Острецов А.В., Бернацкий В.В., Есаков А.Е. Роботизированные коробки передач. Конструкция

61

Система охлаждения фрикциона при этом работает с максимальной нагрузкой (скоростью) и по истечении достаточно короткого времени фрикцион охлаждается, и функции двигателя восстанавливаются.

Процессы трогания с места и передачи крутящего момента контролируются электронным блоком управления (ЭБУ) и регулируются с помощью электрогидравлической системы.

При управлении фрикционами ЭБУ трансмиссии учитывает следующие параметры:

-частоту вращения коленчатого вала двигателя;

-частоту вращения входного вала трансмиссии;

-положение педали подачи топлива;

-крутящий момент двигателя;

-температуру масла картере КП;

-информацию от тормозного привода: «тормозная педаль нажата». По этим параметрам рассчитывается величина требуемого давле-

ния масла, подаваемого к поршням фрикционов, а также величина силы тока управления электромагнитным клапаном регулирования давления. Пропорционально величине силы тока изменяется давление масла, подаваемого к поршням фрикционов, и, соответственно, передаваемый фрикционами крутящий момент.

Фактическое давление масла в гидросистеме фрикционов измеряется датчиком давления масла, расположенным в гидравлическом блоке управления, и постоянно сравнивается с требуемым давлением.

Если фактическое давление масла в гидросистеме фрикционов 0,4 МПа (4 бар) и выше, клапан управления фрикционами 6 (рис. 35) перекрывается, подача масла к включённому фрикциону прекращается, и он размыкается.

Клапан 3 давления предварительного управления обеспечивает подачу масла к клапану 4 регулирования давления в гидросистеме фрикционов под постоянным давлением величиной примерно 0,5 МПа (5 бар).

В зависимости от силы тока управляющего сигнала, рассчитанного ЭБУ трансмиссии, клапан 4 обеспечивает управляющее давление масла, влияющее на положение клапана 6 управления фрикционами. Чем выше сила тока управляющего сигнала, тем выше управляющее давление масла.

62

Рис. 35. Схема гидросистемы фрикционов:

1 – масляный насос; 2 – сетчатый фильтр; 3 – клапан давления предварительного управления; 4 – электромагнитный клапан регулирования давления в гидросистеме фрикционов; 5 – электромагнитный клапан охлаждения фрикционов; 6 – клапан управления фрикционами; 7 – предохранительный клапан; 8 – датчик измерения давления в магистрали управления фрикционами; 9 – золотник селектора; 10, 11 – фрикционы соответственно переднего и заднего хода

Клапан 6, к которому поступает масло из основной гидросистемы трансмиссии, регулирует давление масла в гидросистеме фрикционов и, таким образом, передаваемый крутящий момент от двигателя. Чем выше управляющее давление, обеспечиваемое клапаном 4, тем выше давление в гидросистеме фрикционов.

63

Нагнетаемое в гидросистему фрикционов масло проходит через предохранительный клапан 7 к золотнику ручного управления 9. В соответствии с положением селектора золотник 9 направляет масло либо к фрикциону переднего хода (положение «D»), либо к фрикциону заднего хода (положение «R»). Из разомкнутого фрикциона масло сливается в масляный картер КП.

При положениях селектора «N» и «P» золотник перекрывает поступление масла к обоим фрикционам, и оно из фрикционов сливается в масляный картер трансмиссии.

3.3.2. Планетарный механизм

Направление вращения для движения задним ходом изменяется с помощью планетарного механизма /планетарной КП/ (рис. 36).

Рис. 36. Фрикционны и планетарный механизм (планетарная КП):

1 – эпициклическая шестерня; 2 – сателлит; 3 – двойное сцепление с планетарным механизмом; 4 – промежуточная передача; 5 – водило; 6 – фрикцион (многодисковый тормоз) заднего хода; 7 – фрикцион переднего хода; 8 – входной вал КП с солнечной шестерней

64

Солнечная шестерня планетарного механизма (вход) выполнена заодно с входным валом 8 и соединена с ведущими (стальными) дисками фрикциона 7 переднего хода. Водило (выход) соединено с ведущей шестерней 4 промежуточной передачи и ведомыми (металлокерамическими) дисками фрикциона 7 переднего хода. Эпициклическая шестерня 1 соединена с сателлитами и ведомыми (металлокерамическими) дисками. Ведущие (стальные) диски фрикциона (тормоза) 6 заднего хода соединены с картером КП.

Когда двигатель работает, то автомобиль стоит на месте, крутящий момент от двигателя подводится к планетарному механизму через входной вал с солнечной шестерней 2 (рис. 37), с которой находятся в зацеплении сателлиты 4, а с ними – сателлиты 5. Через сателлиты 5 крутящий момент передаётся на эпициклическую шестерню 1. Водило 3 сателлитов остаётся неподвижным, потому что оно соединено с промежуточной передачей, а автомобиль стоит на месте. Эпициклическая шестерня 1 вращается вхолостую с частотой равной половине частоты вращения коленчатого вала двигателя в том же направлении, что и коленчатый вал двигателя.

Рис. 37. Схема планетарного механизма (направление вращения деталей при работающем двигателе и неподвижном автомобиле):

1 – эпициклическая шестерня; 2 – входной вал КП с солнечной шестерней; 3 – водило; 4 – сателлит 1; 4 – сателлит 2

Для движения передним ходом фрикцион переднего хода замыкается и соединяет входной вал КП с водилом. Планетарный механизм

65

блокируется и вращается как единое целое в том же направлении, что и коленчатый вал двигателя. При этом его передаточное число планетарного механизма равно 1.

Для движения задним ходом фрикцион (тормоз) заднего хода замыкает эпициклическую шестерню на картер КП. Крутящий момент передается на водило, которое вращается в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала двигателя. При этом передаточное число планетарного механизма равно (1-k), где k – характеристика планетарного ряда, равная отношению числа зубьев эпициклической шестерни к числу зубьев солнечной шестерни. Скорость движения автомобиля задним ходом ограничивается системой управления.

Через промежуточную передачу крутящий момент двигателя передается на вариатор, а оттуда – на главную передачу. Путём подбора передаточного числа промежуточной передачи обеспечивается согласование работы КП с различными двигателями.

3.3.3. Конструкция и принцип работы вариатора

Вариатор состоит из одной передачи, которая включает два шкива, соединенные клиновым металлическим ремнем или металлической цепью. Шкив образуют два конических диска, один из которых подвижен. Этим обеспечивается изменение диаметра шкива. Для управления работой шкивов используется гидравлическое давление масла. Конические диски имеют угол наклона 20°, при котором обеспечивается перемещение ремня или цепи по поверхности шкива с наименьшим сопротивлением.

Большинство современных вариаторов используют гибкий металлический ремень рис. 38), состоящий из нескольких (10...12) полос стали 1 и связанных с ними стальных фасонных элементов 2. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения между шкивами и боковыми поверхностями ремня 3, который имеет высокую прочность, долговечность, гибкость (минимальный радиус изгиба 30 мм) и низкий уровень шума.

На вариаторах Multitronic (Audi) и Lineartronic (Subaru) вместо металлического ремня применена металлическая цепь, состоящая из набранных в ряд пластин 2, соединенных составными осями 1 (рис. 39). Когда диски шкива 3 сближаются, они зажимают между собой выступающие по бокам оси 1.

67

бы.

Чтобы цепь в процессе работы создавала минимальный уровень шума, она состоит из пластин двух размеров. В этом случае оси, соединяющие пластины, входят в контакт со шкивами через неравные

диаметр ведущего шкива увеличивается, а ведомого – уменьшается, и, соответственно, уменьшается передаточное отношение. При дальнейшем разгоне автомобиля вариатор поддерживает наиболее рациональную частоту вращения коленчатого вала двигателя, при которой реализуется максимальная мощность и обеспечиваются наилучшие динамические свойства автомобиля.

Сжатие шкивов вариатора производится с помощью специального привода. Каждый из шкивов имеет по одному гидроцилиндру 2 и 8 для прижатия подвижных дисков (прижимные гидроцилиндры) и одному гидроцилиндру 6 и 12 для изменения передаточного отношения вариатора (регулировочные гидроцилиндры) (рис. 42).

В основу работы вариатора положена двухконтурная система гидравлического управления, которая позволяет с помощью небольшого объема масла быстро изменять передаточное отношение и при

68

относительно невысоком давлении масла с достаточным усилием сжимать диски шкивов.

Рис. 41. Работа вариатора:

а – наибольшее передаточное число (2,4); б – наименьшее передаточное число (0,4): 1 – ведущий шкив; 2 – ведомый шкив; 3 – ведущая шестерня главной передачи; 4 – ведомая шестерня промежуточной передачи

Процесс регулирования шкивов очень быстрый, что требует соответствующего количества масла в гидравлической системе. Чтобы сократить необходимый объем масла, регулировочные гидроцилиндры имеют меньшую опорную площадь по сравнению с прижимными гидроцилиндрами.

Тарельчатая 3 и цилиндрическая 7 пружины в системах управления ведущего и ведомого шкивов поджимают цепь при отсутствии давления в гидравлической системе. Под действием цилиндрической пружины 7 в ведомом шкиве вариатор при отсутствии давления в гидравлической системе устанавливается в положение наибольшего передаточного отношения.

Для передачи крутящего момента требуется большое усилие прижатия дисков 4 и 9 шкивов 5 и 11 к цепи 10. Это усилие обеспечивается соответствующим давлением масла в прижимных гидроцилиндрах 2 и 8.

Клапан 5 давления предварительного управления (рис. 43, 44) обеспечивает подачу масла к клапану 4 регулирования давления в гидросистеме регулирования передаточного отношения вариатора под постоянным давлением величиной примерно 0,5 МПа (5 бар). В зависимости от силы тока управляющего сигнала, рассчитанного ЭБУ КП, клапан 4 обеспечивает управляющее давление масла, влияющее на положение клапана 3 регулирования передаточного отношения ва-

69

риатора. Чем выше сила тока управляющего сигнала, тем выше управляющее давление масла.

Рис. 42. Привод для сжатия шкивов вариатора:

1 – датчик крутящего момента; 2, 8 – прижимные гидроцилиндры; 3 – тарельчатая пружина; 4 – подвижный диск ведущего шкива; 5 – ведущий шкив; 6 и 12 – регулировочные гидроцилиндры; 7 – цилиндрическая пружина; 9 – подвижный диск ведомого шкива; 10 – цепь; 11 – ведомый шкив

В зависимости от управляющего давления масла клапан 3 подает масло под давлением в регулировочные гидроцилиндры шкивов 1 или 2.

При управляющем давлении 0,18...0,22 МПа (1,8...2,2 бар) клапан 3 регулирования передаточного числа закрыт. При давлении менее 0,18 МПа (1,8 бар) масло нагнетается в регулировочный гидроцилиндр шкива 1, а из регулировочного гидроцилиндра шкива 2 – сли-

70

вается в картер КП. Шкивы вариатора устанавливаются в положение наименьшего передаточного числа (см. рис. 44).

При управляющем давлении более 0,22 МПа (2,2 бар) масло нагнетается в регулировочный гидроцилиндр шкива 2, а из регулировочного гидроцилиндра шкива 1 – сливается в картер КП. Шкивы вариатора устанавливаются в положение наибольшего передаточного числа (см. рис. 43).

Рис. 43. Процесс регулирования передаточного числа вариатора (наибольшее передаточное число):

1 – ведущий шкив; 2 – ведомый шкив; 3 – клапан регулирования передаточного числа вариатора; 4 – клапан регулирования давления масла; 5 – клапан давления предварительного управления; 6 – клапан предварительного давления масла