Перспективные направления развития автомобильных коробок передач

Объект исследования: автоматическая бесступенчатая коробка передач автомобиля.

Результаты, полученные лично авторами: рассмотрена система адаптации планетарного дискового вариатора.

В конструкциях первых автомобилей, работающих на паровых двигателях, коробка передач (КП) отсутствовала. С появлением двигателей внутреннего сгорания (ДВС), стали применяться двух- и трехступенчатые трехвальные КП, в которых «прямой» передачей была третья. Для обеспечения топливной экономичности автомобилей появилась тенденция к увеличению числа передач. Однако это привело к усложнению конструкции и увеличению размеров КП. Выход из сложившейся ситуации был найден в разработке бесступенчатых коробок передач на основе планетарного дискового адаптивного вариатора.

При одинаковых финансовых вложениях в разработку привода автомобиля, более эффективным оказался фрикционный вариатор, особенностью которого явилось применение двух рядов центральных фрикционных дисков – внешних и внутренних с зажатыми между ними сателлитами при помощи пружин. На осях сателлитов крепились противовесы. Ролики, закрепленные с противовесами, отжимались на периферию пружинами, усилие которых изменялось принудительно с помощью рычажного механизма, воздействие на который осуществлялось рычагом через систему выжимных подшипников.

В настоящее время к конструкциям современных трансмиссий с бесступенчатыми коробками передач предъявляется требование «адаптивности», которое заключается в том, что при разгоне автомобиль должен быстро набирать скорость, преодолевая сопротивления движению при полной подаче топлива. При движении с постоянной скоростью на экономичном режиме «адаптивность» затрудняет выбор необходимой для движения скорости из-за изменения передаточного числа и степени адаптивности. Поэтому движение с медленно меняющейся скоростью должно осуществляться при полной подаче топлива и принудительном изменении передаточного числа от минимального до того, которое соответствует максимальной скорости автомобиля при данных сопротивлениях движению.

Например, для тягача с прицепом скоростной диапазон может составлять от 40 до 140 км/ч. Однако при движении с меньшей скоростью требуется снижение подачи топлива и переход на большие передаточные числа. В этом случае требуется особый режим работы вариатора, когда его передаточное число могло бы уменьшиться 1,5 – 2,5 раза, но при этом должен быть обеспечен максимальный КПД не ниже 0,95 – 0,98. В итоге общий диапазон изменения передаточного числа составит 12 – 20, при этом с «прямой» передачи КПД не должен опускаться ниже 0,95.

Следует отметить, что бесступенчатая КП на основе планетарного дискового адаптивного вариатора по эксплуатационным характеристикам (КПД и диапазону варьирования передаточного числа) превосходит существующие аналоги бесступенчатых КП других типов.

Материал поступил в редколлегию 17.04.2017

УДК 656.11

П.А. Игнаткин

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры

«Автомобильный транспорт», С.П. Шец

Ignatkin-p@mail.ru