ГлавнаяРазноеКто изобрел вариатор

Вариатор: определение, применение, преимущества и недостатки. Кто изобрел вариатор


Вариатор: что это такое? Разберемся

Существует бесконечное количество допустимых режимов при движении автомобиля. Оптимальная работа двигателя может быть обеспечена лишь в том случае, если число ступеней в коробке передач тоже будет бесконечным. В таком случае уместно использовать вариатор. Что это такое? Это единственный на данный момент вид КПП, который позволяет осуществлять бесступенчатое трансформирование передаточного отношения между трансмиссией и двигателем. Это означает, что каждый режим работы автомобиля может работать с наиболее эффективным значением передаточного отношения, а не усредненного, как в других вариантах трансмиссий.

Вариатор что это такое

Благодаря постоянной работе двигателя в зоне оптимальных оборотов достигается повышенная экономичность, более качественная динамика работы, снижение уровня токсичных выхлопов. Тут передаточное отношение плавно изменяется, а не ступенчато, поэтому такие автомобили характеризуются плавностью хода. Срок службы узлов трансмиссии увеличивается за счет отсутствия рывков во время переключения передач, именно этим и характеризуется вариатор. Что это такое и для чего он предназначен? Это устройство малого веса, простой конструкции, а также достаточной надежности. Как и автоматические коробки передач, он предназначен для избавления водителя от необходимости переключения.

Ремонт вариаторов

Недостатки

Теперь, когда понятно, чем хорош вариатор (что это такое, вы уже знаете), возникает вопрос о том, идеальная ли это коробка передач. Нет. Основной недостаток этого варианта состоит в том, что он фрикционный, то есть работает не за счет зубчатого сцепления, а за счет трения, поэтому способен осуществлять передачу ограниченного крутящего момента. При его превышении рабочие поверхности будут проскакивать, что приводит к интенсивному изнашиванию. Это говорит о невозможности его использования совместно с мощным двигателем.

Чем хорош вариаторВариатор не терпит долгой работы в режиме наибольшей нагрузки. Он быстро изнашивается при резких рывках и торможениях, характерных для спортивного стиля вождения. Стихия этого варианта – плавное спокойное движение.

Каков его принцип действия?

На данный момент в автомобилях используется два типа: торовый и клиноременной. Второй состоит из пары раздвижных шкивов, между которыми натянут ремень. Один из шкивов соединен с двигателем, являясь ведущим, а второй с колесами – ведомый. Шкивы раздвижные, то есть состоят из половинок. Когда они сближаются, происходит выталкивание ремня наружу, а при их раздвижении ремень проваливается. Радиусы, по которым ремень движется, изменяются синхронно. Итогом этого является плавное трансформирование передаточного отношения: если радиус ведущего шкива меньше ведомого, то передача будет пониженной, в противном случае – повышенной.

Торовый вариатор предполагает использование конусовидных дисков вместо раздвижных шкивов, а ремень заменен на ролики. Ведущий диск сопряжен с коленвалом двигателя, а ведомый – с трансмиссией. Ролики прижимаются к дискам, и передают крутящий момент. Ремонт вариаторов в том и ином случаях предполагает замену изношенных частей на новые.

fb.ru

Что такое вариатор?

Содержание статьи

reduktorДля того, чтобы понять, что такое вариатор и его место в современных механизмах, сначала дадим определение редуктору. Редуктор – это механизм, который передает и преобразует крутящий момент. Основными параметрами редуктора являются: КПД, передаточное число, максимальная передаваемая мощность.

Простейшим редуктором является механизм из двух сцепленных зубчатых колес, установленных на валах в общем корпусе, либо из двух шкивов, соединенных гибким ремнем. Редуктор передает вращение от одного механизма другому. Классический пример: передача вращения от двигателя к колесам.

Если редуктор имеет возможность ступенчатого переключения между разными передаточными числами, то его обычно называют коробкой переключения передач (КПП). По методу управления КПП бывают ручного переключения – механическая КПП (МКПП) и автоматического переключения (АКПП). АКПП в свою очередь могут подразделяться на разные подвиды.

Редуктор с плавным изменением передаточного числа называется вариатор (от латинского variator – «изменитель»). Его можно условно назвать КПП с бесконечным количеством ступеней переключения.

Современные вариаторы условно относят к АКПП с бесступенчатым переключением передач, хотя логичнее их выделить в отдельный вид.

На современной технике можно выделить 4 основных применяемых типов КПП:

  • МКПП (механика)
  • Гидравлическая АКПП (классический автомат)
  • Роботизированная АКПП (робот)
  • Вариатор (вариаторная АКПП)

На страницах нашего сайта мы будем рассматривать только вариаторные коробки передач.

История вариатора

davinchi2Сам принцип вариатора был придуман еще Леонардо да Винчи в 1490 году, а первый патент на вариатор был выдан в конце 19 века.

Применение вариаторов на серийных автомобилях началось в 50-х годах 20 века – это были автомобили под маркой DAF.

Несколько десятилетий вариаторы не могли найти широкого распространения и применялись очень редко и, как правило, на автомобилях и мототехнике с небольшой мощностью двигателя из-за ограничений по передаче большого крутящего момента, а также на прочих механизмах, где альтернативы вариаторам не было.

Сегодня вариаторы переживают второе рождение. Новые материалы и технологии позволяют вариаторам достичь требуемого уровня надежности и снимают многие ограничения, которые не возможно было обойти раньше.

В будущем вариаторы, несомненно, смогут заметно потеснить так привычные нам механические и автоматические коробки передач. И это уже заметно прямо сейчас.

Типы вариаторов

Вариаторы по своему устройству делятся на несколько видов. Вот некоторые из них:

  1. Фрикционные вариаторы
    • Лобовые
    • Конусные
    • Шаровые
    • Многодисковые
    • Тороидальные
    • Волновые
    • Дискошариковые
    • Клиноременные
  2. Вариаторы зацепления
    • Цепной
    • Высокомоментный

В современной технике широкое применение нашли только: клиноременные, цепные, конусные и тороидальные вариаторы. Остальные типы вариаторов применяются достаточно редко.

Преимущества и недостатки

variot2Основным преимуществом вариаторов по сравнению с другими коробками передач является плавность изменения передаточного отношения. Это позволяет двигателю всегда работать на оптимальных оборотах.

Из первого преимущества вытекает также экономичность по сравнению с классической АКПП.

Немаловажным фактором для комфортной езды является отсутствие типичных рывков переключения между передачами и отсутствие потерь времени на переключение.

Вариаторы, как правило, очень компактны – это еще один плюс в копилку этого типа коробки передач.

Из минусов вариатора можно отметить меньший по сравнению с другими КПП максимальный передаваемый момент и дороговизну обслуживания.

Первый недостаток накладывает ограничение для применения вариаторов на внедорожниках, хотя некоторые современные вариаторы «переваривают» уже мощность двигателя более 200 л.с.

А второй недостаток вытекает из-за сложности ремонта и настройки вариатора, а также из-за цены расходных материалов и запчастей.

Еще одним спорным недостатком считается низкая надежность вариатора по сравнению с классическими коробками.

Применение вариаторов

Где сегодня применяются вариаторы? Вариаторными механизмами сейчас оснащаются:

  • Автомобили
  • Мотоциклы
  • Мотороллеры
  • Скутеры
  • Квадроциклы
  • Гидроциклы
  • Снегоходы
  • Конвейеры
  • Станки
  • Мешалки
  • Прочие механизмы

Альтернативы вариаторам

Вариатор не единственное решение для реализации бесступенчатой передачи. Альтернативными вариантами являются:

  • Электрическая передача
  • Гидрообъемная передача
  • Гидродинамическая передача
  • Комбинированная трансмиссия

Каждое из решений применимо в тех или иных случаях и заслуживает отдельного обсуждения вне рамок проекта «ПроВариаторы.ру».

А напоследок предлагаем вам посмотреть видео на тему «Что такое вариатор»:

А вот в этом видео очень наглядно как работает вариатор на примере мотоцикла:

provariatori.ru

Что такое вариатор и вариаторная коробка передач ? Что такое вариатор с ручным режимом ?

Что такое механическая коробка передач, знают все, к автомату тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот что такое вариатор – знают немногие. А ведь он далеко не новинка.

Принадлежит это изобретение не японцам и не американцам. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже – лет через пятьсот, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространенное англоязычное обозначение – CVT – continuously variable transmission) – это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдает себя - педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии – P, R, N, D – такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Все привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нем нет фиксированных первой, второй, десятой передач. И "переключение" между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и "переключении". Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноременные со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные…

Первый тип – самый распространенный. Посмотрим, как он устроен.

Рассмотрим пример: возьмем два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй – с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история - пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр "карандашей" у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращенных острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Например, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит "включенной" высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно – чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

На некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими "виртуальными" передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка автомат. Ещё в этом случае можно переключать "передачи" по собственному желанию. Как на автомате с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

Короче, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, "перевариваемая" мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили – все сплошь и рядом укомплектованы либо механикой, либо классическими автоматами, либо роботизированными коробками.

Но прогресс идет. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 лошадей.

Можно возразить, что класс D – это еще не все. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника - 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3.5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов – сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100-150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для автомата, но зато менять его можно чуть реже – ориентировочно через 40-50 тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И все же вариаторы получают все большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших автоматов классического типа.

Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах – нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических автоматов. В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

automobile-live.com

Вариаторы

Вариаторы, укомплектованные общепромышленными асинхронными электродвигателями, получили название мотор-вариаторов. Они могут оснащаться и другими двигателями, например, с независимой вентиляцией, с переменным числом полюсов или со встроенным тормозом. По желанию заказчиков мотор-вариаторы могут доукомплектоваться цилиндрическими, червячными или другими редукторами со стандартным входным фланцем и полым валом. Применяемые схемы сборки «мотор – вариатор – редуктор» обеспечивают высокие крутящие моменты вала при одновременном регулировании скорости вращения.

В отличие от других вариаторов, передаточное отношение мотор-вариаторов можно изменять и на остановленном двигателе, а длительный режим работы при постоянном передаточном отношении не вызывает износа рабочих поверхностей на фрикционной паре, из-за отсутствия скольжения в зоне контакта.

Вариаторы соединяются с электродвигателями при помощи фланцев, а с редукторами или иными механизмами с помощью муфт.

Вариаторы хорошо себя проявили в машиностроении, строительстве и металлургии в ленточных, цепных, роликовых конвейерах, в пищевой промышленности, в подъемных устройствах, в экструдерах, приводах транспортировочных тележек, приводах летучих пил и ножниц, приводах поворотных механизмов и ходовых винтов.

Выгода от применения современных вариаторов заключается в их минимальном износе и отсутствии необходимости в дорогостоящих механизмах и элементах приводов, благодаря плавному изменению передаточного отношения. Реально существующая необходимость перехода экономики России на технологическую базу с достаточной эффективностью подтверждает готовность внедрения новых инновационных проектов, стимулирующих развитие новых ресурсосберегающих технологий. Их реализация приведёт к значительному снижению затрат на металл (за счет компактности конструкций разрабатываемых вариаторов) и на энергию, затрачиваемую на производство единицы продукции, и обеспечит производство конкурентоспособных вариаторных устройств нового поколения.

ence-gmbh.ru

Все про вариаторы

Конструкция бесступенчатой трансмиссии не является новинкой или порождением современного мира. Более 200 лет назад остро стоял вопрос о замене классической трансмиссии с большим количеством шестерен на нечто новое, позволяющее обойтись без повышающих нагрузку ступеней. Это было очень актуально для паровых двигателей, где любая остановка в работе могла привести к взрыву парового котла. Ричард Тревитик, один из основоположников двигателестроения тех времён, изобрёл механизм, позволяющий использовать шкивы переменных диаметров с целью изменения передаточного отношения прямо в движении.

В классическом варианте вариатор использовался очень долго. Толчок  к развитию этот тип коробок передач получил исключительно благодаря развитию автомобильной промышленности. Совершенствование происходило одновременно на базе нескольких концернов, поэтому сложно сказать, кто является автором той или иной конструкции. Сейчас все трансмиссии такого типа являются высокотехнологичными устройствами, позволяющими менять передаточное отношение прямо в движении. Современное обозначение этого типа коробок передач обозначается аббревиатурой CVT.

Вариатор

Основные преимущества вариаторов

Они имеют ряд существенных плюсов (более подробно можно ознакомится тут), а именно:

  1. — Машина с вариатором очень покладистая в управлении. Она не делает рывков, скачков, а также полностью списывает ошибки автомобилиста. Механические коробки отходят в прошлое.
  2. — Время, затрачиваемое на разгон до необходимого водителю значения, существенно сокращается. Это сказывается отсутствие ступеней. Вообще можно считать, что их количество бесконечно.
  3. —  Вариатор не позволит машине откатится на подъёме, он обеспечивает плавный старт даже под уклон. Поэтому его рекомендуют выбирать для женщин с целью облегчения управления. Ведь педали сцепления на автомобилях с CVT нет.
  4. — Уровень шума, издаваемый этим механизмом, находится на предельно низком уровне. Поэтому в салоне всегда будет тихо.
  5. — Это лучшее решение для экономии топлива и передачи крутящего момента от двигателя к колёсам практически без потерь.
  6. — Этот механический узел является одним из самых экологически чистых решений, в отличие от «роботов» или механики. Экологический класс на машины с этим решением автоматически повышается.

Перечислять все разновидности этих механических узлов не имеет смысла по причине их огромного количества. У каждого производителя автомобиля имеется как минимум три аутентичных запатентованных схемы. Допустим как у вариаторов Ниссан, также важно знать важные моменты при эксплуатации данного узла, более подробно описано здесь.

Базовые неполадки и слабые места

Перед покупкой автомобиля с такой опцией, ознакомьтесь с основными неисправностями. Естественно, что самой уязвимой частью является приводной ремень. На него возлагаются самые сложные фрикционные взаимодействия, а также нагрузки на растяжение и кручение, порождаемые усилием зацепления, центробежной силой и гироскопическим моментом. Все остальные части имеют строго регламентированный производителем ресурс, на деле оказывающийся больше заявленного показателя.

Продукт высоких технологий

Своим восхождением вариаторы во многом обязаны современному развитию материалов. Изобретение Ричарда Тревитика опередило время своего появления как минимум на полтора века. Возможности механизма были ограничены только по технологиям производства. В итоге первыми вариаторами массового производства была обычная пара вращающихся конусов, по которым скользил ремень.

Сейчас же сложно подсчитать количество разновидностей и вариаций, широко применяемых во всём мире.

Для упрочнения поверхностей применяются сложные насыщения и цементации, полностью нивелирующие износ в отсутствии абразивных частиц в составе трансмиссионной жидкости.

Где используются эти коробки

Исходя из преимущества, заключающегося в отсутствии ограничения размеров, их используют не только на автомобилях, но и на различной мелкой технике. Это всё, начиная от скутеров и снегоходов, заканчивая бензопилами и прочим инструментом. Основными направлениями развития в этой области являются увеличение КПД, повышение прочности рабочих поверхностей и общей устойчивости к износу.

Посмотрите видео

variator-cvt.ru

Вариатор: устройство, виды, принцип работы вариаторной коробки передач

Вариатор или вариаторная КПП представляет собой бесступенчатую трансмиссию, позволяющую автоматически регулировать передаточное число для преобразования крутящего момента, передаваемого от двигателя на колеса автомобиля.

Как правило, вариаторные КПП устанавливаются на легковых авто, квадроциклах, мотороллерах и снегоходах. Если мы говорим об автомобилях, то в большинстве случаев они  могут оснащаться клиноременным или тороидным (были попытки, но на сегодняшний день все они, похоже, прекращены) вариатором.

Наиболее популярным стал клиноременный вариатор, который впервые был установлен в автомобилях марки DAF в начале 60-х годов 20 столетия.

Да, вариаторы были изобретены очень давно, еще в 19 веке, но их не использовали из-за того, что наиболее простую конструкцию имеет клиноременный вариатор, но у него проблема всегда были, и остается до сих пор, но об этом чуть позже.

Устройство вариатора

Конструкция вариаторной коробки передач достаточно проста и состоит из следующих деталей и механизмов:

  • раздвижные шкивы – щеки, клиновидной формы, которые расположены на валу;
  • механизм для обеспечения вращения колес и установки рычага акселератора в нейтральном положении;
  • механизм для переключения заднего хода;
  • система управления

Вообще, видов вариаторов придумано достаточно много, порядка десяти, но реальную путевку в жизнь, по всей видимости, получит только клиноременный вариатор и его модификации такая, как, например, клиноцепной вариатор.

Схема: Audi AG

Клиноременный вариатор

Для начала рассмотрим устройство клиноременного вариатора, как одной из самых перспективных КПП в будущем. Такой тип вариатора представляет собой соединенные ремнем шкивы и, собственно, все.

Простота конструкции, ее дешевизна и весьма неплохая надежность - все это плюсы клиноременного вариатора, добавьте сюда максимальную эффективность работы двигателя, да еще и обеспечивает экономию топлива по сравнению с механической КПП и АКПП при одинаковой динамике езды.

Полагаю, теперь понятно, почему вариаторам прочат отличное будущее. Но не все так безоблачно. Есть в вариаторе проблемы, которые решаются до сих пор...

Надежность ремня

Ремень испытывает большие нагрузки, поэтому он должен быть очень прочным. До недавнего времени ремень для вариаторов изготавливался так же, как и все остальные ремни, используемые в двигателе для привода различных систем, он был матерчато-резиновым.

Естественно, что он не мог долго воспринимать серьезные нагрузки. Ремень растягивался, рвался довольно быстро, поэтому вариаторы ставили только на маломощные двигатели.

Но потом придумали стальной клиновидный ремень и ремень в виде цепи, что позволило использовать вариаторы на довольно мощных автомобилях, например, Nissan выпускает с вариаторами автомобили с мощностью двигателя 262 л.с., что для большинства автолюбителей, учитывая наши налоги на автомобиль, запредельная мечта.

Устройство стального ремня для вариатора

Вариаторная цепь

Высокий температурный режим работы

Зацепление ремня и шкивов в вариативной коробке происходит за счет сил трения, а это, как все мы знаем, приводит к повышению температуры.

До сравнительно недавнего времени не было технологий, чтобы сделать шкивы и стальной ремень достаточно прочными, чтобы они не разрушались в местах контакта.

В добавок к этому было изобретено специальное масло, которое не снижает трение, а наоборот, увеличивает его. Это необходимо для того, чтобы ремень не проскальзывал, а цеплялся за шкивы.

Помимо этого высокая температура оказывает негативное воздействие на электронный блок управления и частенько, к сожалению, выводит его из строя.

Очень много грязи

Ввиду того, что в вариаторе постоянно трутся с большим усилием ремень и шкивы, то очень быстро накапливаются частички металла, которые сильно загрязняют масло.

Грязное масло, как вы понимаете, начинает разрушать, по сути, всю коробку. Эта проблема решается установкой фильтров, очищающих масло.

Пока вариаторы все же уступают в надежности механике и автоматам, но, тем не менее, компании не прекращают попыток усовершенствовать их, поскольку уж очень заманчивы их плюсы.

Вариаторы, которые сейчас устанавливаются на Nissan при умеренной езде и своевременном техническом обслуживании способны проходить 200.000 км, что не так уж и мало, если разобраться.

Итак, вернемся к работе вариатора клиноременного типа…

Шкивы образуется дисками конической формы, способными совершать движения на сближение/расхождение, с целью изменения диаметра шкива. Диски приводятся в движение вдоль вала гидроцилиндром.

Для соединения шкивов применяется клиновидный ремень, состоящий из тонких полос, изготовленных из металла и связанных между собой специальными пластинками. Вращающий момент достигается благодаря трению, которое возникает между поверхностями шкива и ремня.

На колеса в современных вариаторах вращение передается с помощью гидротрансформатора и  дифференциала.

Включение задней передачи на вариаторе выполняется при помощи планетарки заднего хода. Блок управления предназначен для реализации основных функций вариаторной КПП – управления сцеплением, осуществления контроля над работой редуктора, изменения положения шкивов с учетом рабочих режимов двигателя.

Как уже ранее упоминалось, различают два вида приводных вариаторов – клиноременный и клиноцепной.

Клиноцепной вариатор оснащается цепью, состоящей из металлических звеньев (или пластин), соединенных осями клиновидной формы. Подобная конструкция цепи является более гибкой и эффективной для преобразования и передачи вращательного момента на колеса.

Если в клиноременном вариаторе, вращение колес обеспечивается за счет толкательного усилия, то в клиноцепном вариаторе – благодаря тянущему усилию.

Клиноцепные вариаторы использует на своих автомобилях Audi и Subaru.

Тороидный вариатор

Такой тип вариатора состоит из двух валов (дисков, похожих на бублик) клиновидного типа, один из них является главным, другой – ведомым. Между валами расположены ролики, совершающие передвижения в вертикальном направлении, а также вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси.

Передаточное число в вариаторе данного вида изменяется за счет выбранного положения роликов, а также их радиусов. Иными словами, когда ролик соединяется с маленьким радиусом главного вала и большим радиусом второстепенного вала – происходит переключение на низкую передачу.

Выбор высокой передачи осуществляется в обратном порядке. Переход на прямую передачу происходит в том случае, когда ролик соприкасается с валами в одном радиусе.

Сложная конструкция и отсутствие технологий и материалов, способных выдержать нагрузки в таком устройстве пока заставили производителей отказаться от этого вида вариаторов, но такие автомобили существовали в реальности и выпускались массово, например Nissan Cedric.

Принцип работы вариатора

Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.

Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.

Для разгона необходимо сделать все наоборот:  у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.

Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.

Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы. Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.

Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.

В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.

Для наглядности пара видео с Youtube:

Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?

Для начала запишитесь на тест-драйв и прокатитесь на каком-нибудь автомобиле с вариатором. Если вам понравится то, как этот автомобиль набирает скорость, как он управляется, то задуматься о машине с вариатором стоит.

Зная, что у вариаторов до сих пор есть проблемы с долговечностью, то приходит в голову мысль о том, что если машина новая или прошла совсем немного, то брать ее стоит. Если же пробег у автомобиля более 50000 км, то уже стоит задуматься.

Стоит так же учесть и условия эксплуатации автомобиля. Если вы ездите по хорошим дорогам, не перегружаете автомобиль, не используете его в качестве такси, то взять вариатор и насладиться его преимуществами можно.

Если же вашему автомобилю суждено испытывать различного рода перегрузки, то лучше присмотреться к автоматической или механической коробке передач.

autodromo.ru

Принцип работы вариаторной коробки передач

Традиционно коробка переключения передач подразумевает под собой переключение передачи с одной на другую. Это осуществляется при выборе водителем или электроникой необходимой пары шестерен, которые создадут нужное передаточное число. На таком принципе основана работа механической и автоматической коробок передач. Но вариаторная коробка передач изменила данную традицию, внеся новые понятия в передаче крутящего момента от двигателя к колесам.

Немного истории

Принцип действия, на котором основана работа вариатора был замечен Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первый патент на это изобретение был получен в конце XIX века, а первые автомобили, имеющие вариатор, увидели свет только в 50-х годах прошлого века, когда инженеры компании DAF установили его на легковые автомобили, выпускаемые серийно. Чуть позже к ним присоединился концерн VOLVO. Но основное распространение коробка вариатор получила совсем недавно – в середине 90-х годов.

Вариаторная коробка передач Nissan

Вариаторная коробка передач Nissan

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии в заданном числе оборотов коленчатого вала. Основным преимуществом вариатора является его оптимальный выбор соотношения оборотов двигателя и нагрузки на трансмиссию. Такой подход позволяет эффективно использовать мощностные показатели мотора, существенно экономить топливо. Кроме этого, плавное непрерывное изменение передаточного числа вариатора, сопровождающееся полным отсутствием рывков, дает самый высокий уровень комфорта при движении для водителя и пассажиров.

Основным стопором развития вариаторной трансмиссии является довольно высокая сложность передачи большого крутящего момента. Именно поэтому первое распространение коробка вариатор получила на малолитражных автомобилях, имеющих небольшую мощность двигателя. Но, тем не менее сегодня, с ростом технологий и внедрением в конструкцию металлических ремней, производители начали устанавливать вариаторы на автомобили мощностью свыше 200 л. с.

На сегодняшний момент распространение получили только три типа устройства вариаторов, такие, как клиноременный, тороидальный и совсем недавно разработанный клиноцепной механизм, применяемый в вариаторах Multitronic от Audi.

Устройство и принцип работы вариаторной коробки

Коробка вариатор состоит из следующих устройств:

  • Механизм, передающий крутящий момент от двигателя на вариатор. Он же заведует разъединением двигателя и коробки – нейтральной передачей;
  • Собственно вариаторный механизм;
  • Электронная система управления;
  • Механизм, обеспечивающий движение задним ходом.

Для соединения и разъединения двигателя с коробкой применяют несколько видов сцепления:

  • Гидротрансформатор, являющийся наиболее применяемым устройством;
  • Мокрое многодисковое сцепление под электронным управлением;
  • Автоматическое центробежное сцепление;
  • Электронное электромагнитное сцепление.

Наиболее часто совместно с вариатором применяется гидротрансформаторное сцепление. Такое сочетание обеспечивает наибольшую плавность передачи крутящего момента и, значит, большую долговечность механизма.

Чтобы понять, как работает коробка вариатор, стоит обратить внимание на велосипед, имеющий возможность переключения скоростей. Между двумя звездочками натянута цепь, которая передает крутящий момент. Задние звездочки имеют различный диаметр, и при выборе одной из них создается необходимое усилие для передвижения. Чем больше разница в диаметрах между ведущей и ведомой звездами, тем выше скорость движение. Чем меньше разница – тем больше тяговый момент, необходимый для преодоления сложных участков дороги. Такое же принципиальное действие заложено в вариаторе, только вместо звездочек и механизма, жестко переключающего передачи, используются раздвижные шкивы, состоящие из двух конусов, имеющих возможность перемещаться относительно друг друга по одной оси. Вместо обычной цепи в вариаторе работает клиноременная передача или специальная наборная цепь, состоящая из наборных пластин, соединенных между собой осями.

Клиноременный механизм

Распродажа новых внедорожников

Кредит 9.9%, рассрочка 0%, скидки, подарки!

Самым распространенным на сегодня является клиноременный механизм. Такое устройство состоит из двух шкивов, соединенных между собой одним, реже двумя клиновидными ремнями. Шкивы состоят из конусов, способных передвигаться относительно друг друга при помощи актуаторов, которые приводятся в действие гидравлическим насосом. Насос, в свою очередь, работает под управлением электроники, центробежной силы или под усилием пружин. Конические диски, перемещаясь относительно друг друга, изменяют диаметр шкива, тем самым меняя передаточное число коробки передач. Угол наклона конусов в 20 градусов обеспечивает наилучшее сцепление ремня со шкивами с наименьшим сопротивлением.

Раздвижной шкив

Раздвижной шкив

Изначально коробка вариатор имела резиновый клиновидный ремень, передающий тяговое усилие. Такое устройство не позволяло передавать высокий крутящий момент, обладало малой долговечностью и большим радиусом изгиба (более 90 мм), что давало малый разбег регулирования.

Но с изобретением гибкого металлического ремня, эти недостатки были решены. Сейчас большинство автомобилей с вариаторной коробкой имеют ремень на металлической основе. Такое устройство ремня, состоящее из набора большого количества металлических пластин определенной формы, напоминает много бабочек, сидящих на ветке. Связаны они между собой гибким соединением, позволяющим значительно уменьшить радиус изгиба до 30 мм, повысить долговечность и прочность передающего устройства. Благодаря металлической основе удалось начать применять коробки вариаторы на автомобилях, имеющих большую мощность, чем раньше.

Клиноцепной механизм

На вариаторах, установленных на автомобилях Audi, впервые была применена специальная цепная передача, получившая название клиноцепной. Такое цепное устройство состоит из набора металлических пластин, соединенных осями. Передача крутящего момента в такой коробке осуществляется при контакте торцевыми поверхностями цепи с дисками шкивов. В этих местах образуются повышенные нагрузки с высокими температурами. С нагрузками изобретатели справились применением специальной подшипниковой стали, а с высокими температурами – принудительным охлаждением трансмиссионной жидкости, применяемой в вариаторе. Благодаря высокой гибкости цепи, удалось сократить радиус изгиба до 25 мм, расширив диапазон передаточных чисел клиноцепной коробки по сравнению с клиноременной передачей.

Управляющие устройства

В силу своих конструктивных особенностей, вариаторная передача не дает возможности движения задним ходом. Такая особенность потребовала установки дополнительных механизмов. Обычно для этого используется планетарный редуктор, принцип действия которого подобен автоматической коробке передач.

Все управление вариатором осуществляется при помощи электронных устройств, передающих информацию от множества датчиков. На его работу влияют обороты двигателя, ABS, датчики уровня давления в шинах и прочие. Собирая всю эту информацию, коробка вариатор выбирает необходимое передаточное число, соответствующее минимальному расходу топлива с оптимальным тяговым усилием, нужным для преодоления дорожных условий. Раздвигая, сдвигая конусы обоих шкивов, электронике удается добиться результатов динамики и экономии топлива, приближенных или даже превышающих показатели автомобилей с механической коробкой передач.

Устройство вариатора

Устройство вариатора

Плюсы и минусы вариаторов

Как все остальные механизмы переключения передач, коробка вариатор имеет свои плюсы и минусы. К положительным сторонам устройства стоит отнести следующее:

  • Плавность переключения передач, точнее их отсутствие;
  • Возможность использования ручного переключения по принципу Типтроника. Такая особенность имеется благодаря полностью электронному управлению коробкой;
  • Равномерное распределение нагрузки на двигатель, позволяющее работать ему в оптимальном режиме, что повышает его долговечность;
  • Экономичность;
  • Возможность быстрого старта;
  • Простота механизма, что позволяет удешевить его производство и ремонт.

К недостаткам вариатора следует отнести минусы, такие как:

  • Большая зависимость от электроники4
  • Невозможность буксировки;
  • Высокая стоимость применяемой жидкости. Низкая периодичность ее замены;
  • Наличие постоянного троллейбусного звучания при различных стилях езды, в разных скоростных режимах

Подводя итоги

Несмотря на недостатки, такая коробка передач, как вариатор, имеет свое будущее. При нахождении решения изобретателями для передачи больших усилий, вариатор будет жить и развиваться во всех сегментах автомобилестроения.

Похожие статьи:

autodont.ru