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

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

Seznámení s obsahem přednášky 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

Historie třecích CVT 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 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

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

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

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

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

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

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

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

Použité materiály Děkuji za pozornost Zdroje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [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