2813.Планетарные передачи в автомобилестроении

многодисковые мокрые фрикционы. Серьезно усовершенствован демпфер крутильных колебаний, а механизм блокировки трансформатора работает на шести передачах переднего хода. Разработчики обещают быстрое переключение и улучшение топливной экономичности на 15–20 % по сравнению с шестиступенчатой АКПП.

8.5. Автоматическая коробка передач Audi

Классическая АКПП состоит из нескольких узлов, главными из которых являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач. Первый агрегат не только выполняет функции сцепления, но и автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля (рис. 8.9).

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин – своеобразных «вентиляторов» – центробежного насоса и центростремительной турбины, а также расположенного между ними направляющего аппарата – реактора. Насосное колесо соединяется с коленчатым валом двигателя, а турбина – с валом коробки передач. Таким образом, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Передача же энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины. Эти два агрегата предельно сближены, а их колеса имеют форму, обеспечивающую непрерывную циркуляцию жидкости. Благодаря этому гидротрансформатор имеет небольшие габариты и минимальные потери мощности при перетекании жидкости от насоса к турбине.

Рис. 8.9. Автоматическая коробка передач Audi

171

По аналогичной схеме работает и гидромуфта, которая передает крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введен реактор. Он тоже представляет собой колесо с лопатками, только жестко прикрепленное к корпусу и вращающееся лишь в определенные моменты времени. Реактор расположен на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос. Его лопатки имеют особый профиль, а межлопаточные каналы – сужение. По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается, а сама она выбрасывается из реактора в сторону вращения насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его.

Как уже говорилось, большинство неисправностей АКПП бывает вызвано нарушением правил эксплуатации. За десятилетия производства и использования автоматических трансмиссий их конструкция была усовершенствована инженерами и технологами (недаром даже военные Hammer H1 оснащаются АКПП).

Приемущества автоматической коробки передач:

1.В первую очередь, комфорт вождения.

2.Кроме того, гидротрансформатор АКПП обеспечивает более мягкие условия эксплуатации как для двигателя, так и для ходовой части.

Недостатки: меньший на 2–6 % по сравнению с МКПП КПД. Потери происходят в гидротрансформаторе, где некоторое количество энергии двигателя расходуется на преодоление внутреннего трения и нагрев трансмиссионной жидкости. Механическая энергия превращается в тепловую, и через радиатор АКПП рассеивается во внешнее пространство. Ещё какая-то её часть с помощью насоса расходуется на создание рабочего давления в коробке.

Основные конструктивные ограничения АКПП (невысокий КПД и т.п.) вынуждают разработчиков искать альтернативу.

Одним из типов АКПП без гидротрансформатора стал вариатор (рис. 8.10). В автомобильной отрасли получили распространение две его разновидности: клиноременная и тороидная.

Клиноременной вариатор состоит из одной или нескольких ременных передач с конусообразными шкивами. Перемещая их параллельно друг другу, можно менять текущее передаточное отношение. Автопроизводители используют разные типы ремня: у кого-то он составлен из металлических пластин хитроумного профиля, у кого-то – представляет собой цепь. Однако принцип работы КПП от этого не меняется. Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который блокируется вскоре после начала движения. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

172

РКПП представляет собой механическую трансмиссию с обыкновенным (сухим) сцеплением, но всеми процессами в ней руководит электроника. Она же позволила избавиться от педали сцепления и упростила само переключение передач. Теперь для перехода на другую ступень достаточно легко качнуть рычаг коробки или подрулевой лепесток. По команде электроники электропривод выключит–включит сцепление и сменит передачу.

По сравнению с традиционными АКПП конструкторы добавили «роботу» полностью автоматический режим управления трансмиссией. В этом случае электроника коробки выбирает, когда и какую передачу переключить. Таким образом, мы имеем автоматическую трансмиссию, но со всеми достоинствами механической; с жесткой связью между двигателем и ведущими колесами.

Рис. 8.11. Роботизированная коробка передач Audi

УРКПП есть недостатки. Самый главный – ощутимые рывки машины

вмоменты переключения передач, поскольку для размыкания сцепления и перехода на другую ступень требуется пусть и небольшой, но заметный промежуток времени, за который двигатель успевает существенно изменить частоту вращения коленвала. Поэтому от водителя, управляющего автомобилем с такой трансмиссией, требуется определенный навык управления педалью газа в момент смены передачи. В противном случае машина будет дергаться при каждом переключении.

Отметим, что существуют роботизированные коробки, в которых плавность переключения передач не хуже, чем у традиционных гидромеханических АКПП. Такие РКПП оснащаются не одним, а двумя дисками сцепления. Первый из них обслуживает лишь четные, а второй – нечетные передачи. Подобный алгоритм позволил настолько сократить время размыкания сцепления, что двигатель просто не успевает существенно изменить оборо-

174

ты, и рывка при переключении не ощущается. Усложнение конструкции РКПП повлекло ее удорожание, поэтому двухдисковые РКПП пока устанавливаются только на достаточно дорогие модели автомобилей.

8.6. Автоматическая коробка передач Renault

Renault – крупнейшая французская государственная автомобильная компания, выпускающая автомобили разных типов.

Уже с начала производства Renault 19, модификации GTS и Телекс (двигатель 1,7 л) могли быть оборудованы управляемой с помощью электроники трехступенчатой автоматической коробкой передач (внутреннее обозначение – MB3). Начиная с 1991 года для модификации 1,8 S предлагалась также созданная на базе коробки передач MB3 усовершенствованная автоматическая четырехступенчатая коробка передач, которая также управляется микропроцессором. Обозначением этой разработанной совместно с Volkswagen автоматической четырехступенчатой коробки передач является AD4. Она управляется двойной программой переключения: по выбору водителя и с помощью микропроцессора. Микропроцессор постоянно поддерживает давление масла на оптимальном уровне. Коробка передач имеет механический блокиратор преобразователя крутящего момента на третьей и четвертой передаче. Передаточное число четвертой передачи определено как «Overdrive» (ускоряющая передача).

Рис. 8.12. Автоматическая коробка передач Renault в разрезе: 1 – планетарный ряд; 2 – фрикцион; 3 – масляный радиатор; 4 – гидротрансформатор; 5 – привод тахометра; 6 – конические колеса дифференциального механизма; 7 – ведомое коническое колесо

175

Принцип действия автоматической четырехступенчатой коробки пе-

редач AD4. В автоматических коробках передач двигатель приводит в действие звездочку насоса в гидротрансформаторе. Приведенная во вращение жидкость преобразователя поступает под давлением посредством направляющего колеса к турбинному колесу, которое приходит в движение. Между звездочкой насоса и турбинным колесом существует определенная разница в частоте вращения. Она велика при разгоне и уменьшается с увеличением скорости. В обычной автоматической коробке передач всегда имеется так называемое «проскальзывание». В автоматической коробке передач AD4 на Renault 19 гидротрансформатор крутящего момента на третьей и четвертой передаче преобразуется посредством механического перемыкания преобразователя в неподвижный двусторонний привод.

Таким образом, предотвращается нежелательное проскальзывание, которое приводит к повышенному расходу топлива при уменьшении передаваемого усилия. Элементом автоматической коробки передач являются так называемые планетарные ряды. Они представляют собой зубчатое колесо, которое обеспечивает вращение трех других зубчатых колес. Над этим устройством располагается зубчатое колесо с внутренним зацеплением (эпицикл). Каждая из этих двух конструктивных групп связана друг с другом и образует собственную маленькую двухступенчатую коробку передач. Изменение передаточного числа происходит посредством фиксации или освобождения частей планетарного ряда. Переключение осуществляется без прерывания передачи тягового усилия от двигателя к колесам. Фиксацию и освобождение обеспечивают управляемые гидравлическим способом фрикционы и тормоза.

8.7. Автоматическая коробка передач Skoda Superb

Особенности конструкции

–Модульная конструкция коробки передач.

–Сцепление, блок Mechatronic и коробка передач образуют единый

узел.

–Сухое двойное сцепление.

–2 отдельных масляных контура.

–7 передач, четыре вала.

–Масляный насос, приводимый в действие по необходимости.

–Отсутствие масляного и жидкостного теплообменника.

176

меры заранее выбирается следующая передача, но сцепление для этого ряда передач или коробки передач по-прежнему остаётся выключенным. Каждый ряд передач имеет синхронизаторы и механизм их переключения, подобно обычной механической коробке передач (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Механизм переключения передач

Двойное сцепление и путь передачи крутящего момента

Двойное сцепление находится в конусообразном картере коробки передач. Оно состоит из двух обычных сцеплений, расположенных в одном картере. Эти сцепления в дальнейшем будут обозначаться как K1 и K2. Через сцепление K1 передаётся крутящий момент на первичный вал 1 с помощью шлицевого соединения с продольными пазами. От первичного вала 1 крутящий момент для 1-й и 3-й передач передаётся на ведомый вал 1, а крутящий момент для 5-й и 7-й передач – на ведомый вал 2. Через сцепление K2 передаётся крутящий момент на первичный вал 2 с помощью шлицевого соединения с продольными пазами. От первичного вала 2 крутящий момент для 2-й и 4-й передач передаётся на ведомый вал 1, а крутящий момент для 6-й передачи и передачи заднего хода (R) – на ведомый вал 2. Затем крутящий момент передаётся через зубчатое зацепление шестерни передачи заднего хода R1 на шестерню передачи заднего хода R2 и ведомый вал 3. Все три ведомых вала соединяются с шестерней раздаточной коробки/дифференциала (рис. 8.16).

178