Современные гидрокинетические трансмиссии

Рис. ZF Services

ZF Aftermarket расширяет свой портфель продуктов Sachs, представляя 55 гидрокинетических трансмиссий нового поколения для автоматических трансмиссий, используемых в пассажирских транспортных средствах.

Эти новые конструкции характеризуются тем же качеством, что и оригинальные детали, произведенные ZF и предназначенные для заводской сборки (OE) в новых моделях автомобилей, и спецификациями, соответствующими оригинальному оборудованию (OEM). В то же время это новое поколение датчиков крутящего момента удовлетворяет растущий спрос на вторичном рынке, поэтому представляется целесообразным напомнить сотрудникам ремонтной мастерской о его основных технических характеристиках.

Сечение гидрокинетической трансмиссии современного легкового автомобиля

Строительство и эксплуатация

Преобразователь крутящего момента работает по принципу гидравлической муфты, состоящей из двух коаксиальных роторов, закрытых в герметичной камере, заполненной маслом. Первое из этих лопастных колес, функционирующее как роторный насос, соединено с коленчатым валом двигателя, а другое представляет собой турбину, соединенную с входным валом редуктора. Вращательное движение насоса заставляет заполнить поток масляной камеры, который, когда он ударяется о лопасти турбины, заставляет его вращаться. Эта простейшая конструкция характеризуется относительно низким механическим КПД, поскольку скорости обоих роторов всегда асинхронны, а крутящий момент не передается гидравлической муфтой полностью.

Этот недостаток в значительной степени устраняется за счет использования дополнительного вращающегося элемента, т.е. руль расположен между насосом и турбиной. Это вызывает отклонение направления потока текучей нефти с целью увеличения значения момента, воздействующего на колесо турбины. Крутящий момент, поглощаемый таким образом усиленным двигателем, передается в турбину пропорционально разности скоростей обоих роторов. Наибольший прирост крутящего момента возникает, когда ротор насоса уже вращается, а ротор турбины все еще неподвижен. Затем происходит самое большое изменение направления потока масла, проходящего через рулевое колесо.

Поперечное сечение гидравлического датчика крутящего момента (P - рабочее колесо насоса, T - ротор турбины, L - ротор рулевого колеса, F - односторонняя муфта)

Расход масла в гидротрансформаторе ниже точки сцепления, т. Е. С большой разницей в оборотах насоса и турбины

Гидравлический датчик крутящего момента с блокировочной муфтой

Теоретически этот прирост крутящего момента должен уменьшаться до нуля, что достигается, когда обороты насоса и турбины полностью синхронизированы. На практике, однако, всегда есть разница в скорости этих элементов, которая может быть уменьшена максимум до 0,98. Такое проскальзывание вызывает некоторую потерю мощности и увеличивает расход топлива для транспортных средств, оснащенных старыми типами гидрокинетической трансмиссии. В более новом случае этому противодействует использование дополнительных фрикционных муфт (блокировок), которые обездвиживают насос и турбину после того, как они достигли минимального скольжения.

Гидравлический датчик крутящего момента с блокировочной муфтой

В прошлом это решение использовалось лишь частично при включении мостовой муфты только при движении на высоких передачах. Это имело место, например, в случае гидрокинетических трансмиссий, взаимодействующих с пятиступенчатой ​​автоматической коробкой передач ZF 5 HP. Современные гидрокинетические трансмиссии имеют муфту, которая соединяет насос со всеми передачами и как можно скорее и как можно чаще. В настоящее время для включения и отключения мостовой муфты контроллер трансмиссии использует сигналы от датчиков, которые реагируют на: частоту вращения двигателя, передаваемый крутящий момент, частоту вращения турбины, включенную передачу в любой момент, вращение входного вала и температуру жидкости ATF.

Если скорость вращения турбины уменьшается из-за увеличения сопротивления движению, разница в ее вращении относительно насоса и сопровождающее его изменение в потоке масла заставляют рулевое колесо замедляться до тех пор, пока оно полностью не остановится односторонней муфтой. Передаточное число увеличивается автоматически, и фрикционная муфта расцепляется.

Циркуляция масла между вращающимися элементами зубчатой ​​передачи

Функции в системе привода

Благодаря своим вышеописанным свойствам, гидрокинетическая трансмиссия в транспортном средстве работает в двух диапазонах: в качестве передачи, изменяющей значение передаваемого крутящего момента, и в качестве постоянного соединения двигателя с трансмиссией после включения мостового сцепления. В обоих этих диапазонах реализованы стандартные функции классической фрикционной муфты, то есть как плавное начало движения, так и передача привода на отдельных передачах, чьи диапазоны передач дополнительно увеличены в результате асинхронной работы насоса и турбины. Расход нефтяного потока на отдельных этапах работы иллюстрируется прилагаемой схемой так называемого лопасти лопасти, показывающие форму и функции лопастей всех трех колес.

В рабочей фазе с отключенным гидротрансформатором гидротрансформатор имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что демпфирование крутильных колебаний, создаваемых двигателем, намного лучше, чем в других конструкциях. Этот эффект не возникает при включенном мостовом соединении, поэтому необходимо использовать механический демпфер крутильных колебаний.

В настоящее время в соединительных муфтах используются три типа виброгасителей:

• расположен за турбиной, которая поэтому является частью первичной массы глушителя и изолирована от входного вала коробки;

• классический, размещенный перед турбиной образующий часть вторичной массы, соединенный с входным валом;

• двойной, характеризующийся широким диапазоном демпфирующих крутильных колебаний и позволяющий очень рано переключать мостовую муфту, что обеспечивается двумя последовательно соединенными глушителями с различными характеристиками.

Смещая часть массы на первичную или вторичную сторону, демпфирующие свойства оптимизируются для данной комбинации двигателя и трансмиссии.

Третье из этих решений, называемое «TwinTD», теперь также используется в дизельных двигателях, поскольку оно ограничивает до минимума диапазон, в котором гидротрансформатор работает с проскальзыванием. Это снижает шум работы привода, расход топлива и нагрузку на мостовую муфту и масло ATF.

Конструкция гидротрансформатора и его параметры: динамическое соотношение, размеры, конструкция демпфера крутильных колебаний и тип мостового сцепления - всегда адаптированы к конкретной модели двигателя, его силовым характеристикам и передаче крутящего момента, а также к конструкции автоматических коробок, в которых эти компоненты всегда находятся неотъемлемая часть.

Интеграция гидротрансформатора с автоматической коробкой передач

Внедрение более эффективных систем демпфирования и более точного управления мостовой муфтой позволило дополнительно уменьшить проскальзывание трансмиссии с первой передачи. Современные конструкции гидрокинетических трансмиссий снижают расход топлива до 6%. Это в сочетании с современными 8- или 9-ступенчатыми автоматическими коробками передач ZF с большим общим передаточным числом также повышает комфорт и безопасность.

Поперечное сечение коробки передач с многодисковым сцеплением HCC

Как и все продукты и услуги ZF, отдел ZF Aftermarket предлагает комплексные решения для ремонтных мастерских. Компоненты, изготовленные ZF, обеспечивают оптимальную производительность при условии их регулярного специализированного обслуживания. Эксперты ZF рекомендуют заменять гидравлическое масло в интегрированных коробках передач после каждых 100 000 км пробега автомобиля.

Нетрадиционное решение

В автомобилях с наиболее мощными двигателями вместо типичного преобразователя используется специальная многодисковая муфта HCC (гидродинамически охлаждаемая муфта). Это муфта с гидродинамическим охлаждением со специальным внутренним масляным контуром, усиленная дисками рабочего сцепления - так называемый эффект НСС. Сцепление используется для взаимодействия с традиционными автоматическими коробками передач, передавая высокие скорости и крутящие моменты. Благодаря значительному улучшению охлаждения ГЦК, они могут использоваться в транспортных средствах с высокими тепловыми требованиями. Низкий момент инерции и компактный дизайн делают их идеальным элементом не только для спортивных применений, но и для других специальных транспортных средств.

Редактирование на основе материалов ZF Services

Рекламная статья

Похожие