Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматические системы транспортных средств

Клиноременные вариаторы

Впервые на серийном автомобиле трансмиссия с клиноременным вариатором DAF Variomatic была применена в 1950 г. В трансмиссии Variomatic использовалась передача с гибкой связью, осуществляемая с помощью клинового ремня. Резиновый армированный клиновой ремень зажимался коническими поверхностями ведущего и ведомого шкивов. Расстояние между двумя поверхностями ведущего шкива могло изменяться, поэтому изменялся его рабочий радиус, что приводило к изменению радиуса ведомого шкива, части которого сжимались пружиной. Резиновые ремни были расположены под днищем автомобиля, поэтому быстро изнашивались и разрушались. Замена ремней была достаточно сложной операцией. Величина передаваемого вариатором крутящего момента была небольшой, поэтому такую конструкцию можно было применять только на автомобилях с маломощными двигателями. Кроме того, автомобиль с такой трансмиссией мог двигаться задним ходом с той же скоростью, что и вперед, что было довольно опасно.

Рис. 3.21. Конструкция стального ремня [ 15]

Голландский инженер Ван Доорн усовершенствовал конструкцию клиноременного вариатора, заменив резиновый ремень стальным, состоящим из набора отдельных пластин специальной формы (рис. 3.21). Принципиальным отличием конструкции является то, что такой ремень может передавать не только тяговые, но и толкающие усилия. Ван Доорн использовал свою разработку в конструкции трансмиссии Transmatic, которая могла передавать крутящие моменты величиной до 150 Нм. Трансмиссии с вариаторами не имеют нейтральной передачи, поэтому при остановке автомобиля необходимо отсоединять двигатель от трансмиссии с помощью какого-либо устройства. В трансмиссиях Variomatic и Transmatic для этой цели использовалось центробежное сцепление, которое автоматически выключалось и включалось. Трогание с места и остановка автомобилей с этими трансмиссиями сопровождались резкими рывками.

Компания Subaru, использовавшая коробку передач с клиноременным вариатором на автомобиле Justy, применила электромагнитное порошковое сцепление с компьютерным управлением. Аналогичное решение использует и компания Nissan на автомобилях Micra с вариатором. Для ограничения скорости заднего хода применяют специальные ограничительные устройства.

Компания Honda разработала собственную конструкцию вариатора со стальным ремнем и шкивами. Для трогания с места и остановки используется многодисковое мокрое сцепление, управляемое компьютером. Эта трансмиссия устанавливается на автомобиль среднего класса Civic, приводимый в движение 1,6-литровым двигателем, развивающим максимальный крутящий момент 140 Нм. Среди особенностей трансмиссии следует отметить компьютерный контроль (от электронной системы управления) давления для управления положением половин обоих шкивов вариатора. Эта система обеспечивает оптимальное давление без чрезмерного его увеличения. Слишком сильное сжатие снижает механическую эффективность, а также приводит к преждевременному износу ремня и увеличению шумности работы.

Программирование работы вариатора на автомобиле Civic обеспечило хорошую топливную экономичность. При испытаниях в городском цикле движения экономия топлива достигает 15 % по сравнению с расходом топлива автомобилем с обычной четырехступенчатой автоматической коробкой передач.

В 1995 г. немецкая компания ZF продемонстрировала автоматическую коробку передач с клиноременным вариатором Ecotronic, в которой использовался гидротрансформатор. Такое решение усложняет и удорожает конструкцию, но обеспечивает плавное трогание с места и интенсивный разгон автомобиля. Наличие гидротрансформатора дает возможность уменьшить диапазон передаточных чисел вариатора, что снижает его размеры и габариты автоматической коробки передач. В настоящее время ZF производит три варианта таких коробок передач. Наиболее мощный вариант из этого семейства коробок CFT25 имеет стальной ремень шириной 30 мм, планетарную передачу для обеспечения заднего хода, которая включается с помощью многодискового мокрого сцепления. Коробка передач может передавать крутящий момент до 250 Нм, что дает возможность использовать такие коробки передач на автомобилях среднего класса VW Passat, Ford Mondeo и др. Управление коробками передач ZF осуществляется с помощью компьютера, программное обеспечение которого обеспечивает адаптивное управление различными режимами движения.

Автомобили с автоматическими коробками передач, использующими вариатор со стальным ремнем, обладают гораздо лучшими показателями топливной экономичности и плавностью работы по сравнению с обычными гидромеханическими КПП. Надежность и долговечность современных коробок передач с такими вариаторами также довольно высоки.

Широкое применение вариаторных КПП сдерживается не техническими, а, скорее, психологическими проблемами. Водители привыкли, что при разгоне автомобиля с обычной механической или автоматической коробками передач они ощущают увеличение частоты вращения двигателя. Автомобиль с вариатором может интенсивно разгоняться и при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя, потому что вариатор позволяет автоматически изменять передаточное число трансмиссии при разгоне автомобиля. Такая работа трансмиссии обеспечивает оптимальные условия разгона, но из-за непривычных ощущений у водителя создается впечатление, что приемистость автомобиля недостаточна.

Для решения этой проблемы некоторые производители были вынуждены адаптировать управляющие системы своих вариаторов для искусственного создания ряда фиксированных передаточных чисел, преодолев таким образом психологическую проблему. У водителей таких автомобилей появилась возможность выбора между ручным последовательным (секвентальным) переключением передач с фиксированными значениями или бесступенчатым автоматическим управлением. Впервые такая конструкция была использована компанией Nissan в 1997 г. в коробке передач Hyper CVT-M6 (рис. 3.22).

Компания Audi при создании коробки передач с вариатором Multitronic использовала другой принцип. При разгоне обеспечивается увеличение оборотов двигателя с увеличением скорости автомобиля. Такой режим разгона не является самым эффективным, но дает возможность решить психологические проблемы водителя. При экс-

Рис. 3.22. Коробка передач Hyper CVT-M6 [15]

Рис. 3.23. Схема трансмиссии с коробкой передач Multitronic [16]:

1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — вариатор; 4 — цепь; 5 — гидронасос; 6 — управляющий блок; 7 — блок электроники

тремальном разгоне управляющая электроника переключает вариатор на оптимальный режим работы.

Приводной ремень Audi представляет собой многозвенную цепь, которая передает крутящий момент за счет трения между торцами осей пластин, составляющих цепь, и поверхностями шкивов.

Гидравлическая система управления вариатором обеспечивает оптимальное усилие сжатия шкивов, не допуская проскальзывания цепи и обеспечивая необходимую долговечность вариатора. Новый подход обеспечил возможность автомобилю Audi А6 с коробкой передач Multitronic показать лучшие результаты по топливной экономичности и интенсивности разгона по сравнению с таким же автомобилем, но имеющим механическую коробку передач. Кроме автоматического режима Multitronic поддерживает режим секвентального переключения передач с шестью фиксированными передаточными числами. В конструкции используется мокрое многодисковое сцепление для обеспечения возможности движения с места.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы