Какая трансмиссия является бесступенчатой

Завели пружину

alt=»Ходовые испытания "передачи Благонравова" подтвердили: новинка позволяет существенно экономить топливо. Фото: Владислав Солдаткин» /> Ходовые испытания "передачи Благонравова" подтвердили: новинка позволяет существенно экономить топливо. Фото: Владислав Солдаткин

Изобретение они коротко называют "передачей Благонравова": автором идеи был знаменитый главный конструктор боевых машин пехоты доктор технических наук Александр Благонравов, который недавно, к сожалению, ушел из жизни.

Фото: Борис Ярков/РГ

— Сама идея не нова. Допустим, у нас есть источник энергии — обычно это двигатель внутреннего сгорания, бензиновый либо дизельный. Чтобы машина поехала, нужно энергию, появившуюся вследствие сгорания углеводородного топлива, каким-то способом доставить до колес. А вот как это сделать, все решают по-разному, — поясняет доцент кафедры "Безопасность информационных и автоматизированных систем" политехнического института Курганского госуниверситета Евгений Ревняков, защитивший под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ Благонравова диссертацию по исследованию характеристик и динамики механической бесступенчатой передачи.

Как известно, есть несколько типов коробки передач, начиная с механической, применявшейся еще в советской "Ладе"-"копейке" и до сих пор остающейся весьма популярной. Гидромеханический автомат, более совершенный, тоже существует давно — такие ставили на правительственные "Чайки", автобусы ЛиАЗ, а еще на БМП-3. Здесь сцепление заменяет гидротрансформатор, повышающий плавность переключения и улучшающий динамику, но более энергозатратный. Автомобилисты со стажем знают: у машин на "механике" расход топлива и время разгона меньше, чем у аналогичной модели с "автоматом". Поэтому инженеры не переставали искать техническое решение, сочетающее плюсы обоих типов — удобство, надежность и экономичность.

Фото: Пресс-служба президента Беларуси

Результатом этого поиска стали вариаторы, принцип действия которых упрощенно напоминает работу велосипедных "звездочек". Популярность вариаторов растет благодаря высокому уровню комфорта при движении. Но их минус в использовании очень дорогого специального масла и снижении КПД при росте скорости. То есть опять же они во многом проигрывают классической механической трансмиссии.

Есть и другие виды, например, "робот" — механическая коробка, в которой автоматизирован процесс управления. В ней не используется гидротрансформатор, поэтому КПД весьма высок, однако есть проблемы с плавностью хода при трогании с места и переключении передачи.

Конструктор Благонравов предложил совершенно иную идею, чтобы передать энергию без ступеней и потерь.

— Принцип действия его передачи близок к тому, что используется в современных импульсных блоках питания электронных устройств. А они, как известно, характеризуются самым высоким КПД и компактностью, — рассказывает Евгений Ревняков. — Смысл импульсной схемы в том, что она передает столько энергии, сколько требуется.

Ее ключевая особенность — отсутствие потерь энергии при неподвижных колесах автомобиля, когда он только начинает трогаться с места (скажем, для гидротрансформатора именно на этом этапе потери максимальны). С технической точки зрения, да и с научной новация оказалась настолько сложной, что даже среди ученых не все с ходу поняли, как она может работать, признается Ревняков. Он поясняет идею своего учителя на примере механического будильника: заводя его, мы сообщаем пружине энергию, затем она движет стрелки часов. Если стрелки неподвижны, энергия не расходуется. Так и здесь: сначала двигатель закручивает пружину, во второй половине цикла она идет назад — отдает энергию двигателю. При этом пока автомобиль не начнет двигаться, энергия не расходуется.

Фото: Пресс-служба Renault

Как это работает на практике, изучили сотрудники курганского отдела механики транспортных машин Института машиноведения УрО РАН. Первые испытания "передачи Благонравова" сначала на стенде, а потом на макете автомобиля в условиях эксплуатации на дороге провели старший научный сотрудник Андрей Юркевич, инженеры Владислав Солдаткин и Алексей Терешин.

Для испытаний на дороге использовали шасси УАЗа, которое предоставил завод "Зауралавтоматика". Инженеры этого предприятия также разработали блок управления передачей и оборотами двигателя. С машины сняли корпус, оставили только двигатель и трансмиссию, разместили датчики и оборудование. На раму установили механическую бесступенчатую коробку передач — получился такой экспериментальный ходовой макет. По условиям испытаний машина разгонялась до 55 километров в час — этого достаточно для движения городского транспорта. По словам Андрея Юркевича, скорость увеличивали не за счет прибавления оборотов двигателя, а за счет увеличения амплитуды колебания коромысел выпрямителей (это тоже идея Александра Благонравова). По мнению испытателя, главное преимущество такой передачи в том, что она позволяет двигателю работать при любой требуемой от него мощности всегда с минимально возможным расходом топлива.

— В отличие, например, от вариаторных бесступенчатых коробок, здесь нет "холостых" потерь энергии на трение, — поясняет Юркевич. — Сколько мы ни ездили, передача не нагрелась.

Фото: Минобороны РФ

Исследователи экспериментально доказали, что, используя это изобретение, реально на 20-30 процентов снизить расход топлива. Ни один водитель не откажется от такой экономии! Кроме того, не нужно "газовать", даже когда едешь в гору. А значит, будет меньше выбросов вредных веществ в атмосферу. Жмешь на газ — двигатель не урчит сильнее, как это бывает обычно, а ровненько работает на малых оборотах. Машина между тем разгоняется.

Использовать новинку можно не только в легковых автомобилях, но и в строительной, коммунальной, сельскохозяйственной, большегрузной технике. Говорят, она идеально подойдет для низкоскоростных машин очень большой мощности, например, колесных и особенно гусеничных вездеходов, буровых установок.

Между тем бизнес к изобретению пока относится с осторожностью и внедрять его не торопится. По мнению ученых, в этом нет ничего удивительного: производителям машин проще купить готовую китайскую коробку, чем рисковать и вкладываться во что-то новое.

— Есть общий закон развития техники, который гласит, что новое никогда не вытеснит старое до тех пор, пока оно не выйдет на предел своего развития, связанный либо с физическими и экономическими, либо с экологическими ограничениями, — констатирует Андрей Юркевич. — Пока общество не дозреет и не почувствует острую необходимость в новинке, массово она востребована, увы, не будет.

Какая трансмиссия является бесступенчатой

Бесступенчатые силовые передачи

Наиболее распространенными типами бесступенчатых силовых передач автомобилей и тракторов являются гидромеханические и электромеханические.

Гидромеханическая трансмиссия является комбинированной и состоит из гидротрансформатора и механической трансмиссии, которая состоит из ступенчатой коробки передач, карданной передачи и ведущего моста. Ступенчатая коробка передач может быть с неподвижными валами или планетарной. Управление коробкой, как правило, автоматизированное.

Гидротрансформатор представляет собой гидродинамический бесступенчатый преобразователь крутящего момента. Он состоит из двух лопастных колес — насосного, жестко через корпус связанного с коленчатым валом двигателя, и турбинного, соединенного с первичным валом коробки передач, а также расположенного между ними направляющего аппарата — реактора, установленного на его пустотелый вал 8 с помощью муфты свободного хода. Корпус заполнен рабочей жидкостью (маловязким маслом). Во избежание потерь энергии, связанных с циркуляцией рабочей жидкости между насосом и турбиной, их колеса и реактор максимально сближены, им придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции жидкости без каких-либо промежуточных устройств.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

При вращении коленчатого вала двигателя лопатки насосного колеса увлекают жидкость, заставляя ее перемещаться от внутренних краев к внешним. Под действием центробежной силы жидкость поступает на лопатки турбинного колеса, заставляя его вращаться вместе с первичным валом коробки передач. С лопаток турбинного колеса жидкость попадает на лопатки колеса реактора, где изменяет направление движения и попадает вновь на насосное колесо. Образуется непрерывный круг циркуляции жидкости во внутренней полости рабочих колес. При попадании жидкости на лопатки неподвижного колеса реактора на них возникает реактивный момент, воздействующий на турбинное колесо дополнительно к моменту, передаваемому от насосного колеса. Следовательно, наличие колеса-реактора позволяет получать на турбинном колесе момент, отличный от того, который передается двигателем. Чем выше скорость насосного колеса по сравнениию с турбинным, тем больший реактивный момент передается от колеса-реактора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутящий момент на его валу. Это свойство гидротрансформатора автоматически изменять соотношение моментов на валах насосного и турбинного колес в зависимости от частоты вращения является его основной особенностью.

Таким образом, если момент сопротивления на валу турбинного колеса выше момента подводимого к насосному колесу, жидкость, воздействуя на колесо-реактор, вызывает заклинивание его обгонной муфтой. При этом возникает реактивный момент, передающийся на турбинное колесо дополнительно к моменту от насосного колеса. Величина этого момента увеличивается пропорционально увеличению нагрузки на валу турбинного колеса. Если же момент на валу турбинного колеса становится меньше момента, развиваемого насосным колесом, то изменяется направление движения потока жидкости на колесе-реакторе. При этом ролики обгонной муфты расклиниваются, и колесо-реактор начинает вращаться совместно с турбинным колесом с одинаковой частотой, т. е. трансформация крутящего момента отсутствует, а гидротрансформатор выполняет роль гидравлической муфты.

Основными параметрами гидротрансформатора являются коэффициент трансформации и КПД .

Рис. 1. Схема гидротрансформатора

Читайте также  Диджей фил трансмиссия мп3

К достоинствам гидромеханической трансмиссии следует отнести плавное автоматическое изменение величины передаваемого момента в зависимости от нагрузки, что уменьшает число переключений передач и утомляемость водителя, улучшает приемистость и проходимость машины вследствие непрерывной передачи крутящего момента, повышает долговечность двигателя и трансмиссии в результате уменьшения крутильных колебаний и динамических нагрузок в трансмиссии, снижает вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки. В то же время этот тип трансмиссии имеет по сравнению со ступенчатой механической значительно меньший КПД , что ухудшает топливную экономичность машины; более сложную конструкцию и большую массу.

Электромеханическая трансмиссия представляет собой силовую передачу, в которой отдельные агрегаты (сцепление, коробка передач и др.) заменяются генератором и тяговым электродвигателем (или несколькими электродвигателями). Энергия в такой трансмиссии преобразуется дважды: механическая энергия двигателя преобразуется в связанном с ним генераторе в электрическую, а затем в тяговых электродвигателях, соединенных с ведущими колесами, электрическая энергия вновь преобразуется в механическую.

Существуют одно- и многодвигательные электромеханические трансмиссии. При одноприводной трансмиссии мощность тягового электродвигателя передается через агрегаты механической трансмиссии (карданная передача, ведущий мост) к ведущим колесам машины. В многоприводной электромеханической трансмиссии элементы механической трансмиссии почти отсутствуют, а электрическая энергия от генератора по проводам передается к тяговым электродвигателям, расположенным внутри ведущих колес и соединенным с ними шестеренчатыми редукторами (система «мотор-колесо»).

Электромеханические трансмиссии могут работать на постоянном и переменном токе. При использовании переменного тока трансмиссия компактнее и легче, однако не обеспечивает бесступенчатого изменения крутящего момента на ведущих колесах, поэтому шире практикуются электромеханические трансмиссии на постоянном токе.

Наиболее рациональна электромеханическая трансмиссия постоянного тока с приводом «мотор-колесо». Такие трансмиссии применяются в конструкциях двухосных тягачей большой мощности (свыше 400 кВт). На рис. 82 а показан такой тягач на четырех мотор-колесах. Мотор-колесо состоит из электродвигателя, корпус которого является несущим элементом (осью) для обода ведущего колеса с бескамерной шиной, и планетарного редуктора, передающего вращение от вала ротора электродвигателя ободу колеса. Стояночный тормоз мотор-колеса, смонтированный на валу электродвигателя, автоматически включается при обесто-чивании обмоток электродвигателя. Корпус электродвигателя подвешен к несущей раме тягача на двух шарнирах, ими обеспечивается поворот мотор-колеса в плане относительно продольной оси машины вправо и влево. Таким образом, каждое колесо тягача является одновременно ведущим и управляемым, что определяет высокую маневренность и проходимость машины. Тяговые электродвигатели питаются током от генератора, приводимого во вращение дизелем. Скорость движения регулируется изменением магнитного поля электродвигателей путем введения дополнительных сопротивлений в их обмотки возбуждения, а также применением различных схем соединения электродвигателей между собой. Тормозится машина посредством переключения электродвигателей мотор-колес на режим работы генераторов с погашением энергии реостатами. Трансмиссия «мотор-колесо» компактна, число механических узлов в ней сведено до минимума, что позволяет конструировать транспортные средства неограниченной грузоподъемности.

Рис. 2. Двухосный дизель-электрический тягач

Применение электромеханической трансмисси позволяет обеспечить бесступенчатое автоматическое изменение передаточного числа трансмиссии, что упрощает и облегчает управление машиной, повысить проходимость за счет плавного и непрерывного изменения тягового момента, повысить долговечность двигателя и трансмиссии благодаря уменьшению динамических нагрузок и отсутствию жесткой связи между двигателем и трансмиссией.

Недостатками электромеханических трансмиссий являются более низкий КПД по сравнению с механической ступенчатой трансмиссией, значительные габариты и масса, необходимость использования дефицитных материалов.

механическая бесступенчатая передача

Изобретение относится к машиностроению. Механическая бесступенчатая передача содержит муфту сцепления (3), ведущий (1) и ведомый (2) валы, эксцентриковый преобразователь с постоянным эксцентриситетом, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода (МСХ). Ведущие элементы МСХ (7) соединены с преобразователем, а ведомые через торсионные валы (9) — с зубчатыми колесами (10), находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, которое через ускоряющий планетарный редуктор соединен с эпициклической шестерней суммирующего планетарного ряда (13). Солнечная шестерня этого ряда соединена с ведущим (1), а водило — с ведомым (2) валами передачи. Применение суммирующего планетарного ряда позволяет разделить поток мощности, передаваемой от ведущего вала на два потока, причем доля каждого зависит от реализуемого передаточного отношения передачи. Снижены максимальные нагрузки на МСХ и торсионные валы в 2,5. 2,7 раза. 1 ил.

Формула изобретения

Механическая бесступенчатая передача, содержащая муфту сцепления, ведущий и ведомый валы, эксцентриковый преобразователь с постоянным эксцентриситетом, установленный на ведущем валу, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с преобразователем, а ведомые с помощью торсионных валов соединены с соосными им зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, соединенным с ускоряющим планетарным редуктором, отличающаяся тем, что ведомый элемент ускоряющего планетарного редуктора соединен с эпициклической шестерней суммирующего планетарного ряда, солнечная шестерня которого соединена с ведущим, а водило — с ведомым валами передачи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях транспортных машин, в частности легковых автомобилей, грузовых автомобилей малой грузоподъемности типа "Газель" и микроавтобусов.

Известны механические бесступенчатые передачи регулируемые и автоматические, содержащие ведущий и ведомые валы, эксцентриковый преобразователь вращения в колебания и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода (МСХ), ведущие элементы которых связаны с преобразователем, а ведомые выполнены в виде зубчатых колес, находящихся в зацеплении с центральным колесом (см. Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. М.: Машиностроение, 1977, 143 с. Рис.72б и 75).

Недостатком таких передач является то, что передаваемый момент в течение одного оборота ведущего вала может изменяться от максимального значения до нуля столько раз, сколько МСХ размещено по окружности, например пять. При этом через каждый МСХ по очереди передается полный импульс крутящего момента, а остальные в это время работают в режиме свободного хода.

Известна механическая бесступенчатая передача (прототип), содержащая ведущий и ведомый валы, эксцентриковый преобразователь вращения в колебания и центральное зубчатое колесо, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, размещенные равномерно по окружности зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении с центральным колесом, и соосные с ними механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с преобразователем, а ведомые — с зубчатыми колесами торсионными валами с возможностью поворота ведомых элементов МСХ относительно зубчатых колес в пределах поворота ведущих элементов, соединенных с преобразователем (см. патент РФ №2211971, МПК F16H 3/74, 29/22. Бюл. №25, 2003 г.).

Такая передача обладает свойством саморегулирования, которое осуществляется благодаря самопроизвольному изменению углов закрутки торсионных валов и суммарного эксцентриситета преобразователя при изменении нагрузки на ведомом валу. Однако совместная работа такой саморегулируемой передачи с двигателем внутреннего сгорания не обеспечивает полного использования его мощности при изменении передаточного отношения в широком диапазоне (см. Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи. Екатеринбург: УрО РАН, 2005, 202 с.). Для увеличения коэффициента использования мощности требуется достаточно сложная система дополнительного автоматического регулирования эксцентриситета.

Применительно к автомобилям, у которых передаточное число ступенчатой механической коробки передач на первой передаче не превышает 4,0. 4,1, в бесступенчатой механической передаче можно было бы использовать значительно более простой преобразователь с постоянным эксцентриситетом. В этом случае саморегулирование будет осуществляться только за счет изменения углов закрутки торсионных валов, а трогание с места — с использованием муфты сцепления.

Но если в такой бесступенчатой передаче при передаточном отношении (обратная величина передаточного числа), соответствующем первой передаче ступенчатой коробки передач, на ведомом валу будет действовать такой же крутящий момент, то при трогании с места, когда передаточное отношение равно нулю, указанный момент будет намного больше из-за соответствующего увеличения углов закрутки торсионных валов. Это приводит к слишком большой максимальной нагрузке МСХ и торсионных валов, что требует конструктивно неприемлемого увеличения их размеров.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы в бесступенчатой передаче с постоянным эксцентриситетом преобразователя существенно, в 2,5. 2,7 раза, снизить максимальные нагрузки на МСХ и торсионные валы. Этот технический результат позволяет получить компактную и достаточно простую конструкцию бесступенчатой передачи, пригодной для применения в легковых и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в механической бесступенчатой передаче, содержащей муфту сцепления, ведущий и ведомый валы, эксцентриковый преобразователь с постоянным эксцентриситетом, установленный на ведущем валу, размещенные равномерно по окружности механизмы свободного хода, ведущие элементы которых соединены с преобразователем, а ведомые с помощью торсионных валов соединены с соосными им зубчатыми колесами, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом, соединенным, в отличие от прототипа, не с ведомым валом, а через ускоряющий планетарный редуктор с эпициклической шестерней суммирующего планетарного ряда, солнечная шестерня которого соединена с ведущим валом, а водило — с ведомым.

Читайте также  Кардан трансмиссии 64 49 1сп чтз

На чертеже показана кинематическая схема механической бесступенчатой передачи.

Механическая бесступенчатая передача содержит ведущий 1 и ведомый 2 валы, муфту сцепления 3, соединяющую ведущий вал с двигателем, установленный на ведущем валу эксцентриковый преобразователь, включающий эксцентрик 4 с противовесами и пазовый диск 5, паз которого взаимодействует с ведущими элементами 6 механизмов свободного хода (МСХ) 7, размещенными равномерно по окружности. Их ведомые элементы 8 с помощью торсионных валов 9 соединены с зубчатыми колесами 10, находящимися в зацеплении с центральным зубчатым колесом 11, соединенным с водилом планетарного ряда 12, эпициклическая шестерня которого соединена с корпусом передачи, а солнечная шестерня соединена с эпициклической шестерней планетарного ряда 13, у которого водило соединено с ведомым валом 2, а солнечная шестерня с ведущим валом 1.

Механическая бесступенчатая передача работает следующим образом.

При вращении ведущего вала 1 угловые колебания ведущих частей 6 МСХ 7 с амплитудой, равной 0 , вызывают вращение зубчатых колес 10 с угловой скоростью

где 1 — угловая скорость ведущего вала; i T — внутреннее передаточное отношение, которое изменяется в зависимости от закрутки торсионных валов от единицы при отсутствии закрутки до нуля при максимальном угле закрутки, равном 2 0 рад.

Вращение зубчатых колес 10 вызывает вращение эпициклической шестерни планетарного ряда 13 с угловой скоростью

где z 10 и z 11 — числа зубьев соответствующих колес; k 12 — отношение чисел зубьев эпициклической и солнечной шестерен планетарного ряда 12.

Планетарный ряд 12 выполняет функцию ускоряющего редуктора, что позволяет получить необходимое значение Э13 при конструктивно приемлемом значении 0 .

Указанные выше конструктивные параметры могут быть выбраны так, что при отсутствии момента сопротивления на ведомом валу и, соответственно, угловые скорости трех звеньев планетарного ряда 13 будут одинаковы. Тогда угловая скорость ведомого вала и общее передаточное отношение

При увеличении момента сопротивления M 2 на ведомом валу пропорционально увеличиваются моменты, нагружающие солнечную и эпициклическую шестерни планетарного ряда 13: и Здесь k 13 — отношение чисел зубьев эпициклической и солнечной шестерен этого ряда.

Момент М C13 нагружает двигатель, а момент M Э13 через планетарный редуктор 12 и зубчатые колеса 11 и 10 нагружает торсионные валы 9. Появление закрутки торсионных валов вызывает уменьшение внутреннего передаточного отношения i T и, соответственно, угловой скорости эпициклической шестерни суммирующего планетарного ряда Э13 . Угловая скорость ведомого вала

также уменьшается, уменьшается и общее передаточное отношение i. При этом мощность передается на ведомый вал двумя потоками. Один поток мощности предается непосредственно от ведущего вала на солнечную шестерню суммирующего планетарного ряда 13, а другой от ведущего вала через преобразователь, МСХ, торсионные валы, зубчатые колеса 10 и 11 и планетарный редуктор 12 на эпицикл суммирующего планетарного ряда 13. Доля мощности, передаваемая каждым потоком, изменяется в зависимости от величины момента сопротивления М 2 на ведомом валу. Если характеристика k 13 выбрана так, что (1+k 13 ) равно передаточному числу первой передачи ступенчатой коробки передач, то при неподвижной эпициклической шестерне суммирующего планетарного ряда 13 будет реализовано такое же общее передаточное отношение i, как в ступенчатой коробке передач на первой передаче. Эпициклическая шестерня Э13 остановится при внутреннем передаточном отношении i T =0. Ее вращению в обратном направлении препятствуют МСХ. При i T =0 углы закрутки торсионных валов за время одного оборота ведущего вала изменяются от 0 до 2 0 рад со сдвигом по фазе, создавая на эпициклической шестерне Э13 момент постоянной величины

где с — угловая жесткость торсионных валов; n — общее число МСХ.

При этом, так как Э13 =0, то мощность, подводимая к суммирующему планетарному ряду 13 от эпициклической шестерни Э13, также равна нулю.

Мощность, расходуемая на эксцентриковом преобразователе ведущего вала без учета потерь в шарнирах, тоже равна нулю, так как энергия, затраченная на закрутку каждого торсионного вала, возвращается на ведущий вал при раскрутке этого торсионного вала. В результате ведущий вал нагружен только моментом М C13 , величина которого определяется максимальным моментом двигателя М max . При этом на ведомом валу, как при ступенчатой коробке передач на первой передаче, развивается момент Максимальное значение момента Максимальное значение момента на одном МСХ при полной закрутке торсионного вала

Задавая, например, k 13 =k 12 =3; n=5, получим

Если бы суммирующий планетарный ряд отсутствовал и солнечная шестерня планетарного редуктора 12 была соединена с ведомым валом напрямую, то при том же значении и при том же значении момент на одном МСХ составил бы

Но это значение М' MCX не было бы максимальным, так как в данном случае i T =i, а максимальное значение момента было бы при трогании с места, когда i T =i=0. При доля среднего значения момента закрутки торсиона от его значения при i=0 составляет 0,5 (см. там же с.107, рис.43). Это значит, что при трогании с места с помощью муфты сцепления максимальное значение М' MCXmax будет в два раза больше, чем при i=0,25. Тогда максимальное значение момента, на которое должны быть рассчитаны МСХ и торсионные валы составит 12,8·М max , что в 2,67 раза больше, чем при наличии в конструкции передачи суммирующего планетарного ряда.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, решена: применение суммирующего планетарного ряда позволило снизить максимальные нагрузки на МСХ и торсионные валы в 2,5. 2,7 раза.

Официальная публикация
патента РФ № 2310113

patent-2310113.pdf

Lada XRay Cross с вариатором

Если не брать в расчет устаревший четырехступенчатый автомат Jatco, доступный только для Гранты, нормальной альтернативы медлительному «роботу» АМТ у Лад с двумя педалями никогда не было. А теперь есть! Современный вариатор, доставшийся АвтоВАЗу от концерна Renault-Nissan, совсем скоро появится на Весте, а пока его поставили на XRay Cross. Вот только самого слова «вариатор» и аббревиатуры CVT вазовцы в своих фирменных материалах и каталогах тщательно избегают. Чего же они стесняются?

Cross значит спрос

В Тольятти, похоже, попали в яблочко: «кроссовый» XRay если и не выстрелил, то пошел очень хорошо. Всего за год его доля в семействе «Икс-реев» подскочила до 40%, хотя для Кросса был доступен один единственный мотор 1.8 с «механикой». В Москве версия Cross вообще встречается чаще обычной, у которой, между прочим, выбор агрегатов значительно шире. Правда, наш автомобильный рынок по-прежнему хандрит, поэтому общие продажи «Икс-рея» уменьшились на 7% по сравнению с прошлым годом, и в рейтинге бестселлеров он опустился с 10-й позиции на 17-ю с результатом в 16 380 машин за семь месяцев 2019-го.

Дорожный просвет Кросса с вариатором не изменился и составляет те же 215 мм

Напомню, что Cross — это «XRay здорового человека». С гораздо более симпатичной внешностью и 17-дюймовыми колесами, увеличенным клиренсом, удобными передними сиденьями, полезными опциями, доработанной шумоизоляцией и, главное, с модернизированной передней подвеской, регулировкой руля по вылету и задними дисковыми тормозами. Теперь же, когда у Кросса появилась нормальная версия с двумя педалями, он наверняка станет самым популярным «Икс-реем».

Ведь обычный XRay 1.8 с «роботом» АМТ — это самый настоящий автомобиль мазохиста, в чем я в очередной раз убедился перед вылетом в живописный Калининград, где проходило знакомство с вариаторным Кроссом. Новой трансмиссионной прошивки, которая преобразила аналогичные двухпедальные Весты и Гранты, у простого «Икс-рея» до сих пор нет, так что движение с АМТ выходит суетливым, неуверенным и нервным.

Всего 14 тысяч километров на одометре, а машина уже бьется в конвульсиях при попытке плавно стартовать, жжет сцепление и раздражает медленными переключениями. Вдобавок вазовский мотор 1.8 очень неуверенно тянет снизу на прогреве. Про неудобную посадку, плохую курсовую устойчивость и невнятные реакции на слишком тяжелый руль, доставшиеся в наследство от логановской платформы B0, я и не говорю.

Другое дело Cross! Уселся в приятные кресла, позаимствованные у кроссовера Renault Kadjar, выдвинул легкий руль на себя, положил правую руку на центральный бокс-подлокотник, включил Apple CarPlay/Android Auto на обновленной «мультимедийке» — и вперед, навстречу поворотам.

Бодрые реакции, внятное усилие на руле (хотя вибраций на нем по-прежнему многовато, а на маленькой скорости электроусилитель упрямо возвращает баранку в «ноль»), уверенное движение и в поворотах, и на прямой, достойная «шумка». Неудивительно, что человечный Cross пришелся нашим автолюбителям по душе и что они не обращают особого внимания на более плотную подвеску.

Cross с вариатором получил дополнительные шумопоглощающие щитки на днище и оригинальную выпускную систему, которая, по словам инженеров, тише и менее вибронагружена

Читайте также  Все трансмиссии радио рекорд

Когда мы впервые знакомились с Кроссом на разбитых дорогах Казахстана, к плавности хода не было ни одной претензии, а тест в Калининграде дал понять, что по типичным городским неровностям «кроссовый» XRay едет явно жестче обычного. Этот вывод можно делать смело, потому что настройки «кроссового» шасси при переходе на вариатор не меняли.

Что еще за вариатор?

Jatco JF015E, тот самый, что ставится на Renault Kaptur и Logan/Sandero в исполнении Stepway City. Интересная особенность этой бесступенчатой трансмиссии — двухступенчатый планетарный редуктор, установленный перед шкивами клиноременной передачи. Он призван расширить диапазон передаточных отношений без увеличения размеров вариатора и уберечь наборный металлический ремень от работы в критических пограничных режимах при минимальном радиусе одного из шкивов. Кроме того, с помощью этого планетарного механизма реализован и задний ход.

Так выглядят внутренности вариатора Jatco JF015E: масса — 71 кг, объем масла — 6,9 л, диапазон передаточных чисел — 3,87–0,53, передаточное отношение главной пары — 3,88 против 3,73–0,76 и 4,2 у «механики»

При езде в спокойном ритме повышающая передача в этом редукторе включается на скорости 40–60 км/ч, однако он может вернуться на «первую», если нажать газ до упора. Ну, а за старт с места у этого вариатора, как у большинства других, отвечает классический гидротрансформатор, который блокируется при скорости 10–12 км/ч.

Что с надежностью?

О повальных отказах или серьезных проблемах этих вариаторов пока не слышно, и, в принципе, доказательством надежности можно считать множество Каптюров, работающих в каршеринге, куда, кстати, метит и сам XRay Cross AT, как его именуют официально. Вазовцы говорят, что в ходе заводских испытаний несколько вариаторов прошли по 200 тысяч километров и продолжают бегать без нареканий, однако о важных особенностях эксплуатации бесступенчатых трансмиссий все-таки следует помнить.

Во-первых, вариатор нужно беречь от перегрева, то есть следить за чистотой радиаторов (небольшой теплообменник трансмиссии у Иксрея находится в основной «кассете» спереди), во-вторых, нежелательна слишком активная езда с частым и резким переходом от торможения к ускорению, а в-третьих, вариатор можно загубить резкой остановкой вращения колес. Например, при неаккуратной атаке бордюров или внезапном зацепе после пробуксовки, из-за чего ремень может провернуться и повредить шкивы.

Наконец, желательно менять масло примерно раз в 60–70 тысяч километров, хотя по официальному регламенту что у Иксрея, что у Каптюра, оно заливается на весь срок службы. На вазовский конвейер вариаторы идут прямиком из Японии, а вот двигатель для двухпедального Кросса уже несколько лет делают в Тольятти.

Новый старый мотор

На вариаторный Cross ставится хорошо знакомый по Дастеру и Каптюру реношный агрегат H4M, он же ниссановский HR16, с надежным цепным приводом ГРМ, фазовращателем на впускном валу и без гидрокомпенсаторов. Отдача в спецификации Лады — 113 сил и 152 Нм. При этом максимальный входной момент, который держит вариатор — 160 Нм, то есть поженить его с вазовским мотором 1.8 (170 Нм) невозможно.

Забавно, что это не первое появление двигателя H4M под капотом Иксрея. Три года назад, когда модель только дебютировала, он шел в паре с французской «механикой» JR5, но от такого силового агрегата быстро отказались из-за высокой цены. За это время производство H4M в Тольятти почти полностью локализовали, в частности, сейчас там делают и коленвал, и алюминиевые блок с головкой. Именно за счет крылатого металла комбинация H4M с вариатором всего на 13 кг тяжелее, чем наш чугунный 1.8 с «механикой», отсюда и отсутствие необходимости перенастраивать подвеску.

И как же оно едет?

Вазовцы хоть и настраивали эту связку заново, но от каптюровских повадок с тем же силовым агрегатом, считай, не ушли. Остался и чересчур интенсивный рывок при старте с места, заставляющий осторожничать с педалью газа в пробке, и общая нехватка динамики. Разумеется, когда движешься в неспешном, порой раздражающе флегматичном калининградском потоке, XRay Cross радует плавными и логичными откликами на газ, да и ускорение без клевков после «робота» АМТ — настоящее блаженство.

Как это работает: вариатор

Довольно долгое время этот вид коробки передач незаслуженно игнорировался автопроизводителями. А ведь именно принцип вариаторной передачи широко использовался задолго до появления первого автомобиля. Прообразом современной бесступенчатой трансмиссии были ременные передачи ветряных мельниц, которые, благодаря подобной передаче крутящего момента от лопастей мельницы на жернова, могли измельчать зерно с разной скоростью и до различного помола. В автомобильной промышленности этот тип механической коробки передач начал широко применяться с конца 1990-х годов. Сегодня бесступенчатый вариатор считается одним из самых прогрессивных видов автомобильных трансмиссий. Впрочем, и у бесступенчатого вариатора есть свои достоинства и недостатки.

Вариатор XTRONIC CVT от Nissan.

Вариатор XTRONIC CVT от Nissan.

Принцип работы вариатора

Как уже указывалось выше, вариатор представляет собой эволюционную разновидность классической механической коробки передач. Но если для «механики» присущи переключения со ступени на ступень при помощи шестерен (при этом, важную роль играет сцепление), то у вариатора передачи переключаются без участия каких-либо зацепных узлов и уж тем более, без сцепления. Именно поэтому по плавности переключения со ступени на ступень этому виду трансмиссии сегодня нет равных. По типу принято различать следующие виды бесступенчатых вариаторов: клиноременные, цепные, торроидные.

Клиноременные трансмиссии стали первым типом бесступенчатой коробки передач, которая устанавливалась на легковые автомобили. Как правило, эти машины имели небольшой по объему и мощности двигатель, так как использовавшийся в механизме вариатора ремень не выдерживал больших нагрузок и часто выходил из строя.

Клиноремённый вариатор MINI

Клиноремённый вариатор MINI

По своему строению этот тип КПП выглядит как пара параллельно расположенных шкивов, передача крутящего момента от одного к другому происходит при помощи натянутого между ними ремня. Каждый шкив – это две конусообразные детали, которые соприкасаются своими «вершинами». Эти детали по мере изменения крутящего момента от мотора сдвигаются или раздвигаются, благодаря чему происходит плавное переключение на повышенную или пониженную передачу. Если раньше, как упоминалось выше, в клиноременном вариаторе применяли резиновые ремни, то сегодня их роль выполняют металлические ленты.

Цепной вариатор – это усовершенствованная клиноременная бесступенчатая трансмиссия, в которой вместо ремня применяется стальная цепь. Срок службы цепи у такой КПП довольно продолжителен.

Схема трансмиссии с цепной передачей

Схема трансмиссии с цепной передачей

Наконец, торроидный вариатор имеет отличную от первых двух типов конструкцию. В нем роль шкивов играют два колеса (ведущее и ведомое), между которыми зажат торроидный ролик. Колеса трутся о ролик, который меняет свое положение относительно их, и таким образом происходит повышение или понижение передач.

Тороидный вариатор. ФОто

Тороидный вариатор. ФОто

Все типы вариаторов управляются электронными блоками управления, в которых аккумулируется информация о крутящем моменте двигателя, скорости автомобиля и прочих характеристиках, на основании которых электроника дает команду КПП повышать или понижать передачу.

Устанавливается на автомобили марок Honda (Jazz, CR-V), Nissan (Juke, Qashqai), Toyota (Yaris, Auris) и прочие.

Достоинства и недостатки бесступенчатой КПП

К достоинствам этого типа трансмиссий можно отнести, во-первых, плавное переключение передач без рывков при разгоне и торможении. Во-вторых — отличную динамику движения автомобиля на длинных отрезках пути. В-третьих, и это, наверное, один из самых больших плюсов, вариатор обеспечивает экономию горючего, а связано это с тем, что при переключении передач не происходит потери мощности и крутящего момента. Еще один положительный аспект связан с активной безопасностью автомобиля, оснащенного вариатором, – его колеса не пробуксовывают на скользкой поверхности (лед) из-за того, что передачи вариатор переключает плавно.

К недостаткам вариатора можно отнести сравнительно слабую динамику – от старта движения до выхода на средние обороты. Остальные негативные аспекты связаны с обслуживанием и ремонтом бесступенчатой трансмиссии: в ней используется дорогое трансмиссионное масло, а его замена и обслуживание узлов и агрегатов вариатора довольно сложное, что, естественно, сказывается на стоимости обслуживания. Привод вариатора весьма чувствителен к большим нагрузкам при высоком крутящем моменте двигателя и если трансмиссию эксплуатировать неправильно, этот узел может выйти из строя, что повлечет за собой дорогостоящий ремонт. Еще одним недостатком такой трансмиссии является невозможность применять спортивные приемы вождения, ведь производители вариаторов намеренно ограничивают подобные операции – чтобы продлить «жизнь» трансмиссии.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

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