2813.Планетарные передачи в автомобилестроении
..pdf
Рис. 8.39. Примеры планетарных передач
Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, т.е. скорость вращения
ипередаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы
иблокирующие муфты).
Планетарная передача включается следующим образом (рис. 8.40). На фрикцион давит гидравлический толкатель, он в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, которая используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов – соленоидов – в соответствии с алгоритмом работы коробки.
Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец – неподвижных и подвижных (рис. 8.42). Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.
201
Рис. 8.40. Конструкция планетарных передач: 1 – водило; 2 – сателлиты; 3 – шлицы солнечной шестерни
Рис. 8.41. Пример АКПП
Существенное отличие АКПП (рис. 8.41) от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо от-
202
метить, современные коробки со спортивной настройкой не отличаются плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: это позволяет уменьшить некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.
Рис. 8.42. Примеры установки фрикционов
8.14.Автоматическая трансмиссия Audi Q7
Вавтоматических трансмиссиях (рис. 8.43) первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей можно реализовывать различные алгоритмы работы коробки – режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний.
Одна из последних разработок компании ZF – восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач, которая позволяет экономить до 6 % топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатыми АКП и 14 % по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее эффективном режиме, и удельный расход топлива минимален. На лишние переключения времени теряется совсем немного.
203
Рис. 8.43. Автоматическая трансмиссия Audi Q7
В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все 100 %. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность, и т.д. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ (рис. 8.44).
Рис. 8.44. Управляющие клапаны гидравлического блока управления
На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией (рис. 8.45) те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двига- тель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те
204
или иные моменты в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.
Рис. 8.45. Трансмиссия автомобиля Audi
Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi А8. Всё боль-
шее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти систе-
мы по-разному – Autostick, Steptronic, Tiptronic.
205
8.15. Устройство коробки передач
Схемы передачи крутящего момента
Рис. 8.46. Первая передача. Передаточное число 4,148 для двигателей моделей GSY и GJZ
Описание работы коробки передач. Активные механизмы: муфта K1 и
обгонная муфта F.
Вместе с валом турбинного колеса вращается коронная шестерня Н1 одинарного планетарного ряда. Эта шестерня приводит во вращение сателлиты Р1, которые обкатываются по неподвижной солнечной шестрене S1. При этом приводится во вращение водило РТ1.
Так как муфта K1 замкнута, крутящий момент передается на солнечную шестерню S3 сдвоенного планетарного ряда.
Длинные сателлиты передают крутящий момент на коронную шестерню Н2, которая непосредственно связана с ведущей шестерней промежуточной передачи. Водило РТ2 опирается при этом на обгонную муфту F.
Так как первая передача осуществляется с учетом обгонной муфты F, при переходе автомобиля на режим движения накатом передача корутящего мо-
206
мента прекращается. При этом ведущими являются колеса автомобиля. Обгонная муфта F свободно вращается в направлении, противоположном ее блокировке, поэтому тормозное действие двигателя не может быть использовано.
Рис. 8.47. Первая передача при торможении двигателем в режиме управления Tiptronic. Передаточное число 4,148 для двигателей моделей GSY и GJZ
Описание работы коробки передач. Активные механизмы: муфта K1
и тормоз В2.
Тормозное действие двигателя следует использовать в особых случаях, например, при движении на крутых спусках. Для этого необходимо включить первую передачу в режиме Tiptronic (при этом включается тормоз В2).
Передача крутящего момента соответствует при этом описанной выше для первой передачи.
Торможение двигателем при движении на первой передаче осуществляется только с помощью тормоза В2.
При этом тормоз В2 блокирует обгонную муфту F и вместе с ней водило PT2. В отличие от обгонной муфты тормоз В2 может блокировать водило РТ2 при любом направлении его вращения. Это действие тормоза используется при включении заднего хода и для торможения автомобиля при движении на первой передаче.
207
Рис. 8.48. Вторая передача. Передаточное число 2,370 для двигателей моделей GSY и GJZ
Описание работы коробки передач. Активные механизмы: муфта K1
и тормоз В1.
Вал турбинного колеса вращается вместе с коронной шестерней Н1 одинарного планетарного ряда. Эта шестерня увлекает за собой сателлиты Р1, которые обкатываются по неподвижной солнечной шестерне S1. Вместе с ними вращается водило РТ1.
Муфта K1 соединяет водило РТ1 с солнечной шестерней S3, передавая крутящий момент на сдвоенный планетарный ряд.
Тормоз В1 удерживает большую солнечную шестерню S2 от вращения. С солнечной шестерни S3 крутящий момент передается на короткие сателлиты Р3 и далее на длинные сателлиты Р2.
При этом данные сателлиты Р2 обкатываются по неподвижной солнечной шестерне S2 и приводят во вращение коронную шестерню Н2.
208
Рис. 8.49. Третья передача. Передаточное число 1,556 для двигателей моделей GSY и GJZ
Описание работы коробки передач. Активные механизмы: муфты
K1 и K3.
Вал турбинного колеса вращается вместе с коронной шестерней Н1 одинарного планетарного ряда. Эта шестерня увлекает за собой сателлиты Р1, которые обкатываются по неподвижной солнечной шестерне S1. Вместе с ними вращается водило РТ1.
Муфта K1 соединяет водило РТ1 с солнечной шестерней S3, передавая крутящий момент на сдвоенный планетарный ряд.
Муфта K3 тоже передает крутящий момент на солнечную шестерню S2 сдвоенного планетарного ряда. Одновременное замыкание муфт K1 и K3 приводят к блокированию сдвоенного планетарного ряда. В результате этого крутящий момент передается со сдвоенного планетарного ряда непосредственно на ведомую шестерню промежуточной передачи.
209
Рис. 8.50. Четвертая передача. Передаточное число 1,155 для двигателей моделей GSY и GJZ
Описание работы коробки передач. Активные механизмы: муфты
K1 и K2.
Вал турбинного колеса вращается вместе с коронной шестерней Н1 одинарного планетарного ряда и наружным барабаном муфты K2.
Шестерня Н1 увлекает за собой сателлиты Р1, которые обкатываются по неподвижной солнечной шестерне S1. Вместе с ними вращается водило РТ1.
Муфта K1 соединяет водило РТ1 с солнечной шестерней S3, передавая крутящий момент на сдвоенный планетарный ряд. Одновременно крутящий момент передается с вала турбинного колеса на водило РТ2 сдвоенного планетарного ряда через замкнутую муфту K2.
Длинные сателлиты Р2 и находящиеся с ними в зацеплении короткие сателлиты Р3 приводят во вращение коронную шестерню Н2 через водило РТ2.
210