Как работает вариатор – Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео

Содержание

Как работает вариатор

Бесступенчатая коробка передач часто используется на современных автомобилях. Наличие ступеней обязательно сопряжено с переходными состояниями, вызывающими сбои в работе. Производители постоянно борются с их проявлением, повышая эффективность и коэффициент полезного действия при смене передаточного отношения. Упрощение процесса вождения непременно сопряжено с использованием бесступенчатых коробок передач. Практически все автомобили имеют приставку CVT в случае наличия подобной опции. Аббревиатура расшифровывается и переводится с английского языка как «Continuously Variable Transmission», что означает «беспрерывная смена передач». Количество кинематических элементов узла невелико, поэтому разобраться в его работе несложно.

Основные детали, их назначение и принципиальная схема

Рассмотрим принципиальную схему устройства вариатора. Для каждой модели автомобиля или любой другой техники инженеры разрабатывают частный случай, имеющий незначительные конструктивные особенности. В общем виде всё выглядит так:

Рассмотрим особенности работы вариатора на автомобиле каждой части, её роль и особенности устройства:

  1. Раздвижной шкив. Это два усеченных конуса с прямыми или тороидными вогнутыми поверхностями, надетых на одну ось. На валу один из них закреплён неподвижно, а второй имеет небольшой ход. В итоге неподвижный элемент является ведущим, а подвижный – ведомым.
  2. Клиновидный ремень. Его тело образовано парой стальных лент, на которые нанизываются специальные пластины. Зацепление образуется в пазах, а рабочую часть каждой пластины составляет конусовидная законцовка. Вместо ремня может использоваться сложносоставная цепь особой формы.
  3. Гидравлический трансформатор. Это автономный узел, позволяющий плавно регулировать изменение крутящего момента посредством гидравлического усилия. Его устройство достаточно сложное.
  4. Дифференциал представляет собой шестерню с косыми зубьями, обеспечивающую передачу крутящего момента на ведущую пару колёс автомобиля. Его характеризует особая износоустойчивость рабочих поверхностей.
  5. Планетарный механизм обеспечивает передачу вращения на ведущую ось в различных направлениях. В отличие от классической схемы, он содержит два ряда сателлитов цилиндрической вытянутой формы, что снижает нагрузку на зубья.
  6. Гидронасос. Эта часть приводится в рабочее состояние при помощи гидравлического трансформатора, что обеспечивает постоянное поддержание давления функциональной жидкости. Благодаря этой связке постоянно находятся в работе гидроцилиндры.
  7. Управление осуществляется микропроцессором, посылающим сигналы на основании обработки данных от различных систем и датчиков. В частности, играют роль ABS и электронный контроль расхода топлива.

Принцип работы

Как известно, для изменения передаточных отношений классических редукторов необходимо подключать к ведущей шестерне различные комбинации зубчатых элементов, с целью понизить или повысить скорость вращения. В вариаторе всё решается посредством раздвижных шкивов. Если половинки этого элемента сдвигаются навстречу друг другу, то они выдавливают ремень выше, и он зацепляется на больший диаметр. А на другом шкиве автоматически происходит расхождение конусообразных половинок. Ремень проваливается вниз и зацепляется на меньший диаметр. Таким образом, количество передаточных отношений коробки CVT можно считать бесконечным.

Как работает задний ход

  1. Примечательно то, что скорость заднего и переднего хода на этом типе трансмиссии одинакова. Но в первом случае она ограничивается электроникой во избежание аварийных ситуаций.
  2. Он обеспечивается посредством планетарного механизма с двойным рядом сателлитов:
  3. Смена подвижного ряда сателлитов и фиксация второго ряда, обеспечивает смены направления хода. При этом направление вращения водила не изменяется, но меняется направление вращения корончатой шестерни. Как работает вариаторная коробка передач по видео смотрите ниже.

Применение вариаторов

Благодаря компактным размерам этот тип коробки передач может использоваться на автомобиле, скутере, снегоходе, мопеде и др. Устройства с электромагнитным приводом могут использоваться для небольших моделей техники и детских игрушек, где они успешно применяются. При слабом крутящем моменте клиновой ремень изготавливают из плотной армированной резины. При проектировании новых поколений автомобильных вариаторов инженеры решают задачи износостойкости, рабочего ресурса, понижения уровня шума и увеличения КПД.

В принципиальной схеме, устройства вариаторов для различных разновидностей транспорта не различаются. Частные решения для каждого из них должна рассматриваться в рамках инструкции по эксплуатации от производителей.

variator-cvt.ru

Принцип работы вариатора на автомобиле: плюсы и минусы

04.06.2019

(Голосов: 4, Рейтинг: 4.75)


Вопросы, рассмотренные в материале:

  • В чем отличие вариатора от других КПП
  • Сколько передач у вариатора
  • Какие типы вариаторной КПП являются наиболее популярными сегодня
  • Можно ли устанавливать вариатор на мощные автомобили


Вариативная или бесступенчатая, автоматическая коробка передач (CVT) совсем недавно считалась изобретением из области фантастики. Сегодня же многие популярные автомобильные компании оснащают этим устройством модели своих машин. Вариатор можно увидеть в некоторых модификациях машин Mitsubishi, Toyota, Audi, Honda, Nissan и других марок ведущих компаний. В этой статье мы расскажем, чем примечателен принцип работы вариатора на автомобиле, какие у него достоинства и недостатки по сравнению с автоматической коробкой передач.

Что такое вариатор на автомобиле



Необязательно быть владельцем автомобиля с вариатором, чтобы столкнуться с понятием «вариативная коробка передач», например, просто рассматривая различные автомобильные журналы или сборники характеристик моделей машин. Стандартным автоматом уже давно никого не удивить, а механикой — тем более. Вариатор пока остается диковинкой, поэтому услышать о нем в обычном мужском разговоре можно не так часто. Хотя вариативная коробка передач вовсе не является новым изобретением известных автомобильных корпораций, принцип работы механизма разработали несколько столетий назад.


Первым, кто задумался о принципе работы вариатора и создал его, был самый загадочный изобретатель — Леонардо да Винчи — в далеком 1490 г. А вот запатентована эта придумка была только в XIX веке (во второй его половине). Примечательно, что первое действующее транспортное средство с такой коробкой передач было создано спустя 500 лет после его изобретения — в 50-х годах двадцатого века. Подобную трансмиссию впервые установили на легковые автомобили DAF (в то время компания еще специализировалась на создании легковых и грузовых авто). Позже подобие вариатора устанавливали на машины Volvo, но особой популярности такой тип трансмиссии не получил. Зато в нынешнее время вариатор пользуется спросом.


Бесступенчатая трансмиссия (вариатор) имеет аббревиатуру CVT (сontinuously variable transmission — бесступенчатый переключатель скоростей). Принцип работы вариатора на автомобиле — плавно передавать крутящий момент от мотора к колесам (или прочим движимым частям, например, винтам), без переключения скоростей. При этом бесступенчатая КПП автоматически меняет трансмиссионное соотношение по определенной программе или вручную.


Важно подчеркнуть, что в принципе работы CVT (в отличие от роботизированной КПП и АКПП) нет переменных передач, то есть при движении автомобиля не наблюдаются привычные толчки при смене передачи, а набор скорости имеет плавный и четкий ход.

Рекомендуем

«Восстановление автомобиля после ДТП: этапы, выбор СТО, нюансы»
Подробнее

Отличие вариатора от прочих коробок передач


Механическая трансмиссия (МКПП) имеет 5 скоростей, коробка-автомат — 8 скоростей, а CVT оснащен неограниченным количеством передач. Но это не главная ее особенность. Чтобы читателю было проще понять принцип работы вариатора на автомобиле, оценить его преимущества, вкратце расскажем о работе двигателя.


Во-первых, в принципе работы традиционных ступенчатых КПП есть важный недочет — они имеют ограниченное число передач, которых иногда при движении бывает мало. Даже при условии езды по гладкой дороге мотор, разгоняясь, должен преодолеть внешнюю нагрузку (силу инерции), а потом, после достижения оптимального соотношения оборотов и передаточного числа, он может набрать нужную скорость. После этого момента передача становится ниже. Чтобы повысить передачу, нужно использовать больше ступеней, наличие которых не предусмотрено в механической коробке.


Еще один минус — при переключении скоростей происходит толчок. С учетом этих нюансов производители решили отказаться от передач и, в конечном итоге, получили вариативную коробку, которая сменяет скорости мягко, без рывков.


Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в постепенном изменении крутящего момента на ведущем и ведомом диске. Движение начинается мягко, в отличие от других видов коробок передач. Особенности работы вариатора в автомобиле создают впечатление, будто в нем установлен мощный электрический двигатель. Скорость набирается плавно, без присутствия посторонних шумов. Поэтому CVT не нужен переключатель скоростей, благодаря нему автомобиль увеличивает скорость движения намного быстрее, чем при использовании других трансмиссий.


Помимо этого, автомобилем с вариатором намного легче управлять. С ним сможет справиться даже водитель-новичок из-за того, что этот принцип КПП не зависит от манеры вождения и не заглохнет при движении. Даже при внушительном разгоне автомобиля работа движка практически бесшумна, в сравнении с другими трансмиссиями. Если надавить на педаль газа полностью, то авто ускорится буквально молниеносно, без привычного «рычащего» шума.


Некоторые водители не любят, когда мотор не издает привычных звуков при переключении скорости, но в основном, это те, кто привык к езде на коробке-автомате или спорт-карах, где рев двигателя только подзадоривает гонщика.


Вариатор имеет большие возможности, как доказательство этого — запрет его использования на гонках Формулы-1 до 1994-го года.

Рекомендуем

«Этапы диагностики двигателя: от чего зависит последовательность работ»
Подробнее

Устройство вариатора на автомобиле


Внешне вариативная коробка передач ничем не отличается от коробки-автомата. Визуально невозможно понять, что установлен именно вариатор. Ручка переключения скорости тоже не имеет отличий от обычного рычага АКПП и даже названия режимов — P, R, N, D — такие же.


Главное отличие кроется в принципе работы вариатора в автомобиле. В нем нет обычных чисел передач (1-й, 2-й и так далее). Вариативная коробка имеет огромное количество передач, которые постоянно варьируются, о чем говорит и само название агрегата. С этим связано и отсутствие рывков, когда автомобиль трогается с места или происходит переключение оборотов двигателя. Во время движения, разгона и торможения вариатор плавно и бесшумно меняет передаточное число.

Принцип работы вариатора на автомобиле


Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в плавной смене скоростей (передаточного числа) как при повышении, так и при снижении скорости. Безусловно, большую работу делает компьютерная программа, которая и создает ступени, но они запрограммированы для ручного управления (при движении по снегу или грязи, когда скорость не имеет значения, а важна только максимальная тяга). Сама же коробка ступеней не имеет, это обеспечивает передачу усилий от коробки к колесам намного точнее.


В настоящее время существует два типа строения вариатора:

  • Клиноременный. Таком вид устанавливают на 95 % авто с CVT.
  • Тороидный. Практически не используются в настоящее время из-за сложных настроек и строения.
  1. Клиноременные вариаторы — самые популярные типы трансмиссии, используются в автомобилях марок Infiniti, Audi, Nissan и пр. Давайте рассмотрим принцип их работы.


    Осуществляется передача трансмиссионного числа от главного (ведущего) шкива (который связан с силовым агрегатом) к ведомому (который связан с приводом и колесами) по принципу ременного сообщения. 


    Смена передаточного числа происходит по принципу изменения диаметра шкивов. Изготовитель сделал их разборными, а не сплошными, состоящими из двух частей конической формы, обе части посажены на вал и могут сходиться и расходиться. Диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом изменяется в зависимости от скорости и нагрузки.


    Попросту говоря, принцип работы заключается в следующем: когда автомобиль трогается, мотору нужно большое усилие, чтобы начать движение колес. Чтобы снизить нагрузку двигателя до минимума, ведущий вал должен быть самого маленького диаметра (конусы разводятся в месте соприкосновения). Диаметр ведомого вала в этот момент должен быть, напротив, максимальным (конусы сводятся). За счет этого ведущий шкив проделывает несколько оборотов, чтобы ведомый сдвинулся всего на один (максимальное число). Этот процесс намного снижает нагрузку на силовой агрегат, что значительно облегчает ему работу.


    После набора скорости передаточное число уменьшается (это необходимо для снижения тяговой силы, но при этом происходит увеличение оборотов на ведомом шкиве). Принцип работы: диаметр ведущего рола увеличивается (конусы сходятся), а у ведомого, напротив, расходятся.


    При максимальном диаметре ведущего шкива и наименьшем ведомого, первый один раз оборачивается, а второй за этот промежуток делает несколько оборотов (из-за этого скорость его вращения наибольшая). Но в этом случае нагрузка на двигатель намного выше.


    Вывод: трансмиссионное число достигается по принципу изменения диаметров двух шкивов и ременной передачи (между ними).

  2. Принцип работы вариатора на автомобиле тороидного типа принципиально отличается от предыдущего. Передача тяги осуществляется при помощи роликов, зажатых между шкивами. Шкивы имеют форму тороида (из-за чего имеет такое название) и располагаются на одном стержне. 


    Принцип действия: чтобы тороидный вариатор сменил передаточное число, роликам необходимо изменить свое положение. Для наибольшей тяги зажимы роликов нужно повернуть по направлению к ведомому шкиву, такое расположение сведет диаметр контакта ролика и шкива к минимуму, в то же время у ведомого ролла диаметр будет наибольшим.


    При увеличении скорости необходимо увеличение вращения и снижение передаточного числа, ролики отходят в противоположную сторону (ведущего ролла), при этом оба диаметра изменятся противоположно.

Рекомендуем

«Как обманывают в автосервисе и что можно предпринять для своей защиты»
Подробнее

Достоинства и недостатки вариатора


Крупнейшие автомобильные компании наладили производство модификаций CVT, изготовляемых на собственных предприятиях. Чтобы как-то отличать их от других коробок передач, каждая компания придумала определенные названия агрегату. Вариаторы «Ecotronic» и «Durashift CVT» — производитель Ford, «Multidrive» — Toyota, «Lineartronic» была сконструирована Subaru. Некоторые компании создали по два вида вариатора: «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan. «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz.



Принцип работы любого технического изобретения имеет свои недочеты, исключением не стал и вариатор. Все недостатки его работы, конечно, стараются устранить, но пока они еще присутствуют, следует о них рассказать:

  • Такие трансмиссии не используют в мощных автомобилях, хотя есть несколько удачных примеров именно с вариаторами.
  • Ремонт коробки с принципом вариатора обойдется очень дорого, ко всему прочему, не на каждом СТО смогут произвести починку деталей. Найти квалифицированного механика, который разбирается именно в такой системе переключения передач, очень трудно.
  • Работа CVT в автомобиле зависит от показаний различных приборов, и если хоть один из них окажется неисправным, может произойти сбой всей программы контроля трансмиссии.
  • Наполнять аппарат нужно только специальной жидкостью, уровень которой нужно все время контролировать. Она стоит очень дорого в сравнении с другими аналогами, подходящими именно для коробок передач.
  • Оказывается большая нагрузка на коробку передач.
  • Для автомобилей с CVT есть ряд ограничений для буксировки и при использовании прицепа.


Но машина, оснащенная коробкой передач по принципу вариатора, имеет массу преимуществ:

  • Комфорт во время движения.
  • Мягкий ход автомобиля, быстрый набор скорости и торможение без толчков (как в механической или автоматической трансмиссии).
  • Стабильные показатели даже при долгой работе мотора.
  • Экономия топлива, благодаря оптимальной нагрузке на мотор и рассчитанному принципу работы автомата.
  • Сниженные показатели выхлопных газов во время движения по сравнению с автомобилями с обычной коробкой или коробкой-автоматом.
  • Безопасное движение по обледенелым трассам, вариативная коробка исключает пробуксовку.
  • Компьютерное управление работой мотора увеличивает время его эксплуатации и спасает от частых ремонтов.
  • Принцип работы вариатора позволяет автомобилю ехать почти без шума, в отличие от автомата и МКПП.
Рекомендуем

«Как зарядить аккумуляторную батарею авто: способы, советы, особенности»
Подробнее


Новые виды вариаторов


Ежегодно производители автомобилей выпускают модели с бесступенчатой коробкой переключения скоростей. Причем характеристики его работы постоянно улучшаются, оборудование совершенствуется. Совсем недавно компании JATCO и Nissan выпустили общее изобретение — улучшенный вариатор с облегченной и уменьшенной конструкцией. CVT совместил в себе новую коробку и клиноременную систему. У этого аппарата очень хорошие показатели работы:

  • Увеличенное число передач. Создатели расширили диапазон на 20 % (в сравнении с обычным CVT). Это позволяет автомобилю быстро разгоняться и сбрасывать обороты.
  • Весит обновленный агрегат на 13 % меньше, чем его стандартный прототип.
  • Имеет систему ASC, что позволяет компьютеру выбирать передаточное число, оптимально подходящее в момент разгона и остановки.


Учредители автокомпании «Порше» заявили, что в настоящее время проводят разработку по апгрейду CVT и улучшению принципа его работы. Они стараются поднять показатели комфорта во время езды, набора скорости и остановки. Хотят снизить объем потребляемого топлива, но в то же время увеличить коэффициент полезного действия. В планах у создателей — сделать такой тип CVT, принцип работы которого будет похож на восьмиступенчатую трансмиссию.


Усиленная работа над улучшением бесступенчатой коробки переключения скоростей подтверждает еще раз, что будущее за ней. Не исключено, что очень скоро вариатор станет альтернативой всем обычным КПП (автомат, механика и РОБОТ). Особый акцент производители автомобилей делают на его комбинированные модели, при которых работа двигателя будет самой идеальной, энергия будет сохраняться в специальном накопителе и тратиться только на передвижение транспортного средства.

rad-star.ru

что это, как работает и чем хорош вариатор?

Вариатор сегодня заслужил довольно много симпатий… и вместе с ними разочарований владельцев, которых, впрочем, не так много. Но факт остаётся неизменным: несмотря на то, что вариатор был придуман очень давно, на сегодняшний день эта система является ещё достаточно «сырой» и не до конца доработанной даже самыми ведущими автопроизводителями.

В этой статье мы рассмотрим, что такое вариатор, как работает вариатор в типичном среднеразмерном автомобиле, чем он лучше АКПП и механической коробки — всё это мы узнаем, ответив на несколько вопросов на нашем пути:

  • Чем вариатор лучше по сравнению со старой-доброй планетарной автоматической коробкой передач?
  • Из каких частей состоит вариатор и как эти части работают?
  • Какие недостатки имеет CVT по сравнению с обычными АКПП?
  • Какое впечатление производит вариатор на водителя при управлении машины с ним?
  • Какие марки и модели включают CVT?
  • Есть ли другие варианты использования CVT, кроме автомобилей?

Во-первых, давайте рассмотрим, чем отличается вариатор от автомата и сравним его с традиционной автоматической коробкой передач.

Так выглядит вариатор «вживую»
Хронология инноваций в вариаторе
  • 1490 — да Винчи показал общественности свои эскизы бесступенчатой ​​трансмиссии (к автомобилям она, разумеется, не имела в то время никакого отношения).
  • 1886 — подан первый патент на тороидальную CVT.
  • 1935 — Dodge получает патент США на тороидальный вариатор.
  • 1939 — впервые введена полностью автоматическая коробка передач на основе планетарной системы передач.
  • 1958 — Daf (Нидерланды) также начинает оснащать свои автомобили вариатором.
  • 1989 — Subaru Justy GL — первое американское производство автомобилей на вариаторах.
  • 2002 — Saturn дебютирует с коробкой-вариатором.
  • 2002 — Российские Лады (2112) получили возможность оснащаться вариатором вместо механической КПП.
  • 2014 — Всё большее число новых автомобилей иностранных марок оснащаются вариаторами, и доля рынка автомобилей на CVT приближается к доле таковых на автомате.
Основы работы АКПП для понимания работы вариатора

Если Вы читали о структуре и функции автоматов, то Вы знаете, что работа такой трансмиссии являет собой изменение отношения передач между двигателем и колёсами автомобиля в автоматическом режиме. Другими словами, совсем без коробки передач автомобили будут иметь только одну передачу — оборудование, которое позволило бы автомобилю поехать на нужной скорости, и скорость эта зависела бы только от оборотов двигателя. Представьте себя на минуту за рулём автомобиля, который оборудован только первой передачей или машины только с третьей передачей. Первый автомобиль будет достаточно быстро ускоряться с места и сможет подняться на крутой холм, но его максимальная скорость будет ограничена до нескольких десятков километров в час. Второй автомобиль, с другой стороны, сможет ехать во многих случаях и более 100 км/ч по шоссе, но практически не сможет стартовать с места, особенно, в крутые холмы.

Таким образом, трансмиссия  использует ряд передач — от низкого к высокой, чтобы сделать более эффективным использование крутящего момента двигателя на фоне изменения дорожных и скоростных условий машины. А шестерни в коробке передач могут заменяться вручную или автоматически.

В традиционной автоматической коробке передач шестерни — это буквально шестерни — взаимосвязанные, зубчатые колёса, которые помогают передавать и изменять вращательное движение и крутящий момент от двигателя к колёсам машины. Сочетание планетарных передач создаёт более различные передаточные числа, и передача может производить, как правило, до чётырех передач переднего хода в старых коробках и до 8 передач в новых коробках, а также одну передачу заднего хода. Когда циклы переключения передач сменяют друг друга, водитель может почувствовать толчки каждый раз, особенно, при быстром ускорении.

Как работает вариатор?

Если совсем не разбираться в работе вариатора, то может показаться, что внутри автомобиля сидят человечки и обеспечивают плавную езду машины — примерно как на рисунке

В отличие от традиционных автоматических коробок передач, бесступенчатая ​​коробка передач (что и есть вариатор) не имеет определённого количества передач как такового, что означает, что она не имеет зубчатых шестерён. Наиболее распространённый тип вариатора работает на гениальной системе шкивов, что позволяет наличествовать бесконечным числом передач за счёт изменений толщины между двумя валами: ведущим и ведомым — без каких-либо дискретных шагов. А теперь поподробнее о самом главном: как же работает вариатор — каков общий принцип работы CVT?

В основе работы вариатора лежит принцип рычагов. Давайте постараемся визуализировать работу вариатора (а затем взглянем на картинку ниже). Представьте себе 2 вала, находящиеся рядом друг с другом, на разных концах которых прикреплены по конусообразному наконечнику. Эти валы расположены так, что конусы расположены на одном уровне рядом друг с другом (и каждый из конусов направлен в противоположные стороны). Теперь соединим эти два вала с конусами ремнём или цепью и придумаем такую конструкцию, чтобы мы могли перемещать валы вдоль их оси (перпендикулярно этому ремню), но этот ремень или цепь оставались на одном уровне. Таким образом, мы получим самый настоящий вариатор: представим, что один из этих валов ведущий (приводится в движение двигателем), а другой — ведомый (он раскручивается первым валом). Теперь, так как наконечники у нас конусообразные, мы, смещая один из валов (например, ведомый) немного назад, уменьшим изгиб ремня вокруг него, а сместив ведущий ремень также назад, мы, наоборот, увеличим радиус изгиба уже вокруг конуса ведущего ремня. Таким образом, мы получим такую ситуацию, когда ведущему валу надо сделать всего, к примеру, 2 оборота, чтобы раскрутить ведомый вал на 10 оборотов — получается, что при одном количестве оборотов двигателя, автомобиль будет ехать очень быстро. Если мы сместим теперь оба вала, наоборот, вперёд, то мы аналогично достигнем того, что ведущий вал сделает 10 оборотов, а ведомый — всего 2, что позволит нам забраться в крутую горку, тронуться с места или тянуть за собой тяжёлый груз.

Ниже на картинке визуально представлено то, что описано абзацем выше, за исключением лишь того, что конусы в реальном вариаторе не простые, а имеют по два шкива (на каждом валу по два шкива, которые обращены друг к другу и между которыми проходит ремень):

Видите, как меняется окружность двух концов ремня по мере того, как сужаются и расширяются конусы — именно за счёт этого меняется передаточное число между двигателем и колёсами автомобиля!

Если сравнить вариатор с автоматом — точнее, с планетарной системой автоматической коробки передач, то в последней Вы увидите сложный мир передач, тормозов, муфт, масляных каналов и регулирующих устройств. Для сравнения, вариатор по своему принципу работы является истинным идеалом простоты. Большинство современных вариаторов имеют только три основных компонента:

  • Цепь высокой мощности или резиновый ремень особо состава также высочайшей прочности
  • 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведущем валу
  • 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведомом валу

Ну и, конечно же, работу вариатора очень сложно себе представить без отточенной работы бортового компьютера, который обеспечивает изменение положения шкивов в зависимости от нагрузки и скорости автомобиля. Таким образом, вариатор состоит из различных микропроцессоров и датчиков, но три компонента, описанные выше, являются ключевыми элементами, которые составляют «сердце» технологии работы вариатора.

Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, обращённых друг к другу. Ремень или цепь входит в паз между двумя конусами. В случае с вариатором клиновидные (в виде трапеции, если смотреть в разрез) ремни являются предпочтительными, если ремень выполнен из резины. Клиновые ремни, собственно, и получили своё название от того, что ремни имеют V-образное сечение, что увеличивает площадь соприкосновения и, соответственно, трение при сцеплении ремня со шкивами.

Когда два конуса шкива находятся далеко друг от друга, ремень движется глубже в образовавшейся канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда шкивы сближаются (когда диаметр уменьшается), ремень поднимается в канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива, соответственно, становится больше. В вариаторах могут использоваться гидравлическое давление, центробежная сила или натяжение пружины, чтобы создать силу, необходимую для сближения половинок-шкивов.

Шкивы с переменным диаметром должны всегда располагаться парами. Один из шкивов, известный как ведущий шкив, соединён с коленчатым валом двигателя. Ведущий шкив также называют «входным«, потому что в этом случае энергия от двигателя «входит» в коробку передач. Второй шкив называют ведомым шкивом, потому первый шкив поворачивает его.

Расстояние ремня от центра шкивов, где проходит этот ремень, известно как «радиус основного тона«. Когда шкивы далеко друг от друга, радиус основного тона уменьшается. Когда шкивы близко друг к другу, ремень поднимается, и радиус увеличивается. Отношение радиуса основного тона на ведущем шкиве к радиусу на ведомом определяет сложный механизм, управляемый компьютером. Когда один шкив увеличивает свой радиус, другой, напротив, уменьшает свой радиус, и происходит это синхронно, что позволяет удержать ремень натянутым. Поскольку эти два шкива изменяют свои радиусы относительно друг друга, они создают бесконечное число передаточных чисел — от самого низкого к максимально высокому и всему, что находится между ними. Например, когда радиус основного тона мал у ведущего шкива и большой у ведомого шкива, то скорость вращения ведомого шкива уменьшается, что приводит к более низкой передаче. А когда наоборот, то достигается более высокая передача, имеющая свой максимум. Таким образом, в теории, вариатор имеет бесконечное число «передач».

Простота и бесступенчатая природа CVTs делают его идеальным вариантом коробки и чётко даёт ответ на вопрос что лучше: вариатор или автомат. Между тем, вариаторы используются не только в автомобилях, но и для различных машин и устройств. Так, CVT использовались в течение многих лет в электроинструментах и, в частности, сверлильных станках. Они также используются в различных других транспортных средствах, в том числе тракторах, снегоходах и мотороллерах.

Пример использования вариатора в велосипедах
Как устроен клиновидный ремень?

Внедрение новых материалов делает вариаторы еще более надежными и эффективными. Одним из наиболее важных достижений была разработка и создание металлических «клиновидных» ремней для подключения шкивов в качестве замены резиновым ремням и цепям. Эти гибкие ремни состоят из нескольких (обычно от 9 до 15) тонких полос из стали, которые все вместе составляют высокопрочный состав.

Устройство клиновидного ремня

Плюсы клиновидных ремней заключаются в том, что они не скользят и очень прочны, что позволяет вариаторам работать с большими значениями крутящего момента двигателя. Они также тише, чем резиновые ремни.

Цепь и клиновидный ремень вариатора
Как работает тороидальный вариатор?

Хотя система тороидального вариатора кажется значительно более другой, все компоненты аналогичны системе вариатора со шкивами и ремнём и приводят к тем же результатам — бесступенчатой работе коробки передач. И вот как это работает:

  1. Один диск подключается к двигателю. Это эквивалентно ведущему шкиву.
  2. Другой диск соединяется с приводным валом. Это эквивалентно ведомому шкиву.
  3. Колёсики, расположенные между дисками, действуют как ремень, изменяя передаточное число, передаваемое с одного диска на другой.

Колёсики могут вращаться по двум осям. Они вращаются вокруг горизонтальной оси и наклоняются вокруг вертикальной оси, что позволяет им касаться дисков в различных областях.

Чем хорош вариатор? Все его плюсы и минусы

Вариаторы становятся все более популярными в автомобилях, и не зря. Они могут похвастаться целым рядом преимуществ, которые делают их привлекательными как для водителей, так и для экологов. В таблице ниже приведены некоторые из ключевых особенностей и плюсов вариаторов.

Особенность Плюсы
Постоянное, бесступенчатое ускорение от полной остановки до крейсерской скорости. Плавная езда, отсутствие рывков во время переключения.
Удержание машины в оптимальном диапазоне мощности независимо от того, как быстро машина едет. Улучшенная топливная экономичность.
Лучшая реакция на изменяющиеся условия, такие как наклон дороги и скорость авто. Автомобиль почти никогда не замедляется вынужденно, даже при движении в горку.
Меньшая потеря мощности в вариаторе, чем в типичном автомате. Лучше динамические показатели, чем в АКПП.
Лучшая работа оборотов двигателя. Меньшее количество выбросов.
Простота конструкции и малое количество составляющих. Меньшая масса вариатора, чем автомата.

Тем не менее, несмотря на существенные и многочисленные плюсы вариатора, он не так хорошо, как может показаться на первый взгляд. Давайте перечислим недостатки вариаторов:

  1. Вариаторы, несмотря на свою простоту, требуют всё же регулярного обслуживания, которое выходит за рамки простой диагностики. Всё дело в ремне CVT, который достаточно быстро изнашивается (это не относится только к цепным ремням), и потому его нужно менять примерно каждые 50-60 тысяч километров (в зависимости от модели авто и вариатора, соответственно, замена может понадобиться раньше или позднее). Для сравнения, только диагностическое ТО автомата требуется проводить в среднем на пробеге от 60 до 100 тысяч километров (опять-таки, цифры разнятся в зависимости от модели).
  2. В силу своей конструкции вариатор плохо пригоден для сильных нагрузок, и потому его редко используют для автомобилей, предназначенных для езды по тяжёлым дорожным условиям (внедорожников, в частности).
  3. Общий срок службы вариаторов довольно низок опять-таки в силу их конструкции.
  4. По причине под номерами 1 и 3, в общем-то ряд сервисных центров официальных дилеров попросту отказываются ремонтировать вариатор в случае его поломки, потому что нередко его полная замена намного легче. Но владельцу авто это может обойтись в цену до 30-40% от стоимости всего автомобиля.
  5. У вариатора есть некоторый эффект «задумчивости» — для переключения передач ему требуется около 1-2 секунд, что для некоторых водителей не очень комфортно.

Таким образом, отвечая на вопрос «что надёжнее: вариатор или автомат?», можно смело отдать предпочтение АКПП, несмотря на гораздо более сложную конструкцию последнего.

Автомобили с вариаторами были распространены в Европе в течение многих лет. Но потребовалось некоторое время, чтобы технология вариаторов закрепилась в России. Сегодня всё больше водителей предпочитают автомобили на вариаторах.

Между тем, у вариатора есть ещё один ключевой плюс. просто взгляните на изображение ниже и сравните диапазоны движения стрелок тахометра при езде машины в горку:

howcarworks.ru

Как ездить на вариаторе

С правилами езды на автомобилях с вариаторными коробками российские водители познакомились относительно недавно. К отсутствию третьей педали в машине привыкнуть успели многие (обычная АКПП). Но заблуждаются те, кто ставит знак равенства между автоматом и бесступенчатой трансмиссией. Нюансы работы вариатора требуют самого внимательного рассмотрения. Как ездить на вариаторе?

Правила вариаторной езды


CVT — латинская аббревиатура, означающая интересующий нас тип коробки. Функционально она не отличается от других типов КПП, но кардинально разнится принципом работы. Смена передач идёт плавно, без толчков, благодаря коррекции диаметральной плоскости дисков (ведомого/ведущего). Автомобиль разгоняется «не дёргаясь». Сидящий за рулём не отвлекается на переключение скоростей. Работа автоматики сокращает время разгона, экономит горючее, выбирает оптимальный режим работы двигателя.

Независимо от степени нагрузки мотора уровень шума силовой установки малоразличим. Раскатистый звук спорткара на таких авто не услышать никогда, даже если акселератор «утопить» до отказа. «Умная» электроника компенсирует резкое изменение параметров работающего агрегата, убирая лишнюю нагрузку.

Подробно о плюсах

Транспортное средство, оснащённое CVT, имеет ряд положительных аспектов, выгодно отличающих его от машин с «механикой» и АКПП. К преимуществам однозначно относятся:

  • хорошо набирается скорость;
  • более экономично расходуется топливо;
  • оптимизируются критичные нагрузки на двигатель;
  • увеличивается период регламентных сервисных и ремонтных работ;
  • повышен класс экологической безопасности.

Дело в масле

Отслеживать уровень и качество масла в КПП — обязанность автовладельца. В случае с бесступенчатой трансмиссией нужно относиться к этому особо тщательно. Абсолютно все вариаторные коробки «болезненно» реагируют на невнимательное отношение к спецификациям и рабочему объёму залитого масла. Менять его придётся часто.

CVT-масло — отдельная категория. Особенность материала — антогоничность функции (обеспечение смазки трущихся поверхностей с одновременным предотвращением их проскальзывания). Экзотичность трансмиссионного масла не отражается на его стоимости, автолюбителей оно не разорит.

Менять жидкость в коробке с неидентичными спецификациям характеристиками — большой риск. Техническая документация автомобиля содержит точную информацию о типе и параметрах масла для КПП. Игнорирование этого аспекта с высокой степенью вероятности приведёт к незапланированным тратам, их размер может сильно огорчить владельца авто. Если самостоятельно уточнить сведения о расходном материале не удалось, следует обратиться за разъяснениями к дилеру или в официальный технический центр, где обслуживаются автомобили нужной марки.

Полностью заменить жидкость на вариаторе рекомендовано на отметках кратных 60 тыс. км пробега, в зависимости от производителя эти данные могут отличаться в большую или меньшую сторону. Российские реалии значительно корректируют этот показатель в сторону уменьшения (порядка 30 тыс. км).

Эксплуатация вариатора (краткая инструкция)

Латинские литеры, вместо цифр на рукояти переключения МКПП, означают следующее:

  • «P» — парковочный режим. Стоянка на продолжительное время, происходит блокировка системы управления. При зажигании необходимо убедиться, что рычаг установлен на этой же отметке;
  • «D» — машина в движении. Автомобиль едет вперед с характерной плавной сменой ступеней;
  • «N» — аналог «нейтралки». В бесступенчатом варианте КПП применяется при парковке с наклоном.

Алгоритм действий шофёра такой: выжать педаль тормоза до полной остановки → ручку коробки установить напротив «N» → застопорить машину на ручнике → резко отпустить и снова нажать тормоз → перевести в режим паркинга «P». Необычный порядок манипуляций обусловлен спецификой взаимодействия механических узлов при остановке: вал в CVT блокируется стержнем малой толщины, который несложно деформировать (окончательно испортить) при небрежном паркинге «на скорости».

  • «L» — завышенные обороты и эффект торможения двигателем. Рекомендован при движении по бездорожью, под уклон, буксировке прицепа (подобие 1 ступени на «механике»).

Многие автопроизводители добавляют ещё две позиции:

  • «S» — спортивный. Двигатель выводится на полную мощность;
  • «E» — экономичный. Расход горючего минимизирован.

Резко нагружать не стоит

Машинам с вариаторами резко возрастающие нагрузки противопоказаны. Они становятся виновниками внеочередных посещений СТО и последующего ремонта. Это недостаток CVT-коробок конструкторы пока не решили.

Прогрев вариатора обязателен при низких температурах. Холодное масло в трансмиссии плохо распределяется внутри системы, часть элементов и деталей остаются без смазки. Прогревать по типу автоматической коробки передач путём переключения режимов «P-R-N-D» и обратно не рекомендуется, так как это не улучшает прогрев. Помните вариатор устроен абсолютно по-другому, нежели другие КПП. Как вариант можно на несколько секунд включить нейтраль — «N», это немного прогреет гидромуфту (сцепление).

Трогаться с места нужно убедившись, что автомобиль прогрелся до необходимого предела. После начала движения придерживаться спокойной манеры езды минимум километр, это полностью позволит прогреть все элементы коробки. Расходы на лишнее топливо сэкономят затраты на монтаж новой КПП.

Чем ниже температура окружающей среды, тем дольше необходимо прогревать коробку. При температуре -35 °C лучше не эксплуатировать автомобиль с CVT. Если вы всё-таки решились на поездку в сильный мороз, то прогревать рекомендуется не менее 30 минут и всю дорогу придерживаться очень щадящего режима езды.

В Европе (Финляндии) нашли альтернативу холостым оборотам двигателя для прогрева. Авто снабжаются электросистемой поддержки рабочей температуры. Машина запитывается от электросети через обычную штепсельную вилку. Машины с таким оборудованием легко узнать по характерным вырезам на бампере.

Бездорожье не рулит

Ездить на автомобилях с вариаторной КПП вне дорог не желательно. Пусть не вводят в заблуждение автолюбителей всемирно известные производители кроссоверов. Внедорожники с CVT автоматически зачисляются в «паркетники».

Владельцам бесступенчатой коробки лучше держаться города и шоссе с твёрдым покрытием.

Повредить бесступенчатую коробку можно наехав на выступ, ухаб, при попадании колёс в ямы и выбоины и другие шероховатости дорожного полотна. Подобные приключения небезопасны для МКПП, а в случае с автоматом в вариаторном исполнении последствия могут быть фатальными.

Нет буксировке

Буксовать, равно как и буксировать, на CVT не стоит. Эти действия небезопасны для агрегата. Вариант взятия автомобиля на буксир есть — при включённом моторе (смазка предохранит детали от излишнего трения), стоит ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. И даже не взирая на это бывают случаи поломок, особенно КПП с пробегом, поэтому мы не рекомендуем его буксировать, ведь эвакуатор стоит гораздо дешевле чем ремонт. Неисправность двигателя приводит к неизбежному общению со службой эвакуации, есть другой но очень трудоемкий вариант, отсоединения полуосей от ведущих колес.

Соответственно использовать машину в качестве тянущего средства другого авто категорически не рекомендуется. Максимально допустимое условие — транспортирование автоприцепа весом не превышающего допустимого. Точная информация о грузоподъёмности и расстоянии, на которое можно буксировать прицеп, конкретной модели указана в техпаспорте.

Пробуксовка — очень вредное действие. Заглохнув на ухабах или в грязи, следует оставить попытки выехать самостоятельно. Передвигая селектор между отметками «D» и «R» можно добиться только скоротечного износа шлицевых соединений. Заметно сократится ресурс шестерней. Чтобы устранить поломку, узел разберут, что существенно ударит по карману автовладельца.

Внимание, датчики!

Без корректной работы контрольных устройств обеспечить безопасность поездок невозможно. Отслеживать их состояние постоянно — насущная необходимость. Прекращение функционирования одного датчика может привести к выходу из строя целого узла.

Если датчик контроля скорости повреждён, то блок управления автоматически переводит ремень трансмиссии в среднее аварийное положение, двигатель экстренно тормозит. Угроза деформирования ремня становится более чем реальной. При движении в высокоскоростном режиме может даже разорвать ременной привод. Снижение оборотов повышает процент «выживания» CVT.

Для желающих приобрести машину с пробегом есть непреложное правило — меняйте датчик скорости. Настоятельно предлагается купить оригинальную версию от производителя и проверенного поставщика. Аналогично следует поступить с датчиками уровня и давления масла. Весь комплект датчиков должен находиться в исправном состоянии.

Заключение

Выводы, не требующие особых обоснований:

  1. «Лихачить» с вариатором нельзя. Поломки и сокращение периода эксплуатации неизбежны.
  2. Ограничить поездки городской чертой, где преимущества бесступенчатой трансмиссии раскроются полностью.
  3. Не начинать движения при «холодном» масле.
  4. Отслеживать уровень жидкости и работоспособность контролирующих устройств.

Манера езды водителя и общее состояние дорог региона, где живёт автовладелец — важные факторы, влияющие на окончательное решение при покупке машины с CVT.

autoleek.ru

Как работает вариатор, принцип работы, недостатки, ремонт

Рядовой автовладелец хорошо знаком с механической и автоматической коробками передач и многие из автовладельцев даже знают, принцип работы этих трансмиссий. Однако, существует еще и, так называемый, вариатор бесступенчатый, который автопроизводители позиционируют, как эффективное и мощное трансмиссионное устройство, созданное в результате новых технологий. В этой статье и поговорим о том, как работает вариатор, его принципе работы, недостатках и ремонте.

Содержание статьи:

Примечательно, что первый вариатор был запатентован более ста лет назад, а историки вообще утверждают, что аналог самого первого вариатора был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году.

Как бы там ни было, данный тип трансмиссии стал серийно устанавливаться на голландские автомобили DAF в 1950 году, но только сейчас вариаторы получили всемирное признание и стали активно внедряться в легковую автопромышленность.

Что представляет из себя вариатор

Вариатор представляет собой коробку передач, принцип работы которой заключается в плавном и непрерывном изменении передаточного числа между коленчатым валом двигателя и приводами колес.

Как таковые переключения и фиксация скоростей, которые присущи автоматической коробке передач, отсутствуют, а наблюдается только постоянное и плавное изменение передаточного числа при разгоне и замедлении. При этом исключаются толчки, когда автомобиль трогается с места или разгоняется. Для водителя всё происходит непривычно плавно.

Автомобиль, на котором установлен вариатор, практически ничем не отличается от автомобиля с АКПП. В нем есть коробка передач, две педали и рычаг переключения. Всё как обычно, и управление аналогичное, но вариатор функционирует совершенно по-иному.

Итак, как работает вариатор

Рассмотрим, как работает вариатор. В автомобильной индустрии наиболее распространенными видами являются клиноременные и тороидальные механизмы. Первый вариант отличается массовым производством, второй встречается гораздо реже.

Вариатор клиноременной имеет в своей конструкции два раздвижных шкива. Между ними натянут ремень. При движении шкивы то сближаются, то удаляются друг от друга. Двигаются они, благодаря специальному гидравлическому приводу, который управляется электроникой. Водителю достаточно выбрать определенный режим езды, например, обычный, и электроника моментально настроит работу вариатора.

Сечение ремня трапециевидное или клинообразное. При вращении он вклинивается в ведущий или ведомый шкив. Соприкосновение с ними происходит боковыми сторонами ремня. Даже при износе боковин ремня сцепка со шкивами не становится меньше, так как он еще сильнее входит в них.

Нагрузка на данный элемент огромна, поэтому ремни для вариаторов изготавливают из металла. Чаще всего ремень выполнен в виде стальной ленты с определенным покрытием или представлен в виде набора тросов, которые имеют сложное сечение. На тросы нанизано большое количество поперечных стальных пластинок из тонкого металла. Форма данных пластинок трапециевидная, их края соприкасаются со шкивами. При сжатии такой ремень становится еще жестче, что позволяет передавать ему сжимающее усилие.

При движении автомобиля это выглядит примерно так: коленвал двигателя вращает ведущий шкив, части которого плавно сжимаются. Подобное сжатие придает ремню клиновидную форму и выталкивает его подальше от центра.

В это время ведомый шкив начинает разжиматься, ремень утопает в нем и приближается к центру. Всё это влечет изменение передаточного числа.

как работает вариатор

Тороидальный вариатор в своей конструкции имеет соосные сферические валы и зажатые в них ролики. Ведущий вал соединен с двигателем, а ведомый с карданом. Сферические валы вращаются в разные стороны. Ролики меняют свое положение, а значит, и радиусы.

Как следствие, изменяется передаточное число. Блок управления “руководит” гидроприводом и ролики перемещаются относительно сферы вплоть до микрон. Всё это способствует тому, что число передач становится бесконечным. Одним словом, вариаций не счесть.

Между поверхностью сферы и роликами создается усилие, нередко достигающее десяти тонн. Несмотря на то, что для изготовления данных элементов используют самые прочные и лучшие материалы, именно в этих местах чаще всего происходит износ вариатора.

Примечательно, что двигатель на автомобиле с вариаторной коробкой передач всё время остается на одних и тех же оборотах. К примеру, при наборе скорости, обороты соответствуют максимальному крутящему моменту и остаются неизменными, что дает высокий темп разгона, ведь времени на переключения скоростей, как это происходит на обычном автомобиле, совсем не тратится.

Неизменные обороты минимизируют нагрузку на силовой агрегат, а это увеличивает сроки его службы. В то же время вариатор можно настроить так, что будет наблюдаться постепенный рост оборотов мотора.

Преимущества и недостатки вариатора

Преимущества вариатора неоспоримы:

  • простая конструкция;
  • плавность разгона;
  • увеличение ресурса двигателя;
  • существенная экономия топлива.

Впрочем, данный тип трансмиссии не лишен недостатков:

  • плохая переносимость повышенных нагрузок;
  • некоторые ограничения в буксировке;
  • быстрый износ при езде по бездорожью;
  • сложный ремонт.

Обслуживание и ремонт вариаторной коробки передач

Основным элементом вариатора считается ремень, его меняют каждые 150 000 км. Масло в трансмиссии необходимо обновлять каждые 50 000 км. Также функциональность вариатора напрямую зависит от электронной системы управления.

Мнения по обслуживанию вариаторов разняться. Можно встретить заверения, что их ремонт прост и стоит недорого. Если сравнивать с АКПП, то это так, но с другой стороны не каждый автосервис имеет квалифицированного специалиста, способного качественно провести ремонт и профилактическое обслуживание вариатора.

Но то обстоятельство, что автомобили с данным типом трансмиссии становятся все более востребованными и распространенными, неизбежно приведет к тому, что в недалеком будущем ремонт станет быстрым и доступным для любого автовладельца.

Видео, как работает вариатор

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

maxkm.ru

Что такое вариатор на автомобиле, принцип работы?

Для некоторых водителей семантика некоторых терминов, в частности, «вариатор», остаются неисследованной. Поэтому задаются вопросом, что это такое за вариатор на автомобиле.

При выборе автомобиля, покупатель сталкивается с вопросом, какую автомашину приобрести. Выбор делается между роботизированной, гидротрансформаторной или остановится на вариаторной трансмиссии. Что ж, поможем разобраться с вариаторной коробкой.

Содержание статьи

Схожие, но есть различия

Это коробка передач. Официально определяется как Continuously Variable Transmission. Сокращенный вариант CVT, то есть трансмиссия бесступенчатая.

Устройство, не имеющее массу различных по диаметру шестерней, но способная в автоматическом режиме изменять скорость автомобиля в зависимости от мощности крутящегося момента коленчатого вала двигателя.

Такой принцип работы позаимствован из корабельной практики, когда гребной винт судна ускоряется или замедляется при помощи специального приспособления.

В автомобиле основной отличительный принцип работы вариатора заключается в том, что переключение скоростей не происходит, как обычной в КПП, а по иному алгоритму. Во время ускорения или замедления автомобиля не наблюдается толчков, дерганий,  а все происходит плавно. Автомашина набирает скорость ровно. Коэффициент полезного действия больший, чем других аналогах и достигается исключительно своему технологическому устройству.

Принцип работы

На практике крутящий момент передается от коленвала на ходовые колеса автомобиля по специальной программе. Она создает свои ступени перехода с одной скорости на другую, например, двигаясь по бездорожью, по горным серпантинам и так далее. То есть в моменты, когда автомашина нуждается не в повышении скорости, а тяговой силе, мощности. В этот момент вариатор передает усилия двигателя ходовой части  значительно точнее, чем обычная с шестеренками.

Есть и применяются два типа вариаторов:

  • Первый назвали клиномерным. Используется почти на 95% автомашин.
  • Вариатор тороидный устанавливают не так часто из-за своего сложного технологического строения. В последнее время использование прекратилось.

Остался клиномерный тип. Оснащаются автомобили AUDI, NISSAN, INFINITY и другие модели.

Плавное переключение скоростей происходит незаметно, благодаря вариатору. Упрощено работу можно представить следующим способом на примере двух швейных шпуль, соединенным ременной передачей. Крутящийся момент от коленвала двигателя получает первая шпуля. На вторую нужной силы крутящийся момент передается при помощи специального ремня.

Смена передаваемого числа оборотов происходит за счет изменения диаметров шкивов. Последние разборные, а не цельнолитые. Разборные элементы имеют коническую форму. Точнее, из двух таких частей. Представим, швейную шпулю разрежем пополам. Получим два конуса. Что-то подобное и с вариаторной кпп. В результате получаем такой результат. В зависимости от скорости вращения коленчатого вала, происходит увеличение или уменьшение диаметра второй конической части. Коробка тихо переходит с одного режима вращения на другой режим.

Таков основной принцип работы вариатора. Конечно, показывать на шпулях работу кпп покажется примитивным примером, но является прикладным доказательством, как в узле происходит изменение вращений конических шкивов.

Тороидный вариатор

Устройство тороидного кпп в конструктивном плане иное. Имеет более технологичный принцип работы. Главную роль играют ролики необычной геометрической конфигурации. Ролики зажимаются между валами. Располагаются строго по оси. Для изменения передаточного числа необходима смена положения роликов.

Работа вариатора при трогании с места

На этом примере покажем, что происходит с вариаторной КПП при  начале движения автомобиля с места стоянки.

Понятно, чтобы сдвинуть с места автомашину, необходимо максимальное усилие. Уменьшение силовой нагрузки на силовой агрегат происходит по следующей схеме. Автоматически устанавливается минимальный диаметр ведущего шкива, то есть конусы отходят от первоначального положения. Шкив ведомый, наоборот должен быть в полном объеме, конусы сходятся.

Получается, чтобы машина сдвинулась с места, ведущий шкив должен сделать несколько оборотов, а ведомый провернулся один раз. В результате усилия двигателя небольшие. Теперь разобрались, как работает вариатор.

Вариатор при наборе скорости

Тронувшейся с места машине, следует набрать крейсерскую скорость, то есть снизить при помощи КПП тягу, одновременно повысить обороты карданного вала. И здесь получается все наоборот. Ведущий шкив увеличивается в диаметре за счет схождения конусов, а ведомый уменьшается.

При разгоне максимальный диаметр ведущего вала производит один оборот, то, сочлененный ременной передачей вал, осуществляет на порядок больше оборотов. Происходящая манипуляция увеличивает нагрузку на силовую установку.

Вариатор его эксплуатация

Установка клиноременного вариатора в отведенный автомобильный отсек на силовой агрегат производится в поперечном или продольном положении. Используется сцепление для того, чтобы без рывков, в щадящем режиме производить манипуляции переключения скоростей автомобиля.

Скажем, конструктивно вариатор представляет сложную технологическую систему, требующую для продуктивного и длительного использования, осуществлять правильный технический уход. Первое, чем не стоит пренебрегать, это следить, чтобы рабочая температура вариатора, не выходила за границы, рекомендованных производителем, значений.

Подробнее об устройстве

Сейчас, более техническим языком об устройстве вариатора. Имеет два вала, имеющие изменяемые конусы, при помощи которых осуществляют передачу крутящего момента от мотора на приводной механизм колес. Как работают конусы, рассказано выше. Изготавливаются из очень прочных сталей, поскольку работают в среде больших силовых нагрузок. Значит, должны «стойко» перенести любые перегрузки, возникающие во время движения автомобиля по разным дорогам.

Вариаторная коробка имеет ремень и цепь. Ими соединяют валы. Ремень только в переносном смысле можно сравнить с предметом, которым отцы наказывают своих непослушных сыновей за мелкие проступки. В реалии коробка снабжена сложной технологической деталью, сформированной из фасонных частей, схожими с насекомыми бабочками. Они и придают детали форму клина.

Как работает ремень?

Ремень максимально использует силу трения, возникающими межу боковыми выступами с  аналогичными клиньями рабочих шкивов. Так сказать, тесное взаимодействие осуществляет передачу крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.

На многих моделях коробка, вместо ремней, содержит цепной переключатель скоростей. Благодаря этой замене, продлевается эксплуатационный ресурс. Такой передаточный механизм установлен на AUDI. Цепь содержит в своей технической структуре мелкие звенья, чем создается возможность огибать небольшие радиусы.

Рабочей работающей поверхностью является не боковая сторона, а торцовая. Следует отметить, что ремень и цепь выдерживают колоссальные силовые нагрузки, но уязвимы, если находятся в среде повышенных температур. Они быстро подлежат деформации, что означает замену агрегата или установки новой детали.

Какое требуется масло?

Любые трущиеся узлы, детали быстро изнашиваются, если не применять рекомендованные смазочные средства. В автомобильные отделы трансмиссии, заливают масло, используемое для смягчения трения и для выполнения других функциональных задач.

Для автоматов, в частности, вариаторов масло используется, чтобы давлением смазочной жидкостью производить манипуляции с конусами. Заливают ATF масло. Создает давление специальный масленый насос.

Гидравлический блок

Автомобильный гидравлический блок выполняет сложную функцию по распределению масляных потоков в нужные технологические каналы. Непосредственно в вариаторе выступает регулировщиком подачи смазочной жидкости в конусы то одного, то второго вала.

При пробуксовках, других шероховатостей в работе, можно «сваливать» вину на некачественную работу вариатора. И не ошибетесь.

Охладительный экран

Охлаждающий элемент, а попросту радиатор, обязателен для вариатора. Он невероятно быстро перегревается на тяжелой дороге, вызывающей пробуксовки, при иных перегрузках. Если вовремя не «остудить» смазывающие масла, то это эта часть трансмиссии выйдет из строя.

Водители, заинтересованные в длительной безремонтной работе вариатора, устанавливают дополнительные охлаждающие экраны, работающие в принудительном порядке. Рекомендуется это проделывать на таких автомобилях, как Mitsubishi Outlander. Допрадиатор убирает лишнюю температуру масла.

Вариатор и его управление

Электронный блок работает в тандеме с ЭБУ, получая с последнего исходную информацию о вариаторе. Отдает команды шкивам занять то или иное объемное положение, согласно полученным данным о нагрузке и скорости автомобиля.

Блок выступает в роли  контролера-защитника. Поступающие сигналы обозначают, что электроника сортирует поступающие сигналы, необходимые для нормальной работы важного участка трансмиссии.

Интересное о вариаторе

Изначально вариатор не предусматривал заднего хода автомобиля. Представьте себе, что такое вариатор без заднего хода на автомобиле. Это какой-то прикол. Конечно, мириться с таким положением не хотели. И конструкторы интегрировали в «планетарку» дополнительное устройство, что сильно повлияло на конструктивную сложность вариатора.

Видео: Эксперт — плюсы и минусы вариатора

avtotehnar.ru

устройство, принцип работы вариатора, плюсы и минусы вариаторной коробки передач.

Вариатор (CVT) — бесступенчатая коробка передач, которая в определенном диапазоне позволяет добиться максимально плавного изменения передаточного числа. Главным отличием вариаторной коробки передач от аналогов является достаточно эффективное использование мощности ДВС.  

Коробка CVT (от англ. Continuously Variable Transmission, «все время изменяющаяся трансмиссия») позволяет наилучшим образом изменять крутящий момент от ДВС, передаваемый на колеса, с учетом нагрузок на двигатель, скорости движения ТС и т.д. В результате вариатор позволяет добиться высокой топливной экономичности.

Читайте в этой статье

Отличительные особенности, устройство и принцип работы вариатора

Начнем с того, что существует несколько типов вариаторных КПП, однако на автомобилях используется клиноременный и тороидный вариатор, при этом клиноременной вариатор встречается намного чаще.

Устройство современной коробки-вариатора включает в себя такие элементы:

  • Специальный механизм, который отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на вариатор, а также разъединяет коробку и ДВС при постановке на нейтральную передачу;
  • Сама коробка-вариатор (другое название «вариаторная передача»), а также отдельный механизм, который позволяет автомобилю двигаться назад;
  • Электронная система управления коробкой с входными и выходными датчиками;

Чтобы передать момент от двигателя, могут быть использованы: гидротрансформатор, центробежное автоматическое сцепление, электромагнитное сцепление, которое управляется электроникой, а также многодисковое сцепление. Чаще всего для этих целей используется гидротрансформатор (ГДТ), что позволяет добиться плавности и тем самым увеличить ресурс вариаторной коробки передач.

Что касается самой КПП, клиноременной вариатор включает в себя одну или две ременные передачи. Такая передача фактически является двумя шкивами, которые соединяются при помощи клиновидного ремня. Шкив образует пара конических дисков, причем диски могут сдвигаться и раздвигаться. Так удается менять диаметр самого шкива.

Чтобы сдвинуть конусы, задействовано гидравлическое давление, усилие пружины и центробежная сила. Конические диски расположены под углом наклона 20°. Это позволяет ремню перемещаться по поверхности шкива, при этом сопротивление минимально.

На начальном этапе такие вариаторы оснащались ремнем из резины, однако ресурс самого ремня оказывался небольшим. Сегодня вместо резины устанавливается металлический ремень вариатора. Такой ремень прочный и гибкий, при работе КПП создается меньше шума,  а также  решение служит заметно дольше, чем резиновый аналог.

Вращение передается посредством силы трения между шкивами вариатора и боковой поверхностью ремня. Также в некоторых вариаторах может использоваться стальная цепь. В этом случае речь идет о клиноцепном вариаторе.

Данный тип отличается от клиноременного вариатора тем, что крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи во время ее точечного контакта с коническими дисками. При этом сами конические диски выполнены из прочной стали, а клиноцепной вариатор имеет наилучший КПД.

Еще отметим, что вариатор не способен обеспечить возможность движения назад. Для того, что автомобиль с такой КПП имел задний ход, в коробку интегрируют различные механизмы. Чаще всего это планетарный редуктор, который активно используется в АКПП.

Что касается управления вариатором,  система электронная, производит синхронное изменение диаметра шкивов с учетом режимов работы двигателя автомобиля. Также осуществляется управление сцеплением и планетарным редуктором.

Водитель управляет КПП при помощи селектора, а сами режимы напоминают режимы работы гидромеханической  АКПП. Более того, в вариаторной коробке можно выбирать фиксированные передаточные отношения, что позволяет реализовать функцию ручного переключения передач, подобно Tiptronic на АКПП.

Еще добавим, что тороидный вариатор отличается от описанных выше ременных и цепных аналогов тем, что имеет два соосных вала. Такие валы имеют сферическую или тороидную поверхность. Между валами зажимаются ролики.

Чтобы изменить передаточное число в таком вариаторе, необходимо менять положение роликов. При этом крутящий момент передается посредством сил трения между рабочими поверхностями.

Как работает вариатор в автомобиле

Если говорить о принципе работы вариаторной коробки, диаметр шкива вариатора постоянно изменяется. Изменение реализует сервопривод. Когда автомобиль только трогается с места, ведущий шкив вариатора имеет самый малый диаметр, то есть конические диски полностью разведены.

Ведомый диск в этот момент имеет самый большой диаметр, когда конические диски максимально сжаты. Когда обороты двигателя начинают расти, диаметр ведущего шкива становится больше, а ведомого уменьшается, что позволяет уменьшить передаточное число.

Как видно, вариатор путем уменьшения и увеличения диаметров шкивов позволяет двигателю работать в оптимальном режиме, чтобы получить максимум мощности и добиться лучшей динамики.

Плюсы и минусы вариатора

Прежде всего, такая трансмиссия является бесступенчатой. Это значит, что во время езды отсутствует необходимость переключаться на так называемы «ступени», при этом происходит постоянное преобразование крутящего момента, нет задержек между переключениями со ступени (передачи) на ступень.

В результате достигается максимальный комфорт  при езде на машине с вариатором. Однако данное решение не лишено недостатков. Прежде всего, установка такой трансмиссии предполагает определенные ограничения по мощности и крутящему моменту, то есть вариатор не ставят на автомобили с мощным двигателем. Еще одним минусом является сложность устройства самой вариаторной коробки передач, низкая ремонтопригодность и дороговизна самого ремонта вариатора.

Читайте также

krutimotor.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о