Корзина
Ваша корзина пуста
Каталог товаров
[ Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
Страница 1 из 11
Форум » Ремонт » Подвеска и трансмиссия » Такие разные трансмиссии (вариатор, акпп, мкпп)
Такие разные трансмиссии
DihterДата: Среда, 29.01.2014, 11:01 | Сообщение # 1
Опытный
Группа: Администраторы
Сообщений: 122
Репутация: 0
Статус: Offline


Сколько типов и разновидностей трансмиссий успели придумать инженеры и конструкторы! Есть и многоступенчатые с ручным управлением, и удобные автоматические, и роботизированные с электронным управлением, и высокотехнологичные многодисковые. А совсем недавно моторы начали агрегатировать с чудом техники — вариаторами. Это, в отличие от коробок передач, бесступенчатые механизмы, позволяющие динамично и плавно менять передаточное отношение и обеспечивать наиболее оптимальную работу мотора.
 
Автор: Евгений Дударев
 
Вариатор был известен задолго до начала эры автомобиля, он имеет довольно долгую историю и очень широко применяется. Так, например, один из видов бесступенчатой коробки передач был запатентован в 1877 году. Идея бесступенчатой трансмиссии всегда представлялась как идеальный вариант коробки передач. Первая удачная попытка применить на практике вариатор для изменения передаточного числа трансмиссии автомобиля принадлежит владельцу голландского завода DAF, инженеру Хубу Ван Доорну (Hub Van Doorne). В 1953 году его автоматическая трансмиссия CVT (Continuously Variable Transmission) была установлена на малолитражку DAF-600 с двигателем мощностью 19 л.с. Кроме автомобиля вариаторами также оборудуются станки, машины и механизмы промышленности и даже эскалаторы. Вариатор обеспечивает оптимальный скоростной режим машины при различных условиях ее работы.
 
Первые автомобили с бесступенчатыми трансмиссиями нашего времени были своеобразной «страшилкой» для автолюбителей, во многом из-за сложности конструкции вариаторы наделяли самыми нелицеприятными эпитетами: «неремонтопригоден», «ненадежен», «капризен» и так далее. Однако большое число автоконцернов занималось их внедрением и постоянным улучшением характеристик. В результате сегодня существует как минимум два типа приемлемых конструкций вариаторов для автомобилей: клиноременной и тороидальный.
 
Цепной или клиноременной?
 
В обычных коробках передач, будь то механическая либо автоматическая, передаточное число изменяется путем смены нескольких пар шестерен. Плавное, бесступенчатое изменение передаточного отношения в трансмиссии осуществляется за счет сдвигания и раздвигания половинок разрезных шкивов, между которыми натянут ремень. Вариатор такой конструкции уже давно стал стандартом для малокубатурных скутеров. Шкивы как бы разрезаны пополам на две половинки-полукруга, имеющие форму конуса с углом приблизительно в 20 градусов. При этом у каждого шкива одна половинка подвижная, то есть может сближаться, а другая статично прикреплена к валу. Ремень также имеет коническое сечение. Передаточное отношение в таком механизме меняется очень просто: нужно лишь изменять радиусы обоих шкивов. Так при сближении половинок ведущего шкива ремень выдавливается на больший радиус, при этом ведомый шкив наоборот раздвигается до установленного предела, так как длина ремня ограничена. За это ограничение отвечает пружина. Управление вариатором на скутерах реализовано очень остроумно. Внутри одной из половинок активного шкива в специальных пазах располагаются круглые грузики. При росте оборотов двигателя грузики под действием центробежной силы расходятся в стороны и толкают половинку шкива ближе ко второй половинке, преодолевая силу пружины и тем самым увеличивая радиус дуги, по которой «бежит» ремень.
 
Однако эта конструкция по сравнению с автомобильным вариатором очень проста. Во-первых, здесь нет сложного электронного вычислительного центра, который бы управлял механизмом изменения передаточного отношения для оптимальной работы двигателя. Во-вторых, в автомобильной версии применяется другой ремень и мощная гидравлика. Это связано с тем, что система с гладким упругим ремнем не способна передать крутящий момент, необходимый для движения тяжелого аппарата: ремень проскальзывает либо вообще рвется.
 
DihterДата: Среда, 29.01.2014, 11:01 | Сообщение # 2
Опытный
Группа: Администраторы
Сообщений: 122
Репутация: 0
Статус: Offline

 
Развитие этого вида бесступенчатой трансмиссии ведется по двум направлениям. Концерн Audi разработал вариатор Multitroniс — по конструкции, аналогичный трансмиссии мотороллера, только здесь использованы детали покрепче, а вместо ремня — плоская многозвенная цепь. Второе направление представлено в основном изделиями японской компанией Jatco, которые устанавливаются на автомобили Nissan. В конструкции этих вариаторов применяется металлический ремень, шкивы поделены на подвижные половинки, которые зажимают его между собой. Именно такой вариант и будет рассмотрен подробнее.
 
Бесступенчатая трансмиссия соединяется с мотором через традиционное сцепление — оно нужно для режима парковки. Механизм автомобильного вариатора собран внутри нескольких корпусных литых деталей и крышек. Там смонтированы два шкива переменного диаметра с гидравлическим управлением, планетарная передача для заднего хода, фрикционные муфты. Между шкивами натянут металлический клиновой наборный ремень. Чтобы бесступенчатая трансмиссия могла передавать большой крутящий момент, ее ремень, испытывающий значительные боковые нагрузки, серьезно усиливают. Как правило, он состоит из двух многослойных стальных лент и нанизанных на них трапециевидных металлических пластинок. Прочное сцепление пластинок клинового ремня с поверхностью шкивов обеспечивает трансмиссионная жидкость, которая изготовлена на масляной основе,выполняет функции смазки и приводит в действие гидравлику вариатора и фрикционных муфт. В отличие от резинового ремня на скутерах здесь передача вращающего момента от ведущего шкива к ведомому идет по напорной ветке ремня — металлические пластинки сжимаются между собой и толкают другие зажатые впереди на ведомом шкиве.
 
Изменение передаточного отношения происходит почти аналогично, но половинки шкивов перемещаются под воздействием давления фрикционных муфт. При вращении шкивов зажатые пластинки ремня бегут по некоторой дуге. Ее радиус и протяженность можно изменять, уменьшая или увеличивая давление на шкивах. Отсюда следует простой вывод — радиус дуги пропорционален числу зажатых пластинок ремня, которое пропорционально силе сжатия шкивов. Именно это отношение и определяет передаточное отношение вариатора.
 
Автомобиль, оснащенный бесступенчатой трансмиссией, приводится в движение при помощи нескольких муфт. После старта двигателя начинают вращаться оба шкива: первичный через сцепление (муфту прямого хода), вторичный  — через клиновой ремень. На нем установлена другая муфта — стартовый пакет. Она жестко скреплена с вторичным валом и при нажатой педали тормоза разомкнута.

 
После того как выбран режим и отпущена педаль тормоза, электроника вариатора подает на управляющий соленоид стартового пакета сигнал клапану: приоткрыться и подать небольшое давление в стартовую муфту. Ее фрикционные диски слегка поджимаются, и небольшой момент начинает передаваться на дифференциал — машина трогается. При увеличении подачи топлива сигнал на соленоиде увеличивается и также возрастет давление в стартовом пакете. На какой-то скорости диски сжимаются так сильно, что муфта перестает пробуксовывать — автомобиль поехал. Такая муфта делает возможным движение накатом: если отпустить педаль газа, то стартовый пакет размыкается и машина катится как на нейтральной передаче механической коробки.
 
DihterДата: Среда, 29.01.2014, 11:02 | Сообщение # 3
Опытный
Группа: Администраторы
Сообщений: 122
Репутация: 0
Статус: Offline

 Для контроля работы вариатора на нем установлены четыре датчика — датчик оборотов первичного вала, вторичного вала и первой шестерни главной передачи, а также датчик скорости автомобиля. Первые три датчика представляют собой индукционные катушки с магнитом. Они выдают сигнал только при вращении указанных валов. Датчик скорости автомобиля сложнее — он сделан на основе датчика Холла, который замеряет магнитное поле и дает сигнал даже при самом медленном вращении коробки дифференциала. Для электрического управления вариатором в нем установлены четыре электромагнита — три линейных соленоида и один — ключевой. Датчики и электромагниты подчиняются управлению из одного интеллектуального вычислительного центра, который определяет оптимальное передаточное отношение. Управление передаточным отношением осуществляется по системе с обратной связью. В зависимости от показаний датчиков из вычислительного центра вариатора на соответствующий клапан поступает сигнал изменить давление по ведущему и ведомому шкивам. Через датчики оборотов шкивов электроника постоянно получает информацию о фактическом передаточном отношении. «Зная» желаемое и фактическое, она определяет разницу между ними и соответственно изменяет сигнал на управляющем соленоиде. Известно, что развиваемая тяга мотора при движении равна сумме сил сопротивления, складываемой из сил трения шин о дорожное полотно, трения в трансмиссии, аэродинамических потерь и, во время преодоления подъема, силы тяготения. Водитель определяет желаемую мощность мотора нажатием на педаль акселератора, вариатор должен обеспечивать наиболее оптимальное передаточное отношение трансмиссии. Для этого в управлении вариатора могут быть предусмотрены соответствующие режимы, переключение между которыми осуществляется селектором, как на автоматической коробке передач. Так, например, можно выбирать экономичный (минимум потребления топлива), обычный, спортивный (для максимального крутящего момента и наилучшей динамики) и даже режим для езды по бездорожью и экстремальных ситуаций (максимальная мощность, жесткая связь двигателя с колесами, недопустимость движения «накатом»). Далее во время движения поддерживаются определенные обороты коленвала двигателя, а набор или сброс скорости регулируется передаточным отношением. То есть, если автомобиль с механической трансмиссией начал подниматься в гору, то в связи с возросшим сопротивлением движения обороты мотора упадут и придется «поддавать жару» педалью акселератора. В случае с вариатором все происходит по-иному. Его вычислительный центр отслеживает подачу топлива и работу силового агрегата. Как только обороты мотора начинают падать и при этом не изменяется положение дроссельной заслонки, то «искусственный интеллект» вариатора определяет, что возросло сопротивление движению, и компенсирует недостаток мощности увеличением передаточного отношения. В результате, обороты мотора остаются на оптимальной отметке в соответствии с выбранным режимом трансмиссии.

Не менее интересно происходит разгон автомобиля. И здесь же на его интенсивность влияет выбранный режим бесступенчатой трансмиссии. По нажатии на педаль акселератора вариатор резко увеличивает передаточное отношение и мотор получает возможность быстро набрать большие обороты и достичь наибольшей мощности. Стрелка тахометра замирает на одной определенной отметке, а в это время начинает уменьшаться передаточное отношение. В результате параллельно этому автомобиль стремительно разгоняется и энергично набирает скорость. Правда, между нажатием на педаль и толчком в спину происходит небольшая пауза — секунда или менее того. Тем не менее, эта, так называемая «ватная реакция вариатора», не ухудшает впечатления о динамике автомобиля. При одинаковых моторах машина с бесступенчатой трансмиссией окажется далеко впереди машины с любой другой коробкой передач.
 
При отпускании педали газа и переходе мотора на меньшее число оборотов вариатор еще умудряется экономить топливо. Чтобы кинетическая энергия от достигнутой скорости движения не пропадала даром, трансмиссия резко понижает передаточное отношение — как при ускорении. При этом кажется, что мотору добавили мощности. Сделано это для экономного расходования энергии и в конечном итоге для снижения потребления бензина в смешанном режиме езды.
 

 
Рассмотренная клиноременная бесступенчатая трансмиссия устанавливается на автомобили с двигателями объемом до 2 литров. Это связано с тем, что прочность ее ремня несколько ограничена передаваемым крутящим моментом. Более мощным двигателям потребуются вариаторы другого типа — тороидальные.
 
DihterДата: Среда, 29.01.2014, 11:02 | Сообщение # 4
Опытный
Группа: Администраторы
Сообщений: 122
Репутация: 0
Статус: Offline
Тороидальный вариатор
 
Одной из последних разработок японских инженеров при участии компании Nissan стал тороидальный
(иногда называемый торовый) вариатор Extroid. Примечательно, что еще в 1939 году подобным механизмом оснащались английские автомобили Austin. Принцип его работы и конструкция значительно отличаются от ременного. Неизменно лишь то, что и здесь передаточное отношение меняется бесступенчато. Торовый вариатор основан на трении, а не на зацеплении вращающихся частей и способен передавать больший крутящий момент, нежели клиноременной или цепной.
 
 
Механизм вариатора состоит из двух конусовидных роликов — ведущего и ведомого. Они располагаются на одной оси остриями друг к другу. Боковые грани конусов не прямые, а представляют собой как бы одну четвертую части круга. Если мысленно соединить линии их поверхностей, то получатся два полукруга. Движение от одного конуса на другой передается через два ролика, по форме напоминающие бублик или спасательный круг. В геометрии такая фигура названа тором — отсюда и название вида вариатора. Ролики представляют собой хорды (отрезок, соединяющий любые две точки на окружности) вышеупомянутых полукругов. Следовательно, хорда одной длины может соединять самые разные пары точек окружности. Тороидальные ролики покоятся на поворачивающихся кронштейнах и могут касаться ведущего конуса в точке большего радиуса, чем ведомого, и наоборот. Прецизионный гидравлический механизм на доли миллиметра смещает их края вверх или вниз, и они самостоятельно соскальзывают на нужное положение. При этом передаточное отношение изменяется плавно. Своеобразно была решена проблема недостатка в сцеплении движущихся элементов конструкции. Так как все усилие сконцентрировано в одном пятне контакта тороидальных роликов и конусов, то по началу было неизбежно проскальзывание и нагрузки, которые не выдерживала самая прочная сталь сверхвысокой степени очистки от примесей с усиленной углеродом рабочей поверхностью. Более того, механизм не мог работать всухую, без смазки, которая еще более увеличивала опасность проскальзывания. Удивительно, но тут пригодилось специальное масло. При огромном давлении в пятне контакта конуса с роликом, которое может достигать десяти тонн, молекулы масла спрессовываются в пленку толщиной не более одного микрона и сцепляются друг с другом, помогая передавать сдвигающее усилие. При этом то же самое масло выполняет и обычные функции — работает в гидротрансформаторе, которым снабдили трансмиссию Extroid, смазывает шестерни заднего хода, используется в гидравлическом механизме поворота роликов.
 

 
В результате серийная трансмиссия для автомобилей Nissan — торовый вариатор Extroid — без проблем работает с V-образными двигателями мощностью более 240 л.с. Для дополнительной надежности в одной бесступенчатой коробке применяются одновременно два вариатора, тем самым крутящий момент делится надвое.
 
Будущее за вариаторами
 
Преимущества вариаторов над классическими многоступенчатыми коробками очевидны. На практике доказано, что благодаря оптимальному использованию возможностей двигателя и непрерывной передаче крутящего момента через бесступенчатую трансмиссию автомобили набирают скорость быстрее своих аналогов. Разве что ездить на таких машинах слегка непривычно: при интенсивном разгоне салон наполняется монотонным гудением двигателя на одной и той же высоте, а не привычным усиливающимся гулом от роста числа оборотов.
 
Кроме того, они более экономичны — автомобиль с вариатором Extroid расходует на 10% меньше топлива, чем машина с традиционной автоматической коробкой. Благодаря бесступенчатому изменению передаточного числа стал возможен предельно плавный разгон. Вдобавок им доступны все современные функции автоматических трансмиссий, в том числе ручное управление — переключение между несколькими фиксированными «ступенями».
 
Форум » Ремонт » Подвеска и трансмиссия » Такие разные трансмиссии (вариатор, акпп, мкпп)
Страница 1 из 11
Поиск:
Яндекс.Метрика Rambler's Top100

Все права защищены. © 2017