Устройство автомобилей




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.

типы вариаторов

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).

работа клиноременного вариатора

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).

вариаторные бесступенчатые трансмиссии

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.

гибридные или комбинированные трансмиссии

***

Механические ступенчатые трансмиссии