Třecí variátory CVT pro automobily

1. Třecí variátory CVT pro automobily Obr.1.  Polotoroidní CVT + Power-split systém [1] Obr.2.  Powertoros Unit [2] Vypracoval: Zimmerman Martin Předmět: Tribologie (ZTR) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

2. Obsah přenášky • Úvod • Seznámení s obsahem přednášky • Historie třecích CVT (Continuously Variable Transmission) • Geometrie třecích CVT a komponenty variátoru • Zatěžovací mechanismus u třecích CVT • Změna převodového poměru variátoru • Trakční mazivo • Výdrž a spolehlivost třecích CVT • Systémy pro distribuci výkonu • Geared neutral systém • Power – split systém • Vozidla užívající polotoroidní CVT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3. vynalezl a první patent podal Charles W. Hunt patentováno pod č. 197 472 v USA plně toroidní CVT první použití po roce 1900 v automobilech „friction drive car“ kontakt kov na kov, nízká životnost 1920 General Motors 1950 Charles E. Kraus, polotoroidní VCT pro vojenská vozidla 1978, NSK započala vývoj polotoroidní CVT s názvem Powertoros Unit 1999, instalování jednotek Powertoros ve vozidlech Nissan Cedric a Nissan Gloria Historie třecích CVT Obr.3.  První patent toroidního CVT [6] Obr.4.  Půltoroidní CVT od Ch.E. Krause [6] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

4. Geometrie třecích CVT a komponenty variátoru • dva disky tvořící kavitu; výkonová kladka • spojnice bodů OO´ neprochází středem křivosti kavity; axiální síla u výkonové kladky • čisté valení v bodě kontaktu pokud bod E leží na ose vstupního a výstupního disku • převodový poměr variátoru • poměr úhlových rychlostí vstupního a výstupního hř. • poměr vzdáleností kontaktních bodů od osy hřídele Movie .1. Základní komponenty třecího CVT [5] Obr .5.  Geometrie polotoroidního CVT [1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

5. Zatěžovací mechanismus u třecích CVT • efektivní přenos výkonu; dostatečná kontaktní síla • rozložení kontaktního tlaku v bodě kontaktu dle Herzovy teorie • možnost vyjádření nezbytné axiální síly na parametru  Mechanismy pro generování zatěžovací síly • Hydraulický systém (plnětoroidní CVT) • výborná schopnost regulace velikosti síly vzhledem ke kroutícímu momentu • silné hydraulické čerpadlo; malé rozměry pístu • je vyžadován hydraulický regulační systém • Mechanický systém (zatěžovací vačka) • změna velikosti přítlačné síly vzhledem ke kroutícímu momentu • spolehlivé • neschopnost přizpůsobovat velikost síly vzhledem k velikosti redukčního převodu Obr.6. Nezbytná axiální síla pro funkci CVT [2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

6. Změna převodového poměru variátoru • není užito přímé síly • síla použita na vyosení výkonové kladky • síla produkována hydraulickými písty • síla není ovlivněna přenášeným výkonem Fáze při změně převodového poměru variátoru • Poz.1. není vyosení, není generována žádná síla • Poz.2. + Poz.3. při vyosení ve směru vygenerována síla A • Poz.4. návrat kladky • Poz.5. vyosení opačným směrem než v Poz.2. • Poz.6. návrat do původní polohy • vzhledem ke značným rychlostem kladky a disků stačí vyosení klady o 0,1 – 1 mm Obr.7.  Zobrazení pozic výkonové kladky [3] Obr.8.  Změna natočený výkonových kladek [3] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

7. Trakční mazivo • počátky vývoje trakčních maziv v USA r. 1978, Monsanto, cykloalkylbenzen • nutnost separace ploch nacházející se v kontaktní oblasti • zajištění i běžných funkcí – mazání, chlazení • klínový profil molekul • při zatížení uspořádaná molekulární struktura • tloušťka filmu v kontaktu řádově 0,001mm Obr.9.  Trakční mazivo v místě kontaktu [4] Movie.2.  Mazání v kontaktu [5] Obr.10.  Molekulární struktura trakčního oleje [3] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

8. Výdrž a spolehlivost třecích CVT • únavové opotřebení součástí v kontaktu • Snížení nekovových vměstků v materiálu • zvýšení obsahu austenitu v oceli • užití nitridování • unášení tvrdých částic mazivem do místa kontaktu • otisknutí tvrdých částic do povrchu Obr.11.  Množství oxidických vměstků v ocelích [6] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

9. Systémy pro distribuci výkonu • mnoho studií na propojení planetového mechanismu s toroidním CVT • oba systémy zahrnují dva režimy • low-speed mode (reverzace, rozjezd vozidla) • high-speed mode (vysokootáčkový běh) Geared neutral systém • nepotřebuje rozběhovou spojku Power – split systém • nutnost použití rozběhové spojky • použití duální planetové převodovky • Účinnost mechanismu až 96% Obr.12.  Geared neutral systém [5] Obr.13.  Power – split systém [4] Movie.3.  Geared neutral systém [5] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

10. Vozidla používající polotoroidní CVT Obr.14.  Nissan Cedric[7] Obr.15.  Nissan Cedric - interiér [7] Obr.16.  Nissan Gloria [7] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

11. Použité materiály Zdroje [1] MIYATA, Shinji. Development of the POWERTOROS UNIT Half Toroidal CVT(3). NSK Technical Journal – MOTION & CONTROL [online]. Oct. 2001, No. 11 [cit. 2006-3-09]. Dostupné z <http://www.jp.nsk.com/app01/en/catalog/index.cgi?ec=technical >. ISSN1342-3630 [2] IMANISHI, Takashi. Development of the POWERTOROS UNIT Half Toroidal CVT(2). NSK Technical Journal - MOTION & CONTROL [online]. Apr. 2001, No. 10 [cit. 2006-3-09]. Dostupné z <http://www.jp.nsk.com/app01/en/catalog/index.cgi?ec=technical >. ISSN1342-3630 [3] ISHIBASHI, Ken. Nissan's CVT Technologies [online]. c1999, [cit.2006-03-16]. Dostupné z: <www.nissanglobal.com/PDF/tcvt_e.pdf> [4] NSK Automotive Products [online]. C1998, [cit.2006-02-15]. Dostupné z:< http://www.live-net.co.jp/livenet/gallery/020423/htcvt/index.html >. [5] Overview of the IVT system [online]. C2006, [cit.2006-04-01]. Dostupné z: <http://www.torotrak.com/IVT/works/>. [6] MACHIDA, Hisashi. Development of the POWERTOROS UNIT Half Toroidal CVT. NSK Technical Journal - MOTION & CONTROL [online]. Oct. 2000, No. 9 [cit. 2006-3-05]. Dostupné z <http://www.jp.nsk.com/app01/en/catalog/index.cgi?ec=technical >. ISSN1342-3630 [7] The 37th Tokyo Motor Schow [online]. C2003, [cit.2006-02-28]. Dostupné z:< http://press.nissan-global.com/TOKYO_MOTOR_SHOW_2003/EN/LINE_UP/jp.html >. Děkuji za pozornost 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11