Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi IasiFacultatea de Mecanica

Tipuri de transmisii

Studenti: Andronic Ionut AlinBibire Ioan ClaudiuDiaconescu Catalin Levarda EdmundTudurean Petrica Lucian

Cutia de viteze automat cu 8 rapoarte de la ZF (8HP)

Jurnalitii publicaiei Chiana Automotive News au nominalizat transmisia automat 8HP, de la ZF, ca fiind Transmisia anului 2011. Criteriile nominalizrii au luat n considerare consumul sczut de combustibil al automobilelor echipate cu 8HP, calitatea schimbrilor de trepte i performanele mecanice. Aceeai transmisie automat, 8HP, a fost premiat i de BMW datorit performanelor dinamice i de consum de combustibil ale automobilelor care o utilizeaz.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HPProducia pentru cutia de viteze automat 8HP a debutat n 2008 la fabrica ZF Friedrichshafen din Saarbrucken. Acesta nlocuiete versiunea 6HP cu 6 rapoarte. n anul 2009,BMW 760 Li, cu motorizare V12, a fost primul automobil echipat cu cutia de viteze automat 8HP. BMW ofer cutia de viteze automat 8HP pentru toat gama de automobile. De asemenea, Chrysler 300, Dodge Charger, Bentley Mulsanne i Rolls-Royce Ghost sunt echipate cu 8HP de la ZF.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP componente1. mecanism planetar 42. ambreiaje multidisc3. mecanisme planetare 1,2 i 34. frne multidisc5. hidrotransformator6. modul mecatronicCutia de viteze automat8HP utilizeaz 4mecanisme planetare(1, 3) simple pentru realizarea celor 8 trepte de vitez.Hidrotransformatorul(5) (convertizorul de cuplu) conine un amortizor de vibraii torsionale i un ambreiaj de blocare. Cuplarea i decuplarea treptelor de vitez i realizeaz cu ajutorulambreiajelor i a frnelor multidisc(2, 4). Comanda i controlul tuturor elementelor de cuplare i a blocrii hidrotransformatorului este realizat demodulul mecatronic(6).

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP seciune

Transmisia automat8HP se preteaz la cupluri de intrare ntre300 i 1000 Nm. Din acest motiv poate echipa automobile cu traciune spate sau integral. Datorit intervalului larg de cuplu ce poate fi transmis, 8HP echipeaz automobile din clasa compact, mare, lux i SUV. Comparativ cu 6HP, noua transmisie automat 8HP ofer 2 rapoarte de transmitere n plus. n acelai timp masa toat a cutiei a sczut cu aproximativ 3%, la89 kg(ulei de transmisie inclus).

Masa transmisiilor automate ZF (5HP, 6HP, 8HP) n raport cu cuplul transmisGama de variaie a rapoartelortransmisiei 8HP, de7.0, permite obinerea unei acceleraii foarte bune ale automobilului ct i funcionarea motorului, n regim stabilizat, la turaia optim pentru reducerea consumului de combustibil. Pentru formarea i cuplarea celor 8 trepte sunt utilizate doar4 mecanisme planetare simplei5 elemente de cuplare(ambeiaje i frne multidisc). Pentru fiecare schimbare de treapt doar 2 elemente de cuplare i schimb starea (nchis sau deschis) ceea ce permite un control precis al procesului de schimbare al treptei de vitez. De asemenea, utilizarea eficient a elementelor de cuplare permite minimizarea pierderilor prin frecare, ceea ce conduce la creterea randamentului transmisiei i la reducereaconsumului de combustibil a motorului.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP programul de schimbare al treptelor La frnri brute ale automobilului cutia de viteze automat 8HP este capabil s efectuezeschimbri de viteze extreme, 8-2 sau 7-1. Datorit construciei modulare, cutia de viteze automat 8HP se preteaz dezvoltrilor ulterioare n ceea ce privetehibridizarea electric. Primul nivel este reprezentat de automobilele cu sistem Stop&Start. Pentru acestea, cutia de viteze automat 8HP este prevzut cu unacumulator hidraulic de impuls(HIS) care este utilizat n faza de repornire amotorului termic, pentru a alimenta cu ulei sub presiune elementele de cuplare ale cutiei.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP HISVariantele dehibridizare medie sau complet(mild, full hybrid) presupun utilizarea unor maini electrice pe arborele de intrare al cutiei de viteze automat 8HP. n funcie de nivelul de hibridizare, mainile electrice au rol de: demaror-generator asistare n fazele de accelerare recuperarea energiei de frnare propulsie electric Avantajul hibridizrii const n reducerea consumului de combustibil ajungndu-se pn la valori de25%pentru variantele de hibridizare complet (full hybrid), comparativ cu o cutie automat 6HP, pe cicluNEDC.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP reducerea consumului de combustibil n funcie de nivelul de hibridizareEmisiile de bioxid de carbon(CO2) au o importan deosebit deoarece sunt gaze cu efect de ser. Nivelul acestor emisii este strns legat deconsumul de combustibilal automobilului. Datorit posibilitii de hibridizare a cutiei de viteze automat 8HP nivelul de emisii de CO2 poate fi redus substanial. Comparaia din graficul de mai jos s-a fcut pentru un automobil de clas medie, cu motor de 2.5 litri i 6 cilindri.

Cutia de viteze (transmisia) automat 8HP reducerea consumului de combustibil n funcie de nivelul de hibridizareCutia de viteze automat 8HP se remarc prinadaptabilitate, datorit intervalului larg de cuplu transmisibil,performane dinamice i de consumremarcabile, precum iflexibilitaten ceea ce privete hibridizarea. Datorit acestor atuuri ale transmisiei, numeroi constructori de talie mondial i echipeaz automobilele cu 8HP (BMW, Audi, Bentley, Rolls-Royce, Chrysler i Dodge). Mai mult Chrysler Group LLC i ZF au ajuns la o nelegere prin care cutia automat 8HP va fi produs sub licen ZF de ctre Chrysler, la fabricile din Indiana i Kokomo SUA, ncepnd cu 2013.

Date tehnice cutia de viteze automat 8HP45

Particulariti tehnice: gam de variaie larg cu salt mic ntre trepte cuplu mic de frecare (randament mare) amortizor de vibraii torsionale sistem de decuplare la regim ralanti motor strategie adaptiv de schimbare a treptelor de vitez raport optim putere/mas pretabil traciune integral Date tehnice cutia de viteze automat 8HP55A

Particulariti tehnice: gam de variaie larg cu salt mic ntre trepte cuplu mic de frecare (randament mare) amortizor de vibraii torsionale sistem de decuplare la regim ralanti motor strategie adaptiv de schimbare a treptelor de vitez raport optim putere/masDate tehnice cutia de viteze automat 8HP70H

Particulariti tehnice: gam de variaie larg cu salt mic ntre trepte cuplu mic de frecare (randament mare) amortizor de vibraii torsionale sistem de decuplare la regim ralanti motor strategie adaptiv de schimbare a treptelor de vitez raport optim putere/mas pretabil traciune integral (AWD) sistem Stop&Start recuperarea energiei de frnare asisten electric la acceleraiiAcumulator hidraulic de impuls HIS pentru cutiile automate ZF

Sistemele Stop & Startde pe automobile, n anumite condiii de funcionare, opresc i repornesc automatmotorul termiccu scopul de a reduceconsumul de combustibiliemisiile poluante. Aceste sisteme sunt avantajoase mai ales n traficul urban deoarece momentele de staionare ale automobilului n trafic, cu motorul pornit, sunt mai des ntlnite (opriri la semafor, ambuteiaje). n cazulcutiilor de viteze automate, pentru cuplarea unei trepte de vitez este necesar ca uleiul de transmisie s fie sub presiune. Pompa de ulei care creeaz presiune n modulul hidraulic de control al cutiei este antrenat de motorul termic. Astfel, dac se echipeaz un automobil cu cutie automat cusistem Stop & Start, la fiecare repornire a motorul va fi nevoie de timp suplimentar pentru ridicarea presiunii de lucru. Acest timp, de aproximativ 0.90 secunde, este perceput de conductorul auto i poate fi deranjant.

Cutia de viteze automatZF 8HP

Pentru a elimina acest timp de ateptare, inginerii de la ZF au echipat cutia de viteze automat 8HP cu un sistem adiional, care permitecreterea rapid a presiunii uleiuluin momentul repornirii motorului termic, pentru automobilele echipate cu sistem Stop & Start. Acest sistem se numeteHIS(Hydraulic Impulse Storage), conine un acumulator de presiune cu arc elicoidal i este montat lngmodulul electrohidraulic de control. Cu acest sistem automobilul poate redemara n aproximativ0.35 secundedup repornirea motorului termic. Fa de o cutie de viteze automat fr acest sistem, timpul de ateptare este redus cu aproximativ 0.45 secunde

Acumulator hidraulic de impuls ZF pentru cutiile automate (HIS) componente

1. conector electric2. solenoid3. arc elicoidal4. piston5. cilindru6. supap de ncrcare/descrcare7. racord de legtur cu modulul electrohidraulic

Acumulator hidraulic de impuls ZF pentru cutiile automate (HIS) mod de funcionare

n timpul funcionrii cutiei de viteze automate acumulatorul se ncrc. Uleiul sub presiune ptrunde prin supapa (6) i mpinge pistonul (4) spre mecanismul de blocare cu solenoid (2). Cnd acumulatorul este ncrcat complet pistonul comprim arcul elicoidal (3) i ajunge la captul cursei unde este blocat. n momentul n care sistemul Stop & Start comand pornireamotorului termic, calculatorul transmisiei automate, prin intermediul contactului electric (1), alimenteaz cu energie electric solenoidul (2) care elibereaz pistonul. Acesta, sub aciunea arcului elicoidal (3), evacueaz uleiul sub presiune din cilindru. n acest mod se creeaz unimpuls de presiunecare este suficient pentru acionarea elementelor transmisiei automate. Impulsul de presiune este necesar doar pentru prima cuplare de treapt de vitez. Pentru cuplrile ulterioare presiunea uleiului este asigurat de pomp.

Acumulator hidraulic de impuls ZF pentru cutiile automate (HIS) descrcarea acumulatorului

Acumulatorul de presiune are lungimea de 190 mm i un diametru de 50 mm. Volumul rezervei de ulei este de aproximativ 1 litru. Datorit dimensiunilor relativ reduse acumulatorul de presiune poate fi instalat adiional demodulul electrohidraulic de control. Comparativ cu alte soluii (pomp de ulei acionat electric) sistemul HIS are costul adiional cel mai redus, metoda de implementare fiind relativ simpl i nu necesit modificri majore a transmisiei automate.

Contribuia transmisiei automate cu sistem HIS la reducerea emisiilor de CO2Acumulatorul hidraulic de impuls HISpermite utilizareasistemului Stop & Starti pe automobile echipate cutransmisii automate. Acest sistem echipeaz cutia de viteze cu 8 trepte de la ZF (8HP). Comparativ cu un automobil cu aceeai transmisie dar frsistem Start & Stop, sistemul HIS permitereducerea emisiilor de CO2i a consumului de combustibil cu aproximativ 5%.

DQ200 cutie DSG cu 7 trepte de la VW

Cutia cu dublu ambreiajDSG cu 7 trepte de la VW reprezint dou premiere din industria automobilelor: este prima cutie cu 7 rapoarte ce echipeaz un motor montat transversal i totodat prima cutie de citeze cu dublu ambreiaj cu frecare uscat.Cutia DSG cu 7 treptesuport un cuplu maxim de250 Nmi a fost special conceput pentru a echipa automobile din clasa compact i mic. Datorit ambreiajelor cu frecare uscat, randamentul general este mai bun, comparativ cucutia DSG cu 6 treptei ambreiaje multidisc umede. Din acest motiv automobilele echipate cu cutia DSG cu 7 trepte obin unconsum de combustibilmai mic iemisii poluante reduse.

Cutia DSG cu 7 trepte

Similar cu celelalte cutii cu dublu ambreiaj,cutia DSG cu 7 vitezeconine dou ambreiaje monodisc uscate, ce transmit cuplul motor la treptele impare respectiv pare. Ambreiajul dublu este de provenienLuKal crui mod de funcionare a fost explicat n articolul:Ambreiajul dublu cu frecare uscat LuK.

Schema cinematic a cutiei cu dublu ambreiaj DSG cu 7 trepte

1. arborele de ieire 32. arborele de intrare 23. arborele de ieire 24. ambreiajul dublu LuK5. arborele de ieire 16. arborele de intrare 1

Cutia de viteze DSG cu 7 trepte particulariti tehnice concepie modular: ambreiajul dublu, cutia de viteze i modulul mecatronic constituie module unitare ambreiaje cu frecare uscat acionare electrohidraulic a ambreiajelor i a treptelor de vitez (rezervor de ulei separat pentru sistemul de acionare i cutia de viteze mecanic) 7+1 trepte de vitez pe 4 arbori pomp de ulei acionat electric rcire natural a uleiului pentru sistemul de acionare (fr radiator)

Cutia de viteze DSG cu 7 trepte date tehnice

Cutia DSG cu 7 trepte componente

Cutia DSG cu 7 trepte seciune transversala. amortizor torsionalb. arborele de intrare 1 (treptele 1, 3, 5 i 7)c. arborele de intrare 2 (treptele 2, 4, 6 i R)d. plac central ambreiaj dublue. diferenialf. arborele de ieire 1g. roat dinat frn de parcareh. arborele de ieire 3i. arborele de ieire 2

Ambreiajul dublueste poziionat n carcasa cutiei de viteze. Ambreiajul 1 transmite micarea roilor dinate de pe arborele de intrare 1 (b) care angreneaz cu roile dinate de pe arborele de ieire 1 (f) formeaz treptele 1 i 3. Similar, prin angrenarea cu roile dinate de pe arborele de ieire 2 (i) se formeaz treptele 5 i 7. Acelai mod de formare a rapoartelor se aplic i pentru treptele pare, care primesc micarea de la arborele de intrare 2 (c). Pentrutreapta de mers napoise utilizeaz roata dinat de pe arborele de intrare 2 (c) care formeaz i treapta 2. Arborele de ieire 2 (i) preia micarea de la arborele de intrare 2 (c) i o transfer arborelui de ieire 3 (h) care schimb sensul de rotaie necesar treptei de mers napoi. Cei trei arbori de ieire (f, h i i) angreneaz cu coroanadiferenialuluicare transmite micarea arborilor planetari. Cuplarea i decuplarea celor dou ambreiaje precum i a treptelor de vitez se face cu ajutorul unor actuatoare hidraulice integrate ntr-unmodul mecatronic.

Cutia DSG cu 7 trepte modul mecatronic1. actuatoare trepte de vitez2. acumulator hidraulic3. pomp4. motor electric5. bloc de supape6. senzor turaie motor7. actuator ambreiaj8. conector electricModulul mecatronicutilizeaz un circuit separat de ulei pentru acionarea ambreiajelor i a treptelor de vitez. Aceast particularitate vine cu o serie de avantaje: uleiul este special adaptat mecanismului de acionare, nu trebuie s asigure i buna lubrifiere a cutiei de viteze mecanice perturbaiile temperaturii asupra performanelor sistemului sunt reduse datorit adaptrii viscozitii uleiului la nevoile sistemului de acionare eventualele impuriti provenite din cutia de vitez mecanic nu pot afecta circuitul sistemului de acionare performanele sistemului nu depind de factori externi (motor termic) datorit utilizrii unei pompe electrice pentru crearea presiunii de lucru Circuitul hidraulic de comand conine: pomp cu acionare electric filtru de ulei supap de limitare a presiunii acumulator de presiune (cu gaz) 2 electrosupape proporionale de control a presiunii de linie 2 actuatoare pentru ambreiaje (controlate de 2 supape proporionale) 4 actuatoare pentru treptele de vitez (controlate de 4 supape proporionale) unitatea de control a transmisiei (calculator, senzori i conector electric) Pentru acionarea actuatoarelor se utilizeaz uleiul stocat n acumulator la o presiune de 40...60 bari. Dac presiunea din acumulator scade sub o anumit valoare minim, pompa electric este activat i ridic presiunea la valoarea nominal. Utilizarea unei pompe electrice pentru crearea presiunii de lucru vine cu urmtoarele avantaje: consumul de energie este parial (pompa nu funcioneaz continuu) acionarea pompei nu depinde de starea motorului termic (se poate utiliza i pe automobile cu sistem Stop & Start)

Cutia DSG cu 7 trepte detaliu sistem acionare ambreiaj1. piston de acionare ambreiaj2. levier acionare ambreiaj3. rulment de presiune4. senzor de poziie5. magnetPentru controlul actuatoarelor treptelor de vitez se utilizeaz informaia de poziie trimis desenzori cu efect Hall. Acetia sunt utilizai cte doi pentru fiecare furc de cuplare. Pentru controlul poziiei ambreiajelor se utilizeaz informaia de lasenzorii PLCD(Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement), care sunt senzori fr contact ce genereaz un semnal proporional cu poziia actuatorului.Cutia de viteze DSG cu 7 treptede la VW este soluia perfect pentru automobilele din clasa compact i mic. Pe lng avantajele clasice ale unei cutii cu dublu ambreiaj (flux continuu de cuplu, preselecia treptelor, etc.), datorit utilizriiambreiajelor cu frecare uscat, randamentul global al transmisie crete fiind similar cu cel al uneicutii de viteze manual. Prin introducereacutiei de viteze DQ200, grupul VW reuete s ofere echiparea cu cutii cu dublu ambreiaj i pentru automobile propulsate de motoare cu puteri mici i medii.

Cutia de viteze DSG de la VW (DQ250)

Cutia de viteze cu dublu ambreiaj, datorit modului de funcionare, mbin ntr-un mod eficient avantajele uneicutii de viteze manualei ale uneiautomate. CutiaDSG(ge: Direkt Schalt Getriebe en: Direct Shift Gearbox), produs al companiei VW n colaborare cu Borg Warner, este ocutie de viteze cu dublu ambreiaj, controlat electronic, care deine recordul n ceea ce privete automobilele echipate (peste 3.5 milioane).

Cutia DSG (DQ250)

n funcie de tipul ambreiajelor utilizate, de numrul de trepte, precum i de cuplul maxim de intrare, existtrei tipuri constructivede cutii DSG:

Cutia DSG DQ250 a fost lansat n 2003, fiind primacutie de viteze cu dublu ambreiajce echipeaz un automobile de serie. Primul automobil echipat cu cutia DSG a fostVW Golf Mk4 R32, urmat de Audi TT 3.2. Cutia DSG este disponibil pentru motoarele dispuse transversal, cu roile motoare fa precum i pentru automobilele cu traciune integral. n momentul de fa cutia DSG echipeaz majoritatea mrcilor din grupul Volkswagen (VW, Audi, Skoda, Seat). Avantajele cutiei DSG mbin avantajelecutiei de viteze manual(randament ridicat, sportivitate) ct i avantajele uneicutii de viteze automate(confort, schimbare treptelor de vitez fr ntreruperea cuplului motor).

Cutie DSG (DQ250)1. radiator ulei transmisie2. pomp ulei transmisie3. modul mecatronic4. ambreiaje multidiscDatorit controlului optim al ambreiajelor i a legilor adaptive de schimbare a treptelor de vitez cutiile DSG sunt pe placul utilizatorilor decutii automate clasice. De asemenea, modul Manual de schimbare a treptelor precum i rapiditatea trecerii dintr-o treapt n alta, pun cutiile DSG i n atenia celor care agreeazcutiile de viteze manuale.Mai mult, adoptnd un stil de condus economic, automobilele echipate cu cutii DSG sunt capabile deconsum de combustibilcomparabil cu cele cu cutii de vitez manuale

Caracteristici tehnice cutie DSG (DQ250)

Cuplul motor este transferat, prin intermediul celor dou ambreiaj, arborilor de intrare n cutia de viteze. Un arbore de intrare transmite micareatreptelor impare(1, 3 i 5) iar cel de-al doileatreptelor pare(2, 4 i 6) i treptei de mers napoi (R).

Seciune longitudinal cutie DSG (DQ250)1. angrenare diferenial2. treapta de mers napoi3. treapta 64. treapta 55. treapta 16. treapta 37. treapta 48. treapta 29. angrenare diferenial10. diferenial11. arbore de intrare 112. arbore de intrare 213. ambreiaj 214. ambreiaj 1

De exemplu, pentru a transmite cuplul motor n treapta 1, ambreiajul 1 (14) este cuplat i arborele de intrare 1 (11) este antrenat. Treapta 1 se realizeaz prin angrenajul (5) situat pe unul din cei doi arbori de ieire. Fiecare arbore de ieire angreneaz cu coroana diferenialului (10) prin intermediul unor angrenaje (1 i 9). Cu treapta 1 cuplat se poatepre-selectatreapta a doua iar n momentul schimbrii efective a treptei de vitez ambreiajul 1 se decupleaz i ambreiajul 2 se cupleaz prelund cuplul motor.Modul de cuplare a treptelor cutiei DSG DQ250

Cuplul de laarborele cotital motorului este transmis, prin intermediul uneivolante cu mas dubl, celor dou ambreiaje multidisc. Cuplarea i decuplarea ambreiajelor se face prin reglarea presiunii uleiului de transmisie cu ajutorul unorsupape electromagnetice proporionale. Astfel, n funcie de cuplul motor ce trebuie transmis prin ambreiaj, calculatorul DSG comand presiune de nchidere a ambreiajelor. Pentru a decupla ambreiajele este utilizat un arc diafragm pentru ambreiajul 1 i mai multe arcuri elicoidale pentru ambreiajul 2.

Ambreiaje multidisc cutie DSG (DQ250)1. butuc principal2. piston cuplare ambreiaj 23. carcasa ambreiajelor4. arbore de intrare5. discuri de antrenare ale arborilor cutiei6. discuri de intrare7. pistoane cuplare ambreiaje8. garnituri de etanare (O-ring-uri) Pe butucul arborelui de intrare (4) este montatvolanta cu mas dubl (DMF) care transmite micarea de laarborele cotital motorului. Mai departe micarea se transmite prin intermediul carcasei (3) la discurile de intrare (6) legate rigid de aceasta i de butucul principal (1). Pistoanele de cuplare a ambreiajelor (7), controlate n presiune de calculatorul DSG, comprim discurile acestora i transmit micare discurilor de antrenare a arborilor cutiei de viteze (5). Modulul mecatronic conine calculatorul DSG, senzorii de poziie, turaie, presiune i temperatur, precum i toate supapele electromagnetice. Acesta este compact i integrat n carcasa cutiei de viteze.

Modul mecatronic cutie DSGModulul mecatronic controleaz cuplarea i decuplarea ambreiajelor i a treptelor de vitez. De asemenea controleaz i circuitul de rcire al uleiului de transmisie. Calculatorul DSG primete informaii de la senzori i pe baza acestora decide treapta de vitez necesar.

Intrri/ieiri calculator DSG

Informaia deturaie intrare cutieeste citit de pe carcasa ambreiajelor cu ajutorul unui senzor Hall. Acest turaie este de fapt turaia motorului termic. Calculatorul DSG utilizeaz turaia de intrare n cutie pentru a calcula patinarea ambreiajelor. n cazul n care senzorul de turaie intrare cutie este defect, acest informaie se nlocuiete cu turaia motorului primit de pemagistrala CAN. Pe baza informaiilor de la cei doi senzori deturaie ieire cutie, calculatorul DSG calculeaz viteza de deplasare a automobilului ct i sensul de deplasare (nainte sau napoi). Dac cei doi senzori sunt defeci, se utilizeaz informaia de vitez automobil trimis de modulul ESP pemagistrala CAN. Fiecarearbore de intraren cutia de viteze are prevzut cate un senzor deturaieHall. Pe baza acestor informaii, mpreun cu turaia de intrare cutie, calculatorul DSG calculeaz patinarea/alunecarea ambreiajelor. De asemenea, pe baza acestor informaii, se determin i starea ambreiajelor (nchis/deschis) ct i modul de control al cuplrii treptelor de vitez. Dac senzorul pentru arborele 1 este defect, cutia va cupla doar treapta 2. n cazul n care senzorul arborelui 2 se defecteaz cutia va cupla doar treptele 1 i 3. Utiliznd informaia de lasenzorii de presiune ambreiaje, calculatorul DSG regleaz presiunea de acionare a acestora. n cazul apariiei unui defect pe aceti senzori, cutia va permite cuplarea doar a treptei 1, 3 sau 2, n funcie de senzorul defect.Senzorii de temperatursunt utilizai pentru controlul circuitului de rcire ulei. n cazul temperaturilor mari (peste 138 C), pentru a proteja transmisia, cuplul motor este limitat. Mai mult, dac temperatura crete i atinge valori extreme (145 C) ambreiajele vor rmne decuplate. Informaia de lasenzorii de poziiepentru furcile de acionare asincronizatoarelor, este utilizat pentru procesul de cuplare i sincronizare a fiecrei trepte. Cei patru senzori sunt utilizai cte unul pentru o pereche de trepte: 1/3, 2/4, 6/R i 5. Levierul selector de viteze(programe) are poziiile clasicePRND, un mod sport (S) precum i modul manual (+/-). Pe lng butonul de blocare a poziie levierului acesta mai conine un solenoid care menine poziia fix atunci cnd se ntrerupe alimentarea cu energie electric.

Levier selector de programe cutie DSGPoziia P(parcare) blocheaz levierul selector. Pentru al debloca alimentarea cu energie electric trebuie s fie activ i pedala de frn apsat. De asemenea trebuie acionat butonul lateral de blocare mecanic a levierului. npoziia N(neutru) toate treptele i ambele ambreiaje sunt decuplate. Dac levierul este lsat n poziia N mai mult timp pentru a-l muta n alt poziie trebuie apsat pedala de frn.Modul S(sport) presupune utilizarea unor legi de schimbare a vitezelor care permit acceleraii mai puternice ale automobilului. Modul manual sauTiptronicpermite comanda schimbrii treptelor att prin impulsuri date de la levierul selector ct i de la padelele aflate n spatele volanului. Avantajul continuitii cuplului motor transmis, n timpul schimbrii de treapt, are impact direct asupra performanelor dinamice ale automobilului echipat cu cutie cu dublu ambreiaj. Astfel, la cutia DSG, n timpul schimbrii de trapt, nu se mai pierde vitez deoarece cuplul motor este transmis continuu. Din acest motiv un automobil cu cutie DSG, comprativ cu unul cu cutie manual, va aveatimp de demarare mai mic.

Comparaie profil vitez automobil n regim de demarareVv - viteza automobiluluit - diferena de timp de demarareCutia de viteze cu dublu ambreiajDSG face parte din grupul transmisiilor inovante care s-a impus cu succes pe piaa automobilelor. Aceasta mbin eficient sportivitatea i consumul redus de combustibil, caracteristicecutiilor de viteze manuale, cu confortul i schimbarea treptei fr ntreruperea cuplului motor, specificecutiilor de viteze automate.

Ambreiajul dublu cu frecare uscat LuK

Piaa principal pentru automobilele cutransmisii cu dublu ambreiaj(DCT) o reprezint Europa. n acelai timp, n SUA i Japonia o parte din piaatransmisiilor automatei a celor cuvariaie continueste preluat de transmisiile DCT. Tehnologia transmisiilor cu dublu ambreiaj nu este nou, Porsche a nceput utilizarea acestei tehnologii acum 25 de ani. Datorit costurilor mari de producie i a controlului deosebit de complex al schimbrii treptelor de vitez tehnologia DCT nu a fost adoptat pe scar larg.

Ambreiaj dublu monodisc cu frecare uscatCutiile (transmisiile) cu dublu ambreiaj (DCT) mbin avantajele uneicutii manuale(simplitate constructiv, randament ridicat) cu cele ale uneicutii automate(schimbarea automat, sub sarcin i fr ocuri a treptelor de vitez).Cutiile DCT, n timpul unei schimbri de treapt de vitez, transfer cuplul de la un ambreiaj la cellalt aproape instantaneu. Componenta principal a unei transmisii DCT este ambreiajul dublu. Acesta transfer cuplul de la motor la angrenajele cutiei de viteze. Constructiv se deosebesc dou tipuri de ambreiaje duble:multidisc cu frecare umedimonodisc cu frecare uscat.

Ambreiaj dublu - furci de acionare i rulmeni de presiuneAmbreiajele multidisc utilizeaz ulei de transmisie pentru o rcire mai eficient, transfer de cuplu progresiv i fiabilitate ridicat. Dar, datorit imersrii n ulei, randamentul este mai sczut iar preul de producie mai ridicat. Ambreiajele monodisc uscate au avantajul unui randament mai bun datorit lipsei uleiului. De asemenea coeficientul de frecare al acestor ambreiaje se situeaz ntre 0.2 i 0.4, valori duble fa de un ambreiaj multi-disc umed. Cu toate acestea ambreiajele uscate sunt proiectate s funcioneze pe ntreaga durat de via a automobilului, fr a avea nevoie de ntreinere. Componentele unui ambreiaj dublu sunt similare cu cele ale unui ambreiaj simplu: plac de presiune, disc de ambreiaj, rulment de presiune i arc diafragm.

Seciune printr-un ambreiaj dublu cu frecare uscat1. furc de acionare ambreiaj 12. furc de acionare ambreiaj 23. rulment de presiune 14. rulment plac central5. volant dubl (DMF)6. plac de presiune ambreiaj 17. disc de ambreiaj 18. plac central9. disc de ambreiaj 210. plac de presiune 211. arc diafragm 1Furcile de acionarepot fi controlate electro-hidraulic sau electric. Acestea trebuie s fie rezistente din punct de vedere mecanic i perfect funcionale pe toat durata de viaa a ambreiajului.Rulmentul de presiune, cte unul pentru fiecare ambreiaj, are rolul de a permite acionarea arcului diafragm prin intermediul furcii.Volanta dubleste montat pe partea cu motorul i are rolul de a filtra oscilaiile torsionale ale motorului. Montarea unei volante duble nu este obligatorie n cazul motoarelor cu injecie indirect. n cazul motoarelor diesel ct i n cazul motoarelor pe benzin cu injecie direct este necesar utilizarea volantei duble deoarece oscilaiile de cuplu sunt mai pronunate.Discurile de ambreiajsunt mai groase dect cele ale unei cutii manuale. De asemenea rezistena la uzur este mai mare deoarece acestea trebuie s reziste toat durata de via a automobilului. Discul ambreiajului 1 are diametru mai mare deorece acesta este supus unor sarcini mai mari.Plcile de presiunesunt de mrimi diferite, fiecare fiind potrivit pentru discul de ambreiaj corespunztor. Mecanismele de acionare sunt de asemenea diferite, placa de presiune 2 este acionat prin mpingere iar placa de presiune 1 prin tragere. ntre cele dou discuri de ambreiaj este poziionat oplac central. Acesta se sprijin pe un rulment cu bile, are grosime mai mare dect plcile de presiune i este utilizat de ambele discuri de ambreiaj pentru transmiterea micrii. Datorit poziionrii,rulmentul plcii centraleeste supus unor solicitri termice intense ce pot ajunge i pn la 200 C.

Seciune printr-un ambreiaj dublu cu frecare uscat1. volant dubl2. plac de presiune 13. disc de ambreiaj 14. disc de ambreiaj 25. plac de presiune 26. arbore cotit7. arbore de intrare n transmisie 1 (arbore tubular)8. arbore de intrare n transmisie 29. plac centralCuplul motor este transferat, prin intermediul volantei duble, plcii centrale. Acesta se rotete mpreun cu volanta dubl, cu plcile de presiune i cu cele dou arcuri diafragm. Ambele ambreiaje sunt prevzute cumecanisme de compensare automat a uzurii(SAC), care menin constant distana ntre discurile de ambreiaj i plcile de presiune, indiferent de gradul de uzur al discului. Acest mecanism asigur fore mici de acionare pe ntreaga durat de via a ambreiajului i caracteristici constante ale acestora, elemente eseniale pentru un sistemul de acionare automat.

Aceste ambreiaje sunt dovada progresului tehnologic evident al transmisiilor pentru automobile. Cu acest concept inginerii de la LuK au reuit s utilizeze simplitatea i fiabilitatea unuiambreiaj de cutie manualntr-un sistem care permite automatizarea necesar uneitransmisii cu dublu ambreiaj. Randamentul superior al ambreiajelor uscate, comparativ cu cele multi-disc umede, au permis automobilelor cu transmisii cu dublu ambreiaj cu frecare uscat s obin un consum de combustibil mai mic comparativ cu un automobil cutransmisie manual. n plus acest arhitectur de transmisie are i avantajele unei transmisii automate: schimbarea rapid a treptelor i fr ntrerupere a cuplului motor, confort ridicat. Datorit acestor avantaje transmisia cu dublu ambreiaj cu frecare uscat reprezintsoluia viitorului pentru automobilele de clas mic i medie.

Cutia de viteze cu dublu ambreiaj (EDC) de la Renault

O parte din automobilele Renault pot fi echipate cu cutii de viteze cu dublu ambreiajEDC(Efficient Dual Clutch). Cutiile EDC sunt de provenien Getrag i fac parte din familia de cutii de vitezePowerShift. Cutia de viteze EDC (6DCT250), cu 6 trepte de mers nainte i una de mers napoi, este destinat automobilelor cu traciune fa i motor montat transversal, ce produc un cuplu motor maxim de280 Nm.

Cutia de viteze cu dublu ambreiaj EDC

Toate cutiile de viteze cu dublu ambreiaj PowerShift schimb treptele fr ntreruperea cuplului motor. Comparativ cu automobilele cucutii de viteze automate clasice, cuhidrotransformator, n cazul echiprii cu cutii cu dublu ambreiaj Getrag, cu ambreiaje umede, consumul de combustibil este redus cu aproximativ 4 -12%. n plus, la un motor echipat cu cutia de viteze 6DCT250 (EDC), datorit ambreiajelor uscate i a acionrii electrice, consumul de combustibil poate fi redus cu pn la20%

Grupul motopropulsor cu cutie de viteze EDC1. arbore cotit2. volant dubl3. dublu ambreiaj uscat4. trepte pare5. trepte impare6. arbori primari concentrici7. arbori secundariTransmiterea micrii de la arborele cotit (1) la cutia de viteze se face prin intermediul ambreiajului dublu (3). Pe carcasa ambreiajului este montat i o volant dubl care are rolul de a amortiza oscilaiile torsionale. Primul ambreiaj (rou) este conectat la unul din cei doi arbori de intrare i transmite micarea treptelor 1, 3 i 5. Cel de-al doilea ambreiaj (albastru) transmite micarea treptelor 2, 4, 6 i R (mers napoi). Uleiul din cutia de viteze EDC (6DCT250) nu necesit ntreinere, durata de via este egal cu cea a automobilului. Din acest punct de vedere costurile de ntreinere ale acestei cutii de viteze sunt similare cu cele ale uneicutii de viteze manual.

Componentele cutiei de viteze EDC (Getrag 6DCT250)1. dublu ambreiaj uscat2. sistem de acionare a ambreiajelor (motoarele electrice de acionare a ambreiajelor sunt montate n aceast poziie)3. roat dinat de acionare a mecanismelor de schimbare a treptelor4. roat dinat intermediar de acionare a mecanismelor de schimbare a treptelor5. tambur de schimbare a treptelor6. furc pentru cuplarea treptelor 1/57. furc pentru cuplarea treptelor 4/R8. furc pentru cuplarea treptei 39. arbore planetarObservaie:Furca de cuplare pentru treptele 2/6 nu este notat din lips de vizibilitate! Pentru cuplarea unei trepte motorul de acionare cu curent continuu angreneaz cu roata dinat (3). Acesta la rndul ei amplific cuplul de acionare i-l transmite prin roata intermediar (4) care angreneaz cu tamburul (5). Furcile de cuplare (6) sunt acionare de tamburi prin intermediul unor caneluri. La acionarea tamburilor, datorit profilului canelat, micarea de rotaie a acestora este transformat n micare de translaie a furcilor. Pentru cuplarea celor 6 trepte sunt utilizate dou motoare electrice cu curent continuu. Acestea sunt integrate ntr-un modul mecatronic care mai conine electronica de putere i modulul de control (calculatorul cutiei de viteze).

Seciune transversal prin cutia de viteze EDC1. angrenaj pentru treapta 12. angrenaj pentru treapta 23. angrenaj pentru treapta 34. angrenaj pentru treapta 45. angrenaj pentru treapta 56. angrenaj pentru treapta 6R angrenaj pentru treapta de mers napoiS15 sincronizator pentru treptele 1 i 5S26 sincronizator pentru treptele 2 i 6S3 sincronizator pentru treapta 3S4R sincronizator pentru treptele 4 i RAi1 arborele de intrare 1 (primar), pentru treptele impareAi2 - arborele de intrare 2 (primar), pentru treptele pareAe1 arborele de ieire 1 (secundar)Ae2 arborele de ieire 2 (secundar)D diferenial

Cutia de viteze EDC Renault Date tehnice

*volanta inclus**raportul diferenialului inclusCutia de viteze cu ase trepte 6DCT250 a fost proiectat pentru a echipa automobilele cu traciune fa i motor montat transversal. Cuplul maxim motor pe care-l poate suporta cutia de viteze este de 280 Nm. Acest cutie de viteze poate fi utilizat i pe automobilele cu traciune integral sau pe cele cu sistem Start & Stop fr modificri majore ale structurii. Timpul scurt pentru schimbare a treptelor, comparativ cu o cutie de viteze automat clasic, aduce un plus de plcere condusului. De asemenea, sistemul de control al cutiei de viteze utilizeaz legi adaptive de schimbare a treptelor, care pot varia de la Economic pn la Sportiv. Principalul scop al familiei de cutii de viteze cu dublu ambreiaj PowerShift de la Getrag este scderea consumului de combustibil comparativ cu cutiile de viteze automate. Automobilele Renault echipate cu cutii de viteze EDC reduc consumul de combustibil cu aproximativ 17%. De asemenea emisiile de CO2 au fost pstrate la acelai nivel cu cel al automobilelor echipate cu cutii de viteze manuale. Cutia de viteze 6DCT250 mbin foarte bine avantajele unei cutii de viteze automat (schimbri de trepte sub sarcin, fr ocuri) cu eficiena unei cutii de viteze manual (pierderi mici, randament ridicat).

Transmisia (cutia) cu variaie continu CVT

Dup cum spune i numele, transmisiile cu variaie continu (CVT), comparativ cu transmisiile cu rapoarte fixe, imodific raportul de transmitere continuuntre o valoare minim i maxim. Transmisiile clasice mecanice, fie c suntautomatesaumanuale, au un numr finit de rapoarte iar schimbarea acestora se face n salturi. Teoretic o transmisie cu variaie continu are unnumr infinit de rapoarte.

Transmisia cu variaie continu Durashift CVT43

Transmisia unui automobil mai are n componen, pe lng cutia de viteze, un dispozitiv de cuplare (ambreiajsauhidrotransformator) i undiferenial. Variaia continu a raportului de transmitere se face n cutia de viteze, numit ivariator de turaie.

Transmisia cu variaie continu CVT ZF CFT 231. hidrotransformator2. modul electrohidraulic de comand3. fulie conductoare4. curea metalic5. fulia condus6. ieirea din diferenialHidrotransformatorul(1), numit i convertizorul de cuplu, are rolul de a decupla transmisia de motorul cu ardere intern i de a amplifica cuplul motor. Variatorul de turaie este compus dintr-ofulie conductoare(3), care primete cuplul motor amplificat de hidrotransformator (1),curea metalic(4) prin care se transmite micarea ifulia condus(5). Varierea raportului de transmitere se face prin intermediulmodulului electro-hidraulic de comand(2) care controleaz presiunea din cilindrii celor dou fulii.

Schema cinematic a transmisiei cu variaie continu CVT ZF CFT 23A hidrotrasformator1. ambreiaj de blocare2. turbin3. pomp4. stator / difuzor5. pomp de uleiB mecanism planetar1. ambreiaj pentru mersul nainte2. ambreiaj pentru mersul napoiC variatorul de turaie1. partea fix a fuliei conduse2. partea mobil a fuliei conduse3. curea metalic4. partea mobil a fuliei conduse5. partea fix a fuliei conduseD reductor intermediar1. angrenaj intermediar2. angrenaj diferenialE diferenialHidrotransformatorul(A) este compus dintr-opomp(3) conectat la arbore cotit al motorului, oturbin(2), unstator(4) i opomp de ulei(5). Micarea se transmite prin intermediul unui fluid de lucru (ulei de transmisie) care este antrenat de pomp, trecut prin stator i introdus n turbin care transmite micarea mai departe la mecanismul planetar. Ambreiajul de blocare (1) are rolul de a rigidiza pompa hidrotransformatorului de turbin crescnd randamentul acestuia.Mecanismul planetar(B) cu ajutorul celor dou ambreiaje schimb direcia de rotaie a arborelui fuliei conductoare. Cndambreiajul multidisc(1) este cuplat automobilul se deplaseaz nainte iar la cuplareaambreiajului multidisc(2), ambreiajul (1) fiind decuplat, fulia conductoare se rotete n sens invers iar automobilul se deplaseaz napoi.Variatorul de turaie(C) modific raportul de transmitere prin modificarea razei de nfurare acurelei metalice(3) pe cele dou fulii. Controlul razei de nfurarea se face prin poziionarea prilor mobile ale celor dou fulii.

Variatorul de turaie al unei transmisii cu variaie continuA raportul de transmitere cel mai mare al variatorului (2.52) echivalentul primei trepte dintr-o cutie manualB raport intermediarA raportul de transmitere cel mai mic al variatorului (0.423) echivalentul ultimei trepte dintr-o cutie manual1. fulia conductoare2. fulia condus

a intrarea de la motorb ieirea din variatorMicare curelei metalice are dou componente: micarea de rotaie pentru transmiterea cuplului motor micare plan paralel pentru varierea raportului de transmitere Prile mobile ale celor dou fulii se deplaseazaxialfiind acionate de cilindri hidraulici. Prin modificarea presiunii din cilindri, partea mobil se apropie sau se deprteaz de partea fix. n figura de mai sus partea mobil a fuliei conductoare (1) este deprtat de partea fix (presiune sczut n cilindrul de acionare), raza de nfurare a curelei metalice fiind minim. n acelai timp partea mobil a fuliei conduse (2) este apropiat de partea fix raza de nfurare a curelei metalice fiind maxim. Apropierea i deprtarea prilor mobile a celor dou trebuie s se facsincronizati n sens opus. Cnd partea mobil a fuliei conductoare (1) se apropie de partea fix partea mobil a fuliei conduse (2) trebuie s se ndeprteze de partea fix. n caz contrar, dac cele dou pri mobile se apropie de prile fixe simultan, cureaua metalic se va rupe deoarece ambele raze de nfurare pe fulii vor crete. Similar, dac cele dou pri mobile se ndeprteaz de prile fixe simultan, cureaua metalic va patina deoarece ambele raze de nfurare pe fulii scade. Cuplul se transmite n variator prin frecare, cu ajutorulcurelei metalice. Cureaua este compus dintr-o serie de componente metalice trapezoidale care sunt grupate de mai multe benzi metalice. Frecare curelei cu cele dou fulii se realizeaz pe pereii laterali ai componentelor metalice. Micare de la fulia conductoare este transmis la fulia condus de curea, prin mpingere (push-type belt)

Cureaua metalic a unei transmisii cu variaie continuReductorul intermediar(D) amplific cuplul de ieire din variator i are raportul de transmitere de 1.593.Diferenialul(E) distribuie cuplul ctre cele dou roi motoare i are raportul de transmitere de 2.72.

Avantajele principale ale transmisiei cu variaie continu suntmodificarea continu, fr oc a raportului de transmiterei posibilitatea de avaria viteza automobilului meninnd constant punctul de funcionare al motorului. Cu toate acesteatransmisiile cu variaie continusunt apreciate mai mult pe piaa asiatic de automobile (Japonia, Coreea de Sud, China) i mai puin pe piaa european, datorit percepiei diferite a conductorului auto asupra automobilului. La transmisiile cu variaie continu, n funcie de regimul de funcionare al motorului, turaia motorului se menine constant n timp ce viteza automobilului crete. Acest comportament nu este bine perceput de conductorii obinuii cu cutii de viteze n trepteCaracteristicile tehnice ale transmisiei Durashift CVT de la Ford cuplul maxim motor:240 Nm la 3900 rot/min puterea maxim motor:163 CP la 6000 rot/min gama de variaie a turaiei motorului:750 6500 rot/min cuplul maxim al hidrotransformatorului (de intrare n variator):360 Nm raportul de transmitere minim al variatorului:0.423 raportul de transmitere maxim al variatorului:2.52 gama de variaie a rapoartelor de transmitere:6.0 raportul de demultiplicare al angrenajului intermediar:1.593 raportul de demultiplicare al diferenialului:2.72 masa total:82.5 kg

Sistemul de traciune integral de pe Dacia DusterDacia Dustereste un vehicul utilitar sportiv (SUV) compact. Acesta este construit pe aceeai platform cu Dacia Logan i vine n dou versiuni de sistem de traciune: pe puntea fa (4x2) sau integral (4x4). Sistemul de traciune integral este mprumutat de la Nissan i este similar cu cel de pe Qashqai.

Dacia Duster cu traciune integral Sistemul de traciune integral permite conductorului auto s selecteze trei moduri de funcionare: AUTO: distribuia cuplului motor pe cele dou puni fa/spate este calculat automat n funcie de aderena fiecrei roi. Cu acest mod de funcionare selectat, n cazul n care nu exist patinare a roilor, traciunea este realizat exclusiv pe puntea fa. n momentul n care se detecteaz patinarea roilor punii fa, o parte a cuplului motor este distribuit i ctre puntea spate. LOCK: n acest mod traciunea este integral permanent, cuplul motor fiind distribuit ctre ambele puni n mod egal (50:50). Acest mod de funcionare este destinat rulrii cu viteze mici, pe suprafee cu aderen sczut sau pe teren accidentat. 2WD: n acest mod traciunea se realizeaz doar pe punte fa. Acest mod de funcionare este destinat rulrii pe suprafee cu aderen bun i reduce emisiile poluante i consumul de combustibil datorit creterii randamentului general al transmisiei.

Dacia Duster cu traciune integral Sistemul de traciune integral cuprinde doudifereniale deschise, cte unul pe fiecare punte, o unitate de transfer a puterii pe puntea fa (PTU), un arbore longitudinal i un dispozitiv de cuplare cu control electromagnetic (EMCD). O parte a componentelor sistemului de traciune (PTU, arbore longitudinal, EMCD) sunt furnizate deGKN.

Componentele sistemului de traciune integral de pe Dacia Duster1. motor termic2. cutie de viteze3. diferenialpunte fa4. unitate de transfer de putere5. arbore longitudinal6. unitate de cuplare cu comand electromagnetic7. diferenialpunte spate

Transmisie Dacia Duster cutia de viteze, diferenialul fa i unitatea de transfer a puterii

Unitatea de transfer a puteriipreia cuplul motor de la coroana diferenialului punii fa i o transfer ctre arborele longitudinal. Aceasta conine un angrenaj conic cu roi dinate cu raportul de transmitere invers fa de raportul de transmitere al diferenialului punii spate. Carcasa unitii este din aluminiu, cu geometrie compact, fiind poziionat lng diferenialul punii fa.

Dacia Duster - Unitatea de transfer a puterii (PTU) Ieirea de la unitatea de control a puterii este conectat laarborele longitudinal. Acest transfer cuplul ctre puntea spate, fiind legat la modulul de cuplare cu comand electromagnetic. Arborele longitudinal este compus din dou piese pentru a ndeplini condiiile de zgomot i vibraii n funcionare precum i cele legate de testele de impact. Este prevzut cu articulaii, n partea central i n extremiti, iar n parte central este fixat de caroserie.

Arbore longitudinal Cuplarea i decuplarea punii spate se realizeaz cu ajutorul uneiuniti de cuplare cu comand electromagnetic. Aceasta este controlat de un calculator electronic, care comunic prin intermediulmagistralei CAN, cucalculatorul de injecie, calculatorul bord i calculatorul ESP/ABS. Pe baza informaiilor primite (cuplu motor, viteze roi, etc.), n modul AUTO al transmisiei, calculatorul EMCD decide procentul de cuplu transferat punii spate.

Dacia Duster - unitate de cuplare cu comand electromagnetic Transferul cuplului se realizeaz prin intermediul unui ambreiaj multidisc cu frecare umed. Sistemul este etan, uleiul pentru ungere i rcire este specific dispozitivului, nu necesit operaii de mentenan i ntreinere.Dacia Duster seciune prin unitatea de cuplare cu comand electromagnetic

1. ambreiaj multidisc principal2. cam3. plac de presiune4. armtur mobil5. ambreiaj de comand6. electromagnet7. bil (for de reacie)8. for magnetic9. fora de atracie10. for de cuplare Curentul aplicat electromagnetului (6) genereaz un cmp magnetic care atrage armtura mobil (4) i comprim ambreiajul de comand (5). Cuplarea ambreiajului de comand produce un cuplu care acioneaz asupra mecanismului cu bil (7). Cama (2) se rotete i foreaz bila (7) s se deplaseze radial i s mping placa de presiune (3).

Detaliu sistem de comand EMCD

Cuplul este astfel transferat de la discurile conectate la arborele de intrare (carcasa) la discurile conectate la arborele de ieire, proporional cu curentul electric aplicat electromagnetului. Sistemul poate astfel controla cuplul motor transferat punii spate. Cu acest sistem de traciune integral Dacia Duster are performae remarcabile n ceea ce privete capacitatea de trecere i rularea pe teren accidentat. Sistemul este relativ simplu i eficient, fiind alegerea optim pentru un automobil cu abiliti off-road i performane de consum similare cu cele ale unui automobil destinat rulrii pe osea.

Automobilele cu traciune integral AWD & 4WD (4x4)

La un automobil, grupul moto-propulsor genereaz i transmite la roat ofor de traciunenecesar deplasrii automobilului.Motorul termicproduce puterea necesar, iar transmisia o distribuie ctre roile motoare. Nu toate punile unui automobil sunt puni motoare, acestea pot fi i libere (trase).

Grupul moto-propulsor i sistemul de traciune 4Matic de la Mercedes S-KlassePuntea motoarea unui automobil este cea care primete puterea generat de motor. Puntea care nu primete putere de la motorul termic se numetepunte liber. Din punct de vedere al traciunii/propulsiei, automobilele cu o singur punte motoare se numesc automobile 4x2, iar cele cu toate punile motoare se numesc automobile 4x4. Aceste notaii sunt rezultatul formulei de calcul tipului traciunii:2 NumrulTotalDePuni x 2 NumrulDePuniMotoare Un automobil obinuit are 2 puni, din care cel puin una este motoare. Pentruo singur punte motoare formula de calcul a tipului de traciune este:2 2 x 2 1 =>4 x 2 Dac automobilul este cutraciune integral, deci ambele puni sunt motoare, atunci:2 2 x 2 2 =>4 x 4 De exemplu un vehicul comercial de transport marf poate avea 3 puni, din care 2 motoare. Acest vehicul va fi, din punct de vedere al traciunii, de tipul 6 x 4:2 3 x 2 2 =>6 x 4 Dac un automobil are puntea motoare fa atunci acesta se numete automobil cu traciune. Se utilizeaz termenul traciune deoarece automobilul este tras. n cazul n care puntea motoare este spate avem un automobil cu propulsie deoarece acesta este mpins, propulsat. Termenul de automobil cu traciune spate nu este 100% corect, deoarece puntea spate fiind motoare automobilul este propulsat. De asemenea expresia automobil cu traciune integral mbin de fapt traciunea cu propulsia i definete un automobil cu toate punile motoare.

Automobil cu traciune pe puntea fa

Automobil cu propulsie pe puntea spate

1. 1 - motor termic2. 2 - ambreiaj3. 3 - cutie de viteze4. 4 - diferenial5. 5 - transmisie longitudinal (arbore cardanic)

Automobil cu traciune integral

1. 1 - motor termic2. 2 - ambreiaj3. 3 - cutie de viteze4. 4 - diferenialspate5. 5 - transmisie longitudinal punte spate6. 6 - cutie de transfer cu diferenial central7. 7 - transmisie longitudinal punte fa8. 8 - diferenialfa

La un automobil cutraciune integralcuplul produs de motorul cu ardere intern este transmis ctre ambele puni, fa i spate. Fiecare punte motoare trebuie s fie echipat cu un diferenial pentru a permite roilor s aib viteze diferite la efectuarea unui viraj. Pentru a nelege cum funcioneaz un diferenial citii articolul:Modul de funcionare al unui diferenial. n principiu exist dou tipuri distincte de automobile cu traciune integral: automobilele cutraciune integral permanent(AWD) automobilele cutraciune integral temporar(4WD), clasicul 4x4 O distingere forte clar ntre cele dou sisteme nu se poate face deoarece majoritatea sistemelor moderne de traciune (AWD i 4WD) conin control electronic. La baz, diferena ntre sistemele de traciune este dat n primul rnd de modul cum se controleaz transmiterea cuplului la roile motoare.

Automobil cu traciune AWD

Automobil cu traciune 4WD (4x4)

1. 1 - motor termic2. 2 - ambreiaj3. 3 - cutie de viteze4. 4 - diferenial5. 5 - arbore longitudinal (transmisie cardanic)6. 6 - cutie de transfer (cu diferenial central i opional reductor)7. 7 - arbore longitudinal8. 8 - diferenial9. sistem de cuplare (electromecanic, electrohidraulic)

Automobilele cu traciune integral permanent(AWD) sunt cele la care controlul transmiterii puterii la toate roile motoare se face electronic, de ctre un modul electronic de comand. n modul de funcionale nominal (AUTO), la aceste sisteme conductorul auto nu decide dac traciunea este doare pe o punte sau pe ambele. Sistemul de control electronic evalueaz starea automobilului n funcie de anumii parametrii (vitez de deplasare, acceleraii, patinarea roilor, etc.) i decide sau nu activarea traciunii integrale. De obicei automobilele cu sistem AWD, au traciunea pe puntea fa i la nevoie modulul electronic de comand cupleaz i puntea spate.

Modul de funcionare al transmisiei AWD de la Dacia Duster2WD- traciune doar pe puntea fa (4x2 permanent)LOCK- 4WD (4x4 permanent)AUTO - AWD cu control electronic La automobilul Dacia Duster, n modul LOCK, modulul de control electronic al traciunii cupleaz permanent puntea spate, cuplul motor furnizat de motor fiind distribuit 50:50 ntre cele dou puni motoare. Cuplarea punii spate se face de obicei cu un dispozitiv cu ambreiaj multidisc, cu sistem de acionare: electrohidraulic(ex. VW Golf 4Motion) electromecanic(ex. Dacia Duster cu traciune integral)

Grup moto-propulsor cu traciune integral (punte spate cu cuplaj electrohidraulic Haldex)

Grup moto-propulsor cu traciune integral (punte spate cu cuplaj electromecanic GKN) Exist i automobile cu traciune integral la care una dintre puni (de obicei puntea spate) se cupleaz automat ca urmare a patinrii punii motoare. Acestea sunt prevzute cu unvsco-cuplajntre puni, care cupleaz mecanic puntea spate fr a fi comandate electronic. Un exemplu de automobil cu acest tip de traciune este Fiat Panda 4x4.Automobilele cu traciune integral temporar(4WD) putem spune c sunt clasicele automobile de teren 4x4. La acest tip de traciune a doua punte motoare se cupleaz manual, de ctre conductorul auto. Lng levierul cutie de viteze mai este prevzut un levier care permite cuplarea punii fa. De obicei aceste automobile au puntea motoare spate iar n modul 4x4 se cupleaz i puntea fa. Exemple pentru acest tip de automobile sunt: Lada Niva i clasicul ARO 4x4. La automobilele moderne de tipul 4WD cuplarea celei de-a doua puni motoare se face cu comand electronic. Conductorul auto are la dispoziie butoane pentru: modul 4x2 (2HI - high) modul 4x4, fr amplificarea cuplului la reductor (4HI - high) modul 4x4, cu amplificarea cuplului la reductor(4LO - low)

Comanda modului de traciune pentru un automobil 4WD Fa de automobilele cu sistem de traciune AWD, automobilele 4WD (4x4) sunt prevzute cu ocutie de transferi undiferenial central. Mai mult, dac este prevzut i mod de traciune 4LO (low), cutia de transfer conine i unreductorcare amplific suplimentar cuplul venit de la cutia de viteze.

Grupul moto-propulsor i sistemul de traciune de la Jeep Wrangler De reinut c fiecare punte motoare trebuie s fie prevzut cu undiferenial. Mai mult sistemele de traciune integral 4x4 sunt prevzute i cudiferenial central. n funcie de destinaia automobilului (urban, mixt, off-road) diferenialele pot fideschisesaublocabile(manual sau automat).Avantajul majoral automobilelor cu traciune integral esteutilizarea aderenei tuturor roilor automobilului. n cazul unui automobil 4x2 cuplul furnizat de motor este limitat de aderena roilor motoare. Dac suprafaa de rulare are coeficient de frecare redus (pietri, zpad, etc.) fora de traciune a celor dou roi motoare s-ar putea s fie insuficient pentru a propulsa automobilul.

Fora total de traciune a unui automobil 4x2 i 4x4 Fiecare roat motoare poate aplica o for de traciunelimitat de aderen. Acest limit depinde de fora de apsare a roii pe calea de rulare i de coeficientul de frecare dintre roat i cale. Chiar dac motorul poate genera o for de traciune mult mai mare, acesta nu se poate aplica deoarece se depete limita de aderen i roata ncepe s patineze.Fora de traciune totaleste suma forelor de traciune de pe fiecare roat. La un automobil cu traciune integral deoarece fora de traciune generat de motor este distribuit tuturor roilor, fr s se depeasc limita de aderen, capacitatea de traciune a automobilului va fi mrit. Astfel se exploateaz complet performanele dinamice ale motorul iar capacitatea de trecere a automobilului va fi mbuntit.Dezavantajul automobilelor cu traciune integralconst n creterea masei automobilului i scderea randamentului total al transmisiei (datorit pierderilor mecanice adiionale). Din acest motiv automobilele care ruleaz cu toate roile motoare vor avea un consum de combustibil mai mare, comparativ cu acelai automobil cu o singur punte motoare. Acest articol reprezint o sintez minimal a sistemelor de traciune ale automobilelor. Datorit dezvoltrii rapide a sistemelor de control electronice este din ce n ce mai greu s se fac distincie ntre un automobil AWD i 4WD. Din acest motiv, fiecare tip de sistem de traciune va fi prezentat pe larg n articolele viitoare.

Modul de funcionare al unui diferenial n momentul n care un automobil efectueaz un viraj, roile trebuie s parcurg distane diferite. Pentru a reui acest lucru, fiind ataate de automobil, acestea trebuie s se roteasc cu viteze diferite. Astfel, la efectuarea unui viraj, roile din interiorul virajului se rotesc cu viteze mai mici dect cele din exteriorul virajului.

Traiectoriile parcurse de roile unui automobil n timpul unui viraj La o punte nemotoare, roile fiind libere, nu este nici o problem, acestea se pot rotii independent una fa de cealalt. n cazul n care puntea este motoare, trebuie s se asigure ca roile pot primi cuplul motor de la aceeai sursa i n acelai timp, n viraje, s se roteasc cu turaii diferite.

Diferenial deschis (angrenaj conic) Dispozitivul care permite transmiterea cuplului motor i rotirea roilor cu turaii diferite se numetediferenial. Inventat de Pecquer n 1827, diferenialul modern i-a pstrat acelai principiul de funcionare, mbuntirile aduse fiind doar de ordin tehnologic (materiale, form, dimensiuni).

Cutie de viteze i diferenial (angrenaj cilindric) Constructiv, diferenialul conine ocarcas cu un angrenaj principal(numit i raport principal sau transmisie principal), i unmecanism epicicloidal. Acest mecanism permite rotirea roilor cu viteze diferite. Mecanismul epicicloidal conine dou roi dinate planetare (pe capetele arborilor planetari) i dou sau patru roi dinate satelii.

Componentele diferenialului motor montat longitudinal (angrenaj conic)1. arbore de ieire dincutia de viteze2. arbori planetari (antreneaz roile automobilului)3. pinion transmisie principal (pinion de atac)4. coroan transmisie principal5. roi dinate planetare6. roi dinate satelii7. carcas diferenial Cuplul i turaia este primit de lacutia de vitezeprin intermediul arborelui (1). Pinionul diferenialului (3) angreneaz cu coroana (4) i amplific cuplul de ieire din cutia de viteze, demultiplicnd cu acelai raport turaia arborilor planetari (2). Carcasa (7), pe care este fixat rigid coroana (4), antreneaz roile dinate satelit (6) care la rndul lor antreneaz roile dinate planetare (5). Cnd automobilul se deplaseaz n linie dreapt tot ansamblul se rotete cu aceeai turaie. n momentul n care automobilul efectueaz un viraj, ntre roile dinate satelit (6) i roile dinate planetare (5) apare o micare relativ care permite rotirea cu turaii diferite a celor doi arbori planetari (2).Animaie: Modul de funcionare al unui diferenial (angrenaj conic)Sursa: Geebee's Vector Animations n funcie de arhitectura grupului moto-propulsor diferenialul poate fi montat n aceeai carcas cu cutia de viteze sau separat. De asemenea tipul arhitecturii definete i tipul angrenajului principal al diferenialului care poate fi conic sau cilindric. motor montat transversal pe aceeai punte cu cutia de viteze: transmisia principal este cuangrenaj cilindric motor montat longitudinal pe aceeai punte cu cutia de viteze sau motor montat pe punte diferit fa de puntea motoare: transmisia principal este cuangrenaj conic Acest tip de diferenial, numit idiferenial deschis, are dezavantajul ca transmite cuplu egal pe cele dou roi. n cazul n care ambele roi au aderen (ruleaz pe asfalt) cuplul de ieire din cutia de viteze este divizat egal ntre cele dou roi motoare. n cazul n care una din cele dou roi ruleaz pe o suprafa cu aderen sczut (ghia, zpad, nisip) cuplul primit va fi mic (deoarece depete pragul de aderen) i va fi transmis i roii care ruleaz pe o suprafa cu aderen mare.

Arhitectur motor montat longitudinal pe puntea fa cu puntea motoare spate1. motor termic2. cutia de viteze3. diferenial4. roat motoare Datorit acestui dezavantaj al diferenialului deschis, n cazul n care una din roi pierde aderena, cuplul primit de roata cu aderen va fi acelai (redus). n aceste situaii se poate ntmpla ca automobilul s nu se poat deplasa deoarece roile motoare nu primesc cuplu suficient. Mai mult, dac una din roi (cea cu aderen) va sta pe loc, cealalt roat (fr aderen) se va roti cudublul turaiei de intrare(turaia carcasei).Diferenialele autoblocabile, cele cu control electronic sau sistemele de siguran activ ale automobilului pot elimina acest dezavantaj, dar despre acestea, pe larg, vom discuta ntr-un articol viitor.

TRANSMISIA CARDANICA

CUPRINS:

1. CONSTRUCTIE SI FUNCTIONARE1.1. Rol, conditii, clasificare 1.2. Constructia transmisiei cardanice 2.CINEMATICA TRANSMISIEI CARDANICE2.1.Cinematica articulatiei cardanice2.2.Cinematica transmisiei cardanice3. CALCULUL TRANSMISIEI CARDANICE3.1.Determinarea momentului de calcul3.2.Calculul articulatiei cardanice3.3. Calculul arborilor cardanici

Capitolul 1. CONSTRUCTIE SI FUNCTIONARE

1.1. Rol, conditii, clasificare Transmisia cardanica este o componenta independenta a transmisiei automobilului cu rolul de a transmite prin miscari de rotatie momentul motor, fara a-l modifica, intre ansambluri ale transmisiei, dispuse la distanta, in planuri diferite si cu pozitie relativa cel mai adesea variabila. Deoarece arborii care compun transmisia cardanica sunt dispusi frecvent intr-un plan longitudinal, transmisia cardanica este prezentata si sub denumirea de transmisie longitudinala. Denumirea de transmisie cardanica este justificata de faptul ca articulatia care intra in compunerea sa este articulatia cardanica. Transmisia cardanica se intalneste la automobilele organizate dupa solutia clasica, la automobilele cu mai multe punti motoare, in general la automobilele la care exista o distanta intre motor si/sau SV si puntea motoare. In figura 1.1 este prezentata compunerea transmisiei cardanice. Intre arborele secundar 4 al SV 5 (arbore conducator) si arborele pinionului de atac 8 (arbore condus), arbori cu axele dispuse in plane diferite, este montat arborele cardanic 3 cu unghiurile fata de axele celor doi arbori. Unghiul este variabil, deoarece in timpul deplasarii automobilului distanta dintre cei doi arbori variaza in functie de incarcatura utila, rigiditatea suspensiei 7 si denivelarile drumului. Pentru a compensa variatiile unghiulare, arborele cardanic este prevazut cu articulatiile cardanice 1 si 2, iar pentru a compensa variatia distantei dintre arborii conducator si condus, este prevazut cu cuplajul de compensare axiala 9.

Fig.1.1.Compunerea transmisiei cardaniceConditiile impuse transmisiei cardanice sunt: sa asigure sincronismul miscarii arborilor cuplati indiferent de unghiurile dintre axele lor; sa asigure compensarile unghiulare si axiale necesare; sa realizeze amortizarea vibratiilor si atenuarea socurilor torsionale; sa fie bine echilibrata dinamic si sa nu atinga turatia critica corespunzatoare regimului de rezonanta; sa aiba durabilitate mare si randament ridicat; montarea si demontarea sa fie usoare, iar intretinerea cat mai redusa; constructia si tehnologia sa fie simple si economice.Pentru a indeplini aceste conditii, in compunerea TC intra si alte tipuri de cuplaje si de articulatii.Clasificarea transmisiilor cardanice se face dupa urmatoarele criterii:1. Dupa legea de transmitere a miscarii, TC pot fi: asicrone, la care raportul de transmitere este o marime periodica, avand valoarea medie egala cu unu; sincrone (homocinetice), la care raportul de transmitere este constant si egal cu unu;2. Dupa modul de constructie, TC pot fi: deschise; inchise, la care arborii cardanici sunt dispusi intr-un tub central sau intr-un carter;3. Dupa numarul articulatiilor cardanice se disting: TC monocardanice, bicardanice, tricardanice etc.

1.2. Constructia transmisiei cardanice 1.2.1. Scheme de transmisii cardaniceIn figura 1.2 sunt prezentate scheme de transmisii cardanice folosite la automobilele 42.

Fig.1.2.Scheme de transmisii cardanice utilizate la automobilele 44:a.transmisie momocardanica cu tub central;b.transmisie bicardanica cu un singur arbore cardanic; c.transmisie tricardanica cu doi arbori cardanici si palier intermediar elastic folosita la automobile cu ampatament marit;d.transmisie cu 4 articulatii cardanice, doi arbori si palier intermediar rigid folosita la autocamioane.In figura 1.3 se prezinta schema unei transmisii cardanice pentru un automobil 44 si RD montat pe cadru separat de SV. Transmisia are trei arbori: 1 intre SV si RD; 2 intre RD si puntea motoare din spate; 3 intre RD si puntea motoare din fata.

Fig.1.3.Schema transmisiei cardanice la automobilele 44: 1-arbore cardanic intermediar; 2-arbore cardanic pentru puntea din spate; 3-arbore cardanic pentru puntea din fata; 4-articulatii cardanice; 5-reductor-distribuitor.In figura 1.4 se prezinta schemele unor transmisii cardanice folosite la automobile 64.

Fig.1.4.Scheme de transmisii cardanice folosite la automobilele 64:a-fara RD si cu arbori dispusi in serie; b-cu RD si arbori dispusi in serie; c-cu RD si arbori dispusi in paralel; 1-cutie de viteze; 2-reductor-distribuitor; 3 si 4-punti motoare; 5-articulatii cardanice; 6-arbori cardanici.In figura 4.5 se prezinta scheme de transmisii cardanice utilizate la automobile 66, cu arborii pentru puntile motoare din spate in serie sau in paralel.

Fig.1.5.Scheme de transmisii cardanice folosite la automobile 66: 1-cutie de viteze; 2-reductor-distribuitor; 3,4,5-punti motoare; 6-articulatii cardanice.

1.2.2.Constructia articulatiei cardaniceCea mai folosita articulatie cardanica pentru TC este articulatia cardanica asincronica rigida de tip deschis. Constructia sa este prezentata in figura 1.6. Este alcatuita din crucea cardanica 2 cu brate egale si perpendiculare si din doua furci cardanice 1 si 3 dispuse in plane perpendiculare. Furcile pot fi cu flansa (furca 1) sau cu corp cilindric pentru asamblarea prin sudura cu arborele tubular (furca 3). Lagarele dintre bratele furcilor si fusurile crucii sunt lagare de rostogolire si sunt asigurate de rulmenti cu ace de constructie speciala. Acestia au urmatoarele particularitati constructive:-au numai inel exterior infundat la un capat 10 (in forma de pahar); -rolele ac, fara separator, ruleaza direct pe fusul crucii, sunt montate in alezajul inelului pe pat de vaselina si mentinute usor prin sprijinirea pe manseta de etansare, iar centrarea pe un sant prelucrat pe fundul inelului;-inelul rulmentului este usor presat in bratul furcii si este asigurat radial prin siguranta elastica interioara 13 (fig.4.6.b), prin siguranta elastica exterioara 14 (fig.4.6.c), sau prin placa de inchidere 8 fixata pe bratul furcii cu suruburile 11. Solutia se aplica la autocamioane unde dimensiunile furcilor permit aceasta asamblare si prezinta avantajul ca asigura o etansare mai buna imbinarii presate dintre rulment si furca. Ungerea rulmentilor se face cu niplul de ungere 4. Pentru siguranta etansarii se foloseste un inel suplimentar de etansare montat pe fucul crucii.

Fig.1.6.Constructia articulatiei cardanice de tip deschis Vaselina este dirijata spre lagarele articulatiei prin canalele din corpul crucii, asa cum se vede in figura 1.7. Completarea cu vaselina se face in cadrul intretinerilor periodice pana cand iese vaselina pe la baza rulmentului prin dispozitivul de etansare.

Fig.1.7.Ungerea si etansarea articulatiei cardaniceDurata de viata a articulatiei este determinata in mare masura de asigurarea unei bune etansari a lagarelor cu rulmenti. Solutii pentru asigurarea etansarii sunt prezentate in figurile 1.7 si 1.8. (descrierea solutiilor). Intotdeauna baza fusului crucii cardanice are prelucrata o suprafata cilindrica sau conica pe care ruleaza manseta de etansare, iar uneori pentru marirea sigurantei dispozitivului de etansare pe baza fusului, in continuare se preseaza un inel de protectia din tabla (inel deflector). Dispozitivul de etansare este inclus, cel mai adesea, in rulmentul cu ace al articulatiei (figurile b,c si d), sau menseta de etansare este presata pe baza fusului crucii (figura a).

Fig.1.8.Sisteme de etansare folosite la articulatiile cardanice

Pentru a compensa deformatiile elastice ale sistemului inel exterior- rola ac-fus, fusurile crucii se prelucreaza cu o usoara conicitate de 0,1.0,5% din diametrul mediu, asigurandu-se astfel o geometrie corecta rulmentului. Cand compensarile unghiulare sunt mici se folosesc articulatii cardanice asincrone elastice, care se monteaza spre SV si au in plus rolul de a micsora sarcinile dinamice la torsiune. Constructia unei astfel de articulatii este prezentata in figura 1.9. Ea este compusa din furcile 2 si 4 cu cate trei brate dispuse la 120 unul fata de altul, fixate cu suruburile 6 de discul elastic din cauciuc 3. Furcile sunt montate pe arborele 1 cu pana dreapta si pe con, respectiv pe arborele 5 prin caneluri. Deformariile discului elastic permit compensari unghiulare de 3..5 intre arbori. O astfel de articulatie este de fapt un cuplaj elastic.

Fig.1.9.Constructia articulatiei cardanice elastice

Pentru a usura montarea, dar mai ales demontarea crucii cardanice bratele furcilor corp comun cu rulmentii sunt demontabile, se monteaza pe corpurile furcilor cu suruburi, iar momentul se transmite printr-un sistem de pene frontale, asa cum se vede in figura 1.10. Solutia se aplica la TC ale autocamioanelor unde momentele sunt mari, iar dimensiunile articulatiei permit montarea cu suruburi.

Fig.1.10.Articulatie cardanica cu bratele furcilor demantabile: a-vederi plane; b-vedere in spatiu

1.2.3.Constructia si dispunerea cuplajelor de compensare axialaCuplajele de compensare axiala sunt cuplaje canelate cu deplasare axiala . Ele sunt montate al capatul cel mai protejat de murdarie si umezeala al arborelui si trebuie sa introduca forte axiale de frecare cat mai mici in arbore. Pentru indeplinirea acestei conditii cuplajul de compensare axiala este prevazut cu un sistem de ungere si de etansare cat mai eficient.Observatii:1. Cuplajul nu se amplaseaza spre mijlocul arborelui pentru a nu-i mari sageata; 2. Daca cuplajul este orientat spre fata, arborele cardanic trebuie asigurat cu un suport transversal, pentru ca in caz de rupere sa nu se infiga in drum si sa produca rasturnarea automobilului;3. Separarea cuplajului de arbore constitue un avantaj, deoarece arborele va fi tubular pe toate lungimea sa si deci mai usor de echilibrat. Variante constructive ale acestui cuplaj cand acesta este dispus pe arborele cardanic fractionat si cu lungime variabila, sunt prezentate in figura 1.11. In fig.a. etansarea se face cu garnitura si piulita olandeza 6, in fig.b.etansarea se face cu garnitura 1 montata intr-un manson si cu burduful 2, iar in fig.c. etansarea se face cu garniturile 1,3 si 4 si cu tubul telescopic suplimentar 7. Formarea pernelor de aer in timpul deplasarilor axiale se evita prin orificiul de aerisire 5. Ungerea se face prin niplul 4 (figura a).

Fig.1.11.Constructia cuplajului de compensare axiala dispus pe arborele cardanic cu lungime variabila (din doua bucati)

Solutii foarte eficiente pentru ungerea si etansarea cuplajului de compensare axiala, dar si pentru omogenizarea sectiunii transversale a arborelui cardanic, sunt prezentate in figura 1.12. In fig.a. cuplajul este dispus in dreptul palierului intermediar, iar arborele nu mai trebuie asigurat. In fig.b. cuplajul este dispus in capacul posterior alungit al SV; se obtine astfel o ungere eficienta si o foarte buna protectie. In figurile din mijloc sunt prezentate detalii privind etansarea crucii cardanice, cu mansetele de etansare montate pe inelele rulmentilor cu ace si suprafetele cilindrice de rulare a mansetelor dispuse in continuarea fusului crucii cardanice.

Fig.1.12.Solutii de dispunere a cuplajului de compensare axiala: a-in dreptul palierului intermediar; b-in capacul din spate al SV.

Pentru a micsora frecarile din cuplajul de compensare axiala, frecarea de alunecare se inlocuieste cu frecare de rostogolire, asa cum se vede din figura 1.13. Rolul canelurilor este preluat de patru siruri de role cilindrice 1, care ruleaza in cai prelucrate in semiarborele exterior si in semiarborele interior, ambele avand o sectiune aproximativ patrata. Sunt constructii care folosesc pentru reducerea frecarii bile sau bolturi.

Fig.1.13.Cuplaj de compensare axiala cu frecare de rostogolire1.2.4.Constructia palierului intermediarPalierul intermediar se foloseste cand TC are doi arbori (ampatament marit al automobilului), iar intre ei se monteaza o articulatie cardanica care nu poate prelua forte transversale. El consta dintr-un lagar care monteaza pe cadru sau pe caroseria autoportanta, in zona articulatiei cardanice centrale pentru a o sustine.In figura 1.14. se prezinta constructia pentru palierul intermediar in varianta elastica (a) si varianta rigida (b). Prima se foloseste la automobile usoare (autoturisme sau autoutilitare), iar a doua la autocamioane grele.

Fig.1.14.Constructia palierului intermediar1.2.5.Constructia arborilor cardaniciArborii cardanici fac legatura intre doua articulatii cardanice sau intre o articulatie si una dintre componentele transmisiei si au rolul de a transmite la distanta momentul motor. Un arbore cardanic este compus dintr-o parte centrala de sectiune circulara, care formeaza arborele propriuzis si piese de legatura pentru prinderea articulatiilor. Partea centrala poate fi plina (in zona cuplajului de compensare axiala) sau tubulara. Aceasta prezinta avantajul ca este mai rigida si permite marirea turatiei de functionare. Daca cuplajul de compensare axiala este dispus pe arbore, acesta are lungime variabila si sectiune neomogena (tubulara in zona centrala si plina spre capat in zona cuplajului), iar daca cuplajul este separat de arbore, arborele are lungime constanta si sectiune tubulara pe toata lungimea sa. In figura 1.14 se prezinta arbori cardanici cu lungime constanta, iar in figura 1.15 se prezinta arbori cardanici cu lungime variabila.

Fig.1.14.Arbori cardanici cu lungime constanta: a-cu sectiune tubulara constanta; b-cu sectiune tubulara variabila (cilindru la mijloc, trunchiuri de con spre capete)

Fig.1.15.Constructia arborilor cardanici cu lungime variabila (telescopici): a-sectiune constanta pentru partea tubulara; b-sectiune variabila pentru partea tubulara; c-cu furcile de la capete montate prin flansa cu suruburi pe arborele propriuzis; d-semiarborele cu canelura exterioara sudat de furca.

Folosirea arborilor cardanici cu lungime constanta este avantajoasa deoarece echilibrarea este mai usoara si pot functiona la turatii mai mari. Sunt TC care folosesc numai arbori cardanici de lungime constanta daca se adopta constructii speciale pentru cuplajul de compensare axiala si palierul intermediar; o astfel de solutie este prezentata in figura 1.16.

Fig.1.16.TC cu arbori de lungime constanta: 1-articulatie cardanica elastica; 2-arbore cardanic scurt; 3-palier intermediar elastic; 4-articulatie cardanica; 5-arbore cardanic lung; 6-suruburi pentru montarea traversei suport a palierului intermediar; 7-traversa suport.

Dupa montarea arborelui cardanic, ansamblul se supune unei echilibrari dinamice, mai intai la o turatie joasa, intre 600 si 1000 rot/min, urmata de o verificare la turatia nominala. Echilibrarea se realizeaza cu adaosuri de material prin sudarea unor placute pe arbore. In scopul eliminarii necesitatii reechilibrarii dupa demontarile din exploatare a arborilor telescopici, intre cei doi semiarbori se marcheaza pozitia de la prima echilibrare. Ca valori admisibile pentru dezechilibrarea remanenta permanenta se recomanda valorile:- 10..15 gcm pentru autoturisme;- 50 g.cm pentru autocamioane mijlocii;- 75 g.cm pentru autocamioane grele.Observatie:Pentru a realiza o echilibrare buna, lungimea arborilor cardanici se limiteaza la 1,8..2,0 m (dupa unii constructori la 1,5m).O solutie constructiva moderna este realizarea arborilor cardanici din materiale compozite care prezinta urmatoarele avantaje:- rezistenta la torsiune dubla in comparatie cu cei obtinuti din oteluri uzuale la aceleasi dimensiuni; - rigiditatea poate sa depaseasca de 2,5 ori pe cea a otelurilor si aliajelor din aluminiu;- capacitate de amortizare interna;- rezistenta la oboseala si la coroziune.Un model experimental de arbore cardanic a fost proiectat si executat din rasini armate cu fibre de carbon pentru un autoturism FORD Cortina. Arborele din otel cantarea 10,2 kg, iar cel din materiale compozite numai 4,5 kg, din care 3,3 kg erau mufele de legatura de la capete. Inlocuirea cu un material similar si a articulatiei cardanice a redus greutatea cu inca 1,3 kg. In figura 1.17 se prezinta constructia arborilor cardanici din materiale compozite, iar in tabelul 1.1 caracteristicile transmisiilor cardanice din astfel de materiale.

Fig.1.17.Constructia arborilor cardanici din materiale compozite

1.2.6.Constructii de transmisiil cardanice folosite pe automobileDintre transmisiile cardanice mai deosebite folosite pe automobile se remarca cele de pe autobuze.In figura 1.18 se prezinta TC folosita pe autobuzul 112 UD.In figura 1.19 se prezinta TC folosita pe autobuzul Skoda SM11.In figura 1.20.a se prezinta TC de pe autobuzul Saviem SC 10, iar in figura 1.20.b cuplajul elastic al acestei transmisii.

Fig.1.18.Transmisie cardanica de autobuz (112UD)

Fig.1.19.Transmisie cardanica pentru autobuz cu transmisie automata 5 montata separat de motor (SM 11)

a.

b. Fig.1.20.Transmisie cardanica pentru autobuz cu motor in fata, punte motoare spate si transmisie semiautomata (ambreiaj centrifugal + SV planetar) montata central separat de motor: a-transmisia cardanica propriuzisa; b-cuplajul elastic montat pe volant.

Capitolul 2.CINEMATICA TRANSMISIEI CARDANICE

2.1.Cinematica articulatiei cardaniceG.Cardano (15011576) a utilizat la suspensia busolei marine un mecanism care permitea mentinerea pozitiei orizontale, independent de oscilatiile navei, denumit mai tarziu suspensie cardanica.R.Hooke (16351703) a brevetat un dispozitiv pentru transmiterea miscarii de rotatie intre doi arbori cu axe concurente.L.Renault in 1898 a folosit cuplajul cardanic in componenta TC la automobile.Schema structurala si schema cinematica a articulatiei cardanice sunt prezentate in figura 2.1.

In timpul rotirii arborelui conducator 1, bratul descrie traectoria 3, dispusa intr-un plan perpendicular pe arborele 1, iar bratul al arborelui condus 2, dispus inclinat fata de arborele 1 cu unghiul 12, descrie traectoria 4, aflata intr-un plan inclinat cu unghiul 12 fata de planul traectoriei 3. Cele doua brate definesc crucea cardanica cu brate egale si perpendiculare.

Prin rotirea arborelui 1 cu unghiul , punctul ajunge in A, deplasandu-se pe un arc de cerc, iar puctul ajunge in B, arborele condus 2 rotindu-se cu unghiul . Intre deplasarile unghiulare a celor doi arbori exista relatia:

(2.1)Din aceasta relatie se vede ca in cazul deplasarii unghiulare uniforme a arborelui conducator 1, arborele condus 2 va avea deplsari unghiulare neuniforme. Asincronismul miscarii furcilor articulatiei cardanice poate fi apreciat prin raportul de transmitere al vitezelor unghiulare ale celor doi arbori.

Fig.2.1.Schema structurala (a) si schema cinematica (b) a articulatiei cardaniceDiferentiind relatia (2.1) se obtine:

(2.2) Impartind ambii membri cu dt si tinand cont de definitia vitezelor unghiulare, din relatia (2.2) se obtine:

(2.3)

Eliminand pe cu relatia (2.1) se obtine:

(2.4)Din relatia (2.4), la rotirea partii conducatoare se obtin urmatoarele valori extreme:

-pentru

-pentru In consecinta, raportul de transmitere cinematic al articulatiei cardanice variaza intre limitele de mai sus, limite care sunt cu atat mai apropiate una de alta si ambele apropiate de valoarea unu, cu cat unghiul dintre cei doi arbori este mai mic. La o rotatie completa a arborelui conducator 1, raportul de transmitere atinge de doua ori valoarea minima si de doua ori valoarea maxima, deci arborele condus 2 ramane de doua ori in urma arborelui conducator si il intrece de doua ori. Pentru aprecierea asincronismului vitezelor unghiulare ale elementului conducator si condus, pentru articulatia cardanica, se utilizeaza marimile: - coeficientul de asincronism

(2.5) decalajul unghiular maxim

(2.6)In figura 2.2 sunt prezentate variatiile acestor coeficienti pentru cazul unui cuplaj cardanic cu unghiul dintre arbori de 50, cand arborele conducator se roteste cu 180.Asincronismul are drept consecinta aparitia unor vibratii, functionarea zgomotoasa, scaderea randamentului si a durabilitatii transmisiei.

Fig.2.2.Variatiile coeficientilor pentru aprecierea asincronismului

2.2.Cinematica transmisiei cardanicePentru a se obtine sincronismul miscarii trebuiesc indeplinite conditiile:1.transmisia trebuie sa fie bicardanica, adica un arbore trebuie sa aiba cate o articulatie cardanica la fiecare capat;2.furcile de capat ale arborelui sa fie in acelasi plan;3.aplicand relatia (2.1) pentru fiecare articulatie cardanica se obtine:

(2.7)adica unghiurile de asezare ale arborilor cardanici trebuie sa fie egale.Asezarea arborilor cardanici poate fi in Z sau in M, asa cum se vede din figura 2.3.

Fig.2.3.Asezarea arborilor cardanici: a-in Z; b-in MTC se obtin prin inserierea mai multor elemente, asa cum se vede din figura 2.4.(a.TC cu doua articulatii cardanice si un singur arbore; b.TC cu 4 articulatii, 2 arbori, un palier intermediar rigid si montaj in Z; c.TC cu 3 articulatii, 2 arbori, un palier intermediar si montaj mixt).

Fig.2.4.Scheme de inseriere si de montaj pentru componentele TC

Capitolul 3. CALCULUL TRANSMISIEI CARDANICE

Calculul transmisiei cardanice cuprinde determinarea momentului de calcul si calculul de rezistenta al articulatiilor si arborilor cardanici.

3.1.Determinarea momentului de calculMomentul de calcul notat cu Mc se determina in doua moduri: cand motorul functioneaza in regim de moment maxim, iar SV este cuplat in treapta intai:

(3.1) in cazulul automobilelor cu mai multe punti motoare, cand nu se cunoaste distributia momentului motor la arborii cardanici dispusi dupa reductorul distribuitor, momentul de calcul se determina in functie de conditia de aderenta la rotile motoare:

(3.2)Unde:Zm este reactiunea normala dinanica la puntea motoare; este coeficientul de aderenta (pentru calcule uzuale = 0,7..0,8); rd este raza dinamica a rotii motoare; i0 este raportul de transmitere al transmisiei principale.Pentru acelasi automobil se considera valoarea cea mai mare amomentului de calcul, deoarece nu se accepta ca, pe acelasi automobil, sa se foloseasca articulatii cardanice de dimensiuni diferite. 3.2.Calculul articulatiei cardanicea) Calculul furcii cardanice Furca cardanica este solicitata de forta F (actioneaza in punctul B si este perpendiculara pe planul furcii). Sectiunea periculoasa A-A, de incastrare cu butucul, este solicitata la incovoiere si la torsiune. Schema de calcul este prezentata in figura 3.1.

Fig.3.1. Schema de calcul a furcii cardanice

(3.3)unde R este raza medie la care actioneaza forta F si se adopta constructiv.Tensiunea la incovoiere in sectiunea A-A este:

(3.4)

unde pentru sectiunea dreptunghiulara si pentru sectiunea eliptica.Tensiunea la torsiune este:

(3.5)

unde pentru sectiunea dreptunghiulara si pentru sectiunea eliptica. Coeficientul depinde de raportul h/b si se adopta din tabelul 3.1. Tabelul 3.1. Valorile coeficientului 11,2 1,51,7522,53456810

0,2000,2080,2310,2390,2460,2580,2670,2820,2910,2990,3070,312

In tabelul 3.2 se dau principalele dimensiuni ale furcilor cardanice in functie de momentul maxim transmis.Tabelul 3.2 Principalele dimensiuni ale furcilor cardanice in functie de momentul maxim transmis

Furcile cardanice se executa din oteluri cu continut mediu de carbon, 0,35..0,45%, sau din oteluri de imbunatatire slab aliate. Dupa calire si revenire, duritatea furcilor variaza intre 197..300 HB in functie de tipul automobilului.

b) Calculul crucii cardanice

Crucea cardanica este supusa solicitarilor de incovoiere, forfecare si strivire de catre forta F1 (figura 3.2). Asupra fusurilor crucii actioneaza doua cupluri ale fortelor F1, unul din partea arborelui conducator, iar al doilea din partea arborelui condus.

Fig. 3.2. Schema de calcul a crucii cardaniceForta F1 se calculeaza cu relatia:

(3.6)unde este unghiul maxim dintre axele arborilor.Tensiunea la incovoiere, in sectiunea A-A, se calculeaza cu relatia:

(3.7)Tensiunea la forfecare la baza fusului se determina cu relatia:

(3.8)unde F se calculeaza cu relatia:

(3.9) Verificarea la strivire se face determinand presiunea specifica pe fusul crucii, sub actiunea fortei F1 , cu relatia:

(3.10)In tabelul 3.3 se dau principalele dimensiuni ale crucilor cardanice in functie de momentul maxim transmis. Tabelul 3.3 Principalele dimensiuni ale crucilor cardanice functie de momentul maxim transmis

Crucile cardanice se executa din oteluri aliate de cementare, elemental principal de aliere fiind cromul. Cementarea se face pe o adancime de 0,7..1,5 mm, iar duritatea variaza intre 56 si 65 HRC. c) Alegerea rulmentilor cu aceRulmentii cu ace folositi la articulatiile cardanice se caracterizeaza printr-o miscare oscilatorie. Ei se aleg cunoscand diametrul fusului crucii cardanice si tinand cont de capacitatea portanta dinamica care se calculeaza cu relatia:

[daN] (3.11)Unde: este un coeficient ce tine cont de caracterul rotatiei. Pentru rulmentii cu inel exterior forjat, =0,66 in cazul rotatiei continue si =0,6 in cazul rotatiei oscilatorii;f este coeficientul ce tine cont de conditiile de incarcare si de functionare. Pentru sarcina variabila, se recomanda f = 0,7;K este sarcina specifica in [daN/cm2] si se adopta in functie de durabilitatea necesara in [h], de viteza periferica in [m/s] din calea de rulare a inelului interior, sau mai simplu in functie de produsul dintre turatia echivalenta ne in rot/min si diametrul caii de rulare in mm, din figura 3.3.

Fig.3.3. Sarcina specifica K in functie de durablitate si de produsul ndPentru miscarea de rotatie oscilatorie, turatia echivalenta se determina cu relatia:

(3.12)unde n este turatia arborelui cardanic in [rot/min]; este unghiul dintre arbori in grade.S este suprafata echivalenta si se calculeaza cu relatia:

[cm2] (3.13)unde l este lungimea acului (fusului crucii) in mm.Valorile lui K determinate cu ajutorul diagramei din figura 3.3 corespund unei duritati HRC = 60. Daca duritatea este mai redusa, valoarea lui K trebuie corectata cu relatia K=K, valorile coeficientului fiind date in figura 3.4 (curba 2 pentru rulmentii cu inel exterior forjat, curba 1 pentru ceilalti rulmenti cu ace).

Pentru valorile extreme ale diametrului caii de rulare d si ale turatiei n, valorile teoretice de calcul determinate cu relatia (3.11) nu corespund sarcinilor admisibile reale, mai ales in cazul turatiilor mici. De aceea se recomanda ca, pentru rulmentii cu inel exterior forjat valorile sarcinii specifice sa nu depaseasca valoarea Kmax=500 daN/cm2 . Fig.3.4. Coeficientul de influenta a duritatii asupra sarcinii specifice KDaca se foloseste drept criteriu pentru alegerea rulmentilor capacitatea portanta statica, aceasta se determina cu relatia:

, unde K0=1650 daN/cm2 (3.14)

3.3. Calculul arborilor cardaniciArborele cardanic se predimensioneaza din conditia de rezistenta la solicitarea de torsiune sub actiunea momentului de calcul, apoi se verifica deformatia la torsiune si turatia critica.a) Calculul arborelui la solicitarea de torsiuneTensiunea la torsiune se determina pentru zonele in care modulul de rezistenta polar este minim cu relatiile: pentru arborele cu sectiune circulara plina:

(3.15) pentru arborele cu sectiune tubulara:

(3.16)unde : D este diametrul exterior al arborelui; d este diametrul interior al arborelui.Tensiunea admisibila la torsiune se determina adoptand un coeficient de siguranta de 3..3,5 fata de limita de curgere. Calculul de rezistenta al cuplajului de compensare axiala se face conform STAS 1767-68, pentru caneluri dreptunghiulare sau in evolventa.Partea tubulara a arborelui se executa din teava din otel trasa la rece fara sudura, din teava din otel sudata electric cap la cap prin rezistenta sau din teava din otel trasa la rece si sudata electric cap la cap prin rezistenta. In tabelele 3.4 si 3.5 sunt date caracteristicile mecanice ale otelurilor, respectiv dimensiunile recomandate pentru tevile partii tubulare ale arborilor cardanici.Tabelul 4.4. Caracteristicile mecanice ale otelurilor pentru tevile arborilorTabelul 4.5. Dimensiunile recomandate p