Zautomatyzowana skrzynia biegów Toyoty – rozwiązania techniczne Blue Print

, 9 kwietnia 2020, 8:00

Zautomatyzowana skrzynia biegów (MMT) była montowana w wielu samochodach Toyoty, między innymi w modelach Aygo, Yaris, Auris i Corolla. Często nazywana jest skrzynią automatyczną, ale to nie jest właściwe określenie i nie należy jej mylić z klasyczną skrzynią automatyczną. Klasyczna skrzynia automatyczna zapewnia płynną zmianę biegów i jest wyposażona w przekładnie planetarne, sprzęgła hydrauliczne oraz konwerter momentu obrotowego. Natomiast skrzynia MMT nie posiada żadnego z tych elementów. W artykule tym przedstawiono bliżej to rozwiązanie, zasadę działania oraz kilka aspektów, na które powinni zwrócić uwagę mechanicy.

W przypadku zautomatyzowanej skrzyni biegów MMT Toyoty, podstawowym założeniem było skonstruowanie małej i sprawnej skrzyni automatycznej bez wspomnianych wcześniej skomplikowanych i pochłaniających energię elementów hydrokinetycznych. Skrzynia MMT to połączenie klasycznej skrzyni mechanicznej z automatycznym mechanizmem zmieniającym przełożenia i uruchamiającym sprzęgło. W dobie zaawansowanych rozwiązań, wygląda to na proste rozwiązanie, ale w momencie spojrzenia na sposób obsługi przez kierowcę zmiany biegów i sprzęgła, całość okazuje się być dosyć skomplikowana.

Do sterowania sprzęgłem i przełożeniami układ wykorzystuje elektryczne silniki synchroniczne z magnesami stałymi. Zamontowane są trzy siłowniki – dwa do zmiany i wyboru przełożenia (Rysunek 1), które poruszają drążek wybieraka tak samo jak w manualnej przekładni w układzie „H” oraz siłownik sprzęgła (Rysunek 2), który porusza drążek wyciskający sprzęgło. Moment obrotowy silnika, prędkość oraz kierunek jazdy są kontrolowane i sterowane w oparciu o modulację szerokości impulsów (PWM) oraz biegunowość. Czujniki Halla przesyłają do modułu sterowania przekładnią (TCM) informacje o prędkości przesuwu oraz pozycji siłowników. Celem jest zasymulowanie zmiany biegów i korzystania ze sprzęgła przez kierowcę oraz zapobieganie niewłaściwemu działaniu. Najlepszym przykładem jest zakres czynników, jakie należy uwzględnić podczas ruszania i jazdy po nachylonym terenie. Kierowca musi przewidzieć ruch do przodu i w tył, przyspieszenie, załączenie sprzęgła we właściwym momencie, obroty silnika itd. W tym celu moduł sterowania przekładnią (TCM) potrzebuje informacji pochodzących z różnych czujników.

  • Czujnik prędkości obrotów kół
    Moduł sterujący przekładni (TCM) musi otrzymać sygnał o prędkości pojazdu, kierunku jazdy, a także o jego najmniejszym przemieszczeniu. Tradycyjne czujniki nie zapewniają takiej możliwości. Skrzynia MMT analizuje ruch pojazdu z czujników magnetorezystancyjnych układów ABS/ESP, które rozpoznają obrót kół od prędkości zerowej i przesyłają tę informację do modułu sterującego skrzyni.
  • Obroty silnika i obroty na wejściu do przekładni
    Porównanie prędkości podawanej przez te czujniki, pozwala modułowi sterownika skrzyni obliczyć poślizg sprzęgła i “zapamiętać” moment wysprzęglenia.
  • Komunikacja/przesyłanie informacji
    Wszystkie te informacje wymagają odpowiedniej komunikacji pomiędzy silnikiem, przekładnią oraz modułem kontrolującym hamulce. Przesyłanie informacji opiera się na połączeniach elektrycznych magistrali CAN, pomiędzy modułem sterowania układu hamulcowego a modułem sterowania przekładni (TCM) oraz pomiędzy modułem sterowania silnika a modułem sterowania przekładni.
  • Zapamiętane informacje i adaptacja systemu
    System jest zaprogramowany do kontrolowania i “nauki” zmian w trakcie działania. Moduł sterownika przekładni (TCM) uruchamia sprzęgło i mierzy odległość pokonywaną od jednego końca do drugiego. Ponadto, nadzorowany jest moment całkowitego załączenia sprzęgła pod kątem zużycia docisku i koła zamachowego.
  • Ruch wybieraka przełożenia
    Jest on kontrolowany w celu wychwycenia zużycia wybieraków oraz pierścieni synchronizujących. Pozwala również układowi na powtórne wybranie biegu w przypadku, gdy nie udało się to za pierwszy razem.
  • Kierowanie samochodem
    Samochód wyposażony jest tylko w dwa pedały, nie ma pedału sprzęgła. Dostępne są dwa tryby jazdy – automatyczny (E) oraz manualny. W niektórych modelach przyciski manualnej zmiany przełożeń znajdują się również na kole kierowniczym. Mechanizm wybierania przełożeń wyposażony jest w elektromagnes blokujący zmianę biegów. W celu jego odblokowania, należy nacisnąć pedał hamulca.

W Trybie E (który jest odpowiednikiem pełnego trybu automatycznego “D” w klasycznych skrzyniach automatycznych) moduł sterownika skrzyni (TCM) oblicza moment zmiany biegów uwzględniając przy tym warunki jazdy oraz styl jazdy kierowcy. Przełączanie biegów w górę ma miejsce przy w pełni wciśniętym pedale gazu. Sterownik silnika kontroluje przepustnicę. Intensywne przyspieszanie wywołuje efekt kick down i wyższe przełożenia wybierane są z opóźnieniem. Natomiast podczas zwalniania, układ wybiera najbardziej optymalne przełożenie wspomagające hamowanie silnikiem. Ponadto, sprzęgło rozłączasię w odpowiednim momencie, tak by obroty silnika nie spadły za bardzo.

W Trybie Manualnym kierowca sam decyduje, kiedy zmienić bieg przy pomocy dźwigni zmiany biegów. Wtedy moduł sterownika skrzyni (TCM) automatycznie steruje mechanizmem zmiany biegów oraz sprzęgłem. Niemniej jednak bieg zostanie automatycznie zredukowany w przypadku zbyt niskich obrotów silnika lub wybrany zostanie wyższy bieg, gdy silnik pracuje na zbyt wysokich obrotach.

  • Ruszanie / asystent ruszania
    Jeżeli pedał hamulca nie jest wciśnięty i wybrany został bieg 1, 2 lub wsteczny, sprzęgło jest załączone w połowie, nawet jeżeli pedał hamulca nie jest wciśnięty. W rezultacie samochód może powoli toczyć się podobnie jak w przypadku skrzyni automatycznej. Pomaga to w ruszeniu samochodem. Asystent ruszania jest nieaktywny po włączeniu hamulca postojowego. Nie ma funkcji “P” (parkowanie), ale istnieje możliwość zgaszenia silnika przy załączonym biegu (na przykład podczas parkowaniu na pochyłym podłożu). W taki przypadku kierowca musi nacisnąć hamulec by móc ponownie uruchomić silnik.
  • Elektromagnes blokujący zmianę biegów
    Jest on wbudowany w mechanizm wybierania przełożeń. Jeżeli dźwignia zmiany biegów znajduje się przez 2 sekundy w pozycji “N”, a pedał hamulca jest zwolniony i samochód stoi, komputer sterujący skrzynią blokuje dźwignię zmiany biegów, co ma na celu zapobiegnięcie niewłaściwemu jej przesunięciu. Blokada zmiany biegów jest wyłączana w momencie naciśnięcia pedału hamulca.
  • Sprzęgło samonastawne
    Mechanizm sprzęgła samonastawnego zamontowany jest na obudowie sprzęgła. Redukuje drogę, jaką musi pokona siłownik sprzęgła, a tym samym jego zużywanie się. W rzeczywistości jest to prosty mechanizm oparty o dźwignię i zapadkę.

Skutki dla mechaników samochodowych

Przede wszystkim należy pamiętać, że mamy do czynienia z klasyczną skrzynią mechaniczną i wszystkie problemy mogące wystąpić w jej działaniu dotyczą również przekładni zautomatyzowanej. W przypadku awarii samochodu i zatrzymania z włączonym biegiem, należy ostrożnie zdemontować czujniki odpowiadające za wybór i zmianę biegów, co umożliwia dostęp do wałków szczelinowych. Przełożenie neutralne można wtedy wybrać przez obrócenie wałków.

Zastosowanie wielu czujników i siłowników istotnie komplikuje naprawy i zawsze należy uwzględnić szereg czynników. Do obsługi konieczny jest tester diagnostyczny, który umożliwia dostęp do kodów usterek, danych, a także pozwala przeprowadzić kontrolę działania układu m.in. przez aktywację siłowników i mechanizmów wykonawczych.

Wymiana elementów

W normalnych warunkach, z załączonym sprzęgłem oraz w przełożeniu neutralnym, sprzęgło znajduje się pod lekkim wstępnym obciążeniem. Dlatego podczas wymiany sprzęgła lub jego siłownika, sprzęgło należy ustawić w pozycji spoczynkowej, w której nie występuje jego obciążenie. W przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia sprzęgła lub jego elementów.

Położenie spoczynkowe określane jest jako pozycja serwisowa (blokada sprzęgła). Ustawienie w pozycji serwisowej jest możliwe przy pomocy testera diagnostycznego lub ręcznie – zgodnie z instrukcją podaną w Biuletynie Technicznym. W przypadku wymiany siłowników, czujników, elementów sprzęgła lub samej skrzyni, a także modułu sterownika skrzyni (TCM) układ musi zostać poddany aktywacji i adaptacji. Operacja ta usuwa z pamięci modułu sterownika wszystkie wcześniej zaadaptowane i zapamiętane dane i pozwala ponownie “nauczyć się” pracy sprzęgła i mechanizmu zmiany przełożeń. Można to przeprowadzić przy pomocy testera diagnostycznego lub ręcznie – zgodnie z instrukcją podaną w Biuletynie Technicznym.

Po uruchomieniu silnika i wybraniu przełożenia, samochód powinien wolno toczyć się do przodu, czyli „pełzać”. Potwierdza to skuteczność aktywacji i adaptacji.

Synchronizacja i kalibracja

Brzmi to skomplikowanie, ale w rzeczywistości chodzi o zwykłą jazdę testową, która pozwala układowi dostroić działanie sprzęgła oraz zmianę biegów. Oczywiście, jest to możliwe po odebraniu samochodu przez klienta, ale warto przekazać pojazd w optymalnym stanie. W tym celu należy kierować się procedurą opisaną w Biuletynie Technicznym.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!