Комбинированная трансмиссия: Комбинированная трансмиссия – Трансмиссия трактора и автомобиля | Трансмиссия

Комбинированная трансмиссия

Изобретение относится к комбинированной трансмиссии. Трансмиссия содержит ведущий шкив, жестко установленный на входном валу, ведомый шкив, установленный на выходном валу, и зубчатую передачу, содержащую ведущую шестерню, жестко закрепленную на входном валу, находящуюся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом, установленным с возможностью вращения на выходном валу. Трансмиссия дополнительно содержит установленную на выходном валу обгонную муфту, на которой установлен ведомый шкив. Ременная передача размещена снаружи корпуса. Достигается повышение надежности и долговечности трансмиссии при снижении травмоопасности. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Комбинированная трансмиссия

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области транспортной техники и может найти применение при разработке различных видов транспортных средств, например рекреационных автомобилей, гольф-мобилей, мотоциклов, снегоходов и другой техники.

Уровень техники

Известна конструкция системы переключения передач (№US 7,617,899 В1), состоящая из звездочки задней передачи в сборе, функционально соединенной с верхней звездочкой в сборе, входного вала с вращающейся на нем верхней звездочкой в сборе и шестерни, функционально соединенной с входным валом и выборочно позиционируемой вдоль оси входного вала в первом положении, при котором вводится в зацепление верхняя звездочка в сборе для осуществления движения снегохода вперед, или во втором положении, вводящем в зацепление звездочку задней передачи в сборе для реверсного движения снегохода.

Основными недостатками описанной конструкции являются периодически возникающие значительные ударные нагрузки на двигатель со стороны системы переключения передач при резких замедлениях движения, высокая травмоопасность цепной передачи в случае выхода ее из строя, высокий уровень шума, создаваемый цепной передачей при вращении, а также необходимость полной остановки транспортного средства перед включением задней передачи, в противном случае происходит выход из строя шестерни заднего хода.

Также известна конструкция системы управления для вариаторной трансмиссии (№US 2003/0134706 A1), выбранная в качестве прототипа, состоящая из входного и выходного валов, установленных в передней и задней стенках корпуса. Входной вал приводится во вращение непосредственно от одного или двух вариаторов. Шестерни первой, главной и задней передач расположены на входном валу, соответствующие ведомые зубчатые колеса первой, главной и задней передач находятся на выходном валу. Соответствующие шестерни и зубчатые колеса соединены жесткой ременной передачей. Устройства зацепления, перемещающиеся в осевом направлении по шлицам входного вала при переключении рычага передач, позволяют включить первую, главную, заднюю передачи и режим стоянки.

Недостатком данной системы является расположение ременной передачи внутри корпуса, что снижает срок службы ремней из-за воздействия масла.

Задачей данного изобретения является создание надежной и долговечной трансмиссии при снижении травмоопасности.

Раскрытие изобретения

Для решения поставленной задачи предлагается комбинированная трансмиссия, содержащая ведущий шкив, жестко установленный на входном валу, и ведомый шкив, установленный на выходном валу, и зубчатую передачу, содержащую ведущую шестерню, жестко закрепленную на входном валу, находящуюся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом, установленным с возможностью вращения на выходном валу. В отличие от прототипа, предлагаемая трансмиссия дополнительно содержит установленную на выходном валу обгонную муфту, на которой установлен ведомый шкив, а ременная передача размещена снаружи корпуса.

В предлагаемой трансмиссии выходной вал может содержать шлицевой участок, при этом зубчатая передача дополнительно содержит коронную шестерню, размещенную на шлицевом участке выходного вала и выполненную с возможностью зацепления с ведомым зубчатым колесом, а также дополнительно содержит рычаг переключения заднего хода, выполненный с возможностью перемещения коронной шестерни вдоль оси вращения.

В предпочтительном варианте выходной вал содержит цилиндрический участок, при этом ведомое зубчатое колесо выполнено с возможностью свободного вращения на цилиндрическом участке выходного вала.

В предпочтительном варианте трансмиссия может содержать вариатор, имеющий ведущий и ведомый шкив, соединенные ремнем.

Техническим результатом является повышение надежности и долговечности трансмиссии при снижении травмоопасности.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан общий вид трансмиссии без корпуса.

На Фиг. 2 показан общий вид трансмиссии в корпусе.

На Фиг. 3 показан вид сверху трансмиссии.

На Фиг. 4 показан вид справа трансмиссии.

На Фиг. 5 показан вид сверху выходного вала.

Осуществление изобретения

Конструкция комбинированной трансмиссии на Фиг. 1-5 состоит из входного вала 1 и выходного вала 2, установленных в боковых стенках корпуса 3 через подшипники 4 качения и уплотнения 5. На входном валу 1 расположены жестко закрепленные ведущий шкив 6 передачи переднего хода и ведущая шестерня 7 передачи заднего хода. На выходном валу 2 находятся ведомый шкив 8, установленный через обгонную муфту 9, и ведомое зубчатое колесо 10, установленное на валу через подшипник скольжения 11. Шкивы 6 и 8 соединены зубчатым либо поликлиновым ремнем 12.

Выходной вал 2 (Фиг.3) имеет шлицевой участок 13 и цилиндрический участок 14. На шлицевом участке 13 установлена коронная шестерня 15 (не отмечена на Фиг.1) с возможностью перемещения по нему в осевом направлении (Фиг. 5) посредством рычага 16 переключения заднего хода.

В предпочтительном варианте осуществления трансмиссия (Фиг. 2) может быть снабжена вариатором 17, имеющим ведущий шкив 18 и ведомый шкив 19, соединенные ремнём 20.

Работа трансмиссии на Фиг. 1-5 осуществляется следующим образом.

Входной вал 1 комбинированной трансмиссии приводится во вращение ведомым шкивом 19 вариатора 17, в свою очередь соединенным с ведущим шкивом 18 вариатора 17 посредством ремня 20.

При осуществлении движения вперед передача мощности происходит посредством зацепления шкивов 6 и 8, соединенных ремнем 12. При этом ведомый шкив 8 входит в зацепление с выходным валом 2 посредством обгонной муфты 9. В качестве обгонной муфты 9 может использоваться любая конструкция обгонной муфты, известная из уровня техники.

Ведомое зубчатое колесо 10 при движении вперед свободно вращается на цилиндрическом участке 14 выходного вала 2, находясь в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 7. При этом направление вращения зубчатого колеса 10 противоположно направлению вращения выходного вала 2.

Переключение в режим заднего хода происходит посредством рычага 16, вводящего коронную шестерню 15, расположенную на шлицевом участке 13 выходного вала 2, в зацепление с ведомым зубчатым колесом 10. При этом происходит размыкание обгонной муфты 9, приводящее к свободному вращению ведомого шкива 8 относительно выходного вала 2.

При осуществлении движения задним ходом передача мощности происходит через ведущую шестерню 7 и ведомое зубчатое колесо 10.

Таким образом, размещение ременной передачи вне корпуса исключает попадание масла на ремень, что исключает проскальзывание и увеличивает срок его службы. Применение обгонной муфты исключает сильные ударные нагрузки, вызванные резким уменьшением оборотов входного вала, и исключает выход трансмиссии из строя в результате включения заднего хода в процессе движения, что, как следствие, повышает надежность устройства.

Кроме того, применение ременной передачи, по сравнению с цепной, уменьшает риск травмирования водителя и/или пассажиров в случае обрыва ремня.

1. Комбинированная трансмиссия, содержащая корпус, входной вал и выходной вал, закрепленные в боковых стенках корпуса с возможностью вращения, ременную передачу, содержащую ремень, ведущий шкив, жестко установленный на входном валу, и ведомый шкив, установленный на выходном валу, и зубчатую передачу, содержащую ведущую шестерню, жестко закрепленную на входном валу, находящуюся в зацеплении с ведомым зубчатым колесом, установленным с возможностью вращения на выходном валу, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит установленную на выходном валу обгонную муфту, на которой установлен ведомый шкив, а ременная передача размещена снаружи корпуса.

2. Комбинированная трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что выходной вал содержит шлицевой участок, при этом зубчатая передача дополнительно содержит коронную шестерню, размещенную на шлицевом участке выходного вала и выполненную с возможностью зацепления с ведомым зубчатым колесом.

3. Комбинированная трансмиссия по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит рычаг переключения заднего хода, выполненный с возможностью перемещения коронной шестерни вдоль оси вращения.

4. Комбинированная трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что выходной вал содержит цилиндрический участок, при этом ведомое зубчатое колесо выполнено с возможностью свободного вращения на цилиндрическом участке выходного вала.

5. Комбинированная трансмиссия по пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вариатор, содержащий ведущий и ведомый шкив, соединенные ремнем.

Бесступенчатая трансмиссия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Бесступенчатая трансмиссия (англ. Continuously Variable Transmission, CVT) — вид трансмиссии (передаточного устройства между двигателем и движителем (колёсами, гребным винтом и т. п.)), которая способна плавно изменять коэффициент передачи (отношение скоростей вращения и вращающих моментов двигателя и движителя) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.

Типы бесступенчатых трансмиссий

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

  • Электрическая передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250, ЗИС-154).
  • Гидрообъёмная передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
  • Гидродинамическая передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответственно колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
  • Вариатор — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик, шарик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в зерноуборочных комбайнах «Нива», некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах).
  • Комбинированная трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.

Вариатор

Принцип действия бесступенчатой трансмиссии с клиновой цепью. Paботa вариатора Тороидная вариаторная трансмиссия системы Хейса, устанавливалась на автомобили марки Austin. Середина 1930-х.

В основе большинства современных автомобильных вариаторов — клиноременная передача. Один или оба шкива (ведущий и ведомый) оборудованы раздвижными боковинами; зазор между боковинами шкивов в простейшем случае определяется центробежным регулятором, также могут применяться нагрузочные муфты. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.

Ременная передача целесообразна для мопедов и автомобилей особо малого класса; для более тяжёлых машин применяется цепная передача на том же конструктивном принципе.

Дискошариковый вариатор с неограниченным диапазоном передаточного отношения целесообразно использовать в вариоколесах автомобилей малого и среднего класса[источник не указан 2031 день].

История вариаторных трансмиссий

Первая бесступенчатая трансмиссия была запатентована в 1886 году. С 1950-х годов бесступенчатые трансмиссии широко применялись для бортовых авиационных электрогенераторов, приводимых в действие вспомогательными двигателями.

Первая автомобильная бесступенчатая трансмиссия c резиновыми клиновыми ремнями была применена в малогабаритных голландских автомобилях DAF (DAF 600), а после продажи отделения DAF, выпускавшего пассажирские автомобили, патент унаследовала Volvo.

В 1987 году клиновые вариаторы с цепным приводом были запущены в массовое производство Ford и FIAT (Ford Fiesta, FIAT Uno). В то же время Subaru наладило производство своей CVT, которую поставляло и поставляет другим автопроизводителям.

В конце 1990-х годов вариаторы начали устанавливать и на машины среднего класса, взамен традиционных гидромеханических АКПП.

Комбинированная трансмиссия

CVT, установленная на автомобиле Toyota Prius, разработчики назвали PSD (Power Split Device, устройство распределения мощности, «трёхходовая муфта»). Построено PSD на основе планетарной передачи, где с «солнцем» соединён генератор, «водило сателлитов» соединено с двигателем, а «коронная шестерня» — с электромотором и колёсами. Поскольку соотношение диаметров (числа зубьев) шестерён планетарной передачи постоянное, планетарная передача делит крутящий момент двигателя внутреннего сгорания в постоянном отношении. Однако мотор-генератор, соединённый с «солнцем» планетарной передачи, может быть больше или меньше нагружен электрическим током.

Управляет этим процессом контроллер гибридной системы автомобиля. Момент торможения и, соответственно, обороты генератора могут изменяться в широких пределах (от −6000 об/мин до +6000 об/мин), то есть генератор может работать и как электромотор. Поэтому скорость вращения колёс автомобиля изменяется плавно, бесступенчато. При этом мощность, получаемая генератором, не пропадает — в виде электрической энергии она поступает на «тяговый» электромотор и, объединяя усилия с моментом двигателя, приводит в движение автомобиль. Такой гибридный привод в целом называется гибридный синергетический привод.

См. также

Ссылки

 

Полезная модель комбинированной трансмиссии направлена на повышение гибкости системы управления потоком энергии, подводимой к ведущим колесам транспортного средства от источников энергии, что, по сравнению с классическими схемами трансмиссий, позволит сэкономить топливо с одновременным снижением загрязнения окружающей среды. Наличие в полезной модели двигателя внутреннего сгорания, маховичного накопителя кинетической энергии, тяговой аккумуляторной батареи и обратимой электромашины, при совместной работе обеспечивающей движение транспортного средства. При применении полезной модели обеспечивается снижение расхода топлива и уменьшение загрязнения окружающей среды, за счет снижения мощности применяемого в транспортном средстве двигателя внутреннего сгорания и оптимизации режима его работы. Конструктивная схема полезной модели позволяет на некоторых режимах движения транспортного средства отключать двигатель внутреннего сгорания и тем самым полностью исключить выброс вредных веществ с отработанными газами.

Полезная модель комбинированной трансмиссия относится к автомобильной промышленности и может быть использована при модернизации и производстве автомобилей, автобусов, а также ж/д дрезин и других транспортных средств.

Известна трансмиссия Патент РФ ЕР 162519 в составе гибридного привода транспортного средства, включающая маховик и трехзвенный планетарный механизм. Водило трехзвенного планетарного механизма связано с бесступенчатой механической передачей. Трансмиссия имеет две муфты сцепления, первая из которых связана с маховиком и с солнечной шестерней, а вторая с коронной шестерней и с внешней передачей поступательного движения. Промежуточная передача позволяет соединять маховик с солнечной шестерней, передавать ускоренное вращение маховику и управлять при помощи вариатора включением второй муфты сцепления, что позволяет запасать энергию с помощью маховика и передавать ее гибридному приводу транспортного средства.

Известна трансмиссия Патент РФ 2160191 с планетарным механизмом и муфтой сцепления, связанной с маховиком, что обеспечивает ускорение маховика и последующую передачу его вращения выходному валу привода движителя транспортного средства.

Известна маховичная трансмиссия Авторское свидетельство СССР 1629654, содержащая корпус с размещенным в нем основным маховиком и дополнительными маховиками с переменными моментами инерции, а также фрикционную муфту и вариатор привода маховика. Дополнительные маховики с четырьмя фрикционными муфтами через планетарный редуктор соединяются с движителем транспортного средства.

Известна трансмиссия автомобиля Авторское свидетельство Великобритании 2121742, включающая трехзвенный дифференциал, первое звено которого связано с выходным валом, передающим вращение ведущим колесам транспортного средства, второе звено связано с двигателем, а третье звено с маховиком — накопителем энергии.

Известна трансмиссия, Учебник — Автомобили / В.К.Вахламов, М,Г. Шатров, А.А.Юрчевский / «Академия» 2005 г., обеспечивающая движение автобуса фирмы «Вольво», которая представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), дополнительно снабженный маховичным накопителем кинетической энергии. Раскрутка маховичного накопителя осуществляется от трансмиссии в процессе торможении автобуса, при этом маховичный накопитель играет роль тормоза-замедлителя. Запасенная энергия маховичного накопителя используется при трогании автобуса с места и при его разгоне.

Недостатком подобного устройства трансмиссии является ограниченность ее эффективности на всех режимах движения — она достаточно эффективна только в режиме частых остановок автобуса.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является трансмиссия, Учебник — Электромобили /В.А.Щетина, Ю.Я.Морговский/, Машиностроение, 1994 г., гиробуса, использующая маховичный накопитель энергии, разработанный фирмой «Дженерал электрик». В этом гиробусе функции тягового двигателя, обеспечивающего его движение, выполняет основная электромашина, питаемая от внешних источников энергии и от тяговых аккумуляторных батарей. При торможении гиробуса основная электромашина работает в режиме генератора и питает вторую электромашину, раскручивающую маховичный накопитель. При разгоне гиробуса вторая электромашина, за счет аккумулированной энергии маховичного накопителя, переходит в режим генератора и питает током основную тяговую электромашину, что и обеспечивает дальнейшее движение гиробуса.

Недостатком подобной конструкции трансмиссии является ее привязанность к внешнему электроснабжению, необходимому для подзарядки тяговых аккумуляторных батарей гиробуса на стоянках.

В перечисленных выше аналогах используется по два источника энергии: в первом аналоге — ДВС и маховичный накопитель, а во втором — маховичный накопитель и аккумуляторная батарея.

Предлагаемая полезная модель комбинированной трансмиссии позволяет решить техническую задачу по увеличению запаса хода транспортного средства, снижения загрязнения атмосферы вредными выбросами и экономии топлива, может быть использована для разных видов транспортных средств.

Решение поставленной задачи достигается путем использования энергии ДВС, аккумулированной кинетической энергии маховичного накопителя, энергии тяговой аккумуляторной батареи.

В отличие от аналогов, в предлагаемой полезной модели комбинированной трансмиссии транспортного средства предусмотрено использование трех источников энергии: ДВС, маховичного накопителя и тяговой аккумуляторной батареи. Кроме того, в предлагаемой полезной модели трансмиссии двигатель внутреннего сгорания является только дополнительным источником энергии, используемым для движения транспортного средства, раскрутки маховичного накопителя и подзарядки аккумуляторной батареи. При этом рабочий процесс ДВС выполняется на оптимальных режимах, обеспечиваемых программой электронного блока управления (ЭБУ), при которых выбросы токсичных веществ в атмосферу минимальны.

Предлагаемая полезная модель комбинированной трансмиссии транспортного средства представлена на фиг.1.

Полезная модель трансмиссия транспортного средства содержит:

ДВС 1, маховичный накопитель кинетической энергии 4 с редуктором-мультипликатором 3, сцепления в виде электромагнитных муфт 2, 5, трансмиссию, выполненную в виде обратимой электрической машины, соединенной с тяговой аккумуляторной батареей и электронным блоком управления 5, третья электромагнитная муфта 9 установлена после обратимой электрической машины. Поток энергии передается к ведущим колесам транспортного средства 11 через карданную передачу 10 и главную передачу 12, причем обратимая электромашина совместно тяговой аккумуляторной батареей является дополнительным источником энергии для движения транспортного средства.

Работа полезной модели трансмиссии осуществляется следующим образом:

Перед запуском ДВС электромагнитная муфта 9 отключена, а электромагнитные муфты 2 и 5 включены командой блока ЭБУ. Двигатель транспортного средства запускается управлением ЭБУ с помощью обратимой электромашины 8 и тяговой аккумуляторной батареи 7. После пуска и прогрева ДВС, установка переводится ЭБУ в автоматический режим, при котором электромашина 8 совместно с ДВС при включении всех трех электромагнитных муфт 2, 5 и 9 обеспечивают движение транспортного средств

2.6Механическая бесступенчатая трансмиссия

Это фрикционная трансмиссия, в которой для плавной передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам используется сила трения.

На рис. 5 приведена схема клиноременной передачи, которая представляет собой фрикционную бесступенчатую передачу.

Крутящий момент от двигателя через сцепление передается конической шестерне 14 реверс-редуктора. Эта шестерня находится в зацеплении с шестернями 13 и 10, соединяемыми с валом 12 муфтой 11, перемещающейся на шлицах вала.

На концах вала 12 установлены ведущие шкивы 9 передачи, от которых крутящий момент через зубчатые ремни 8 трапецеидального сечения передается на ведомые шкивы 7 и далее через колесные редукторы 5 на ведущие колеса автомобиля.

Передаточное число клиновой передачи, равное отношению рабочих радиусов R2:R1 шкивов, зависит от положения ремня 8. Оно регулируется пружиной 6, соответственно сдвигающей половины ведомого шкива 7, и пружиной 3, раздвигающей половины ведущего шкива 9, в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и вакуума в полости 2, соединенной трубопроводом / с впускным коллектором двигателя.

При трогании автомобиля с места пружины 3 и 6 обеспечивают наибольшее передаточное число, и в этом случае половины ведомого шкива сдвинуты, а ведущего — раздвинуты.

Рис. 5. Схема клиноременной передачи:

1 — трубопровод; 2 — полость; 3, 6 — пружины; 4 — груз; 5 — редуктор; 7, 9 – шкивы; 8 — ремень; 10, 13, 14 — шестерни; 11 — муфта; 12 — вал; R1 R2 – радиусы шкивов

При разгоне автомобиля действующие силы от грузов 4 центробежного регулятора и вакуума в полости 2 преодолевают силу пружин 3 и 6, сдвигают половины ведущего шкива 9 и раздвигают половины ведомого шкива 7. Таким образом, осуществляется бесступенчатое изменение передаточного числа и, следовательно, крутящего момента.

Эта передача выполняет также функции межколесного дифференциала. Передача применяется на некоторых моделях легковых автомобилей.

Механические бесступенчатые передачи не получили широкого распространения и имеют ограниченное применение на автомобилях из-за недостаточной надежности их работы.

Гидромеханическая трансмиссия

Это комбинированная трансмиссия, которая состоит из механизмов механической и гидравлической трансмиссий. В гидромеханической трансмиссии передаточное число и крутящий момент изменяются ступенчато и плавно.

В гидромеханическую трансмиссию входят гидромеханическая коробка передач, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси.

Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления, и в нем передача крутящего момента от двигателя 1 к трансмиссии происходит за счет гидродинамического (скоростного) напора жидкости. Гидротрансформатор плавно автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки. При этом крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Применение гидротрансформатора обеспечивает плавное трогание автомобиля с места, уменьшает число переключений передач, что снижает утомляемость водителя, улучшает проходимость автомобиля, почти в два раза повышается долговечность двигателя и механизмов трансмиссии вследствие уменьшения в трансмиссии динамических нагрузок и крутильных колебаний. Снижается также вероятность остановки двигателя при резком увеличении нагрузки.

Задание 1.

Задание 2.

Вариаторные и гибридные трансмиссии.


Фрикционная механическая трансмиссия

Вариаторные и гибридные трансмиссии




Бесступенчатое изменение передаваемого крутящего момента позволяют осуществлять так называемые механические вариаторы различных конструкций.
Вариатор (от латинского — «variator» — «изменитель») — устройство, передающее крутящий момент и способное плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения вариатора может производиться автоматически или вручную.

Принцип работы вариаторов заключается в плавном изменении передаточного числа в механическом редукторе за счет плавного изменения диаметров взаимодействующих колес. Передача крутящего момента осуществляется посредством сил трения между ведущим и ведомым элементами или между этими элементами и промежуточным звеном, которое может быть выполнено в виде дополнительного фрикционного колеса или в виде ремня.

Фрикционные вариаторы относительно просты конструктивно, но их КПД значительно ниже, чем у ступенчатых коробок перемены передач и не превышает 0,9.

Различают два типа вариаторов: с гибкой связью и с непосредственным контактом.
В вариаторах с гибкой связью (рис. 1) наиболее часто применяется клиновый ремень или стальная цепь особой конструкции и шкивы, состоящие из двух половинок — полушкивов. Изменение передаточного числа осуществляется за счет перемещения в осевом направлении одного из полушкивов 4 или 5. При этом изменяется расстояние между полушкивами, и ремень «выдавливается» на другой диаметр шкива или, наоборот, проваливается глубже, начиная передавать тяговое усилие посредством другого плеча (радиуса).

Как правило, в таких вариаторах осуществляется синхронное перемещение полушкивов на обоих шкивах – на одном полушкивы сближаются, на другом – отдаляются друг от друга. Осевое перемещение половинок шкивов осуществляется посредством гидравлического или механического привода.

Второй тип вариаторов, широко применяемых в конструкциях автомобилей с бесступенчатой трансмиссией, состоит из фрикционных элементов, взаимодействующих между собой непосредственно, без промежуточной связи. На рис. 2 показан вариатор с непосредственным контактом взаимодействующих частей, основными элементами которого являются два конусных вала 3 и 4. Контакт между валами осуществляется посредством кольца 2.
При осевом перемещении кольца вдоль рабочих поверхностей конусов происходит изменение соотношения диаметров валов, по которым осуществляется взаимодействие ведущего и ведомого конусов, и, соответственно, изменяется передаточное отношение вариатора.




Существуют и другие конструкции вариаторов (лобовые, конусные, шаровые, многодисковые, торовые, волновые, дискошариковые, цепные, высокомоментные и т. п.), общий принцип работы которых мало отличается от описанного выше.

Диапазон регулирования фрикционных вариаторов (отношение наибольшего передаточного числа к наименьшему) обычно находится в пределах 3…6, но может достигать большего значения (10…12).

В зоне контакта всегда имеет место некоторое относительное скольжение между фрикционными элементами вариатора – недостаток, присущий всем передачам, осуществляющим передачу энергии посредством сил трения. Относительное скольжение негативно сказывается на КПД передачи, но в некоторых случаях может выполнять полезные функции. Например, при заклинивании ведомого вала вариатора передача не разрушится благодаря тому, то фрикционные элементы могут пробуксовывать относительно друг друга.

Благодаря повышению надежности и совершенствованию конструкции современных вариаторов, фрикционные бесступенчатые передачи находят все более широкое применение, в частности, в трансмиссии легковых автомобилей.

Нередко вариаторы применяются в бесступенчатых трансмиссиях легковых автомобилей совместно с гидромеханическими передачами. Такие комбинированные «гибридные» трансмиссии обладают рядом достоинств, позволяющих расширить предел изменения передаваемого крутящего момента и повысит плавность работы трансмиссии автомобиля. Пример такого гибридного агрегата (бесступенчатая КПП), объединяющего в своей конструкции вариатор, гидротрансформатор и механическую коробку передач приведен на рисунке 3 внизу страницы.
Основной недостаток комбинированных трансмиссий, конечно же, высокая стоимость и сложность конструкции.

***

Механические ступенчатые трансмиссии



Бесступенчатая трансмиссия — это… Что такое Бесступенчатая трансмиссия?

Бесступенчатая трансмиссия (англ. Continuously Variable Transmission, CVT) — вид трансмиссии (передаточного устройства между двигателем и движителем (колёсами, гребным винтом и т. п.)), которая способна плавно изменять коэффициент передачи (отношение скоростей вращения и вращающих моментов двигателя и движителя) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.

Типы бесступенчатых трансмиссий

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются (называются) по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

  • Электрическая передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250).
  • Гидрообъёмная передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
  • Гидродинамическая передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответствено колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
  • Вариатор — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в зерноуборочных комбайнах «Нива», некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах).
  • Комбинированная трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.
  • Зубчатая, бесступенчатая, не переключаемая автоматическая трансмиссия — основанная на механизме с двумя степенями свободы. При увеличении момента сопротивления на выходном валу скорость вращения вала уменьшается при неизменной выходной мощности.

История вариаторных трансмиссий

Первая бесступенчатая трансмиссия была запатентована в 1886. С 1950-х гг., бесступенчатые трансмиссии широко применялись для бортовых авиационных электрогенераторов, приводимых в действие вспомогательными двигателями. Первая автомобильная бесступенчатая трансмиссия c резиновыми клиновыми ремнями была применена в малогабаритных голландских автомобилях DAF (DAF 600), а после продажи отделения DAF, выпускавшего пассажирские автомобили, патент унаследовала Volvo. В 1987 клиновые вариаторы, на этот раз с цепным приводом, были запущены в массовое производство Ford и FIAT (Ford Fiesta, FIAT Uno). В то же время Subaru наладило производство своей CVT, которую поставляло и поставляет другим автопроизводителям. В конце 1990-х гг. вариаторы начали устанавливать и на машины среднего класса, взамен традиционных гидромеханических АКПП.

Вариатор

Принцип действия бесступенчатой трансмиссии с клиновой цепью. Paбoтa Вариатора

В основе CVT DAF и большинства современных автомобильных вариаторов — клиноременная передача. Один, или оба шкива (ведущий и ведомый) оборудованы раздвижными боковинами; зазор между боковинами шкивов в простейшем случае определяется центробежным регулятором, также могут применяться нагрузочные муфты. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.

Ременная передача целесообразна для мопедов и автомобилей особо малого класса; для более тяжёлых машин применяется цепная передача на том же конструктивном принципе.

Комбинированная трансмиссия

CVT, установленная на автомобиле Toyota Prius, разработчики назвали PSD (Power Split Device, устройство распределения мощности — а по-японски оно называется «трёхходовая муфта»). Построено PSD на основе хорошо известной планетарной передачи, где с «солнцем» соединён генератор, «водило сателлитов» соединено с двигателем, а «коронная шестерня» — с электромотором и колёсами. Поскольку соотношение диаметров (числа зубьев) шестерён планетарной передачи постоянное, планетарная передача делит крутящий момент двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в постоянном отношении. Однако мотор-генератор, соединённый с «солнцем» планетарной передачи, может быть больше или меньше нагружен электрическим током.

Управляет этим процессом контроллер гибридной системы автомобиля. Момент торможения и, соответственно, обороты генератора могут изменяться в широких пределах (от −6000 об/мин до +6000об/мин), то есть генератор может работать и как электромотор. Поэтому скорость вращения колёс автомобиля изменяется плавно, бесступенчато. При этом мощность, получаемая генератором, не пропадает — в виде электрической энергии она поступает на «тяговый» электромотор и, объединяя усилия с моментом ДВС, приводит в движение автомобиль. Такой гибридный привод в целом называется HSD (Hybrid Synergy Drive — гибридный синергический привод).

Ссылки

Коробка передач

Коробка передач автомобиля предназначена для изменения силы тяги на ведущих колесах, скорости движения, изменения направления движения автомобиля. Кроме того, коробка передач позволяет на длительное время отсоединять двигатель от трансмиссии при работе двигателя на остановившемся автомобиле или при движении накатом.

Требования, предъявляемые к коробке передач автомобиля:

• обеспечение высоких тягово-скоростных и топливно-экономических качеств автомобиля;

• легкость и удобство управления;

• высокий КПД;

• низкий уровень шума при работе;

• надежность;

• малые габаритные размеры.


В зависимости от характера изменения передаточного числа различают коробки передач ступенчатые, бесступенчатое и комбинированные. По характеру связи между ведущим и ведомым валами коробки передач делятся на механические, гидравлические, электрические и комбинированные. По способу управления — на автоматические и не автоматические. Ступенчатые коробки передач различают по числу передач переднего хода, по числу валов — на двух- и трехвальные.
В основном на автомобилях применяют ступенчатые коробки передач — двух- или трехвальные. Переключение передач осуществляется передвижением зубчатых колес или передвижением муфт синхронизаторов.

электронная система управления коробкой передачавтоматическая коробка передач


На автомобилях с классической компоновкой обычно применяют трехвальные коробки передач. Особенностью таких автомобилей является то, что почти всегда можно выделить передачу, на которой они проходят большую часть пути. Поэтому основным преимуществом трехвальных коробок передач является наличие в них так называемой «прямой» передачи, которая получается при непосредственном соединении ведущего и ведомого валов. Другим преимуществом трехвальных коробок передач является относительная

легкость получения большого передаточного числа на низшей (первой) передаче при малом межосевом расстоянии. Это объясняется тем, что передаточное число всех передач, кроме «прямой», у таких коробок передач образуется двумя последовательно работающими парами зубчатых колес, в отличие от одной пары в двухвальных коробках передач.

механизм управления кпсинхронизаторы


Двухвальные коробки передач автомобиля проще по конструкции, дешевле и имеют более высокий КПД (только на «прямой» передаче трехвальная коробка передач имеет более высокий КПД, чем двухвальная). Преимуществом двухвальных коробок передач является простота вывода крутящего момента на любую сторону (переднюю или заднюю или обе сразу), что в некоторых случаях, например при заднемоторных, переднеприводных и полноприводных конструкциях автомобилей, предоставляет большие компоновочные возможности.

 

 

Коробка передач автомобиляУстройство четырех ступенчатой коробки передач автомобиля:

1 — подшипник выключения сцепления; 2 — направляющая втулка муфты подшипника выключения сцепления; 3 — ведущее зубчатое колесо привода спидометра; 4 — картер сцепления; 5 — полуосевое зубчатое колесо; 6 — сателлит; 7 — ось сателлитов; 8 — коробка дифференциала; 9 — регулировочная прокладка; 10, 12— синхронизаторы; 11 — упорные полукольца; 13 — игольчатый подшипник зубчатого колеса; 14 — вторичный вал; 15 — задняя крышка картера коробки передач; 16 — картер коробки передач; 17— первичный вал.

Коробка передач КАМАЗ

Устройство и работа многоступенчатой

коробки передач КАМАЗ

Коробка передач МАЗ

Коробка передач автомобиля МАЗ

Устройство коробки передач автомобиля МАЗ

 

Основные признаки и причины

неисправностей коробки передач автомобиля

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о