Как устроен вариатор — Международный Водительский Центр
На страницах автомобильных каталогов часто можно встретить фразу: “На автомобиле установлен бесступенчатый вариатор”. Или же вы могли видеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что собой представляет механическая коробка передач, знают все (за исключением разве что американцев), к коробке-автомат тоже все привыкли (в особенности американцы). Но вот что собой представляет вариатор мало кто знает. А ведь появился он не вчера.
Любопытно, что изобретение запатентовали еще в конце 19 века! Более того, первый вариатор создал добряк да Винчи в 1490 году.
Однако первый работоспособный автомобиль с таким типом трансмиссии появился в 1950-х годах. Вариатор начали устанавливать на автомобили DAF (в то время этот автопроизводитель выпускал не только грузовые, но и легковые автомобили). Чуть позже подключился и концерн Volvo. Однако истинную популярность вариаторы завоевали только сейчас.
На самом деле вариатор (также именуемый CVT, или бесступенчатая трансмиссия) представляет собой эдакую разновидность автоматической коробки передач.
При беглом осмотре сложно заметить какую-либо разницу между автомобилем с вариатором и АКПП: педали две, рычаг переключения передач имеет аналогичные режимы — P, R, N, D. Казалось бы, ничего необычного. Вот только вариатор работает совсем иначе. В нем нет фиксированных первой, второй и десятой передач. Невозможно сосчитать количество передач у вариатора. При этом переключаются они плавно и незаметно.
Вот поэтому никаких рывков при запуске и “переключении” нет. На самом деле переключения по сути и нет. Вариатор постепенно и плавно изменяет передаточное число по мере того, как автомобиль ускоряется или замедляется.
Существует несколько типов вариаторов: клиновой ремень с регулируемыми шкивами, цепной, тороидальный… Первый тип является самым распространенным. Рассмотрим его устройство.
Для примера возьмем два карандаша (цилиндра), которые лежат параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Скрепим их между собой резинкой и начнем поворачивать один из них. Второй сразу же начнет вращаться с аналогичной скоростью.
Но если карандаши разного диаметра, то здесь все обстоит иначе. Пока больший делает оборот, второй делает уже два.
Вариатор устроен аналогичным образом, но диаметр “карандашей” постоянно колеблется. Он имеет два шкива, каждый из которых выполнен в виде пары конусов, обращенных друг к другу заостренными концами. И между шкивами зажат клиновой ремень.
Если каждая пара конусов будет двигаться друг к другу и обратно, получатся шкивы с переменным диаметром. В конце концов, когда конусы разделены, ремень, который соприкасается с ними своими ребрами, как бы упадет в центр шкива и обойдет его по небольшому радиусу и по большому радиусу в случае сближения конусов.
Теперь нужно оснастить оба шкива системой (чаще всего это гидравлика, но может быть и другой сервопривод), которая будет одновременно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. При этом если один из шкивов расположен на ведущем валу (который идет от двигателя), а второй — на ведомом (идет к колесам), то можно изменять значение передаточного отношения в широком диапазоне.
И последнее — потребуется дополнительный блок, который будет регулировать изменение направления вращения выходного вала (для передачи заднего хода). Все, вариаторная коробка передач готова.
Любопытно, а какой ремень здесь используется? Разумеется, обычный из резины или тканого материала, вроде тех, что вращают генераторы и другие приспособления, не выдержал бы и тысячи километров. Ремень в клиноременных вариаторах имеет сложную конструкцию.
Это может быть и стальная лента с определенным покрытием или набор стальных канатов (лент) со сложным сечением, на которые надето множество тонких поперечных стальных пластин в форме трапеции, края которых цепляются за шкивы. Именно так и удалось создать толкающий ремень, который передает мощность не только от той его половины, что проходит от ведомого к ведущему шкиву, но и от противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающую силу, просто смялся бы, а бандажный стальной приобретает жесткость.
Занятный факт: для смазки цепи используют специальную жидкость, которая меняет фазовое состояние под давлением, что возникает после контакта со шкивом.
Благодаря этому цепь передает усилие без проскальзывания, несмотря на небольшую площадь контакта.
Способ изменения вариатором передаточного числа во время ускорения зависит от выбранной программы управления. Во время ускорения на обычном автомобиле мы раскручиваем двигатель до максимальной скорости на каждой из передач, затем переключаемся на следующую передачу и так далее. В случае с вариатором при разгоне двигатель остается на тех же оборотах, а вот передаточное число при этом постепенно меняется.
Ощущения при этом не передать словами. Вы выжимаете педаль газа, двигатель выходит на высокие обороты и остается на них на всем периоде ускорения, издавая сумасшедший визг. Но скорость разгона высока, и при переключении между передачами вы не тратите время.
Однако в отдельных случаях вариатор подстраивают таким образом, чтобы ускорение с ним больше походило на увеличение скорости с обычной коробкой передач и постепенным увеличением оборотов двигателя.
При попытке подняться в гору или замедлить машину, умный вариатор не оставит включенной высокую передачу, несмотря на то, что нажата педаль газа.
К тому же, на некоторых автомобилях можно выбрать режим с несколькими “виртуальными” передачами (с 6 или даже 8), устанавливаемыми электроникой.
Как видно, вариатор имеет массу преимуществ. Но не обошлось и без недостатков. Например, относительно небольшая, по современным меркам, “перевариваемая” мощность двигателя. По этой причине такими коробками передач оснащали автомобили малого класса. В наше время на мощные автомобили чаще всего устанавливают либо механические коробки передач, либо классические автоматы, либо полуавтоматические.
Прогресс не стоит на месте. Нельзя не вспомнить чемпионов. К примеру, вариатор Multitronic с клиновым ремнем (цепью) на Audi A4 2.0 TFSI без проблем совладать с потоком в 200 “лошадей”.
Но класс D — это далеко не все. Сейчас 200 лошадиных сил уже нельзя назвать такой большой величиной для автомобилей представительского и бизнес-класса, а тем более для внушительных размеров внедорожника. Но достижения самых современных вариаторов этим не ограничиваются.
Так, кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым двигателем V6 мощностью 234 л.с. оснащен клиноременным вариатором X-Tronic. Это одна из самых больших и тяжелых моделей, оснащенных вариатором. А что же ждет нас в будущем?
Вторым недостатком вариаторов является дорогостоящее техническое обслуживание и ремонт, а также необходимость использования особой трансмиссионной жидкости. Замена ремня на ременных вариаторах может потребоваться каждые 100-150 тысяч километров. В то же время масло для таких автомобилей стоит немного дороже, чем для автоматической коробки передач, зато его можно менять реже — примерно через 40-50 тысяч километров в зависимости от модели.
И все же вариаторы можно встретить все чаще на автомобилях различных классов, к тому же они все же дешевле хороших автоматических коробок передач классического типа.
Поскольку вариаторы имеют бесконечное количество передач, с их помощью двигатель работает в наиболее благоприятных режимах — если нам нужна максимальная мощность (при гонках на светофорах) или, наоборот, плавность хода и наименьший расход топлива (при спокойной езде).
Поэтому модели с вариаторами отличаются, при прочих равных условиях, высокой энергоэффективностью в сочетании с не менее достойной динамикой.
В последние годы автопроизводители стали задумываться об увеличении количества передач на автомобилях с классической автоматической коробкой передач. Новейшие модели уже оснащают 8 передачами (и это на легковушках). Это позволяет добиться одновременно и высокой динамики, и энергоэффективности. Скоро ли мы увидим автоматические коробки передач с десятью или даже двенадцатью передачами? Но вариаторы уже есть там, где обычные автоматические коробки передач с их переключаемыми планетарными передачами никогда не появятся. В конце концов, количество передач у вариатора не сосчитать.
Оригинальная статья на сайте ДРАЙВ: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html
Вариатор Хонда | Honda CVT как работает вариатор, особенности, модификации, статья
ВНИМАНИЕ! График работы на новогодние праздники: 30, 31, 1, 2, 3, 7 ВЫХОДНОЙ
| << Назад |
* * *
Завершив очередной круг в режиме L, водители выходили из машины с улыбкой до ушей.
Высший класс! Обладая достоинствами автоматической трансмиссии, вариатор CVT в то
же время избавлен от большинства ее недостатков и во многих случаях может
смело поспорить с «механикой»!
А ведь мы поначалу отнесли вариатор к разряду удобных «игрушек» и предполагали, что предложим такую машину женщинам. Они ведь в большинстве своем не любят переключать передачи… Но нет, Honda с вариатором — отличный выбор не только для дам, но и для тех, кто не прочь иной раз размяться.
Правда, вскоре наши восторги и бурное обсуждение возможностей машины в разных режимах сменились главным вопросом, с которого мы и начали эту статью: долговечен ли вариатор?
К сожалению, нам не удалось обнаружить
сколько-нибудь достоверных сведений о жизнестойкости вариаторов.
Известно лишь, что в фирменной статистике отказов (периодичности выхода
из строя узлов и агрегатов автомобилей Honda) вариатор не упоминается
вовсе. | Строгий и функциональный салон практически лишен недостатков по части эргономики. Нарекания вызвало лишь кнопочноползунковое управление системой отопления и вентиляции |
И в руководстве по обслуживанию машины, даже в описании операций
последнего техобслуживания (при пробеге 200000 км), ни слова не сказано
о замене ремня вариатора или о каких-либо специальных профилактических
работах!Единственное, что нужно делать, — это периодически заменять ATF, жидкость в картере трансмиссии. Выходит, вариатор CVT и впрямь может продержаться 200000 км без обслуживания. Если это так, то мы — за вариатор. Вот только одно пока что непонятно: если есть такая замечательная штука, как вариатор, зачем тогда нужна гидромеханическая трансмиссия?
Как работает вариатор CVT?
Сдвигая половинки ведущего шкива и одновременно раздвигая половинки ведомого, можно добиться минимального передаточного отношения («пятая передача»).
Селектор рычага вариатора CVT имеет пять положений: P (парковка), R (задний
ход), N (нейтраль — для буксировки машины), D (drive, движение вперед),
S (спортивный режим) и L (от англ. |
Как работает вариатор CVT?
low — низкий, этот режим используется
для движения в горной местности, буксирования прицепа и торможения
двигателем). На автомобилях для японского рынка режим L заменяется на E
(экономичный).Из архива
Четырехместный автомобильчик с 585-кубовым оппозитным 2-цилиндровым мотором мощностью 20 л. с. оснастили бесступенчатой трансмиссией Variomatic. Позже появились новые модели с вариаторами. Когда DAF перешел под юрисдикцию Volvo, в производство была запущена модель Volvo 345 с вариатором. И все же массового распространения вариатор не получил из-за низкой надежности и малого КПД. Ван Доорн покинул DAF в 1965
году и основал новую фирму — Van Doorn Transmissie (VDT). Новые
исследования привели к тому, что клиновидный резиновый ремень был
заменен на металлический, состоящий из стальных стреловидных сегментов,
нанизанных на кольцевые полосы. Возрождение вариатора в качестве автомобильной трансмиссии началось в Японии. В 1987 году японский концерн Fuji Heavy Industries (автомобильное отделение которого выпускает автомобили Subaru) представил хэтчбек Subaru Justy с вариатором со стальным ремнем, с электромагнитным сцеплением и электронным управлением. Примеру пионера последовали фирмы FIAT, Ford, Nissan и Honda. Причем все эти фирмы используют ремни Van Doorn. Самый мощный серийный легковой автомобиль с вариатором — это «наша» Honda Civic со 114-сильным двигателем. |
Перемещая ремень вдоль оси конусов, можно было плавно
изменять передаточное отношение редуктора. Подобные конструкции
использовались в различных механизмах.
Что почем?Побывавший на испытаниях в Авторевю 3-дверный хэтчбек Honda Civic 1.6i 16V VTEC с бесступенчатой трансмиссией CVT продается в фирме Аояма
Моторс за $23500. В оснащение этой машины входят гидроусилитель рулевого
управления, люк с электроприводом, велюровая обивка салона, АБС, две
фронтальные подушки безопасности, кондиционер, электроприводы
стеклоподъемников и наружных зеркал заднего вида, центральная блокировка
замков дверей и иммобилайзер. Точно такой же автомобиль, но с 4-диапазонной автоматической коробкой передач предлагается за $22400. А самый доступный 114-сильный Civic с механической 5-ступенчатой КПП стоит $19500. Но эта машина победнее: из оснащения — только кондиционер, электропакет и иммобилайзер. |
Это самая дорогая модификация в гамме
3-дверных 114-сильных машин.Honda Civic CVT 1.6i VTEC (данные производителя) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
смЗависимость числа оборотов коленчатого вала двигателя от режима работы трансмиссии на скорости 60 км/ч, об/мин (данные производителя) | |||
Открытие дросселя (напряжение датчика положения дросселя) | Режим D | Режим S | Режим L |
0,75 В | — | 2200—2800 | 3650—4250 |
2,25 В | 2650—3250 | 3250—3850 | 4050—4650 |
4,5 В (полностью открытый дроссель) | 4650—5250 | 5100—5700 | 5100—5700 |
С.
ВОСКРЕСЕНСКИЙ
М. КАДАКОВ
Фото М.
Кадакова
По материалам еженедельника «Авторевю»
| Справка АР. Автомобиль Honda Civic с бесступенчатой трансмиссией CVT нам предоставила фирма Аояма Моторс, официальный дилер компании Honda. Адрес автосалона: Москва, ул. Земляной вал, 41/2. Тел.: (095) 916-16-39, 917-41-28, 917-79-42. |
| << Назад |
Вариатор – UGears Suomi
25,90 €
Название по умолчанию
Вариатор находится в резерве и будет отправлен, как только он снова появится на складе.
Соберите его и узнайте, как работает вариатор.
- В комплекте с моделью идет QR-код к учебному пособию о механизме, принципе его работы, основных характеристиках, формулах. А также интересные задания.
- Погрузитесь в дополненную реальность и посмотрите, как работает Вариатор. Взаимодействуйте с моделью через специальное AR-приложение от Ugears .
Узнайте о вариаторе и узнайте, как он работает
Вариатор — это устройство, которое передает и регулирует крутящий момент двигателя путем изменения передаточного числа.
Передаточное число может изменяться автоматически, вручную или по заданной программе. Термин, который больше знаком большинству водителей и автолюбителей, — бесступенчатая трансмиссия или вариатор. С помощью деревянного пазла Вариатор своими руками из коллекции STEM lab вы сможете изучить и постигнуть одну из самых важных частей автомобиля, не испачкав руки в машинном масле!
Кто и когда изобрел вариатор
Корни современных автомобильных вариаторов восходят к 1879 году, когда американский предприниматель и пионер автомобильной промышленности Милтон Отелло Ривз изобрел устройство для лесопиления, которое он затем назвал вариатором. передача инфекции. Позже он начал устанавливать эту трансмиссию на свои автомобили. Вариатор Reeves также использовался несколькими другими производителями.
Применение
Вариатор применяется в механизмах, в которых необходимо беспрепятственно изменять непрерывный диапазон передаточных чисел: автомобили, мотороллеры, снегоходы, квадроциклы, конвейеры, металлорежущие станки и т.
п. он используется в разных типах оборудования, попробуйте приложение AR, которое поставляется с моделью Ugears STEM.
3D-пазл Конструкция вариатора и принцип его работы
Механический пазл Variator из коллекции Ugears STEM lab представляет собой полностью функциональную деревянную копию вариатора с фрикционным конусом с ременным приводом. Конусный вариатор изменяет передаточное отношение, перемещая колесо или ремень вверх и вниз по оси конического ролика. В модели комплекта вариатора Ugears ремень, приводимый в действие вручную через редуктор, передает вращение на ведомые конусные шкивы. Используйте вилку трансмиссии для переключения передач и наблюдайте, как скорость ведомого конусного шкива падает или увеличивается, в то время как скорость ведущего конусного шкива остается неизменной. Благодаря открытой конструкции модели вы сможете видеть весь процесс.
Механизм вариатора состоит из:
- Ключ
- Ведущий конусный шкив
- Ведомый конусный шкив
- Переходник
- Ремень
- Педаль
- Корпус
- Вилка коробки передач
Головоломки Ugears STEM предназначены для разных возрастных групп с особым упором на обучающий компонент.
Сборка модели будет интересной и не займет много времени.
Комплекты лабораторных моделей STEM поставляются со всем необходимым в коробке.
Как и в случае с остальными наборами деревянных моделей Ugears, сборка лабораторных моделей STEM — увлекательное и комплексное занятие: все, что вам нужно для сборки, изучения и открытия, поставляется в коробке. Там вы найдете:
- Высококачественные деревянные доски с предварительно вырезанными деталями и другие стандартные принадлежности. Сборка не требует клея или дополнительных инструментов. Детали выходят из досок при легком нажатии.
- Пошаговая иллюстрированная инструкция по сборке.
- Практические лабораторные задания с использованием вашей модели.
- QR-код для загрузки карманного учебного пособия о вашей модели, ее механизме, принципе работы, основных характеристиках, физико-механических формулах и занимательных практических заданиях.
- QR-код для загрузки AR-приложения. Увлекательная инновация от Ugears — новое стремление узнавать больше нового!
Размер модели: 16,8*12,8*10,6 см
Размер упаковки: 20,5*18,8*6,3 см
Количество компонентов: 104
Расчетное время сборки: 4 часа
Инструкция в формате PDF
CTI Mag: безременная технология CVT, которая действительно работает
Планетарный вариатор Dana VariGlide® — это инновация CVT с уникальными преимуществами и меньшим количеством недостатков Mag, чтобы прочитать статью полностью
Выпуск: #декабрь 2017
Благодаря безременному вариатору Dana VariGlide® была реализована перспектива создания универсальной модульной бесступенчатой трансмиссии (CVT).
Предлагая более высокую долговечность и экономию топлива, чем конкурирующие технологии ремней, технология VariGlide обеспечивает вариатор без традиционных компромиссов вариатора.
Несмотря на то, что за последнее десятилетие в вариаторах с ременным приводом произошел эволюционный прогресс, в настоящее время значительный прорыв в технологии вариаторов устанавливает новые стандарты в области экономии топлива, производительности, управляемости, а также шума, вибрации и жесткости (NVH). Масштабируемая конструкция в сочетании с простой пассивной механической системой зажима делает технологию VariGlide значительным отходом от традиций.
Кроме того, вариатор VariGlide — единственная технология бесступенчатой трансмиссии, которую можно использовать в существующих комплектациях с задним приводом (RWD).
Обладая потенциалом большей экономии топлива, чем конкурирующие ременные технологии, безременный вариатор Dana VariGlide представляет собой логичный выбор технологии бесступенчатой трансмиссии для производителей оригинального оборудования (OEM), которые ищут целевые решения по экономии топлива к 2025 году для приложений, в том числе для небольших переднеприводных (FWD) пассажирских автомобилей.
автомобили, заднеприводные пикапы и полноприводные внедорожники (внедорожники).
В отличие от обычных вариаторов, вариатор VariGlide® совместим с заднеприводными автомобилями.
Вариатор VariGlide прост в управлении и нечувствителен к повреждениям, вызванным проскальзыванием. Насос высокого давления, обычно связанный с высокими паразитными потерями и сложными стратегиями управления, необходимыми для ременных вариаторов, был исключен.
Вариатор VariGlide работает как тяговый привод. Когда жидкость в пятне контакта испытывает высокое давление (> 1 ГПа), она ведет себя как упругое твердое тело, обеспечивая передачу крутящего момента. Передаточное отношение регулируется путем изменения относительных диаметров контактов между входным и выходным кольцами. В системе используется косое смещение, чтобы свести к минимуму потребность в энергии переключения и максимизировать стабильность. Управление соотношением достигается с помощью электрического или гидравлического привода с низким энергопотреблением.
Применительно к гибридным и электрическим транспортным средствам (EV) технология VariGlide позволяет подобрать правильный размер двигателя и силовой электроники, оптимизировать общую эффективность системы и рекуперацию энергии, одновременно повышая производительность и максимально увеличивая диапазон рабочих скоростей. Простота и точность гибридного силового тракта, оснащенного VariGlide, обеспечивают повышенную эффективность работы электродвигателя, улучшение энергосбережения и возможность использования двигателя внутреннего сгорания меньшего размера. Для чисто электрических систем вариатор VariGlide устраняет необходимость переключения режимов по сравнению с традиционными двухскоростными системами.
Чтобы разработать вариатор для массового производства, Dana построила специальный технологический центр площадью 45 000 квадратных футов в Сидар-Парке, штат Техас, США, где разрабатываются и тестируются прототипы для клиентов. На этом передовом объекте работают команды по проектированию, анализу, моделированию, контролю и производству, занимающиеся исключительно усовершенствованием технологии VariGlide для производственных приложений.