionament de les caixes robotitzades:

7 errors en conduir una transmissió manual (caixa de canvis robotitzada). Per exemple DSG, PowerShift

Preguntes i respostes:

Com funciona la caixa de PowerShift? Té dos engranatges principals d'accionament. Cadascun té el seu propi embragatge. Té dos eixos d'entrada (un per a engranatges parells i l'altre per engranatges senars).

Quant triga una caixa de PowerShift? Depèn dels hàbits de conducció del conductor. En general, es requereix la substitució de la unitat del volant i de l'embragatge durant 100-150 mil km. quilometratge. La caixa en si és capaç de deixar dos períodes d'aquest tipus.

Què passa amb PowerShift? La caixa de canvis robòtica no funciona tan bé com la mecànica (l'embragatge sovint cau bruscament; l'electrònica no pot ajustar aquest paràmetre). Per això, l'embragatge es desgasta ràpidament.