3.8.5. Безступінчаті коробки передач

На сьогоднішній день біля 50-55% легкових автомобілів випускаються з автоматичним керуванням коробкою передач, у США 85-90% в Японії 80%.

Активно з 2000 року працює над створенням та удосконаленням безступінчатих коробок передач фірма Аudі.

Призначення

Передача крутного моменту та зміна величини та напряму передачі без переривання силового потоку.

Класифікація

1.За способом передачі крутного моменту:

- механічні фрикційні, пасові, ланцюгові, тороїдні.

- гідромеханічні.

- гідрооб’ємні.

- електричні.

- електромеханічні.

2. За способом керування: роботизовані, напівавтоматичні, автоматичні, комбіновані.

3. За конструкцією: з подвійним зчепленням та подвійними силовими потоками у коробці передач.

4. За забезпеченням найбільш ефективної передачі крутного моменту та економічної роботи трансмісії – адаптивні.

Конструкція механічних фрикційних (варіаторних) передач

Привідні паси, ланцюги та диски, або тороїдні диски з механізмами керування.

Рис. 3.8.65. Схема варіаторної (фрикційної) коробки передач

Рис. 3.8.66. Принцип дії варіаторної коробки передач

Рис. 3.8.67. Схема варіаторної коробки передач Multitronic:

1-двигун; 2- зчеплення; 3- варіатор; 4- ланцюг; 5-гідронасос; 6- блок керування; 7- блок електроніки.

Варіаторні коробки передач є більш досконалими у порівнянні з традиційними автоматическими коробками передач. Досконалість проявляеться в кращому розгону та плавності руху, меньшій витраті палива. Варіаторні передачі простіші за конструкцією, ніж інші коробки передач з автоматичним керуванням і мають всі шанси у майбутньому їх потіснити разом зі ступінчатими коробками передач.

Коробки передач Multitronic знаходять широке використання у легкових автомобілях і дозволяють передавати крутний момент до 380 Нм.

Рис.3.8.68. Безступінчата варіаторна коробка передач Multitronic передньопривідного автомобіля Аudі. Рух автомобіля з максимальною швидкістю

Рис.3.8.69. Безступінчата варіаторна коробка передач Multitronic

Передача максимального крутного моменту.

Варіаторна ланцюгова коробка передач Multitronic автомобіля Аudі виключає проковзування ланцюга.

На колінчастому валу двигуна встановлено двомасовий маховик з пружинним демпфером гасіння крутильних коливань.

Багатодискова фрикційна муфта блокування водила та сонячної шестірні, забезпечує рух вперед, а багатодискова фрикційна муфта блокування коронної шестірні планетарної передачі з картером коробки передач, забезпечує рух назад. Багатодискові фрикційні муфти з примусовим охолодженням працюють у маслі.

Металокерамічні диски муфти переднього ходу з’єднані з водилом, а стальні диски з сонячною шестірнею. При вмиканні передачі переднього ходу фрикційна муфта переднього ходу блокує сонячну шестірню з водило і планетарний ряд обертається як одно ціле. Крутний момент від колінчастого вала через ведучий вал з сонячною шестірнею передається до ведучого вала варіатора і через ланцюгову передачу до веденого вала варіатора та до головної передачі.

Металокерамічні диски муфти заднього ходу з’єднані з коронною шестірнею, а стальні диски з картером коробки передач. При вмиканні передачі заднього ходу блокується коронна шестірня з картером і крутний момент з сонячної шестірні передається через сателіти до водила, яке обертається в сторону зворотну обертанню колінчастого вала і з’єднано з веденим валом варіатора і через ланцюг до веденого вала варіатора та до головної передачі.

Для розташування на деякій відстані один від одного у корпусі коробки передач варіаторних дисків, конічної головної передачі та диференціалу у коробці передач встановлено проміжну зубчату передачу. Проміжна зубчата передача може бути встановлена між ведучим валом з сонячною шестірнею планетарної передачі та ведучим валом варіатора, або після веденого вала варіатора (ведуча та ведена шестірні головної передач).

Для передачі крутного моменту між ведучими та веденими дисками варіатора використано ланцюгову передачу зі штампованих з підшипникової сталі типу ШХ15 пластин ( більше 1000) поєднаних подвійними штифтами. В одному отворі пластини розташовано по два штифта, які забезпечують кочення, а не тертя поверхонь з’єднаних частин. Зі шківами ланцюг контактує тільки кінцевими поверхнями штифтів.

Привід гідродисків складається з притискного та регулювального гідроциліндрів.

Притискний гідроциліндр забезпечує постійне притискання дисків до ланцюга.

Регулювальний гідроциліндр забезпечує зміну положення ланцюга на диску при зміні передаточного числа коробки передач. При зменшенні тиску рідини у гідроциліндрі, ланцюг опуститься ближче до внутрішнього діаметра дисків. При збільшенні тиску рідини у гідроциліндрі, ланцюг переміститься ближче до зовнішнього діаметра дисків. Передбачено систему охолодження.

Пересування ланцюга на ведучих дисках до внутрішнього діаметра дисків, а на ведених дисках до зовнішнього діаметра дисків збільшує крутний момент на ведучих колесах.

Пересування ланцюга на ведучих дисках до зовнішнього діаметра дисків, а на ведених до внутрішнього діаметра збільшує швидкість руху автомобіля.

У систему автоматичного керування коробкою передач входить:

1. Гідравлічний блок керування.

2. Датчики .

3. Електронний блок керування.

Гідравлічний блок керування безпосередньо керує фрикціонами зчеплення, притискними та регулювальними циліндрами змінюючи тиск у системі. До складу гідравлічного блоку керування входить масляний насос, золотник ручного керування, гідравлічні клапани та електроклапани регулювання тиску.

До системи керування входять датчики положення важеля селектора, числа обертів на вході та виході з коробки передач, температури та тиску робочої рідини, тяги на варіаторних дисках, що виключає буксування ланцюга.

Електронний блок керування отримавши інформацію від датчиків та обробивши її, посилає відповідний сигнал виконавчим органам.

Рис.3.8.70 Безступінчата варіаторна коробка передач “Ecotronic” CFT-23 з планетарною передачею, подвійною головною передачею, конічним диференціалом, гідротрансформатором

Рис.3.8.71. Варіатор безступінчатої коробки передач Multitronic.

Забезпечує зміну величини передаваємого крутного моменту

Рис.3.8.72. Планетарний редуктор безступінчатої коробки передач Multitronic

На рисунку 3.8.72 показано рух деталей при увімкненому двигуну та вимкнутих фрикційних муфтах переднього та заднього ходу. При вмиканні передачі руху вперед муфтою блокується блокується рух сателітів відносно сонячної шестірні і планетарний ряд обертається з тією ж кутовою швидкістю, що і колінчастий вал.

Рис.3.8.73. Гідравліко-механічний датчик крутного моменту коробки передач Multitronic автомобіля Аudі

Датчик встановлюється на ведучому валу варіатора. В залежності від передаваємого крутного моменту встановлюється тиск у притискних циліндрах варіатора.

Рис. 3.8.74. Роботизовані безступеневі варіаторні клинопасові механічні коробки передач з автоматичним керуванням

Рис. 3.8.75. Гнучкі елементи варіаторної передачі з поперечними пластинами.

1-металева пластина; 2-гнучкий елемент

Рис.3.8.76. Елементи ланцюгової передачі з повздовжнім розташуванням пластин та поперечними подвійними штифтами

Рис. 3.8.77. Конструкція варіатора:

1,3- шайби; 2- вижимний підшипник; 4- шток; 5- зубчата муфта; 6- палець;

7,9- вихідний та вхідний вали; 8- водило.

Рис. 3.8.78. Схема тороїдного варіатора

Застосування тороїдного варіатора потребує значних зусиль (до 10000 кг) притискання проміжних дисків до ведучих та ведених, особливо при передачі значних крутних моментів.

Рис. 3.8.79. Схема роботи тороїдного варіатора