Вариатор коробка передач: вариатор или автоматическая коробка передач?

Бесступенчатые коробки передач. Вариатор

Общепринятые сегодня ступенчатые коробки передач имеют врожденный, заложенный в них конструктивно недостаток: набор фиксированных передаточных чисел лишь усредненно может отражать весь спектр постоянно меняющихся внешних условий. Даже при простом прямолинейном разгоне по ровной дороге на каждой из ступеней двигателю сначала приходится преодолевать внешнюю нагрузку (в данном примере – силу инерции), передача может оказаться более высокой, чем нужно, затем передача оказывается уже более низкой, чем требуется. «Точность» передач можно повышать, увеличивая количество ступеней в коробке, что ограничено прежде всего физически. К тому же при этом от «усредненности» избавиться все равно не удастся. Поэтому для постоянного «попадания в нужный момент» передаточное число должно не «скакать», а «плавать», для чего ступени из трансмиссии необходимо исключить.

Бесступенчатое изменение передаточного числа обеспечивает гидротрансформатор. Но диапазон его работы довольно узок, и для применения на автомобиле к нему приходится добавлять ступенчатую коробку передач.

Недостатков вышеперечисленных устройств лишен вариатор – в основе своей механическая, а поэтому работающая с небольшими потерями бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которое позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым, давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов – клиноременной и тороидный.

Бесступенчатые передачи могут быть:

• механическими (ременными или фрикционными)
• гидравлическими
• электрическими

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной — двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число.

Рис. Принцип работы вариаторной передачи:
1 – ведущий привод; 2 – набор первичных аксиально перемещаемых дисков; 3 – набор вторичных аксиально перемещаемых дисков; 4 – ведомый привод; 5 – передающая цепь

Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Одной из первых вариаторных передач, нашедших практическое применение, была клиноременная передача, устанавливаемая на шведских автомобилях «Вольво».

Клиноременная передача

Вариатор на автомобиле «Вольво» установлен в трансмиссии между главной передачей и ведущими колесами. Изменение передаточного числа в вариаторе происходит автоматически за счет изменения диаметров шкивов. Ведущая шестерня 1 главной передачи находится в зацеплении с двумя шестернями 2 и 5, свободно сидящими на валу 3. Шестерни могут соединяться с валом через кулачковую муфту 4, при включении левой шестерни происходит движение автомобиля вперед, правой – задний ход.

На обоих концах поперечного вала 3 закреплены ведущие шкивы вариатора 6. Левая часть шкива закреплена на валу жестко, правая может перемещаться вдоль оси вала. Подвижный правый шкив соединен с грузиками центробежного регулятора 11 и с поршнем цилиндра, связанного с впускным трубопроводом двигателя. Ведомый шкив 8 также состоит из двух частей, при этом правая неподвижна на ведомом валу, а левая подвижна в осевом направлении и нагружена пружиной 9. Ведомый вал вариатора через редуктор связан с ведущими колесами автомобиля.

Работает вариатор следующим образом. При малой частоте вращения коленчатого вала (начало трогания автомобиля) пружина 9 выжимает ремень на ведомом шкиве на больший радиус. Вследствие малой частоты вращения и  сдвинутых грузиков регулятора 11 половины 6 ведущего шкива раздвинуты за счет действия пружины 14, и ремень располагается на малом радиусе. Передаточное число наибольшее. По мере разгона автомобиля и увеличения частоты вращения вала 3 увеличивается сила действия центробежного регулятора, которая смещает подвижную часть шкива и увеличивает его рабочий диаметр. Разрежение, создаваемое во впускных трубопроводе двигателя, передается в цилиндр 13, связанный с подвижной частью шкива. При уменьшении нагрузки, когда разрежение во впускном трубопроводе возрастает, рабочий диаметр шкива ведущего увеличивается, уменьшая   передаточное   число.   Таким   образом, осуществляется автоматическое изменение передаточного числа вариатора в зависимости от скорости движения и нагрузки двигателя.

Рис. Клиноременная передача:
1– ведущая шестерня; 2, 5 – шестерни; 3 – вал; 4 – кулачковая муфта; 6 – ведущий шкив вариатора; 7 – ремень; 8 – ведомый шкив; 9, 12, 14 – пружины; 10 – цилиндрическая передача; 11 – центробежный регулятор;  13 – цилиндр

Бесступенчатые коробки передач с электронным управлением

В результате развития электроники появились бесступенчатые коробки передач с электронным управлением, представителем которых является  коробка передач «Ауди» для модели А6 2. 8, оснащенной двигателем мощностью 193 л. с. с крутящим моментом 280 Нм.

Основными элементами бесступенчатой коробки передач автомобиля А6 2.8 являются:

• механизм включения для начала движения (фрикционы с дисками в масле), ведущий и ведомый шкивы с аксиально перемещаемыми дисками и стальной ремень, предназначенный для передачи мощности
• система электронно-гидравлического управления коробкой передач
• узел движения задним ходом
• главная передача с дифференциалом
  

Рис. Схема бесступенчатой коробки передач автомобиля Ауди:
1 – маховик с встроенным демпфером; 2 – фрикционы для движения задним ходом; 3 – промежуточная передача; 4 – вариатор с цепью; 5 – электронный блок управления коробкой; 6 – гидравлическое управляющее устройство; 7 – гидравлическая система передвижения вариаторов; 8 – фрикционы для движения передним ходом; 9 – планетарный передаточный механизм

Вариатор состоит из ведущего и ведомого конических шкивов с аксиально перемещаемыми дисками, и передающей вращения специальной цепи. На ведущий привод передается вращения от двигателя через промежуточный передаточный механизм, ведомый привод передает крутящий момент на дифференциал. При передачи движения цепь всегда натянута.

Для плавного трогания с места при включения передачи переднего и заднего хода служит многодисковое сцепления включаемое с помощью гидравлики. Изменение направления вращения производится с помощью шестерен планетарного механизма.

Для привода ведомого шкива применяется многорядная стальная цепь, при этом со шкивами контактируют не сегменты ремня, как было в прежних конструкциях, а скошенные торцы соединительных осей звеньев. Чтобы исключить проскальзывание, прижим скошенных торцов осуществляется сложной следящей гидравлической системой, которая создает в каждый момент необходимое давление от 20 до 60 кгс/см2. В результате износ штифтов составляет лишь 0,2 мм за весь срок службы.

Рис. Вариаторная цепь:
1 – соединительные оси; 2 – звенья; а – вид сверху; б – вид сбоку

Цепь обеспечивает не только передачу значительной нагрузки, но еще и изменение передаточного отношения в диапазоне от 1:2,1 до 1:12,7. Это позволило отказаться от гидротрансформатора, а значит, и от дополнительных потерь мощности.

Управление коробкой передач осуществляется с помощью электронного блока управления. Для принятия определенного решения в блок управления поступает информация от различных датчиков: частоты вращения коленчатого вала двигателя, частоты вращения входного передаточного механизма, положения педали подачи топлива, крутящего момента двигателя, температуры масла в коробке передач.

Электронный блок управления способен распознать по характеру движения педали подачи топлива, какой режим предпочитает водитель – экономичный или спортивный. В последнем случае уже со скорости 60 км/ч вариатор включает режим «овердрайв», то есть занижает передаточное отношение.  При энергичном нажатии педали подачи топлива включается спортивный режим. Блок управления реагирует включением пониженной передачи и на наличие прицепа или крутого подъема, необходимость торможения двигателем. Программа блока управления позволяет работать коробке передач в ручном режиме, когда из памяти извлекаются заранее запрограммированные значения передаточного отношения.

В этом случае бесступенчатая коробка действует как шестиступенчатая коробка передач с последовательным переключением.

Ауди с бесступенчатой коробкой передач расходует на 0,9 л/100 км меньше топлива, чем с традиционной автоматической коробкой, и на 0,2 л меньше, чем с механической пятиступенчатой коробкой передач. При этом разгон до 100 км/час занимает соответственно на 1,3 с и на 0,1 с меньше времени.

Тороидный вариатор

К бесступенчатым передачам относится и тороидный вариатор, применяемый в автомобилях японского производства «Глория» и «Скайлайн».

Рис. Схема тороидного вариатора:
а – высшая передача; б – низшая передача; 1 – ведущий диск; 2 – ведомый диск; 3 – промежуточные ролики

Вариатор состоит из соосных дисков ведущего 1, ведомого 2 и промежуточных роликов, передающих момент от одного диска к другому. Один диск является ведущим, а другой – ведомым. Передача крутящего момента обеспечивается силами трения между рабочими поверхностями дисков и роликов. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски.

В зависимости от угла поворота ролика ведомый диск может вращаться с той же скоростью, что и ведущее (если ролик горизонтален), с большей или меньшей (если ролик поворачивается).

Поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску (до 3000 Нм). Возможность передачи таких усилий обеспечивается применением высококачественных сталей, особых масел и специальной системой, в которой управляемый электронным блоком управления прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.  Кроме того, чтобы раз­грузить детали и уменьшить размеры тороидной коробки передач, в ней работают два вари­атора. При использовании тороидного вариатора в трансмиссии автомобиля так же, как и в случае клиноременного, необходимо обеспечить возможность получения заднего хода и отключения вариатора от двигателя с помощью сцепления. Задний ход обеспечива­ет планетарная передача, а для нейтральной передачи используется гидро­трансформатор.

Для смазки бесступенчатых коробок передач специальное масло с маркировкой CVT, которое не совместимо с маслом ATF, применяемом для традиционных автоматических коробок передач.

Бесступенчатые коробки передач до сих пор не нашли широкого применения из-за некоторых имеющихся в них существенных недостатков по сравнению с механическими ступенчатыми коробками (размер, масса, диапазон преобразования, производственные расходы, к.п.д. коробки передач, компоновочные ограничения).

История бесступенчатой коробки передач — NovaInfo 28

1. Якупов А.А.

   Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова

NovaInfo 28, скачать PDF
Опубликовано 9 декабря 2014
Раздел: Технические науки
Язык: Русский
Просмотров за месяц: 20
CC BY-NC

Аннотация

Вариаторы из года в год набирают популярность и находят применение на все более широком спектре автомобилей. Технология разработанная еще Леонардом да Винчи ставится на самые современные автомобили. Что же послужило такому стечению событий? Как вариаторы из использования в мельничных устройствах дошли до применения в автомобилях с гибридными силовыми установками?

Ключевые слова

ВАРИАТОР, БЕССТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, ЧАРЛЬЗ ХАНТ, ТОРОИДНЫЙ ВАРИАТОР, ХУБЕРТ ВАН ДООРН, DAF-600, VAN DOORN TRANSMISSIE, РЕКУПЕРАЦИЯ

Текст научной работы

Бесступенчатая коробка передач, вариатор , вид трансмиссии, основанной на передаче крутящего момента трением. Из этого факта всплывают огромные плюсы такой передачи – низкий шум, бесконечное число передаточных чисел, плавная динамика работы. Когда же и кем был придуман первый вариатор?

Над созданием вариатора задумывался сам Леонардо да Винчи. Хоть этот вариатор и отличается от современного, которого мы знаем, вариатора, принцип работы у него был абсолютно такой же. Леонардо да Винчи намеревался использовать его в мельничном деле. Но этот вариатор не нашел применения и его идея осталась «пылится», так и не воплотившись в реальность.

Первый патент на вариатор был получен в 1886 году. Это был тороидный вариатор, его разработал Чарльз Хант. В тороидном вариаторе между двумя колесами со сферической (тороидной) рабочей поверхностью зажимается ролик. Одно колесо является ведущим, а другое — ведомым. Передача крутящего момента обеспечивается силами трения между рабочими поверхностями колес и ролика.

Тороидные вариаторы, компании Perbury – Hayes, применялись на автомобилях в 1930-е годы, однако обладали значительными недостатками (небольшая величина крутящего момента, низкая долговечность), что не позволило им долго просуществовать.

Несмотря на это, работы над вариаторной трансмиссией не прекращались. Конструкторы автомобильной компании DAF (ныне принадлежащей Volva) продолжали работать над вариатором, и уже в 1958 году появился первый серийный автомобиль, оснащенный вариаторной коробкой передач названный Variomatic. Его разработчиком был голландским инженером Хуберт ван Доорн.

DAF-600 малолитражный автомобиль, с 590 кубовым двигателем, и был первым серийным автомобилем, оснащенным ременным вариатором. Variomatic – ременный вариатор, который обладал опять таки теми же недостатками: низкий крутящий момент – не выдерживал нагрузок, если объем двигателя превышал 1000 см³ и малая долговечнсоть – 30 000 км., для самого ремня.

С ростом мощности автомобилей, начали обнаруживаться те самые явные недостатки вариатора. С 80-х годов, вариаторы начали устанавливать на мототехнику, гидроциклы и снегоходы. Двигатели таких транспортных средств, как правило, не нуждаются в больших мощностях, и вариаторная трансмиссия как нельзя, кстати, подходила для данной техники.

В автомобилях же начали применятся клиновые вариаторы с цепным приводом. Стальной ремень был разработан тем же голландским инженером Хубертом ван Доорном, который оснавал свою компанию Van Doorn Transmissie. В 1987 году они были массово запущены такими автомобильными гигантами, как Ford и Fiat. В то же время Subaru запустило производство своего вариатора, которое поставляло и поставляет другим автопроизводителям.

В 1989 году был продан первый автомобиль с вариатором на территории США. Это автомобиль – Subaru Justy GL. Это ознаменовало переход вариаторной индустрии на новый, мировой, уровень.

Что касается одной из мировых тенденций в автомобилестроении, гибридных автомобилей, и здесь вариаторы находят свое применение. Часть серийно выпускающихся гибридных автомобилей, марки Toyota Prius , так же оснащались вариаторными коробками передач, которые позволяют работать транспортными средству на наиболее выгодных режимах, что особенно необходимо при рекуперации энергии.

Читайте также

• Применение комбинированного водяного пожарного ствола СРП-50р для тушения пожаров в торгово-развлекательных центрах

  1. Мальцев А.Н.
  NovaInfo 116, с.28-29, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Тушение производственных зданий путем применения «сухой воды» (novek 1230) в установках автоматического пожаротушения

  1. Мальцев А. Н.
  NovaInfo 116, с.27-28, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Основные проблемы при тушении пожаров в театрально-зрелищных учреждениях

  1. Мальцев А.Н.
  NovaInfo 116, с.25-26, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Переход органов государственной власти на отечественное программное обеспечение

  1. Шишов Н.В.
  NovaInfo 116, с.22-25, 10 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Трехмерная модель стенда для ремонта двигателей пожарных автомобилей

  1. Покровский А.А.
  NovaInfo 116, с.21-22, 8 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

Список литературы

1. Пронин Б.А., Ревков Г.А., Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы)- изд. 3-е, перераб. и доп. – М.:Машиностроение , 1980 .- 320 с., ил.
2. Есипенко Я.И. Механические вариаторы скорости. –Государственное издательство технической литературы УССР. –К.,1961.-218с.
3. Вариатор, CVT, бесступенчатая коробка передач; URL: http://www.po4emu.ru/drugoe/history/index/tehnika/stat_tehnika/67.htm (дата обращения: 8.12.2014)
4. Вариатор; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%E0%F0%E8%E0%F2%EE%F0 (дата обращения: 8.12.2014)
5. Бесступенчатая трансмиссия; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E5%F1%F1%F2%F3%EF%E5%ED%F7%E0%F2%E0%FF_%F2%F0%E0%ED%F1%EC%E8%F1%F1%E8%FF (дата обращения: 8.12.2014)

Цитировать

Якупов, А.А. История бесступенчатой коробки передач / А.А. Якупов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2014. — № 28. — URL: https://novainfo.ru/article/2710 (дата обращения: 19.02.2023).

Поделиться

Серия UDL/UD Механические вариаторы скорости, редукторы с регулируемой скоростью

Компоненты:

1. Корпус: алюминиевый сплав (серия UDL) Чугун (серия UD)
2. Конфигурации входов:
Оснащен электродвигателями
Фланец двигателя, нормализованный по IEC
3. Конфигурации выхода:
Выход сплошного вала
Выход сплошного вала с выходным фланцем

Модели:

На лапах — UDL002B3~UD050B3
Фланцевый — UDL002B5~UD050B5

Особенности:

1. Диапазон регулируемой скорости может быть точным до 0,5~1 об/мин
2. Может сочетаться с другими типами редукторов (такими как серии R, серии K, серии F, серии S, серии RV, циклоидные редукторы серии WB)
3. Компактная конструкция
4. Вращение по часовой и против часовой стрелки

Параметры:

Модели	Мощность	Соотношение	Выходная скорость (n2)*	Выходной крутящий момент	Диаметр выходного вала.	Диаметр выходного фланца.
УДЛ002	0,18 кВт	1,6~8,2	800~170 об/мин	1,5~3 Н·м	Ф11	Φ140
УДЛ005	0,25 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	2,2~6 Н·м	Φ14	Φ160
УДЛ005	0,37 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	3~6 Н·м	Φ14	Φ160
УДЛ010	0,55 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	4~8 Н·м	Φ19	Φ200
УДЛ010	0,75 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	6~12 Н·м	Φ19	Φ200
UD020	1,1 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	9~18 Н·м	Φ24	Φ200
UD020	1,5 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	12~24 Н·м	Φ24	Φ200
УД030	2,2 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	18~36 Н·м	Φ28	Φ250
УД030	3,0 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	24~48 Н·м	Φ28	Φ250
УД030	4,0 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	32~64 Н·м	Φ28	Φ250
УД050	5,5 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	45~90 Н·м	Φ38	Φ300
УД050	7,5 кВт	1,4~7	1000~200 об/мин	59~118 Н·м	Φ38	Φ300

* Входная скорость n1=1400 об/мин

Установка:

B3 На лапах
B5 Фланцевый

>> ЗАПРОС

aokman@aokman-gearbox. com +86-371-53667898

Пожалуйста, оставьте свои подробные требования и контактную информацию. Мы ответим вам как можно скорее.

Китайский производитель редукторов, редуктор, поставщик червячных редукторов

НОВЫЙ МОТОР-РЕДУКТОР

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

МОТОР-РЕДУКТОР

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

ЧЕРВЯЧНАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

СТАНДАРТНЫЙ ПРОДУКТ

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Профиль компании

{{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

{{ }) }}

{{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

{{ } }}

	Вид бизнеса:	Производитель/Фабрика
	Основные продукты:	Коробка передач , Коробка передач , Червячный редуктор , Редуктор скорости , Редуктор , Редукторный двигатель , Спиральный червь . ..
	Площадь завода:	>2000 квадратных метров
	Сертификация системы менеджмента:	ИСО 9001

Компания Guangdong Starshine Drive Co.