Метка: КПП
Чиним АКПП за 17 тысяч рублей. Ремонт для бедных
Переключение передач автомобиля
После трогания с места на первой передаче необходимо немедленно переходить на высшие передачи, максимально используя для движения автомобиля прямую, а если есть возможность, и ускоряющую передачи.
Не следует допускать длительного движения на низших передачах, а также переключения передач через ступень, минуя промежуточную передачу (например, с первой на третью). Длительное движение на низших передачах приводит к перегреву и повышенному износу двигателя и перерасходу горючего. Включение передач через ступень влечет за собой повышенный износ и выкрашивание зубьев шестерен, скручивание валов, заедание кареток на шлицах валов и изгиб вилок включения коробки передач.
Для безударного и бесшумного включения шестерен коробки передач при переходе с низшей передачи на высшую применяется так называемый способ двойного выключения сцепления. Способ этот заключается в следующем. Разгоняют автомобиль, увеличивая число оборотов коленчатого вала двигателя. После этого снижают обороты коленчатого вала, и одновременно выключают сцепление, рычаг переключения передач ставят в нейтральное положение, включают и сразу же выключают сцепление, далее включают высшую передачу, увеличивают обороты коленчатого вала и плавно включают сцепление.
При обычном способе перехода с низшей передачи на высшую рычаг переключения несколько задерживают в нейтральном положении для обеспечения бесшумности переключения. Задержка нужна для выравнивания окружных скоростей вводимых в зацепление шестерен коробки передач.
Излишний разгон автомобиля при переключении передач вредно отражается на двигателе и сопровождается перерасходом горючего. Слишком малый разгон автомобиля при переходе на высшие передачи проявляется в заметном снижении скорости движения, стуках двигателя, рывках при начале движения на включенной передаче. При движении на высших передачах необходимо следить за тем, чтобы двигатель не перегружался, и своевременно переходить на низшие передачи. Признаками перегрузки являются снижение скорости движения при неизменном положении педали управления дроссельной заслонкой (подачей топлива), неравномерная работа двигателя, рывки автомобиля.
Переход с высшей на низшую передачу вызывается необходимостью увеличить тяговое усилие на ведущих колесах (подъем, неровности дороги, слабый грунт) и при потере инерции во время движения накатом.
Переключают передачи с высшей на низшую, применяя «промежуточный газ» для выравнивания окружных скоростей вводимых в зацепление шестерен промежуточного и вторичного валов коробки передач. Переключают передачи в следующем порядке:
- снижают обороты коленчатого вала двигателя и одновременно выключают сцепление;
- рычаг переключения передач ставят в нейтральное положение;
- включают сцепление и одновременно нажимают на педаль управления дроссельной заслонкой (подачей топлива);
- выключают сцепление и одновременно снижают обороты коленчатого вала;
- включают низшую передачу, затем сцепление и одновременно увеличивают обороты коленчатого вала.
При таком способе передачи переключаются совершенно бесшумно и плавно.
При управлении легковыми автомобилями и грузовыми автомобилями небольшой грузоподъемности применяется более простой способ переключения передач с высших на низшие. Для этого выключают сцепление и одновременно увеличивают обороты коленчатого вала двигателя, быстро переводят рычаг переключения передач в положение очередной низшей передачи, плавно включают сцепление и одновременно, увеличивают обороты коленчатого вала.
При последовательном переключении передач важно не допускать потери скорости вследствие задержки переключения, резкого или преждевременного включения сцепления, а также вследствие ударного включения передач.
Назначение и устройство коробки передач автомобиля
Коробка передач служит для изменения тяговой силы на колесах автомобиля в зависимости от сопротивления движению и дает автомобилю возможность двигаться задним ходом. Коробка передач позволяет, кроме того, при выключении передач отсоединять ведущие колеса автомобиля от двигателя, обеспечивая тем самым возможность запуска двигателя и его работу на холостом ходу.
Коробка передач представляет собой механизм, состоящий из набора шестерен, которые могут вводиться в зацепление в различных сочетаниях.
Каждое сочетание зацепления шестерен коробки называется ступенью или передачей. Число ступеней (передач) в коробке передач зависит от конструкции автомобиля и обычно бывает от трех до пяти (не считая передачи заднего хода). В соответствии с этим коробки передач называются трехступенчатыми, четырехступенчатыми и пятиступенчатыми.
Рис. Коробка передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: 1 — сальник; 2 — задняя крышка картера; 3 — шарикоподшипник вторичного вала; 4 — картер коробки передач; 5 — маслоотражательное кольцо; 6 — вторичный вал; 7 — вилка переключения шестерни (каретки) первой передачи и заднего хода; 8 — шестерня (каретка) первой передачи и заднего хода; 9 — рычаг переключения передач; 10 — верхняя крышка картера; 11 — шестерня второй передачи; 12 — втулка шестерни второй передачи; 13 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 14 — каретка второй и третьей передач; 15 — вилка каретки второй и третьей передач; 16 — зубчатая ступица; 17 — регулировочные прокладки; 18 — упорное кольцо; 19 — зубчатый венец шестерни третьей передачи; 20 — шестерня третьей передачи; 21 — роликоподшипник; 22 — шарикоподшипник первичного вала; 23 — первичный вал; 24 — передняя крышка картера; 25 — маслоотражательное кольцо; 26 — роликоподшипник промежуточного вала; 27, 29, 32 и — шестерни промежуточного вала; 28 — пробка сливного отверстия картера; 30 — ось промежуточного вала; 31 — промежуточный вал; 34 — промежуточная шестерня заднего хода
Зацепление различных пар шестерен осуществляется при помощи кареток (шестерен), передвигаемых вдоль валов коробки. В зависимости от числа подвижных кареток коробки разделяются на двухходовые (две каретки) и трехходовые (три каретки).
Принцип работы автомобильных коробок передач
Принцип работы автомобильных коробок передач независимо от их конструктивного оформления и числа передач одинаков. Рассмотрим их устройство и работу на примере трехступенчатой двухходовой коробки передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69.
Первичный (ведущий) вал 23 выполнен заодно с шестерней 20 третьей передачи и с зубчатым венцом 19. Первичный вал через сцепление соединяется с коленчатым валом двигателя.
Вторичный (ведомый) вал 6 является как бы продолжением первичного вала и расположен с ним на одной оси. Хвостовик вторичного вала сидит в роликоподшипнике 21, установленном в конце первичного вала. Вторичный вал вследствие этого может вращаться независимо от первичного.
На вторичном валу установлены две шестерни 8 и 11 и зубчатая ступица 16. Шестерня 8 (каретка) сидит на валу на шлицах и может перемещаться вдоль его оси. Шестерня 11 имеет зубчатый венец 13. Она посажена на вторичном валу на бронзовой втулке 12, поэтому свободно вращается на валу. На ступице установлена каретка 14 второй и третьей передач, которая перемещается по ступице.
Промежуточный вал 31 представляет- собой блок шестерен 27, 29, 32 и 33, свободно вращающийся на оси 30.
Промежуточная шестерня 34 заднего хода посажена на ось на бронзовой втулке и свободно вращается на оси.
Первичный и вторичный валы установлены в гнездах картера коробки на шарикоподшипниках 22 и 3. Ось 30 промежуточного вала закрепляется в гнездах картера неподвижно, промежуточный же вал 31 вращается на оси на роликоподшипниках 26. Ось промежуточной шестерни заднего хода неподвижно закреплена в специальных гнездах картера.
Шестерня 20 первичного вала с шестерней 27 промежуточного вала, а также шестерня 33 с промежуточной шестерней 34 заднего хода находятся в постоянном зацеплении. В постоянном зацеплении находятся также шестерня 29 промежуточного вала и шестерня 11 вторичного вала. Каретки 8 и 14 могут перемещаться по вторичному валу и вводиться в зацепление: каретка 14 своими внутренними зубьями с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала или с зубчатым венцом 13 шестерни 11; каретка 8 с шестерней 32 или 34.
При положении кареток, изображенном на рисунке, крутящий момент от двигателя будет передаваться с первичного вала через шестерни 20 и 27 на блок шестерен промежуточного вала.
Однако на вторичный вал крутящий момент передаваться не будет, так как при изображенном положении кареток 8 и 14 вторичный вал разобщен как с первичным, так и с промежуточным валами. Такое положение кареток называется нейтральным. В нейтральное положение каретки ставятся при запуске двигателя и работе двигателя на холостом ходу (на месте или при движении автомобиля накатом).
Рис. Схема включения шестерен и передачи крутящего момента в трехступенчатой коробке передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: а — первая передача; б — вторая передача; в — третья передача; г — задний ход; I — положение рычага при включении первой передачи; II — положение рычага при включении второй передачи; III — положение рычага при включении третьей передачи; IV — положение рычага при включении заднего хода
Чтобы привести автомобиль в движение, надо передать крутящий момент вторичному валу. Для этого каретку 8 или 14 следует ввести в зацепление с одной из шестерен промежуточного вала, при котором обеспечивалось бы получение наибольшего передаточного отношения, а следовательно, и наибольшего крутящего момента на вторичном валу. Передвинем каретку 8 вправо и введем ее в зацепление с шестерней 32 промежуточного вала, как это показано на рис. а. Такое положение кареток соответствует первой передаче.
Чтобы включить вторую передачу, необходимо вывести каретку 8 из зацепления с шестерней 32, а затем, передвинув (по рис. б влево) каретку 14, ввести последнюю в зацепление с зубчатым венцом 13 шестерни 11, постоянно находящейся в зацеплении с шестерней 29 промежуточного вала.
Переходить со второй передачи на третью нужно в той же последовательности, что и с первой передачи на вторую. При этом каретка 14 выводится из зацепления с зубчатым венцом 13 шестерни 11 и вводится в зацепление с зубчатым венцом 19 шестерни 20 первичного вала (рис. в), первичный и вторичный валы начинают вращаться как одно целое.
Для движения задним ходом следует перевести обе каретки в нейтральное положение, а затем каретку 8 передвинуть влево и ввести в зацепление с промежуточной шестерней 34 заднего хода. При этом направление вращения вторичного, вала изменится на обратное.
Для легкого и безударного переключения передач необходимо, чтобы окружные скорости шестерен, вводимых в зацепление, были одинаковы. Окружная скорость шестерни зависит от числа оборотов вала, на котором она сидит, и от ее диаметра: чем больше диаметр шестерни и число оборотов вала, тем больше ее окружная скорость. Для облегчения безударного переключения передач и уменьшения износа зубьев шестерен в коробках передач, в частности в коробке передач автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69, предусмотрено специальное устройство — синхронизатор каретки включения второй и третьей передач.
Синхронизатор выравнивает окружные скорости вращения шестерен перед вводом их в зацепление. Устроен он следующим образом. На конце вторичного вала 1 установлена на шлицах и закреплена стопорным кольцом 14 зубчатая ступица 6 синхронизатора. На наружных зубьях ступицы установлена каретка 10 второй и третьей передач, охватываемая вилкой 8. В трех пазах ступицы установлены ползуны 11 блокирующего устройства, соединяемые при помощи шариков 9 фиксаторов с кареткой 10. По обеим сторонам ступицы расположены блокирующие бронзовые кольца 4. Каждое блокирующее кольцо имеет зубчатый венец и пазы 47 для ползунов; внутренняя поверхность кольца выполнена конусообразной.
Синхронизатор расположен между зубчатым венцом 13 шестерни 15 первичного вала и зубчатым венцом 3 шестерни 2 второй передачи. Основания зубчатых венцов шестерен 2 и 15 имеют конусные поверхности.
Рис. Устройство и схема работы синхронизатора коробки передач: а — положение деталей синхронизатора при Выравнивании окружных скоростей; б — положение деталей синхронизатора при включенной передаче; в — детали синхронизатора; 1 — вторичный вал коробки передач; 2 — шестерня второй передачи; 3 — зубчатый венец шестерни второй передачи; 4 — блокирующее кольцо; 5 — упорная шайба; 6 — зубчатая ступица; 7 — пружина; 8 — вилка каретки второй и третьей передач; 9 — шарик фиксатора; 10 — каретка второй и третьей передач; 11 — ползун; 12 — регулировочные прокладки; 13 — зубчатый венец шестерни первичного вала; 14 — стопорное кольцо зубчатой ступицы; 15 — шестерня первичного вала; 16 — первичный вал; 17 — паз для ползуна ступицы
При включении второй или третьей передачи каретка 10 синхронизатора при помощи переключающего устройства перемещается вместе с ползунами 11 по ступице 6. Ползуны, входящие в пазы 17 блокирующих колец 4, прижимают кольцо к конусной поверхности соответствующего зубчатого венца шестерни. Вследствие трения, возникающего между соприкасающимися конусными поверхностями, блокирующее кольцо немного сдвигается в сторону вращения зубчатого венца до упора пазов в боковые поверхности ползунов. При этом скошенная поверхность.торцов зубьев каретки 10, упираясь в скошенную поверхность торцов зубьев кольца 4, не дает зубьям войти в зацепление, вследствие чего обеспечивается сильное прижатие кольца 4 к конусной поверхности зубчатого венца. В результате сильного трения конусов скорости вращения валов уравниваются, каретка 10 сдвигается дальше, выжимая шарики 9 фиксаторов, и своими зубьями входит в промежутки зубьев венца 13, бесшумно включая соответствующую передачу.
Управление коробкой передач осуществляется при помощи рычага 6; качающегося в шаровой опоре крышки картера коробки передач.
В той же крышке в гнездах установлены, два ползуна 3 и 12, которые могут перемещаться вдоль своих осей, скользя при этом в гнездах крышки коробки. Каждый из этих ползунов соединен с вилкой: ползун 12 каретки первой передачи и заднего хода с вилкой 11, ползун 3 каретки второй и третьей передач с вилкой 10.
Концы вилок вмещаются в кольцевых проточках, имеющихся в каретках, и не мешают кареткам свободно вращаться вместе со вторичным валом. При продольном же перемещении вилок, каретки передвигаются вдоль вала и тем самым вводят в зацепление соответствующие шестерни. Посредством перемещения рычага, а следовательно, и вилок с каретками происходит переключение передач в коробке.
Для предотвращения произвольного выключения передач и одновременного включения нескольких передач в механизме переключения передач предусмотрены специальные устройства фиксаторы (стопоры) — для фиксирования рычага в определенном положении и замки, не позволяющие одновременно включать несколько передач.
В трехступенчатых коробках передач с двумя ползунами фиксатор одновременно выполняет и роль замка.
Рис. Механизм переключения передач коробки передач автомобилей ГАЗ-60 и ГАЗ-69А: 1 — пружина фиксатора; 2 — боковая крышка картера коробки передач; 3 — ползун вилки каретки второй и третьей передач; 4 — отжимная скоба; 5 — пружина отжимной скобы; 6 — рычаг переключения передач; 7 — пружина рычага переключения передач; 8 — колпак; 9 — шаровая опора; 10 — вилка каретки второй и третьей передач; 11 — вилка каретки первой передачи и заднего хода; 12 — ползун вилки каретки первой передачи и заднего хода; 13 — сухари фиксатора
Фиксатор состоит из двух полых сухарей 13, скользящих в специальном гнезде, сделанном в крышке коробки передач. Под действием пружины 1 сухари заскакивают в углубления, имеющиеся в соответствующих местах ползунов. Сухари надежно удерживают ползуны от самопроизвольного перемещения, а также предотвращают возможность одновременного перемещения, обоих ползунов.
Передвинуть оба ползуна сразу и включить, таким образом, одновременно две передачи нельзя по следующей причине. Как только один из ползунов передвинется настолько, что сухарь выйдет из углублений, оба сухаря окажутся придвинутыми друг к другу вплотную. Общая длина сдвинутых сухарей подобрана так, что второй сухарь уже не сможет выйти из углубления примыкающего к нему ползуна и тем самым надежно заперт ползун.
Чтобы не произошло случайное включение заднего хода, в крышке коробки передач, несколько ниже шаровой опоры, расположена отжимная скоба 4 с пружиной 5, нажимающей на конец рычага 6. Поэтому для включения заднего хода (и первой передачи) к рычагу нужно приложить повышенное усилие, чтобы отвести скобу в сторону.
В картер коробки передач заливается трансмиссионное масло до уровня отверстия контрольной пробки.
Как правильно заменить масло в автомате и вариаторе
Правильные действия при замене масла в автомате и вариаторе. Продли жизнь своей коробке передач.
Виды коробок передач автомобиля
Сегодня я постарался рассказать об основных типах коробок передач. Как работают и какие основные различия.
Как убивают МКПП. Сохраняем ресурс
Можно ли убить механическую коробку передач?
Как установить короткоходную кулису (шорт-шифтер)
В этом эпизоде ребята устанавливают короткоходную кулису на субару мамы Мартина.AG
5 вещей которые нельзя делать с Роботизированной коробкой передач
Как устроен вариатор. Как он работает?
Многих пугает вариатор, но что это, как он устроен? Вы увидите на примере коробка К310 Тайоты Авенсис устройство вариатора, узнаете принцип его работы и причины выхода из строя.
Контрактная коробка — кот в мешке?
В чем отличие АКПП Mazda 3 и 6 . Что выбрать ремонт или контрактную коробку?
Коробка переключения передач (КПП) ЗИЛ-130
Коробка переключения передач (КПП) ЗИЛ-130 — механическая, имеет пять передач для движения вперед и одну для движения назад. Пятая передача прямая. Коробка передач снабжена двумя синхронизаторами инерционного типа для включения второй и третьей, четвертой и пятой передач. Фиксаторы и кольца синхронизатора изменены. Фиксаторы состоят из двух симметричных полуцилиндров, между которыми помещены по две цилиндрических пружины, прижимающие полуцилиндры фиксаторов к внутренней поверхности отверстия.
Синхронизаторы в сборе старой и новой конструкции взаимозаменяемы.
Рис. Коробка передач ЗИЛ-130: 1 — первичный вал; 2, 22, 31, 46 и 54 — подшипники; 3, 29, 32 и 48 — стопорные кольца; 4 — крышка заднего подшипника первичного вала; 5 — синхронизатор четвертой и пятой передачи: 6 — втулка шестерни четвертой передачи; 7, 41 — шестерни четвертой передачи; 8 и 39 — шестерни третьей передачи; 9 — вилка переключения четвертой и пятой передач; 10 — вилка переключения второй и третьей передач; 11 — крышка коробки передач, 12 — установочная втулка; 13 — шарик фиксатора; 14 — пружина фиксатора; 15 — штифт замка стержней переключения передач; 16 — шарик замка, 17 — синхронизатор второй и третьей передач; 18 и 35 — шестерня второй передачи; 19 — вилка переключения первой передачи и заднего хода, 20 — шестерня первой передачи и заднего хода; 21 — сапун; 23 — кронштейн стояночного тормоза; 24 — червяк привода спидометра; 25 — барабан стояночного тормоза; 26 фланец с отражателем; 27 — гайка фланца вторичного вала; 28 — сальник; 30 — гайка промежуточного вала; 33 — картер коробки передач; 34 — вторичный вал; 36, 40 и 42 — опорные шайбы; 37 и 43 — замочные кольца; 38 — шестерня заднего хода промежуточного вала; 44 — промежуточный вал; 45 — шестерня привода промежуточного вала; 47 — заглушка; 49 — резиновое кольцо; 50 — блокирующим палец; 51 — роликоподшипник; 52 — гайка первичного вала; 53 — установочная втулка; 55 — распорная втулка; 56 — ось блока шестерен заднего хода; 57 — блок шестерен заднего хода; 58 — крышка люка коробки отбора мощности; 59 — пробка контрольно-наливного отверстия; 60 — шестерня привода спидометра; 61 — сливная пробка с магнитом; 62 — предохранитель включения первой передачи и заднего хода; 63 — ось промежуточного рычага; 64 — крышка коробки передач; 65 — фиксатор рычага переключения передач; 66 — опора рычага; 67 — пружина; 68 — рычаг переключения передач; 69 — промежуточный рычаг; 70 — упор; 71 — стержень переключения первой передачи и заднего хода; 72 — стержень переключения четвертой и пятой передач, 73 — стержень переключения второй и третьей передач; 74 — штуцер гибкого вала спидометра; 75 — передний подшипник первичного вала. Примечание — с декабря 1972 г. маслосгонная канавка первичного вала 1 заменена сальником.
Коробка передач автомобиля прикреплена к картеру сцепления на четырех шпильках, ввернутых в тело картера сцепления. Центрирование коробки осуществляется по фланцу крышки 4 заднего подшипника первичного вала.
В правой стенке картера имеется резьбовая пробка 59 контрольно-наливного отверстия, через которое коробку передач заправляют маслом при отсутствии коробки отбора мощности. В левой стенке картера, внизу, имеется спускное отверстие, закрываемое резьбовой пробкой 61, которая снабжена магнитом, притягивающим мелкие частицы металла из масла. В картере с обеих сторон сделаны два люка с фланцами для крепления коробки отбора мощности. От коробки передач допускается отбор мощности до 30 л.с.
Привод спидометра состоит из пятизаходного червяка 24 и шестерни 60, имеющей 17 зубьев (передаточное число червячной пары привода спидометра 3, 4).
Работа синхронизаторов
При включении синхронизированной передачи происходит следующее: каретка 2 синхронизатора вместе с вилкой 9 или 10 перемещается в сторону включаемой передачи. При этом движение каретки через три фиксатора передается конусным кольцам 3, которые жестко связаны между собой с помощью трех блокирующих пальцев 1, до упора в конус шестерни.
Рис. Устройство синхронизатора:
1 — блокирующий палец; 2 — каретка; 3 — конусное кольцо; 4 — фиксатор; 5 — пружина; 6 — конус шестерни
Из-за разности окружных скоростей включаемых элементов (шестерня и каретка синхронизатора) и осевого давления, передаваемого через фиксаторы, которые удерживают каретку от свободного осевого перемещения, на конических поверхностях возникает момент трения. Под действием момента трения происходит смещение каретки относительно блока конусных колец до упора в блокирующую поверхность пальцев 1, которая препятствует свободному осевому движению каретки. Вследствие этого происходит выравнивание окружных скоростей переключаемых элементов (происходит синхронизация).
После выравнивая окружных скоростей переключаемых элементов блокирующие поверхности пальцев не будут препятствовать осевому перемещению каретки и произойдет включение выбранной передачи без шума и удара.
Для нормальной работы синхронизаторов ЗИЛ-130 и предупреждения и преждевременного износа колец необходимо правильно и своевременно регулировать свободный ход педали сцепления. Если сцепление «ведет», переключение передач становится затруднительным. В случае включения синхронизированных передач с шумом следует немедленно выяснить причину неисправности и устранить ее.
Уход за коробкой передач
При смене масла, а также при разборке коробки передач не допускать попадания в нее грязи, песка, которые могут вызвать заедание шестерен, вращающихся на вторичном валу. Надо очищать магнит сливной пробки и промывать воздушные каналы сапуна, ввернутого в установочный болт крепления крышки. Засорение этих каналов вызывает повышение давления в картере коробки, что приводит к течи масла.
При разборке коробки передач нужно проверять надежность стопорения и затяжку гаек 27, 30 и 32; момент затяжки должен быть не менее 25 кгс*м. Стопорение указанных гаек осуществляется вдавливанием утоненного края гайки в паз вала. Вдавливание надо производить бородком с закругленным концом, чтобы предотвратить разрыв края гайки. Отвертывать гайки нужно ключом с длинным плечом без предварительного выправления вдавленного края гайки.
Lada Granta с роботизированной КПП поступит в продажу в феврале 2015 года
С приходом Бу Андерссона АвтоВАЗ словно подменили. Если раньше отечественный автомобильный производитель не баловал потенциальных покупателей своей продукции новинками, то теперь они сыплются словно из рога изобилия. Очередная из них – Lada Granta с роботизированной коробкой переключения передач.
«Робот», который будет устанавливаться на автомобили с бензиновым двигателем объемом 1,6 литра мощностью 108 лошадиных сил, по замыслу руководства АвтоВАЗа должен стать отличной альтернативой четырехступенчатой автоматической коробке переключения передач Jatco. Впрочем, доплатить за роботизированную коробку переключения передач все-таки придется. Если Lada Granta с двигателем мощностью 98 «лошадок» и «автоматом» сейчас можно купить всего за 383600 рублей, то за версию с «роботом», пусть и оснащенную чуть более мощным двигателем, будущим покупателям придется выложить уже примерно 450 тысяч рублей.
Хотя вряд ли только ценовой фактор окажется решающим при выборе типа трансмиссии для Lada Granta. Куда важнее для будущих покупателей будет вопрос, связанный с надежностью роботизированной коробки переключения передач. Но здесь как раз беспокоиться не стоит. Инженеры АвтоВАЗа уже успели опробовать классический «робот», построенный на базе обыкновенной механической коробки переключения передач, на модели Priora. К тому же «робот» для Lada Granta получит новые электроактуаторы ZF и сцепление Valeo, что должно еще больше увеличить надежность данного узла. Да и намерение АвтоВАЗа устанавливать роботизированную коробку переключения передач на Lada Vesta, которая в серийном исполнении дебютирует в 2015 году, и автомобили Datsun вселяет уверенность в том, что новую коробку переключения передач довели до ума. Ну а в реальных условиях оценить Lada Granta с роботизированной коробкой переключения передач первые покупатели смогут уже совсем скоро. У официальных дилеров автомобили с «роботом» появятся уже в феврале 2015 года.
Новая АКПП для Mercedes, теперь 9G-Tronic
Компания Mercedes-Benz приступила к оборудованию своих автомобилей E350 Blue Tec девятиступенчатой автоматической коробкой под названием 9G-Tronic.
Новый агрегат автоматической трансмиссии пришёл на смену предыдущему поколению 7G-Tronic, революции, правда, не совершив: динамика разгона и мощность машин с обновленной трансмиссией осталась на том же уровне. До скорости 100 км/час Mercedes E350 разгоняется, как и прежде, за 6,6 сек. Впрочем, новый «автомат» несколько убавил аппетит силовой установки: автомобиль теперь потребляет в смешанном цикле 4,1 литров топлива на сто километров пробега против 4,5 литров с семидиапазонной АКПП. К тому же новая трансмиссия смогла хоть на одну ступеньку приблизить автомобиль к природе: с применением 9G-Tronic удалось снизить выброс СО2. АКПП 7G-Tronic была первой семиступенчатой автоматической коробкой, которая была введена в 2003 году. Но в последние годы её значительно потеснила по своим показателям новая восьмиступенчатая коробка передач ZF, используемая прямыми конкурентами Mercedes’а — BMW и Audi.
Добавление нового агрегата в линейке Mercedes E-Class позволило переоборудовать и иную модификацию — Е220 BlueEfficiency Edition, которая теперь вместо шестиступенчатой «механики» получит семидиапазонную автоматическую коробку передач. Как и на более мощной модели, изменения в трансмиссии, никак не повлияв на мощность и динамику, позволили уменьшить расход горючего с 3,83 литров на 100 км до 3,66 литров.
Переоборудование автомобилей позволило к тому же Штутгарту добиться соответствия новому EURO-6.
Компания представила также новый ряд моделей Е-класса. Вновь была продемонстрирована модификация E200 NGD с двигателем, работающим на природном газе. Это двухлитровый 154-сильный мотор с крутящим моментом 270 Нм, расходом топлива 4,3 литра на сто километров, обеспечивающий разгонную динамику 10,4 сек от «нуля» до «сотни».
Вопрос о появлении подобной модели с применением газа в качестве топлива на нашем рынке пока остаётся открытым.
Ступенчатая коробка передач. Устройство и принцип действия
Механическая коробка (переключения) передач (МКПП или МКП) — разновидность коробки передач, механизм, предназначенный для ступенчатого изменения передаточного отношения, в котором выбор передачи осуществляется оператором (водителем) вручную. Названа так, поскольку весь её основной функционал реализуется исключительно за счёт механических устройств, без применения гидравлических или электрических элементов (в отличие от гидромеханической или электромеханической трансмиссий, содержащих в своей конструкции, соответственно, гидравлические и электрические элементы).
Ступенчатые простые коробки передач широко применяются в трансмиссиях транспортных средств, так как отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. К коробкам передач этого вида предъявляются следующие требования:
- высокие тягово-динамические качества ТС
- высокая прочность, жесткость, надежность и долговечность
- высокий КПД, особенно на наиболее употребляемых передачах
- легкость управления и бесшумность работы
- надежное фиксирование включенной и выключенной передач, недопущение одновременного включения двух передач
- малые размеры и масса
Предъявляемые требования определяют рациональную конструкцию коробки передач и ее отдельных частей.
На большинстве изучаемых колесных транспортных средствах устанавливаются пятиступенчатые трехходовые простые коробки передач (пять ступеней для движения вперед и одна ступень заднего хода). Число «ходов» коробки передач соответствует числу подвижных элементов, с помощью которых осуществляется включение тех или иных передач.
Пятиступенчатая коробка передач имеет 3 вала:
- ведущий 7, связанный при помощи сцепления с коленчатым валом двигателя
- ведомый 5, установленный соосно с ведущим валом 7 и соединенный с карданной передачей
- промежуточный вал 6 с закрепленными на нем шестернями
Валы установлены на подшипниках качения в картере, служащем одновременно и масляным резервуаром, с наливным, контрольным и сливным отверстиями, а также вентиляционным устройством. В картере закреплена ось с установленным на ней на подшипниках блоком 7 шестерен ЗХ. Шестерня 17 выполнена заодно с ведущим валом и находится в постоянном зацеплении с соответствующей шестерней 16 промежуточного вала, в результате чего промежуточный вал получает от ведущего вала вращение с постоянным передаточным числом, которое определяется отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей. Шестерни ведомого вала (кроме шестерни I передачи и ЗХ) находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала, но установлены на ведомом валу свободно (могут вращаться относительно вала, но не перемещаться вдоль него). Поэтому, хотя промежуточный вал при работе двигателя и включенном сцеплении будет вращаться, вращение к ведомому валу, а следовательно, и к ведущим колесам движителя передаваться не будет (нейтральное положение).
Рис. Схема пятиступенчатой коробки передач
Включение передач обеспечивается двумя синхронизаторами — 2 и 3 и шестерней 4 I передачи и ЗХ, которые установлены на ведомом валу на шлицах и могут перемещаться вдоль вала. Механизм переключения передач содержит рычаг управления, валики (штоки) с вилками, перемещающими синхронизаторы и каретку 4, фиксаторы и предохранительное замковое устройство, установленные в крышке коробки передач. Синхронизаторы имеют зубчатые венцы, которые при включении передач входят в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами шестерен постоянного зацепления, что обеспечивает передачу вращающего момента на ведомый вал и далее к ведущим колесам движителя. Передаточное число между промежуточным и ведомым валами определяется отношением числа зубьев шестерни ведомого вала к числу зубьев шестерни промежуточного вала. Передаточное число между ведущим и ведомым валами, т. е. общее передаточное число коробки передач представляет собой произведение двух передаточных чисел, одно из которых — между ведущим и промежуточным валами, а другое — между промежуточным и ведомым валами.
Чем больше передаточное число коробки передач, тем больше при одном и том же вращающем моменте двигателя вращающий момент, передаваемый к ведущим колесам, а скорость движения ТС соответственно меньше. На I передаче, когда передаточное отношение самое большое, обычно осуществляют трогание ТС с места и первоначальный разгон, а также движение в особо трудных условиях. Включение I передачи обеспечивается передвижением шестерни 4 вперед и введением ее в зацепление с шестерней 8 промежуточного вала. По мере улучшения условий движения осуществляется включение более высоких передач с меньшими передаточными числами, когда не требуется значительного увеличения тяговой силы на ведущих колесах, а скорость движения ТС возрастает.
Высшей в приведенной схеме коробки передач является V передача, которая получается соединением ведущего 1 и ведомого 5 валов при помощи зубчатых венцов ведущего вала и синхронизатора 2; передаточное число в этом случае равно единице (прямая передача).
При движении ТС на прямой передаче промежуточный вал коробки передач вращается вхолостую.
Задний ход обеспечивается перемещением шестерни 4 назад и введением ее в зацепление с одной шестерней блока 7 3Х. Другая шестерня блока находится в постоянном зацеплении с шестерней 11, жестко связанной (закрепленной с помощью шпонки) с промежуточным валом.
Вращающий момент передается от ведущего вала к ведомому через следующие детали:
- при включении I передачи — через шестерни 16, 17, 8 и 4
- II — через шестерни 16, 17, 9, 10 и синхронизатор 3
- III — через шестерни 16,17, 12, 13 и синхронизатор 3
- VI — через шестерни 16,17,14, 15 и синхронизатор 2
- V — через шестерню 16 и синхронизатор 2
- ЗХ — через шестерни 16, 17, 11, блок шестерен 7 и шестерню 4
Для более плавного зацепления и бесшумной работы шестерни постоянного зацепления обычно выполняют косозубыми. Углы и направление наклона зубьев на различных парах шестерен подбирают так, чтобы осевые силы на валах получались наименьшими. Эти осевые силы обычно воспринимаются радиальным шариковым подшипником, устанавливаемым на одном из концов вала. Другой конец вала опирается на роликовый цилиндрический подшипник. Этим предотвращается возникновение дополнительных напряжений в подшипниках в результате теплового удлинения валов. Гнезда подшипников закрываются крышками с уплотнительными прокладками. В случае выхода конца вала наружу в крышках устанавливают уплотнения, предотвращающие вытекание смазки. Этому же способствуют маслосгонные канавки на валах.
Смазывание деталей в коробке передач осуществляется разбрызгиванием при вращении шестерен или с помощью масляного насоса. Для смазывания используют специальные трансмиссионные масла.
Коробка передач обычно крепится к картеру сцепления и устанавливается вместе с двигателем на эластичных опорах на раме.
Для примера на рисунке приведен продольный разрез коробки передач автомобиля КамАЗ.
В последнее время наблюдается тенденция к установке на транспортных средствах большой грузоподъемности, предназначенных для тяжелых условий работы, дополнительной коробкой передач — понижающей или ускоряющей (в некоторых случаях — одновременно обеих). Наличие понижающей дополнительной коробки передач, обычно устанавливаемой за основной в одном и том же картере, позволяет увеличить общее передаточное число между двигателем и ведущими колесами при движении на всех передачах в основной коробке передач. Ускоряющая дополнительная коробка передач, устанавливаемая обычно перед основной в одном с нею картере, позволяет увеличить скорость движения ТС и уменьшить вращающие моменты на валах основной коробки передач. Кроме того, в основной коробке передач устанавливают 2 промежуточных вала, а шестерни постоянного зацепления выполняют прямозубыми, что позволяет уменьшить размеры и массу коробки передач.
Рис. Коробка передач (продольный разрез) автомобиля КамАЗ:
1 — ведущий вал; 2 — крышка заднего подшипника ведущего вала; 3 — регулировочная прокладка; 4 — шток рычага; 5 — опора штока; 6 — пружина; 7 — опора рычага переключения передач; 8 — ось блока шестерен ЗХ; 9 — блок шестерен ЗХ; 10 — роликоподшипник; 11 — верхняя крышка; 12 — крышка заднего подшипника ведомого вала; 13 — задний шарикоподшипник ведомого вала; 14 — втулка; 15 — фланец крепления карданного вала; 16 — крышка подшипника; 17— сферический роликоподшипник; 18 — промежуточный вал; 19 — картер коробки передач; 20 — ведомый вал; 21 — крышка переднего подшипника промежуточного вала; 22 — картер сцепления; 23 — вилка выключения сцепления; 24 — вал вилки выключения сцепления; 25 — муфта выключения сцепления
Механизм управления коробкой передач
Механизм управления коробкой передач соединяет ручной рычаг управления коробкой передач, расположенный под рулевым колесом, с механизмом переключения на боковой крышке коробки. Благодаря этому водитель, переставляя рычаг в соответствующее положение, включает передачи, необходимые по условиям движения.
Рис. Схема механизма управления коробкой передач:
1 — вал управления коробкой передач; 2 — упорная шайба; 3 — кожух головки вала; 4 — головка вала управления; 5 — ось рычага; 6 — рычаг управления коробкой передач; 7 — пружина; 8 — шпонка; 9 — волнистая шайба; 10 — подшипник вала управления; 11 — верхняя регулировочная шайба; 12 — нижняя регулировочная шайба; 13 — труба рулевой колонки; 14 — тяга управления переключателем; 15 — рычаг переключателя; 16 — вкладыш рычага; 17 — нижний рычаг управления переключателем; 18 — тяга переключения передач; 19 — сальник вала управлении; 20 — возвратная пружина; 21 — шайба возвратной пружины; 22 — рычаг переключении передач; 23 — шайба; 24 — сальник; 25 — картер рулевого механизма; 26 — кронштейн верхнего рычага управления переключателем; 27 — клин; 28 — поводов верхнего рычага, 20 — вкладыш поводка; 30 — сухарь тяги; 14, 31 — верхний рычаг управления переключателем
Рычаг 6 установлен в головке вала 1 управления и может поворачиваться на оси 5, запрессованной в головке. Наружный конец рычага оканчивается пластмассовой рукояткой, а внутренний имеет сферическую головку, которая входит в отверстие шпонки 6, приваренной контактной сваркой к валу 1. На другой стороне вала имеется еще одна такая же шпонка, но без отверстия. Эти шпонки входят в продольные пазы головки 4. Вал таким образом может перемещаться относительно головки в осевом направлении, а поворачиваться только вместе с ней. Если опустить наружный конец рычага 6 из нейтрального положения вниз, вал 1 поднимется в верхнее положение, а если поднять вверх, вал опустится в нижнее положение. При повороте рычага 6 около рулевой колонки вместе с ним поворачиваются и головка 4 вала, и вал. На конец рычага 6 надета тугая пружина 7, удерживающая рычаг от вибрации при езде по неровной дороге.
Вал управления представляет собой тонкостенную стальную трубу, помещенную внутри трубы 13 рулевой колонки. Концы вала свободно вставлены внизу в горловину картера 25 рулевого механизма, а наверху — в подшипник 10 вала, представляющий собой муфту из цинкового сплава, укрепленную болтами на трубе рулевой колонки. В верхнюю часть подшипника запрессована полиамидная втулка. На нижний конец вала надета возвратная пружина 20, зажатая между горловиной картера рулевого механизма и шайбой 21, надетой на вал. Эта пружина при выключении передач возвращает вал кверху, помогая водителю поставить механизм переключения в нейтральное положение. К валу приварена шайба 23, на которой лежит войлочная уплотнительная шайба-сальник 24, не пропускающая пыль и воздух, загрязненный газами от двигателя, в пассажирское помещение кузова. В отверстие горловины картера рулевого механизма также установлен сальник 19 для защиты от грязи рабочей поверхности вала управления. Между головкой 4 вала и подшипником 10 вставлена с натягом волнистая стальная шайба 9. Благодаря этому головка вала зажата между подшипником и упорной шайбой 2, вставленной в трубу рулевой колонки. Натяг шайбы регулируют шайбами 11 и 12, которые укладывают в таком количестве, чтобы высота шайбы 9 в сжатом состоянии была бы равна примерно 0,5 мм. Это устройство гасит угловые колебания рычага 6 управления коробкой. Концы вала управления точно калиброваны по наружному диаметру для того, чтобы вал плавно и легко перемещался и поворачивался в горловине картера и в подпятнике.
Для соединения вала управления с механизмом переключения коробки у нижнего конца вала установлены два рычага: рычаг переключения передач 22 и верхний рычаг 31 управления переключателем. Рычаг 22 переключения передач основанием в виде кольца надет на вал управления и приварен к нему. В отверстие на конце этого рычага вставлен шарнирно верхний конец тяги 18, нижний конец которой соединен с рычагом 15 переключателя. Таким образом, при повороте вала управления вследствие поворота рычага 6 переключатель механизма переключения тоже поворачивается.
Верхний рычаг 31 управления переключателем установлен на кронштейне 26, являющемся одновременно хомутом для креплении трубы рулевой колонки на картере рулевого механизма. Кронштейн 26 имеет два ушка, в отверстия которых запрессованы пластмассовые втулки. В эти втулки вставлена ось с напрессованным на нее, а затем приваренным рычагом 31. В промежутке между ушками кронштейна на эту ось надет поводок 28 рычага. Он затянут на оси клином 27 с гайкой. Чтобы поводок не проворачивался, на оси в этом месте сделана лыска. Благодаря поводку, заключенному между ушками, ось не может выскочить из кронштейна. Основное назначение поводка — передавать осевое перемещение вала 1 рычагу 31 управления переключателем. Для этого поводок имеет на конце вилку, в которую вставлен стальной вкладыш 29, надетый своей прорезью на основание-кольцо рычага 22 переключения передач. При осевом перемещении вала 1 вкладыш движется вместе с валом и поворачивает поводок, а с ним и рычаг 31. В отверстие верхнего рычага 31 управления переключателем вставлена резиновая втулка с металлической гильзой, развальцованной во втулке. В отверстие этой гильзы вставлена ось сухаря 30, закрепленная от выпадания шплинтом. Сухарь надет на конец тяги 14 управления переключателем. Благодаря резьбе на тяге и двум контргайкам сухарь можно переставлять на тяге и таким образом регулировать ее рабочую длину. Длина тяги 18 переключения передач не регулируется.
Тяга 14 передает движение от верхнего рычага 31 нижнему рычагу 17, установленному на боковой крышке коробки передач. Из рисунка (вид Б) видно, что нижний рычаг 17 имеет на конце вилку с вкладышем 10 аналогично поводку 28 верхнего рычага. Вкладыш надет на сектор рычага 15 переключателя. При повороте рычага 17 вал переключателя перемещается в осевом направлении, вследствие чего кулак переключатели войдет в паз соответствующей вилки переключения передач.
Для включения первой и второй передач водитель сначала перемещает рычаг 6 управления коробкой вверх по направлению к ободу рулевого колеса. При этом внутреннее плечо рычага опускает вал управления вниз, сжимая возвратную пружину 20. Опускаясь вниз, вал при помощи поводка 28 поворачивает рычаг 31, который, в свою очередь, с помощью тяги 14 поворачивает нижний рычаг 17, а последний передвигает переключатель в положение, необходимое для включения первой и второй передач. После этого водитель поворачивает рычаг 6 вверх или вниз, смотри по тому, какую передачу (первую или вторую) ему нужно включить. Вместе с рычагом 6 поворачивается вал 1, а следовательно, и рычаг 22 переключения передач, который с помощью тяги 18 повернет переключатель в нужном направлении. Кулак переключателя при этом передвинет вилку включения вперед или назад и включит таким образом необходимую передачу.
Чтобы включить третью или четвертую передачу, не нужно перемещать вал 1 в осевом направлении. В этом случае рычаг 6 необходимо лишь повернуть от нейтрального положения. Для включения передачи заднего хода нужно отжать сначала рычаг 6 вниз до упора, преодолев при этом сопротивление пружины упора заднего хода, а затем повернуть рычаг 6 вверх против часовой стрелки. Вал 1 управления при этом поднимется вверх от нейтрального положения, что вызовет перемещение переключателя, необходимое для зацепления его кулака с рычагом вала включения заднего хода.
При правильной регулировке механизма управления вал управления должен легко подниматься вверх под действием возвратной пружины, как только механизм будет стронут с зафиксированного положения, и опускаться вниз от небольшого усилия водителя. При включении заднего хода усилие, необходимое для перемещения рычага управления коробкой, должно быть заметно большим, чем при включении передач переднего хода. Затруднительное переключение передач переднего хода и в особенности тугое перемещение вала управления в осевом направлении служат признаком необходимости регулировки механизма управления. Для этого, включив третью или четвертую передачу, регулируют рабочую длину тяги 14 управления переключателем, перемещая вдоль тяги сухарь 30 так, чтобы поводок 28 верхнего рычага 31 управления переключателем установился бы перпендикулярно оси рулевой колонки. После этого сухарь закрепляют, затягивая обе контргайки в упор с торцами сухаря.
Между нижним рычагом 15 переключателя и упором заднего хода должен быть зазор 0,05—0,25 мм при таком положении переключателя, когда кулак его находится на расстоянии 3,5 мм от торца крышки (как показано на рисунке). Зазор между рычагом и упором регулируют прокладками 12, которые кладут под упор.
Механизм переключения, т. е. боковая крышка в сборе, монтируется на коробке передач при нейтральном положении всех шестерен.
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).