Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция

А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков

Роботизированные коробки передач и 

вариаторы. Конструкция

Москва

Инфра-М

2015

А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков

Роботизированные коробки передач и 

вариаторы. Конструкция

Москва

Инфра-М; Znanium.com

2015

Острецов, А.В.

Роботизированные коробки передач и вариаторы. Конструкция / А.В. 

Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков. – М.: Инфра-М; Znanium.com, 2015. –
95 с.

ISBN 978-5-16-103676-1 (online)

В учебном пособии рассмотрены особенности конструкций и принципы 
работы роботизированных коробок передач, клиноремённых и тороидных 
вариаторов, их преимущества и недостатки.

ISBN 978-5-16-103676-1 (online)
© А.В. Острецов, В.В. 

Бернацкий, А.Е. Есаков, 2014, 2015

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

Государственное образовательное учреждение 
высшего профессионального образования 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАМИ) 
 

 

А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков 
 
 

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ И ВАРИАТОРЫ 

КОНСТРУКЦИЯ 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по  
университетскому политехническому образованию в качестве 
учебного пособия для студентов высших учебных заведений,  
обучающихся по специальности  
«Наземные транспортно-технологические средства»  
 
Под общ. редакцией 
Засл. деятеля науки РФ, д.т.н., 
проф. В.М. Шарипова 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва  2014 

УДК  629.113 – 685

А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков. Роботизированные 
коробки передач. Конструкция/ Под общ. ред. В.М. Шарипова.– М.: 
Тракторы и сельхозмашины, 2014. – 95 с. 
 
В учебном пособии рассмотрены особенности конструкций и 

принципы работы роботизированных коробок передач, клиноремённых и тороидных вариаторов, их преимущества и недостатки.  
 
Рецензенты: начальник отдела тяжёлых наземных комплексов 
НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, д.т.н., проф. Б.Н. Белоусов; профессор кафедры «Тракторы и автомобили» МГАУ им. В.П. Горячкина, Заслуженный деятель науки и техники РФ, д.т.н., проф. Г.М. 
Кутьков.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© А.В. Острецов, В.В. Бернацкий, А.Е. Есаков, 2014 
© Московский государственный машиностроительный университет 
    (МАМИ) /Университет машиностроения/, 2014 
© Тракторы и сельхозмашины, 2014 
            

ОГЛАВЛЕНИЕ 
                            
Введение .................................................................................................... 5 
1. Роботизированные коробки передач ............................................... 6 
1.1 Особенности конструкций роботизированных коробок передач... 7 
1.2 Принцип работы роботизированной коробки передач ....................9 
2. Преселекторные коробки передач (коробки передач с двойным 
сцеплением) ……………………………………………………………. 13 
2.1. Преимущества и недостатки преселекторных коробок передач . 15 
2.2. Особенности конструкции преселекторной коробки передач с 
двойным мокрым сцеплением ............................................................... 17 
2.2.1. Система переключения передач .................................................. 22 
2.2.2. Система управления сцеплением и коробкой передач ............. 24 
2.3. Особенности работы преселекторной коробки передач с двойным 
мокрым сцеплением ................................................................................ 30 
2.3.1. Процесс трогания автомобиля с места ........................................ 31 
2.3.2. Процесс переключения на понижающую передачу с пропуском 
нескольких передач (на несколько ступеней вниз).............................. 34 
2.3.3. Блокирование трансмиссии на стоянке ....................................... 34 
2.3.4. Буксирование автомобиля............................................................. 36 
2.3.5. Защитные функции работы коробки передач и двойного 
мокрого сцепления .................................................................................. 37 
2.4. Особенности конструкции и работы преселекторной коробки 
передач с двойным сухим сцеплением ................................................. 38 
2.4.1. Особенности конструкции сцепления и коробки передач ........ 38 
2.4.2. Система переключения передач .................................................. 44 
2.4.3. Особенности системы управления преселекторной коробкой 
передач с двойным сухим сцеплением ................................................. 47 
3. Вариаторы .......................................................................................... 51 
3.1. Преимущества трансмиссий с вариаторами................................... 54 
3.2. Недостатки трансмиссий с вариаторами ....................................... 55 
3.3. Конструкция и принцип работы трансмиссии с клиноремённым 
вариатором ................................................................................................ 56 
3.3.1. Фрикционы переднего и заднего хода ........................................ 58 
3.3.2. Планетарный механизм ................................................................. 63 
3.3.3. Конструкция и принцип работы вариатора ................................ 65 
3.3.4. Регулирование силы сжатия дисков шкивов в зависимости от 
передаваемого крутящего момента........................................................ 71 

3.3.5. Регулирование силы сжатия дисков шкивов в зависимости от 
передаточного отношения ...................................................................... 74 
3.3.6. Компенсирование динамического нагнетания давления масла 75 
3.3.7. Система охлаждения масла........................................................... 77 
3.3.8. Шток выбора передач .................................................................... 78 
3.3.9. Система управления коробкой передач с клиноремённым     
вариатором ................................................................................................ 79 
3.4. Буксирование автомобиля................................................................ 87 
3.5. Принцип работы тороидного вариатора ........................................ 88 
Список литературы .............................................................................. 94 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Введение 

Общеизвестно, что автоматизация процесса управления автомобилем является одним из радикальных средств повышения безопасности его движения. Объектами автоматизации в автомобиле являются системы управления трансмиссией, тормозами, подвесками. 
Автоматизация управления трансмиссией автомобиля связана, 
как правило, с разработкой автоматических и автоматизированных 
систем управления сцеплениями и коробками передач (КП), а также 
систем распределения мощности между колёсами автомобиля. 
В настоящее время на легковых автомобилях получили широкое 
распространение автоматизированные механические КП (роботизированная и преселекторная) и  вариаторы.  
Роботизированные КП – наиболее дешевые (по себестоимости) и 
простые (по конструкции) автоматизированные трансмиссии в массовом производстве. В основном, они применяются на компактных автомобилях типа Peugeot 207 (2011 г.), Citroen C3   (2010 г.), Toyota 
Corolla (2007 г.) и др.   
Преселекторные КП (DCT – dual clutch transmission) первоначально устанавливались на гоночные прототипы Porsche 956 (1982 г.) 
и 962 (1984 г.). В массовом производстве они появились в 2003 г. на 
автомобилях VW Golf 32 IV поколения и Audi TT. В настоящее время 
эти КП устанавливаются на модели большинства автопроизводителей 
мира: Audi, Bugatti, Ford, Merсedes-Benz, Nissan, Porsche, Volkswagen 
и многие др. 
Трансмиссия с вариатором (CVT – Continuously Variable Transmission) была впервые установлена на автомобиль DAF-600 в 1958 г. 
голландским инженером Хубом Ван Доорном. Она была весьма несовершенна и ненадёжна. Только в 90-е годы ХХ века в связи с бурным 
развитием электроники и в результате разработки надёжного толкающего металлического ремня и толкающей металлической пластинчатой цепи, а также, вследствие внедрения автоматизированных 
систем управления прижимными муфтами шкивов вариатора, трансмиссии с вариаторами получили широкое распространение в массовом производстве автомобилей. 
Тороидные вариаторы по конструкции и технологии изготовления существенно сложнее, а по себестоимости – выше, чем клиноремённые вариаторы, поэтому в настоящее время в автомобилестроении не применяется.  
 

1. Роботизированные коробки передач 

Роботизированная коробка передач (РКП) представляет собой 
механическую коробку передач (МКП), в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. 
Преобразование МКП в автоматическую путём введения в конструкцию двух приводов, которые управляют сцеплением и КП, позволило получить самую дешевую (по себестоимости) автоматизированную трансмиссию для массового производства автомобилей. Такой 
тип трансмиссии обеспечивает прямую связь между колесами и двигателем, позволяя практически без потерь реализовывать запас мощности и крутящего момента.   
РКП сочетает в себе преимущества автоматической и механической КП: 
- удобство и лёгкость управления автомобилем. Автоматический 
режим снижает усталость водителя и обеспечивает возможность 
комфортного управления автомобилем практически в любых условиях движения. 
- обеспечивает автомобилю хорошую динамику разгона (у лучших 
образцов время переключения передач вверх составляет 0,05…      
0,06 с), высокую эффективность передачи мощности к ведущим колёсам (высокий КПД, как и у МКП - 98…99 %) и практически одинаковую топливную экономичность с автомобилями, оборудованными 
МКП; 
- простоту конструкции, хорошую ремонтопригодность и высокий 
уровень безотказности, так как основу её конструкции составляет базовая МКП; 
- относительно низкую себестоимость. Например, себестоимость  
РКП 2-Tronic Citroen выше себестоимости базовой МКП примерно на 
15 тыс. руб. [17]; 
- бóльший срок службы силового агрегата и трансмиссии автомобиля по сравнению с трансмиссией с МКП. 
При этом РКП бюджетных автомобилей значительно дешевле 
классических автоматических КП (АКП), но им присущи недостатки, 
связанные с применением простых и дешевых систем управления 
сцеплением и КП: 
- большое время переключения передач (0,3…0,5 с) в случае динамичного движения автомобиля, когда необходимо быстрое ускорение 
(например, при обгоне или перестроении в более скоростной ряд), для 
чего требуется переключение передач на одну или две ступени вниз. 

Этот недостаток проявляется на автомобилях, имеющих относительно высокую массу, с двигателями, не обеспечивающими достаточного запаса мощности при низкой частоте вращения коленчатого вала;    
- недостаточная плавность работы КП в городских условиях (с 
рывками и «провалами») из-за частого переключения передач (вниз - 
вверх), что снижает комфортабельность движения. Для повышения 
плавности работы КП в алгоритм управления сцеплением на время 
переключения передач введена функция принудительного буксования 
сцепления. Это, в свою очередь, привело к необходимости сохранения работоспособности сцепления путём разрыва потока мощности 
на довольно продолжительное время, что вызывает «провалы» при 
разгоне автомобиля. 
Устранение указанных недостатков связано с сокращением времени разрыва потока мощности от двигателя к ведущим колёсам, что 
требует совершенствования системы управления КП и приводит к 
росту себестоимости автомобиля. 

1.1. Особенности конструкций роботизированных  
коробок передач 

РКП состоит из следующих общих составных частей конструкции:  
- сцепления фрикционного типа;  
- МКП;  
- приводов сцепления и КП;  
- системы управления. 
Сцепление может быть сухим одно- или двухдисковым и мокрым 
многодисковым. РКП могут иметь электромеханические или электрогидравлические приводы управления сцеплением и переключением 
передач. В первом случае РКП называются собственно роботизированными КП, а во втором – секвентальными КП (от sequensum – последовательность), что связано с последовательным переключением 
передач в полуавтоматическом (ручном) режиме управления КП. 
При электромеханическом приводе исполнительными органами 
являются сервоприводы – актуаторы. Электрогидравлический привод 
осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые управляются 
электромагнитными клапанами. 
Электромеханический привод отличает невысокое время переключения передач (0,3…0,5 с), но и относительно небольшое энерго