Принцип работы вариаторной коробки передач

Коробка вариатор: как устроена, основные принципы работы, достоинства и недостатки. Что мешает завоевать ей лидерство среди других трансмиссий

Традиционно коробка переключения передач подразумевает под собой переключение передачи с одной на другую. Это осуществляется при выборе водителем или электроникой необходимой пары шестерен, которые создадут нужное передаточное число. На таком принципе основана работа механической и автоматической коробок передач. Но вариаторная коробка передач изменила данную традицию, внеся новые понятия в передаче крутящего момента от двигателя к колесам.

Содержание

1. Немного истории
2. Устройство и принцип работы вариаторной коробки
3. Клиноременный механизм
4. Клиноцепной механизм
5. Управляющие устройства
6. Плюсы и минусы вариаторов
7. Подводя итоги

Немного истории

Принцип действия, на котором основана работа вариатора был замечен Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первый патент на это изобретение был получен в конце XIX века, а первые автомобили, имеющие вариатор, увидели свет только в 50-х годах прошлого века, когда инженеры компании DAF установили его на легковые автомобили, выпускаемые серийно. Чуть позже к ним присоединился концерн VOLVO. Но основное распространение коробка вариатор получила совсем недавно — в середине 90-х годов.

Вариаторная коробка передач Nissan

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии в заданном числе оборотов коленчатого вала. Основным преимуществом вариатора является его оптимальный выбор соотношения оборотов двигателя и нагрузки на трансмиссию. Такой подход позволяет эффективно использовать мощностные показатели мотора, существенно экономить топливо. Кроме этого, плавное непрерывное изменение передаточного числа вариатора, сопровождающееся полным отсутствием рывков, дает самый высокий уровень комфорта при движении для водителя и пассажиров.

Основным стопором развития вариаторной трансмиссии является довольно высокая сложность передачи большого крутящего момента. Именно поэтому первое распространение коробка вариатор получила на малолитражных автомобилях, имеющих небольшую мощность двигателя. Но, тем не менее сегодня, с ростом технологий и внедрением в конструкцию металлических ремней, производители начали устанавливать вариаторы на автомобили мощностью свыше 200 л. с.

На сегодняшний момент распространение получили только три типа устройства вариаторов, такие, как клиноременный, тороидальный и совсем недавно разработанный клиноцепной механизм, применяемый в вариаторах Multitronic от Audi.

Устройство и принцип работы вариаторной коробки

Коробка вариатор состоит из следующих устройств:

• Механизм, передающий крутящий момент от двигателя на вариатор. Он же заведует разъединением двигателя и коробки — нейтральной передачей;
• Собственно вариаторный механизм;
• Электронная система управления;
• Механизм, обеспечивающий движение задним ходом.

Для соединения и разъединения двигателя с коробкой применяют несколько видов сцепления:

• Гидротрансформатор, являющийся наиболее применяемым устройством;
• Мокрое многодисковое сцепление под электронным управлением;
• Автоматическое центробежное сцепление;
• Электронное электромагнитное сцепление.

Наиболее часто совместно с вариатором применяется гидротрансформаторное сцепление. Такое сочетание обеспечивает наибольшую плавность передачи крутящего момента и, значит, большую долговечность механизма.

Чтобы понять, как работает коробка вариатор, стоит обратить внимание на велосипед, имеющий возможность переключения скоростей. Между двумя звездочками натянута цепь, которая передает крутящий момент. Задние звездочки имеют различный диаметр, и при выборе одной из них создается необходимое усилие для передвижения. Чем больше разница в диаметрах между ведущей и ведомой звездами, тем выше скорость движение. Чем меньше разница — тем больше тяговый момент, необходимый для преодоления сложных участков дороги. Такое же принципиальное действие заложено в вариаторе, только вместо звездочек и механизма, жестко переключающего передачи, используются раздвижные шкивы, состоящие из двух конусов, имеющих возможность перемещаться относительно друг друга по одной оси. Вместо обычной цепи в вариаторе работает клиноременная передача или специальная наборная цепь, состоящая из наборных пластин, соединенных между собой осями.

Клиноременный механизм

Самым распространенным на сегодня является клиноременный механизм. Такое устройство состоит из двух шкивов, соединенных между собой одним, реже двумя клиновидными ремнями. Шкивы состоят из конусов, способных передвигаться относительно друг друга при помощи актуаторов, которые приводятся в действие гидравлическим насосом. Насос, в свою очередь, работает под управлением электроники, центробежной силы или под усилием пружин. Конические диски, перемещаясь относительно друг друга, изменяют диаметр шкива, тем самым меняя передаточное число коробки передач. Угол наклона конусов в 20 градусов обеспечивает наилучшее сцепление ремня со шкивами с наименьшим сопротивлением.

Раздвижной шкив

Изначально коробка вариатор имела резиновый клиновидный ремень, передающий тяговое усилие. Такое устройство не позволяло передавать высокий крутящий момент, обладало малой долговечностью и большим радиусом изгиба (более 90 мм), что давало малый разбег регулирования.

Но с изобретением гибкого металлического ремня, эти недостатки были решены. Сейчас большинство автомобилей с вариаторной коробкой имеют ремень на металлической основе. Такое устройство ремня, состоящее из набора большого количества металлических пластин определенной формы, напоминает много бабочек, сидящих на ветке. Связаны они между собой гибким соединением, позволяющим значительно уменьшить радиус изгиба до 30 мм, повысить долговечность и прочность передающего устройства. Благодаря металлической основе удалось начать применять коробки вариаторы на автомобилях, имеющих большую мощность, чем раньше.

Клиноцепной механизм

На вариаторах, установленных на автомобилях Audi, впервые была применена специальная цепная передача, получившая название клиноцепной. Такое цепное устройство состоит из набора металлических пластин, соединенных осями. Передача крутящего момента в такой коробке осуществляется при контакте торцевыми поверхностями цепи с дисками шкивов. В этих местах образуются повышенные нагрузки с высокими температурами. С нагрузками изобретатели справились применением специальной подшипниковой стали, а с высокими температурами — принудительным охлаждением трансмиссионной жидкости, применяемой в вариаторе. Благодаря высокой гибкости цепи, удалось сократить радиус изгиба до 25 мм, расширив диапазон передаточных чисел клиноцепной коробки по сравнению с клиноременной передачей.

Управляющие устройства

В силу своих конструктивных особенностей, вариаторная передача не дает возможности движения задним ходом. Такая особенность потребовала установки дополнительных механизмов. Обычно для этого используется планетарный редуктор, принцип действия которого подобен автоматической коробке передач.

Все управление вариатором осуществляется при помощи электронных устройств, передающих информацию от множества датчиков. На его работу влияют обороты двигателя, ABS, датчики уровня давления в шинах и прочие. Собирая всю эту информацию, коробка вариатор выбирает необходимое передаточное число, соответствующее минимальному расходу топлива с оптимальным тяговым усилием, нужным для преодоления дорожных условий. Раздвигая, сдвигая конусы обоих шкивов, электронике удается добиться результатов динамики и экономии топлива, приближенных или даже превышающих показатели автомобилей с механической коробкой передач.

Устройство вариатора

Плюсы и минусы вариаторов

Как все остальные механизмы переключения передач, коробка вариатор имеет свои плюсы и минусы. К положительным сторонам устройства стоит отнести следующее:

• Плавность переключения передач, точнее их отсутствие;
• Возможность использования ручного переключения по принципу Типтроника. Такая особенность имеется благодаря полностью электронному управлению коробкой;
• Равномерное распределение нагрузки на двигатель, позволяющее работать ему в оптимальном режиме, что повышает его долговечность;
• Экономичность;
• Возможность быстрого старта;
• Простота механизма, что позволяет удешевить его производство и ремонт.

К недостаткам вариатора следует отнести минусы, такие как:

• Большая зависимость от электроники4
• Невозможность буксировки;
• Высокая стоимость применяемой жидкости. Низкая периодичность ее замены;
• Наличие постоянного троллейбусного звучания при различных стилях езды, в разных скоростных режимах

Подводя итоги

Несмотря на недостатки, такая коробка передач, как вариатор, имеет свое будущее. При нахождении решения изобретателями для передачи больших усилий, вариатор будет жить и развиваться во всех сегментах автомобилестроения.

Принцип работы вариатора

В процессе эксплуатации современного станочного оборудования необходимо осуществлять регулирование скорости вращения главных технологических элементов в соответствии с потребностью возникающей в ходе обработки деталей или заготовок.

Для того чтобы изменять количество оборотов шпинделя в единицу времени в станочном оборудовании применяются ступенчатые коробки скоростей. В общем и целом ступенчатые коробки скоростей отличаются надежностью, доказанной временем, однако имеют и некоторые недостатки. Одним из них является то, что они не позволяют плавно регулировать количество оборотов, так как имеют фиксированный набор их значений. К тому же, для переключения скоростей необходимо останавливать двигатель станка.

Для обеспечения возможности плавного регулирования количества оборотов шпинделя используются вариаторы, специальные электрические приводы и гидротрансформаторы. Наиболее распространенными из них являются вариаторы.

Эти устройства используются для обеспечения плавного регулирования количества оборотов шпинделя главным образом потому, что они компактны, просты по своей конструкции и имеют высокий коэффициент полезного действия.

Вариатор скутера

В технике вариаторами скорости именуются такие конструкции, которые обеспечивают плавное и бесступенчатое изменение числа оборотов ведомого вала в определенном диапазоне значений при фиксированном числе оборотов вала ведущего. Название этого устройства имеет латинские корни: в переводе на русский язык «variator» означает «изменитель».

В промышленном производстве наиболее широко распространены вариаторы скорости, основу конструкции которых составляют раздвижные шкивы и клиновые ремни. Они отличаются бесшумностью в работе, простотой конструкции, надежностью. К тому же в них не требуется обеспечивать значительное первоначальное натяжение ремня. Регулировка скорости вращения ведомого вала в таких вариаторах в процессе их работы осуществляется достаточно просто.

Система передачи в таких устройствах в большинстве случаев состоит из двух шкивов, которые соединены между собой клиновидным ремнем. При этом каждый из шкивов состоит из двух основных деталей, имеющих коническую поверхность. Они могут раздвигаться и сдвигаться, благодаря чему происходит изменение диаметра.

Для того чтобы увеличивать или уменьшать расстояние, на котором конусы располагаются друг от друга, применяется механический способ воздействия на один из этих шкивов. При этом второй сжимается специальной пружиной для того, чтобы обеспечить необходимое натяжение ремня.

Следует заметить, что кинематических схем конструкций вариаторов существует немало. Основная задача, которую решают эти устройства – бесступенчатое преобразование угловых скоростей, что и является главным преимуществом подобных механизмов.

Вариаторы используются в тех машинах, механизмах и агрегатах, где необходимо изменять передаточное отношение бесступенчато. К таковым относятся мотороллеры, снегоходы, квадроциклы, автомобили, металлорежущие станки, мешалки, конвейеры.

Применение этих устройств позволяет фиксировать скорость вращения и плавно регулировать ее непосредственно на ходу, благодаря чему машины используются более производительно, а эксплуатировать их оказывается удобнее.

 

 

 

UGears — Лаборатория STEM — Вариатор

Деталь № 60147

Рекомендуемая розничная цена: $55,00

60147

В наличии

В наличии

UGears — Лаборатория STEM — Количество вариаторов

47,50 $

Цены в магазине могут быть выше, так как покупатели в магазине могут зарабатывать и использовать баллы лояльности.
Сбор в магазине может занять до 3 рабочих дней

• Описание

Размер модели: 16,8*12,8*10,6 см
Размер пакета: 20,5*18,8*6,3 см
Количество компонентов: 104
Предполагаемое время для сборки: 2,5 часа

Принцип работы вариатора. В комплекте с моделью идет QR-код, который перенаправит вас на обучающее пособие о механизме, принципе его работы, основных характеристиках, формулах и интересных заданиях. Погрузитесь в дополненную реальность и посмотрите, как работает вариатор. Взаимодействуйте с моделью через специальное AR-приложение от Ugears.

Узнайте о вариаторе

Вариатор — это устройство, которое передает и регулирует крутящий момент двигателя путем изменения передаточного числа. Передаточное число может изменяться автоматически, вручную или по заданной программе. Большинство водителей и автолюбителей привыкли к термину «бесступенчатая трансмиссия» или CVT. С моделью Ugears Variator из коллекции STEM lab вы сможете изучить и понять одну из важнейших частей автомобиля, не пачкая рук в машинном масле!

Кто и когда изобрел вариатор

Корни современных автомобильных вариаторов восходят к 1879 году, когда американский предприниматель и пионер автомобильной промышленности Милтон Отелло Ривз изобрел устройство для лесопиления, которое он затем назвал вариатором.

-скоростная передача. Позже он начал устанавливать эту трансмиссию на свои автомобили. Вариатор Reeves также использовался несколькими другими производителями.

Применение

Вариатор применяется в механизмах, в которых необходимо плавное изменение непрерывного диапазона передаточных чисел: автомобили, мотороллеры, снегоходы, квадроциклы, конвейеры, металлорежущие станки и т.п. о том, как он используется в различных типах оборудования, попробуйте приложение AR, которое поставляется с моделью Ugears STEM.

Конструкция вариатора и принцип его работы

Механический вариатор из коллекции Ugears STEM lab представляет собой полностью функциональную деревянную копию вариатора с фрикционным конусом с ременным приводом. Конусный вариатор изменяет передаточное отношение, перемещая колесо или ремень вверх и вниз по оси конического ролика. В модели Ugears Variator ремень, приводимый в действие вручную через редуктор, передает вращение на ведомые конусные шкивы.

Используйте вилку трансмиссии для переключения передач и наблюдайте, как скорость ведомого конусного шкива падает или увеличивается, в то время как скорость ведущего конусного шкива остается неизменной. Благодаря открытой конструкции модели вы сможете видеть весь процесс.

Модели Ugears STEM предназначены для разных возрастных групп с особым упором на обучающий компонент. Сборка модели будет интересной и не займет много времени.

Лаборатория STEM Наборы моделей поставляются со всем необходимым в коробке.

Как и в случае с другими коллекциями Ugear, сборка лабораторных моделей STEM — увлекательное и комплексное занятие: все, что вам нужно для создания, изучения и открытия, поставляется в коробке. Там вы найдете:

Деревянные детали, предварительно вырезанные точным высокотехнологичным лазером из высококачественной фанеры, а также другие материалы, необходимые для сборки. Для сборки моделей не требуется клей или дополнительные инструменты.

Детали выходят из доски при легком нажатии.

Пошаговая иллюстрированная инструкция по сборке.

Практические лабораторные задания с использованием вашей модели.

QR-код для загрузки карманного учебного пособия о вашей модели, ее механизме, принципе работы, основных характеристиках, физико-механических формулах и занимательных практических заданиях.

QR-код для загрузки AR-приложения. Увлекательная инновация от Ugears — новое стремление узнавать больше нового!

Механизм вариатора состоит из:

• Ключ
• Ведущий конусный шкив
• Переходник
• Ремень
• Педаль
• Корпус
• Вилка коробки передач

 

Принцип работы

Принцип работы

Название категории: Принцип работы вариатора

Главная>>Принцип действия вариатора >> Принцип работы

Принцип работы вариатора
Сечение трансмиссии

1. Торсионный демпфер/маховик
2. Жидкостный насос
3. Муфта заднего хода
4. Планетарная передача
5. Муфта переднего хода
6. Стальной ремень
7. Первичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Вал промежуточный
10. Дифференциал
Основные принципы бесступенчатой ​​трансмиссии
VT2-VT3 состоит из ряда элементов, которые можно разделить на три группы в зависимости от их функции.
Группа 1 — Механический поток крутящего момента
Элементы, обеспечивающие передачу механического крутящего момента через трансмиссию.

Вторая группа – Система управления
Эти элементы относятся к системе управления. Эта система позволяет трансмиссии передавать мощность и надлежащим образом изменять передаточное число в зависимости от условий нагрузки и требований водителя.
Третья группа – внешние соединения
Некоторые элементы имеют внешние связи с трансмиссией. Некоторые из этих элементов находятся либо внутри коробки передач, либо сразу соединены с ней. Другие могут быть частью системы, но могут быть расположены в другом месте автомобиля.

Группа 1 – механический поток крутящего момента

Планетарная передача
Планетарная передача позволяет трансмиссии передавать крутящий момент в двух направлениях, вперед и назад. Крутящий момент двигателя всегда поступает в трансмиссию через входной вал водила планетарной передачи. Это водило можно напрямую соединить с солнечным колесом, замкнув передние многодисковые муфты. При этом планетарная передача вращается как единое целое, и крутящий момент двигателя передается непосредственно на первичный шкив. Планетарные шестерни не передают никакого крутящего момента, поэтому в планетарной передаче не будет механических потерь, и первичный шкив будет вращаться в том же направлении, что и двигатель. Это режим движения вперед.

В режиме заднего хода кольцо планетарного ряда удерживается в неподвижном состоянии за счет замыкания многодисковых муфт заднего хода. Ведутся три пары сателлитов

планетарным водилом, заставляя солнечное колесо вращаться в противоположном направлении.
Существует небольшое увеличение передаваемого крутящего момента, поскольку передаточное число планетарной передачи составляет 1: 1,1, чтобы компенсировать потери на трение внутри самой планетарной передачи.

1. Планетарные шестерни
2. Входной вал
3. Солнечная шестерня
4. Кольцевая шестерня
Рис.: Планетарные шестерни
Многодисковые муфты
Есть два многодисковых пакета мокрого сцепления; один вперед и один назад. Каждый пакет имеет три фрикционных диска, обеспечивающих шесть фрикционных поверхностей. Гидравлическое давление управляет муфтами, позволяя автомобилю плавно трогаться с места при каждом открытии дроссельной заслонки. Управляя проскальзыванием сцепления, он также позволяет удерживать автомобиль в неподвижном состоянии после включения ведущей передачи. Масло из масляного радиатора направляется на диски сцепления для предотвращения перегрева фрикционных поверхностей.

1. Передний блок фрикционов
2. Пакет фрикционов заднего хода

Рис.: Планетарная передача с дисками сцепления
Шкивы и стальной ремень
Главной конструктивной особенностью вариатора является пара стальных V-образных шкивов, соединенных стальным приводным ремнем. Расстояние между центрами первичного и вторичного шкивов 155 мм. Каждый шкив состоит из одной неподвижной половины и одной скользящей в осевом направлении половины, обе стороны имеют наклон 11 градусов. Для передачи крутящего момента между шкивами используется проверенный приводной ремень Van Doorne шириной 24 мм (при более высоких значениях крутящего момента может использоваться приводной ремень шириной 30 мм). Ремень смазывается и охлаждается струей масла из сопла. Обе подвижные половины расположены по диагонали друг к другу, чтобы уменьшить перекос приводного ремня при переключении передач. Каждая подвижная половина соединена с гидравлическим цилиндром/поршнем. Гидравлическое давление контролируется системой управления, описанной в разделе «Гидравлическая система». Шариковые шлицы предотвращают вращение подвижных половинок относительно их неподвижных партнеров.
Крутящий момент, передаваемый планетарной передачей, воздействует непосредственно на первичный шкив, так как на нем насажено солнечное колесо. Стальной приводной ремень передает мощность от первичного шкива на вторичный шкив, а затем мощность от вторичного шкива передается на вал-шестерню.
Крутящий момент и скорость вторичного шкива определяются положением приводного ремня.
Размеры двух шкивов рассчитаны на диапазон передаточных чисел от 2,416:1 до 0,443:1, в результате чего разброс передаточных чисел составляет 5,45. Высокое передаточное отношение особенно выгодно с точки зрения расхода топлива.
Стальной приводной ремень состоит примерно из 450 сегментов и скрепляется 24 стальными лентами, по 12 с каждой стороны.

1. Ленты стальные

2. Стальные сегменты
Рис.: Приводной ремень
Промежуточный вал
Промежуточный вал (или вал-шестерня) создает двухступенчатую косозубую передачу между вторичным шкивом и дифференциалом. Таким образом, направление вращения приводных валов будет правильным. Переход между вторичным шкивом и приводными валами можно сделать достаточно большим, чтобы обеспечить хорошие характеристики автомобиля. Промежуточный вал опирается на два конических подшипника, один в картере сцепления и один в отдельной подшипниковой опоре.

1. Ведущая шестерня первичного вала
2. Ведомое колесо дифференциала
3. Ведущая шестерня
4. Вал-шестерня раздаточной шестерни
5. Шестерня привода вторичного вала
Рис.: Ведомое колесо и шестерня
Дифференциал
Крутящий момент на ведущем колесе передается на колеса автомобиля через дифференциал, как и в механической коробке передач. Ведомое колесо крепится к картеру дифференциала 8 болтами. Приводные валы крепятся к дифференциалу с обычными ШРУСами и уплотнениями. Конические подшипники используются для поддержки дифференциала.

1. Подшипник дифференциала
2. Корпус дифференциала
3. Крестовина дифференциала
4. Планетарные шестерни дифференциала
5. Ведомое колесо дифференциала
Рис.: Дифференциал в сборе
Изменения передаточного числа
В отличие от обычных планетарных автоматических трансмиссий, которые обеспечивают ограниченное число передаточных чисел, обычно четыре, пять или шесть, вариатор, как следует из его названия, непрерывно изменяет передаточное число. Низкая передача (низкое передаточное число) облегчает отрыв от положения покоя, поскольку диаметр ведущего шкива относительно мал, а диаметр ведомого шкива по сравнению с ним велик. Приводной ремень используется для передачи мощности и крутящего момента. По мере ускорения становится возможным выбрать более высокое передаточное отношение, увеличив диаметр ведущего шкива и в то же время уменьшив диаметр ведомого шкива. Эту степень изменения можно контролировать, чтобы обеспечить наиболее подходящее соотношение.
CVT использует первичный шкив и вторичный шкив. Оба шкива имеют одну неподвижную половину и одну подвижную половину, управляемую гидравлическим давлением. Положение приводного ремня на шкивах будет определять передаточное отношение. Если подвижная половина шкива находится рядом с его противоположной половиной, то приводной ремень вынужден перемещаться по внешней окружности. Когда шкив широко открыт, эта окружность уменьшается. Подвижные половины первичного и вторичного шкивов расположены по диагонали друг к другу, поэтому, когда диаметр приводного ремня уменьшается на первичном шкиве, он увеличивается на вторичном шкиве.
Для отрыва требуется низкое передаточное отношение. Чтобы обеспечить это, первичный шкив открыт, что позволяет приводному ремню садиться на шкив и заставляет его двигаться вокруг внешней стороны закрытого вторичного шкива. По мере увеличения скорости автомобиля требуется более высокое передаточное число. Для этого первичный шкив постепенно перемещается к своему неподвижному партнеру, увеличивая окружность шкива. В то же время вторичный шкив раздвигается, уменьшая диаметр шкива, что создает более высокое передаточное число. Передаточное отношение достигается, когда первичный шкив полностью закрыт, а вторичный шкив полностью открыт. Вспомогательный шкив теперь вынужден вращаться примерно два с половиной раза за каждый оборот первичного шкива.

 Ввод от двигателя
2 Выход на колеса
3 Ведущий шкив минимум
диаметр (низкий)
4 Ведомый шкив максимум
диаметр (нижний)

Рис.: Шкивы в нижнем положении

1 Вход от двигателя
2 Выход на колеса
3 Ведущий шкив максимум
диаметр (увеличение)
4 Ведомый шкив не менее
диаметр (увеличение)
Рис.: Положения шкива при высоком передаточном числе (повышающая передача)

Рычаг селектора в нейтральном или парковочном положении

В этом состоянии движение не передается на колеса, так как муфты задней (2) и передней (4) передач отключены.
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта включения задней передачи (2) выключена.
— Муфта включения передней передачи (4) выключена.
— Планетарные шестерни (3) вращаются вокруг солнечной шестерни на холостом ходу.
— Поскольку солнечная шестерня не движется, то же самое происходит и с первичным шкивом (5), вторичным шкивом (7) и, следовательно, с автомобилем.

1. Первичный вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
Рис. : Шкивы и зубчатая передача

Двигатель можно запускать только в нейтральном положении или в режиме парковки, как и в любой автоматической коробке передач. В положении Park имеется механическая блокировка, не позволяющая автомобилю двигаться вперед или назад. Положение «Парковка» следует включать только в состоянии покоя, чтобы избежать повреждения трансмиссии.

Рычаг селектора в положении движения
В этом случае поступательное движение передается на колеса при включении муфты переднего хода (4).
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта заднего хода (2) выключена.
— Муфта переднего хода (4) включена.
— Планетарные шестерни (3), солнечная шестерня и кольцевой зубчатый венец планетарной передачи вращаются вместе.
— Первичный шкив (5) вращается с той же скоростью, что и двигатель, в направлении передачи вперед.
— Вторичный шкив (7) вращается в направлении передачи переднего хода со скоростью, которая зависит от передаточного числа ремня для данного рабочего состояния.

1. Входной вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Входной вал

Рис. : Шкивы и зубчатая передача
Рычаг селектора в положении заднего хода
В этом случае муфта заднего хода (2) включается и запирает кольцевую шестерню (9) в картере трансмиссии. Планетарные шестерни (3) заставляют солнечную шестерню (10), первичный шкив (5) и вторичный шкив (7) вращаться в направлении, противоположном входному валу коробки передач (1).
Поэтому теперь выбрана передача заднего хода.
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта заднего хода (2) включена.
— Муфта переднего хода (4) выключена.
— Кольцевая шестерня (9) связана с картером коробки передач посредством муфты заднего хода (2).
— Планетарные шестерни (3), которые приводятся в движение непосредственно входным валом коробки передач (1), вращаются вокруг кольцевой шестерни (9). Поэтому они заставляют солнечную шестерню (10), шкив (5) и вторичный шкив (7) вращаться в направлении передачи заднего хода.

1. Входной вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Кольцевая шестерня
10. Солнечная шестерня

 

Рис.: Шкивы и зубчатая передача

Вторая группа — система управления

Функции системы управления:
1. Соответствовать прижимной силе натяжения стального приводного ремня крутящему моменту двигателя, предотвращая проскальзывание ремня.
2. Контролировать работу муфт переднего и заднего хода во время движения и взлета.
3. Обеспечить оптимальное передаточное отношение для всех условий движения.
4. Обеспечьте необходимую смазку и охлаждающее масло в редукторе.

Масляный насос
Насос в трансмиссии представляет собой внешний шестеренчатый насос. Двигатель приводит его в движение через вал через полый вал первичного шкива. Вал насоса соединен шлицами с водилом планетарной передачи, которое всегда работает на частоте вращения двигателя. Выпускаемый объем составляет около 10 см³ за один оборот. Давление в системе может достигать 40–50 бар в зависимости от входного крутящего момента.

1. Вал привода масляного насоса
2. Масляный насос в сборе
Рис. Масляный насос в сборе
Давление масла используется как для гидравлического управления трансмиссией, так и для смазки.

1. Вход масляного насоса
2. Сальники масляного насоса

Рис. Впуск масляного насоса
Управление вариатором
Управление вариатором обеспечивает минимальные прижимные усилия, необходимые для предотвращения проскальзывания между ремнем и вариатором, и параллельно обеспечивает значение передаточного отношения (рассчитанного на основе входной (или первичной) и выходной (вторичной) скоростей вариатора) в соответствии с заданным передаточным числом. значение, заданное стратегией вождения. Ухудшение характеристик управления в течение срока службы удерживается в диапазоне, при котором не наблюдается заметных отклонений в комфорте и/или возможной силе зажима.

Контроль силы зажима
Управление усилием прижима гарантирует, что уровни давления, необходимые для обеспечения необходимых усилий на вариаторе (для предотвращения проскальзывания ремня), сводят к минимуму влияние на эффективность трансмиссии, чтобы минимизировать расход топлива.

Помимо «обычного вождения» управление усилием прижима также учитывает особые ситуации вождения с пиками крутящего момента со стороны входа и/или выхода коробки передач, чтобы обеспечить максимальную защиту коробки передач. Контроль учитывает влияние торможения с АБС, блокировки колес (при движении без АБС) и других систем управления трансмиссией (таких как ESP, противобуксовочная система). Он также распознает и учитывает особые дорожные покрытия и условия, такие как проезд через ямы и бордюры, переходы между низким и высоким коэффициентом трения, проскальзывание колес (например, на дорожных покрытиях с низким коэффициентом трения)

Программное обеспечение также сравнивает возможности передачи динамического крутящего момента трансмиссии (принимая во внимание систематические времена задержки гидравлической системы) с прогнозируемым входным крутящим моментом для трансмиссии. Если система управления прижимным усилием обнаружит ситуации, когда требуемое прижимное усилие не может быть в достаточной степени покрыто, в ECU будет отправлен запрос на снижение крутящего момента, чтобы привести крутящий момент двигателя в соответствующий диапазон. Эта функция включена для защиты передачи.

Если на платформе автомобиля отсутствует электронная система привода по проводам, сигнал крутящего момента поступает от ЭБУ по шине CAN. Если CAN выходит из строя, прогнозирующий сигнал крутящего момента будет генерироваться самим программным обеспечением TCU.

Регулятор соотношения
Передаточное число вариатора регулируется балансом сил, действующих на первичный и вторичный шкивы первичным и вторичным давлением. По сигналам первичного и вторичного датчиков скорости можно рассчитать передаточное отношение, а выходные параметры (давления) можно настроить в соответствии с заданным значением передаточного числа. Минимальные уровни давления определяются стратегией усилия зажима. Физическая модель вариатора помогает быстро регулировать уровни давления в различных рабочих точках. Программное обеспечение управления также учитывает помехи от других элементов трансмиссии и разработано с целью сведения к минимуму задержек при входе и выходе и минимизации отклонений от целевого соотношения (в целях повышения экономии топлива).

Чтобы обеспечить соблюдение механических ограничений и ограничений по долговечности трансмиссии, установлено несколько ограничений на стратегию вождения. Помимо ограничений скорости, также реализованы программные функции, позволяющие поддерживать градиент отношения (уставки) в допустимых пределах. Кроме того, программное обеспечение предотвращает превышение частоты вращения двигателя определенных пороговых значений в зависимости от скорости автомобиля и состояния положения рычага (POS). Чтобы достичь этого ограничения, программное обеспечение отправляет запрос на снижение крутящего момента двигателю или обеспечивает повышение передачи, если автомобиль не стоит на месте.

Блок управления коробкой передач

Программное обеспечение, управляющее коробкой передач, встроено в TCU (блок управления коробкой передач). TCU установлен в салоне.

Третья группа — внешние соединения

Соединения масляного радиатора
На передней части картера трансмиссии имеются два патрубка маслоохладителя. Масляный радиатор установлен рядом с радиатором двигателя для поддержания температуры трансмиссионного масла ниже 120°C.

Масло вытекает из коробки передач из правого бокового разъема. Этот выход трансмиссионного масла (Oil TR OUT) должен быть подключен к входу масляного радиатора, который является нижним разъемом на масляном радиаторе.
Масло вытекает из масляного радиатора через верхний патрубок масляного радиатора. Этот верхний разъем должен быть подключен к левому разъему коробки передач (Oil TR IN).

Рис.: Соединения трубопроводов масляного радиатора
Вал переключения передач
Возможные положения переключения передач для трансмиссии VT2-VT3: Park, Reverse, Neutral, Drive и Sport.

Конфигурация рычага селектора определяется заказчиком. Из соображений безопасности рекомендуется реализовать блокировку переключения в механизме, чтобы обеспечить защиту от случайного пуска.

Также возможно включить функцию подсказки. Это означает, что должны быть обеспечены дополнительные интерфейсы к TCU, чтобы получать сигналы наконечника к TCU. Также калибровки для максимальных оборотов двигателя могут быть адаптированы в определенных пределах.
Главный разъем
Разъем состоит из 16 контактов и расположен в картере коробки передач. Соединение жгута осуществляется с помощью круглого разъема.

Рис. Блок жгута на коробке передач

Демпфер кручения
Двигатель соединен с первичным валом в трансмиссии через торсионный демпфер вместо гидротрансформатора, используемого в более традиционных автоматических трансмиссиях.
Этот гаситель кручения не является частью трансмиссии. Punch настоятельно рекомендует использовать так называемый двухмассовый маховик.