Бесступенчатая механическая трансмиссия что это

Механическая бесступенчатая трансмиссия

Использование: в устройствах для автоматического бесступенчатого регулирования крутящего момента на выходном валу трансмиссии в зависимости от нагрузки. Сущность изобретения: механическая бесступенчатая трансмиссия содержит установленные соосно редуктор, регулятор и мультипликатор. Редуктор и мультипликатор выполнены с солнечными 5 и 32 и эпициклическими 3 и 33 шестернями. Они соединены посредством сателлитных шестерен 6, 8 и 25, часть из которых имеет объемные оси 9 и 28, в которых выполнены пазы с установленными в них роликами 14 и 30. Регулятор имеет корпус 15 с пазами, в которых расположены ролики 20. В корпусе 15 размещены две рейки, к которым прикреплены центробежные грузы. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для автоматического бесступенчатого регулирования крутящего момента на выходном валу трансмиссии в зависимости от нагрузки, обеспечивающим работу в двух режимах: в режиме редуктора при максимальных нагрузках и в режиме мультипликатора при минимальной нагрузке, и может найти широкое применение в транспортном машиностроении.

Известна трансмиссия транспортного средства, содержащая дифференциал, полуоси которого через зубчатую передачу связаны с ведущими колесами, механизм плавного изменения радиуса поворота, включающий в себя связанную с органом управления фрикционную передачу, систему управления, причем механизм плавного изменения радиуса поворота дополнительно снабжен полуосями с цилиндрическими буртиками, шестернями и пружинами.

Недостаток указанной трансмиссии невозможность плавного регулирования скорости.

Известна также гидромеханическая трансмиссия, содержащая корпус с механизмом изменения крутящего момента, выполненным в виде насосного колеса, турбинного колеса и реактора, трансмиссия установлена на валу привода (двигателя).

Недостатки трансмиссии ограниченность диапазона изменения крутящего момента и низкий КПД.

Цель изобретения расширение технологических возможностей механической бесступенчатой трансмиссии путем исключения ограничения диапазона изменения крутящего момента и повышение КПД. При установке механической бесступенчатой трансмиссии на тракторы исключается необходимость установки вала отбора мощности при работе с уборочными комбайнами.

Для этого в механической бесступенчатой трансмиссии, установленной на валу привода и содержащей корпус с механизмом изменения крутящего момента, выполненным из редуктора и регулятора, установленных в корпусе на консольном валу, и мультипликатора, редуктор содержит солнечную шестерню и эпициклические шестерни, соединенные через блок полых шестерен с объемными осями и диаметральными пазами с установленными в них на осях роликами с регулятором, выполненным в виде установленного на полом валу корпуса, снабженного блоками полых шестерен с объемными осями, продольными пазами с установленными в них роликами, закрепленными на зубчатых подпружиненных рейках с возможностью проворота. Рейки снабжены центробежными грузами и соединены с синхронной шестерней, установленной на полом валу, мультипликатор через блок сателлитных шестерен соединен с регулятором, а его выходной вал расположен выше центра масс механизма изменения крутящего момента.

На фиг.1 изображена предлагаемая трансмиссия, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид спереди.

Механическая бесступенчатая трансмиссия содержит корпус 1 и установленный на подшипниках входной вал 2. На валу 2 установлена свободно коронная шестерня 3. В кинематическом зацеплении с шестерней 3 установлена обгонная муфта 4. На валу 2 жестко установлена солнечная шестерня 5, находящаяся в постоянном зацеплении с сателлитными шестернями 6, установленными на осях 7, на которых также установлены объемные сателлитные шестерни 8, внутри которых расположены объемные оси 9. Оси 7 расположены на водиле 10. На осях 9 посредством штифтов 11 закреплен реактивный диск 12, кинематически связанный с водилом 10. Объемные оси 9 имеют диаметральные пазы 13, в которых установлены ролики 14. Регулятор содержит корпус 15, установленный на водиле 10. В корпусе 15 расположены две подпружиненных посредством пружин 17 зубчатых рейки 18. В корпусе 15 выполнены пазы 19, параллельные пазам 13, с установленными в них роликами 20. Один конец реек 18 закреплен на оси 21 роликов 20, а другой связан с пружиной 17, жестко закрепленной на корпусе 15. Между зубчатыми рейками 18 установлена связанная с ними синхронная шестерня 22, расположенная на водиле 10 посредством подшипников. К рейке 18 в месте соединения с пружиной 17 прикреплены центробежные грузы 23.

Мультипликатор содержит установленные на водиле 10 посредством осей 24 блок сателлитных шестерен 25. На осях 24 шестерен 25 установлены на подшипниках 26 полые стаканы 27 объемных осей 28, аналогичные осям 9. В осях 28 выполнены диаметральные пазы, аналогичные пазам объемных осей 9, с расположенными в них роликами 30. Ролики 14, 20 и 30 установлены с возможностью проворота на единых осях 21. На водиле 10 установлен реактивный диск 31 посредством штифтового соединения на объемных осях 28. Сателлитные шестерни 25 установлены с постоянным зацеплением с неподвижной солнечной шестерней 32, жестко закрепленной на корпусе 1. Шестерня 25 постоянно зацеплена с планетарной шестерней 33, установленной на ступице шестерни 32 подвижно. На ступице шестерни 33 установлена ведущая шестерня 34, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 35 выходного вала 36.

Механическая бесступенчатая трансмиссия работает следующим образом.

При работающем двигателе и положении рычага раздатки в нейтральном положении крутящий момент передается от входного вала 2 на ведущую солнечную шестерню 5, которая вращает сателлитные шестерни 6, оси 7 и сателлитные шестерни 8. Обгонные муфты 4 находятся в замкнутом зацеплении, поэтому сателлитные шестерни 6, оси 7, водило 10 и сателлитные шестерни 8 вращаются в направлении вращения входного вала 2. В этом же направлении сателлитные шестерни 8 увлекают за собой объемные оси 9, которые своими диаметральными пазами 13 в этом же направлении увлекают за собой ролики 14, которые установлены на осях 21. В этом же направлении вращаются полые стаканы 27 с объемными осями 28. Сателлитные шестерни 25 обкатываются относительно неподвижной солнечной шестерни 32 и увлекают за собой коронную шестерню 33, а шестерня 34 вращает шестерню 35 выходного вала 36. В данном режиме грузы 23 центробежного регулятора максимально растягивают пружины 17, а зубчатые рейки 18 перемещают с осями 21 ролики 14, 20 и 30 в крайнее положение к центру входного вала 2. Водило 10 будет вращаться в направлении вращения входного вала 2.

При неработающем двигателе центробежные силы грузов отступают, пружины 17 занимают свое первоначальное положение, зубчатые рейки 18 устанавливают ролики 14, 20 и 30 в диаметральных пазах 13 объемной оси в крайне периферийное положение. Пружины 17 центробежных грузов 23 предварительно должны быть напряжены на величину, которая бы не позволяла в момент трогания транспортного средства с места (максимальная нагрузка) смещаться роликам 14, 20 и 30 из-за центробежных сил грузов 23 к центру входного вала 2, чтобы обеспечить режим передачи максимального крутящего момента на выходной вал 36. Это значит, что ролики 14, 20 и 30 должны стоять на месте при режиме работы двигателя с частотой вращения 450-500 об/мин. Чтобы предотвратить проворачивание объемных осей 9 и 28 относительно сателлитных шестерен 8 и полых стаканов 27 штифты объемных осей связаны реактивными дисками 12 и 31.

Работа механической бесступенчатой трансмиссии в режиме максимальной нагрузки (трогание с места). При включении рычага раздатки в рабочий режим из нейтрального положения (передний или задний ход) вследствие малой частоты оборотов двигателя центробежные силы грузов до 450-500 об/мин не перемещают ролики 14, 20 и 30 от периферии к центру. При таком положении роликов 14, 20 и 30 в диаметральных пазах 13 и 19 объемных осей 9 и 28 передается максимальный крутящий момент на выходной вал 36, так как кинематическая связь зубчатого зацепления солнечной шестерни 5 и сателлитных шестерен 8 относительно зубчатого зацепления с коронной шестерней 3, а также контактная связь роликов 14, 20 и 30 относительно плеч зубчатых реек 18 суммарная величина которых относительно оси входного вала 2 передает максимальный крутящий момент на выходной вал 36 (режим редуктора выходного вала).

Промежуточный режим бесступенчатой механической трансмиссии. При ускорении движения (уменьшение нагрузки) увеличиваются обороты двигателя, увеличиваются центробежные силы грузов 23, обороты выше 450-500 об/мин, центробежные грузы 23 расходятся и разжимают пружины 17, перемещая зубчатые рейки 18, которые сдвигают ролики 14, 20 и 30 ближе к центру, при этом контактные плечи роликов 14, 20 и 30 укорачиваются, крутящий момент падает до положения установившегося постоянного нагрузочного режима (обороты двигателя и нагрузка постоянные). В таком режиме механическая бесступенчатая трансмиссия будет работать (в режиме редуктора) до тех пор, пока оси 21 роликов 14, 20 и 30 совпадут с касательной контактной окружностью солнечной шестерни 5. Механическая бесступенчатая трансмиссия закончила свою работу в режиме редуктора.

Читайте также  Датчик трансмиссии блокировки дифференциала 81255030244

Работа механической бесступенчатой трансмиссии в режиме мультипликатора. При дальнейшем падении нагрузки (движение по горизонтали) центробежные силы грузов 23 продолжают возрастать, перемещают оси 21 и ролики 14, 20 и 30 ближе к центру и переходят за образующую солнечной шестерни 5. Так как контактная окружность солнечной шестерни 5 одинакова с контактной окружностью неподвижной шестерни 32, обгонная муфта 4 расклинивается и входной вал 2, коронная шестерня 3, водило 10, блоки сателлитных шестерен будут обкатываться относительно неподвижной шестерни 32. Обороты выходного вала 36 в данном режиме будут больше оборотов входного вала 2, что позволяет использовать запас мощности двигателя, который не используется в обычных механических ступенчатых трансмиссиях при движении транспортного средства по горизонтали.

Механическая бесступенчатая трансмиссия, содержащая корпус с установленным в нем механизмом изменения крутящего момента и расположенная на валу привода, отличающаяся тем, что механизм изменения крутящего момента выполнен в виде установленных соосно редуктора, регулятора и мультипликатора, причем редуктор и мультипликатор имеют солнечную и эпициклическую шестерни, соединенные посредством блока сателлитных шестерен, часть из которых выполнена с объемными осями, в которых выполнены диаметральные пазы с установленными в них роликами, а регулятор выполнен в виде размещенного на полом валу корпуса с пазами, которые параллельны пазам объемных осей и в которых расположены ролики, соединенные с подпружиненными зубчатыми рейками, жестко связанными с осями роликов регулятора, мультипликатора и редуктора, при этом ролики установлены с возможностью проворота.

Трансмиссия, коробка передач.

Бесступенчатой, называют трансмиссию, отличающуюся от традиционной автоматической КПП тем, что может обеспечить более плавное движение машины, меньшие затраты горючего, при этом увеличивая, в значительной степени, полезную мощность.

Каким образом функционирует вариатор или CVT.

Набор передач, использующийся в стандартной коробке передач автомат, обеспечивает заданное количество скоростей. Учитывая различные обстоятельства во время езды, КПП выполняет переключение скоростей, тем самым обеспечивая подходящую передачу: чтобы начать движение – нижние, чтобы ускориться – средние, а для езды в экономном режиме – высшие.

В бесступенчатой трансмиссии, набор шестеренок заменяют два шкива с переменным диаметром, которые выполнены в форме двух конусов и обращены друг к другу острыми концами, а между ними движется приводной ремень из металла. Один из шкивов (ведущий вал), соединяется, непосредственно, с двигателем, а другой – с ведущими колесами (ведомый вал). При схождении подвижных частей каждого из них, ремень передвигается выше по шкиву и увеличивает его посадочный диаметр.

По принципу велосипеда с десятью скоростями, где по шестерням с большим или меньшим диаметром направляется цепь, чтобы менять скорость, происходит смена функционального диаметра у шкивов, который, соответственно, оказывает влияние на передаточное число (количество вращений ведущего вала, приходящихся на каждый оборот двигателя). Когда рабочий диаметр ведомого шкива уменьшается, а ведущего – увеличивается, передаточное число уменьшается (при большом количестве оборотов двигателя – снижается частота вращения колес), а это, в свою очередь, обеспечивает при низкой скорости высокие обороты. Когда скорость автомобиля увеличивается, число оборотов двигателя снижается за счет изменения диаметра шкивов. В стандартной КПП происходит то же самое, однако бесступенчатая трансмиссия, меняет передаточное число плавно, вне зависимости от определенных интервалов, ступеней – таким образом и появилось её название.

Особенности управления автомобилем с бесступенчатой трансмиссией.

Бесступенчатая трансмиссия включает в себя такие же составные части управления, как и автоматическая, а именно – система переключения скоростей, а также две педали (тормоза и газа). Во время езды, бесступенчатая трансмиссия контролирует количество оборотов, увеличивая их во время разгона и уменьшая, для обеспечения средней скорости и снижения затрат горючего, тем самым регулируя скорость вращения двигателя исходя из обстановки на дороге. При этом, вы не слышите и не чувствуете смену передач.

Часто, по причине необычного поведения автомобиля, водители оказываются в замешательстве во время знакомства с бесступенчатой трансмиссией. После резкого надавливания на педаль газа, мотор разгоняется на холостом ходу, а это обычно случается, когда коробка передач автомат неисправна, либо во время пробуксовки сцепления. Для бесступенчатой же трансмиссии, это в порядке вещей, так как для обеспечения оптимальной скорости разгона, она регулирует число вращений двигателя. Однако, бесступенчатую трансмиссию можно, иногда, перепрограммировать на более привычный режим для водителя, как в стандартной, автоматической трансмиссии, когда передаточное число изменяется постепенно.

Плюсы бесступенчатой трансмиссии.

На всех своих передачах, постоянная мощность двигателя не развивается. На каждой из его особых скоростей, достигает своего наибольшего пункта одна из характеристик двигателя – крутящий момент (тяговое усилие), экономия топлива, либо мощность (в лошадиных силах). Для достижения наибольшей экономии горючего и максимума мощности, бесступенчатая трансмиссия, исходя из обстоятельств, варьирует количество оборотов, в условиях отсутствия передач, привязывающих какую-то конкретную скорость к определенной частоте вращения двигателя. Таким образом, бесступенчатая КПП обеспечивает разгон гораздо быстрее, при этом минимально расходуя топливо, в отличие от автоматической или механической трансмиссии.

Трансмиссия коробка передач

Минусы вариатора.

По причине того, что бесступенчатая коробка передач может увеличить количество оборотов на любой скорости, могут показаться тревожными для уха звуки из-под капота, когда водитель привык к механической или стандартной, автоматической коробке передач. Поэтому, именно скепсис автолюбителей, относительно бесступенчатой трансмиссии – является первоначальной её проблемой. Постепенная смена скорости работы мотора, напоминает по звуку «скольжение» в трансмиссии или пробуксовку сцепления, что в обычной коробке передач является сигналом о неполадке, однако для бесступенчатой – это в пределах нормы. В автомобилях, где установлена бесступенчатая трансмиссия, если педаль газа утопить в пол, вы ощутите плавное, но быстрое возрастание мощности до максимальной, когда в машине с автоматической трансмиссией, будет чувство резкого всплеска мощности и рывка. Хотя бесступенчатая трансмиссия и сможет дать фору любой автоматической, однако у многих водителей её поведение вызывает чувство чересчур медленного набора скорости.

Для того, чтобы водитель мог «чувствовать» бесступенчатую трансмиссию как обычную КПП, производители прилагают немало усилий. Часто, бесступенчатая трансмиссия программируется таким образом, чтобы при резком нажатии на педаль ускорителя, создавалось чувство снижения передачи (кик-даун), что происходит при езде на стандартной коробке автомат. Плюс ко всему, в некоторые бесступенчатые КПП вмонтирован режим ручного управления, для имитации простой ступенчатой трансмиссии, где с помощью ручных переключателей, происходит переключение скоростей.

Надежность самых первых бесступенчатых трансмиссий, порой вызывала некоторые сомнения, потому что в них имелись мощностные ограничения. Сейчас, их надежность с каждым годом растёт, благодаря постоянно совершенствующимся инновациям в технике. Во всем мире, такие передовые компании как Nissan, всё чаще оснащают свои автомобили бесступенчатыми КПП, и, специалисты утверждают, что их длительную работоспособность можно смело сопоставлять со стандартными коробками передач.

Разветвление потоков мощности в трансмиссии.

Иногда, автомобили оборудованы такими КПП, где поток мощности разветвлен. В данном виде трансмиссий, вместо ременной передачи, задействована планетарная, получающая крутящий момент как от мотора, работающего на бензине, так и от электродвигателя, однако во время езды она ведёт себя как бесступенчатая трансмиссия. Смена скорости электромотора, в свою очередь, меняется скорость и бензинового двигателя, тем самым позволяя ему работать с неизменной скоростью в то время, года машина разгоняется, либо останавливается.

Бесступенчатая коробка передач вариатора: Принцип действия, применение, преимущества и недостатки

Бесступенчатая коробка передач

Бесступенчатая коробка передач теоретически является наиболее производительной коробкой передач. На автомобильном рынке автоматические трансмиссии приобретают все большее преимущество перед механическими коробками передач. Все благодаря борьбе за каждый грамм выбросов CO2, которые должны быть как можно меньше. Идеальное согласование передаточного числа с мгновенной нагрузкой и работа в оптимальном диапазоне оборотов – залог длительной эксплуатации автомобиля без единой поломки.

Бесступенчая коробка передач – что это?

Каждая коробка передач, будь то механическая или автоматическая, имеет определенное количество передач, которые можно использовать. Пять лет назад это были 3- или 4-ступенчатые коробки передач. Прогресс рос и сегодня механические коробки передач с 6-ю передачами являются почти стандартными, а автоматические – имеют от 7 до 10 передач.

Читайте также  Диджей фил трансмиссия 2016

Между тем, у бесступенчатой трансмиссии есть ограничения только по минимальным и максимальным передаточным числам, а не по их количеству. Термин CVT (Continuous Variable Transmission), то есть бесступенчатая трансмиссия, не отражает суть конструкции. Чисто теоретически это бесконечное количество передач, имеющее только ограниченный диапазон.

вариатор устройство

Почему вариатор – лучший выбор?

Теоретически этот тип трансмиссии, дающий возможность выбора любого передаточного числа из определенного диапазона. Он может идеально согласовать его с мгновенной нагрузкой двигателя или потребностью в ускорении. Если предположить, что оптимальная скорость для средней нагрузки составляет, например, 2000 об/мин, то теоретически вы можете использовать только эту скорость, ускоряя или замедляя. Почему? Потому что за это время изменится только передаточное число.

Если мы ускоряемся динамически, наиболее эффективно использовать обороты, близкие к тем, при которых двигатель развивает максимальную мощность. Аналогично и в автомобиле, оборудованном коробкой передач CVT. Нажатие на педаль акселератора переключает передачу на ту, при которой двигатель развивает высокие обороты, а затем, когда скорость увеличивается, передача переключается на более высокую, сохраняя при этом постоянные обороты.

Таким образом, такая коробка передач позволяет всегда оптимально выбирать передаточное число в соответствии с текущими условиями движения и требуемым вращающим моментом.

Как работает бесступенчатая коробка передач?

Основным элементом трансмиссии является вариатор, то есть колеса конической формы (колесная пара). Их соединяет стальная цепь или ремень с несколькими сотнями звеньев с заданными шириной, толщиной и углом схождения. Один из них расположен на входном валу, другой – на выходном (сцепление и выходной вал соответственно).

Сердцем системы является контроллер коробки передач, входными параметрами которого являются положение педали акселератора, скорость движения и частота вращения двигателя. Контроллер управляет движением конических шестерен, которые скреплены цепью/ремнем, и, удаляясь и приближаясь друг к другу, изменяя их рабочий диаметр и, таким образом, изменяется передаточное число.

Все это напоминает работу шестерен в велосипеде с несколькими главными передачами. Но здесь количество передач не ограничено.

вариатор это хорошо или плохо

Применение вариаторов

Бесступенчатые трансмиссии лучше всего подходят для небольших и легких автомобилей с двигателями небольшой мощности и, прежде всего, малым крутящим моментом.

Огромную роль играет максимально допустимая нагрузка на приводную цепь/ремень, которая в современенных машинах невелика. Поэтому, если в городских автомобилях вариаторы прослужат довольно долго (крутящий момент ниже 200 Нм), агрегаты с наддувом, особенно дизели (более 300 Нм), являются проблемой.

В настоящее время вариаторы используют в основном японские производители, в том числе и в довольно больших автомобилях, часто с полным приводом.

Преимущества и недостатки бесступенчатых трансмиссий

Преимуществом вариатора должна быть экономия топлива, но на самом еле это случается редко, поскольку трансмиссия требует довольно специфического, мягкого стиля вождения и чувствительности. Динамика тоже должна быть преимуществом, но на практике конструкция коробки передач вызывает большие потери мощности. Однако он отлично работает с дизелями, которые создают высокий крутящий момент при низкой скорости вращения, что приводит как к низкому расходу топлива, так и к отличной динамике.

На деле вариатор имеет два основных преимущества. Первый – плавная работа, второй – быстрое переключение между прямым и обратным ходом – почти мгновенное. В свою очередь, практический, хотя и субъективный, недостаток – это принцип работы системы привода. Водители нелестно отзываются о равномерном звуке двигателя, который не меняет обороты на всем разгоне. Впечатление похоже на вождение трамвая: машина разгоняется, а оборот не увеличивается.

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия. Что такое, зачем, и как правильно использовать.

scale_1200-1

Наверняка часто в спецификациях автомобиля наряду с привычными коробками «автомат» и «механика» вы видели загадочную аббревиатуру CVT. Что это такое, мы расскажем в данной статье. Continuously Variable Transmission, он же CVT он же — вариатор, или его более длинное название — бесступенчатая трансмиссия является разновидностью автоматической трансмиссии. СРеди его особенностей, более плавные ход автомобиля, за счет отсутствия передач, и обеспечение больше полезной мощности, а так же меньший расход топлива, чем в обычной автоматической коробке передач.

Принцип работы CVT или вариатор

При работе стандартной автоматической коробки существует набор передач, обеспечивающий заданное количество скоростей (передаточных чисел). Происходит переключение передач в зависимости от ситуации, чтобы обусловить оптимальное передаточное для каждого из сценариев движения. Так, начальные передачи, (нижние) используются для того, чтобы начать движение, средние, для обгона и набора скорости, а высокие для экономии топлива, либо при езде на высоких скоростях.

В случае с вариатором, вместо шестерен существуют 2 шкива в форме пары конусов с переменным диаметром. Один из них соединяется с двигателем, а второй с приводными колесами. Между шкивами, которые обращены тонкими концами друг к другу, используется приводной ремень (часто металлический). Половинки каждого шкива подвижны, и при их сближении ремень передвигается все выше по конусу шкива, тем самым делая больше посадочный диаметр шкива.

В след за изменением рабочего диаметра изменяется и передаточное число, эта система похожа на велосипедную, когда цепь переключается с меньших звездочек на большие и наоборот. В случае уменьшения рабочего диаметра ведомого шкива и увеличения ведущего, следует уменьшение передаточного числа. Иными словами большие обороты двигателя дают меньшую частоту вращения колес, что необходимо для старта автомобиля с места. В процессе набора скорости шкивы изменят свой диаметр, что ведет к снижению оборотов двигателя по мере роста скорости. В отличии от стандартной автоматической коробки, вариатор делает это плавно, вместо изменения передаточного числа поэтапно.

Как управлять автомобилем с вариатором

К счастью, схема управления автомобиля с CVT не отличается от аналогичной в автомобилях с автоматом. Там теже две педали газа и тормоза, и стандартная схема переключения коробки P — R — N — D -L. Единственная разница это отсутствие переключения передач — все происходит плавно, как в электрокарах. В первый раз это может быть слегка непривычно.

Преимущества бесступенчатой трансмиссии

Из-за того, что привычных поэтапных переключений не происходит, бесступенчатая трансмиссия варьирует количество оборотов по необходимости, тем самым достигается максимальная мощность и топливная экономичность. Более быстрый разгон при большей экономии топлива даже по сравнению с механической трансмиссией.

Недостатки CVT

До этого момента могло показаться, что это волшебная система, которая призвана спасти автолюбителей. Однако, как и в большинстве сложных механизмов, здесь присутствуют недостатки. Одна из главных проблем, это то, что первые партии таких трансмиссий имели ограничение по мощности и вызывали большие вопросы в плане надежности и срока работы. На данный момент, по заверениям специалистов Nissan, эти «болячки» ушли в прошлое, и надежность сопоставима с традиционными трансмиссиями.

Немножко истории

Такую трансмиссию схематично изображал еще Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первым же использованием трансмиссия обязана голландскому автопроизводителю DAF в 1950 годах. Однако в то время, из за ограничений, не возможно было использовать эту коробку с двигателями мощнее 100 л.с. В конце 80х годов добралась до малолитражек хонды, однако только в 2000х была модифицирована и усовершенствована для использования с более серьезными двигателями. На данный момент используется такими производителями как Nissan, Audi, Honda, Mitsubishi, и другие марки.

Автотехцентр Сокольники осуществляет весь спектр работ по ремонту вариаторов!

Бесступенчатые трансмиссии

В электрической трансмиссии механическая энергия двигателя преобразуется в генераторе в электрическую и затем снова преобразуется в механическую в тяговых электродвигателях.

Основными элементами электрической трансмиссии (рис. 10.4, а) являются генератор 2, приводимый в действие двигателем 1, и электрические двигатели 3, расположенные непосредственно в ведущих колесах. Генератор и электродвигатели могут устанавливаться друг от друга на необходимом по условиям компоновки расстоянии, при этом связь между ними осуществляется проводами, по которым передается электроэнергия. Однако в таком виде трансмиссия применяется очень редко. Чаще для увеличения крутящего момента в трансмиссию вводятся элементы механической трансмиссии. При одном тяговом электродвигателе мощность от него к ведущим колесам передают карданная передача и ведущий мост (рис. 10.4, б).

Читайте также  Для чего предназначена трансмиссия автомобиля тест

Рис. 10.4. Схемы электрической (а) и электромеханической (б) трансмиссий: / — двигатель;

2 — генератор; 3 — электродвигатель

При установке электродвигателей в колесах используются планетарные зубчатые редукторы с передаточным числом от 15 до 20. Колесо с электродвигателем и колесным редуктором называется электромотор-колесом.

Электромотор-колесо (рис. 10.5) является наиболее сложным элементом электромеханической трансмиссии, состоящим из следующих элементов: тягового электродвигателя 4, планетарного редуктора /, ступицы 2 колеса с подшипниковыми узлами, фрикционного тормозного механизма 3, шины с ободом. К конструкции электромотор-колесо могут также относиться отдельные узлы подвески, механизм переключения передач (при двухступенчатом редукторе) и некоторые другие элементы.

Электромотор-колесо

Рис. 10.5. Электромотор-колесо:

1 — редуктор; 2 — ступица; 3 — тормозной механизм; 4 — электродвигатель

Электромеханические передачи нашли применение на автомобилях-самосвалах большой грузоподъемности. В частности, все самосвалы марки «БелАЗ» грузоподъемностью 75 т и выше оснащены электромеханическими трансмиссиями. В зарубежной практике электромеханические трансмиссии применяются также на самосвалах большой грузоподъемности и на многозвенных поездах высокой проходимости. Перспективным считается применение электромеханических трансмиссий на многоприводных автомобилях высокой проходимости и автобусах особо большой вместимости.

Гидрообъемной называют передачу, состоящую из насоса высокого давления, объемного гидродвигателя, соединяющих их трубопроводов и системы подпитки (рис. 10.6). В гидрообъемных трансмиссиях основными параметрами, влияющими на преобразование и передачу мощности, являются объем и гидростатическое давление подаваемой жидкости.

Схема гидрообъемной передачи

Рис. 10.6. Схема гидрообъемной передачи: 1 — двигатель; 2 — гидронасос; 3 — трубопровод;

4 — гидродвигатель; 5 — колесо

Насос высокого давления 2 приводится в действие от двигателя внутреннего сгорания /. В насосе механическая энергия преобразуется в гидростатическую энергию напора рабочей жидкости. По трубопроводу 3 энергия от насоса передается к гидродвигателю 4 ив нем преобразуется в механическую работу. Для того чтобы обеспечить не только передачу мощности, но и осуществлять преобразование крутящего момента, гидронасос или гидродвигатель выполняются регулируемыми, т. е. они имеют возможность изменения объема подаваемой рабочей жидкости за один оборот приводного вала. В большинстве случаев регулируемыми выполняются гидронасосы, а гидромоторы — нерегулируемыми.

Гидрообъемные передачи нашли применение в маневровых тепловозах, в строительных и дорожных машинах, в тракторах, комбайнах и некоторых других сельхозмашинах. На автомобилях трансмиссия с активным гидрообъемным приводом применяется на автопоездах для привода колес прицепа. Факторами, сдерживающими широкое применение гидрообъемных трансмиссий на автомобилях, являются: высокая стоимость, ограниченный ресурс, большие габаритные размеры и масса гидромашин, отсутствие необходимых материалов для производства надежных уплотнений и трубопроводов высокого давления, низкий КПД.

Гидродинамическая и гидромеханическая трансмиссия

В гидродинамической трансмиссии преобразование и передача мощности происходят за счет динамического (скоростного) напора жидкости. Устройством, которое позволяет осуществлять такое преобразование, является гидротрансформатор.

Гидротрансформатор (рис. 10.7) состоит из трех колес с радиально расположенными криволинейными лопастями: насосного колеса 4, которое через корпус 2 связано с коленчатым валом / двигателя, турбинного колеса 3, соединенного с выходным валом 7, и реакторного колеса 5, установленного на неподвижном пустотелом валу 6. Корпус гидротрансформатора заполнен маловязким маслом.

Схема гидротрансформатора (а) и его колеса (б)

Рис. 10.7. Схема гидротрансформатора (а) и его колеса (б): 1 — коленчатый вал; 2 — корпус; 3 — турбинное колесо; 4 — насосное колесо; 5 — реакторное колесо; 6 — вал реакторного

колеса; 7 — выходной вал

При вращении коленчатого вала масло, заполнившее промежутки между лопастями насосного колеса, под действием центробежных сил перетекает от внутренних краев лопастей к внешним. Ударяясь о лопасти турбинного колеса, масло отдает часть накопленной кинетической энергии, и поэтому турбинное колесо начинает вращаться в том же направлении, что и насосное. От турбинного колеса масло поступает к лопастям реакторного колеса, изменяющим направление струй масла, а затем к внутренним краям лопастей насосного колеса. Таким образом, часть масла циркулирует по замкнутому контуру: насосное — турбинное — реакторное — насосное колесо. При этом угловая скорость турбинного колеса оказывается меньше угловой скорости насосного колеса, т. е. работа гидротрансформатора сопровождается «проскальзыванием» насосного колеса относительно турбинного, возрастающим с увеличением нагрузки. Однако чем больше проскальзывание гидротрансформатора, тем большую часть кинетической энергии масла воспринимает турбинное колесо и тем больше момент, создаваемый на турбинном колесе. Поэтому гидротрансформатор обладает свойством бесступенчато и автоматически в зависимости от нагрузки на ведущих колесах автомобиля изменять (преобразовывать) крутящий момент, передаваемый от двигателя на трансмиссию. Одновременно изменяется частота вращения валов. При этом двигатель продолжает работать в заданном режиме или незначительно от него отличающемся. Степень увеличения крутящего момента в гидротрансформаторе называется коэффициентом трансформации, а соотношение угловых скоростей валов насосного и турбинного колес называется передаточным отношением. Между двигателем и трансмиссией нет жесткой связи, а только гидравлическая связь, поэтому гидротрансформатор демпфирует динамические нагрузки, благодаря чему значительно повышаются показатели надежности трансмиссии автомобилей и их двигателей.

Однако у гидротрансформатора относительно низкий максимальный КПД (0,85—0,9) и незначительный коэффициент трансформации (2—4). Поэтому в некоторых конструкциях с целью резкого повышения КПД предусматривается блокировка гидротрансформатора, при которой насосное и турбинное колеса жестко соединяются друг с другом. Кроме того, при отклонении нагрузки от номинальной значение КПД резко снижается. Чтобы компенсировать эти недостатки и во время работы использовать зону наибольшего значения КПД, а также повысить передаваемый момент, гидротрансформатор комбинируют с элементами механической трансмиссии — сцеплением и ступенчатой коробкой передач или только с многоступенчатыми коробками. Дальнейшая передача крутящего момента на ведущие колеса осуществляется карданной передачей и ведущими мостами. Такая комбинированная трансмиссия называется гидромеханической.

Автомобили с гидромеханической трансмиссией имеют значительно лучшую проходимость за счет плавного изменения силы тяги на колесах при движении и, особенно, при трогании с места. Существенным преимуществом автомобилей с гидромеханической трансмиссией является возможность движения с очень малыми скоростями и даже полной остановки машины с работающим двигателем и включенной передачей. Гидромеханическую трансмиссию применяют в машинах, работающих при значительных и частых изменениях нагрузки, например автобусах. Но сложность конструкции, большие масса, габаритные размеры и стоимость ограничивают применение гидромеханических трансмиссий в конструкции автомобилей.

Фрикционная механическая трансмиссия

Бесступенчатое изменение передаваемого крутящего момента позволяют осуществлять так называемые механические вариаторы.

Принцип работы вариаторов заключается в плавном изменении передаточных чисел в механическом редукторе за счет плавного изменения диаметров взаимодействующих колес. Передача крутящего момента происходит с помощью сил трения между ведущими и ведомыми элементами. Различают два основных типа вариаторов: с гибкой связью и с непосредственным контактом. В вариаторе с гибкой связью применяется клиновой ремень или стальная цепь особой конструкции и шкивы, состоящие из двух полушкивов.

Изменение передаточного числа (рис. 10.8) осуществляется за счет перемещения в осевом направлении, как правило, с помощью гидравлики одного из полушкивов 4 или 5. При этом изменяется глубина ручьев, а следовательно, диаметр колес. Максимальное значение КПД этой передачи не превосходит 0,9, что значительно ниже КПД ступенчатой коробки передач.

На рис. 10.9 показан вариатор с непосредственным контактом взаимодействующих частей. Основными элементами такого вариатора являются два конусных вала 2 и 3, контакт между которыми осуществляется с помощью кольца 4. При перемещении кольца в осевом направлении вдоль рабочих поверхностей конусов происходит изменение соотношения диаметров валов, а следовательно, передаточных чисел.

В контакте фрикционных элементов в той или иной степени имеет место относительное скольжение, что отражается на КПД передачи.

  • а)
  • 1

Рис. 10.8. Схема работы клиноременного вариатора: а — передача с максимальным передаточным числом; б — передача с минимальным передаточным числом; / — ведущий вал; 2 — ведомый вал; 3 — приводной ремень; 4, 5 — подвижные полушкивы

Вариатор с непосредственным контактом

Рис. 10.9. Вариатор с непосредственным контактом:

1 — корпус; 2 — ведущий конусный вал; 3 — ведомый конусный вал; 4 — кольцо

Однако благодаря повышению надежности вариаторов фрикционные бесступенчатые передачи находят все более широкое применение, в частности на легковых автомобилях.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: