Устройство вариатора автомобиля: Принцип работы вариатора на автомобиле: плюсы и минусы

Содержание

Как устроен вариатор — ДРАЙВ

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. 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 распространённое 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 выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый.

Посмотрим, как он устроен.

Клиноремённый вариатор MINI.

Вот наглядный пример: возьмём 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, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Изменяя радиус огибания ремнём ведущего и ведомого шкива, можно плавно менять передаточное отношение.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу.

А при сближении конусов — по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой вовсе не ремень, а наборная металлическая лента.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Вот такая цепь используется в вариаторах фирмы Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу.

Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё 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.

Таким образом, 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.

Правда, прогресс идёт. 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».

Вариатор Audi может передавать на колёса мощность свыше двухсот лошадиных сил.

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. 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 всё же вариаторы получают всё 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.

Что такое трансмиссия вариатор для машины

Вариатор - бесступенчатая трансмиссия автомобиля с внешним управлением. Расскажем про тип трансмиссии автомобиля - вариатор. Устройство и как работает в теории. Недостатки и достоинства на практике.

Устройство и принцип работы

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (одной или двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали свою конструкцию вариатора и применяют вместо ремня цепь или набранный из металлических пластин ремень, но принцип не меняется.

Почему клиновидный ремень

Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и "вклинивается" в шкив своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним.

Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который после начала движения блокируется.

Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Как изменяется передаточное число

Устройство ведущего шкива таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше от центра шкива. Ведомый шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя - тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках:Двигатель не запущен

Малые обороты двигателя

Средние обороты двигателя

Максимальные обороты двигателя

Положения клиновидного ремня в разрезе на ведущем шкиве (слева) и ведомом (справа) при разных режимах работы двигателя.

Иначе устроен тороидный вариатор - он состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски.

Недостатки и достоинства

Слабыми местами автомобильных вариаторов являются: для клиноременного - ремни, для тороидного - пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов высокой, близкой к надежности коробок "автомат". Из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы не могут работать с двигателями большой мощности и на автомобилях для перевозки грузов. Если для грузовиков вариаторы непригодны, то для легковых машин приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий будущее, тем более технологии не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение - почему на одном и том же автомобиле разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой? Все дело в привычке - многие недовольны, что машина с вариатором "все время ноет на одной ноте".

Большинство привыкли к нарастающему шуму мотора и фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом деле, при нормальной настройке блока разгон происходит быстрее.

Вариаторы для автомобиля являются продвинутым типом трансмиссии по сравнению с автоматическими коробками. Это проявляется в лучшей динамике, меньшем расходе топлива, более плавной езде. В то же время, вариаторы проще по конструкции.

Эксплуатация вариатора

Вариаторы для авто спокойно переносят езду по бездорожью, как и классический автомат. Если его целенаправленно не гробить, то прослужит долго. На долголетие вариатора сказываются две вещи: манера вождения и своевременная замена масла. Регламентированная замена жидкости при эксплуатации в тяжелых условиях (постоянна езда в горах, с высокой скоростью или с прицепом) осуществляется через 60-80 тысяч км. В обычных условиях оно рассчитано на весь срок службы. У многих авто фирменная "трансмиссионка" рассчитана строго на 60 тысяч километров.

Если появились подергивания при переводе рычага селектора в позицию D, а также ощутимые задержки при старте, "тупизна" во время движения и "зависание" при разгоне, то следует готовиться к ремонту вариатора. В запущенных случаях - замене на новый агрегат. Если вариатор замер на одном передаточном отношении - то требует замены шаговый мотор.

А если отказываются переключаться передачи - то виноват соленоид блокировки селектора или сам селектор.

Даже при бережном обращении с вариатором автомобиля, примерно через 120-150 тысяч километров пробега потребует замены толкающий ремень. Стоимость его не маленькая, но если проигнорировать замену, то он может полностью "убить" коробку. Поэтому содержание вариатора после 5-8 лет эксплуатации авто обходится недешево.

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.

Содержание статьи

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

Вариаторная коробка передач. Вариатор CVT

Что такое вариатор? Вариатор – это механический узел, предназначенный для передачи усилия двигателя бесступенчато к ведущим колесам. В некотором смысле его можно назвать автоматической коробкой передач, но с совершенно другим принципом передачи крутящего момента.

Классический вариатор - это два раздвижных шкива, соединённых клиновидным ремнем. Вариатор, применяемый в автомобилях, является более сложным устройством, потому что существует необходимость введения «задней скорости» и пониженных передач. В состав вариатора марки CVT (клиноременный вариатор) входят следующие устройства:

  • Раздвижные шкивы – представляют собой две клиновидные «щеки» на одном валу. Приводятся в действие гидроцилиндром, который сжимает диски в зависимости от оборотов, или по управляющему сигналу от блока управления.
  • Клиновидный ремень – изготовлен из двух металлических лент, на которые нанизываются металлические пластинки специальной формы. Элементы располагаются плотно друг к другу, верх пластинки выполнен в виде конуса, а в основании имеются пазы, куда вставляются металлические ленты (для клиноременных вариаторов).
  • Гидротрансформатор – устройство преобразования и передачи крутящего момента, а также плавного начала движения. Более подробное описание в разделе АКПП.
  • Дифференциал – устройство распределения крутящего момента на ведущие колеса.
  • Планетарный механизм задней передачи – устройство, для обеспечения вращения вторичного вала в обратном порядке.
  • Гидравлический насос – устройство, которое приводится в действие гидротрансформатором и предназначено для создания давления рабочей жидкости. Давлением приводятся в действие исполнительные устройства (гидроцилиндры).
  • Блок управления – микропроцессорное устройство для управления исполнительными устройствами вариатора, в зависимости от сигналов, подаваемых с датчиков (местоположения коленвала, контроля расхода топлива, ABS, ESP и др.).

Существуют вариаторы не только с ременным приводом (вариатор CVT), но и цепным. В основном применяется в автомобилях Audi. Крутящий момент передается, так же как и в CVT, только диски сжимают цепь, которая имеет клиновидные оси звеньев. Цепь передает усилие тянущее, а не толкательное как ремень.

Следующий тип вариатора – торовый. В состав такого вариатора входят два клиновидных диска. Один диск является ведущим, второй – ведомым. Между дисками находится ролик, который может перемещаться в вертикальном направлении и вращаться горизонтально вокруг своей оси. Таким образом, ролик может соприкасаться с разными радиусами дисков. При соединении ролика с малым радиусом ведущего диска и с большим ведомого, получается низшая передача. Если наоборот – высшая. Прямая передача – это момент соприкосновения ролика с одинаковыми радиусами дисков. Но такой вариант вариатора не получил большого распространения из-за дороговизны и применения специальных смазывающих материалов.

 

Мы же рассмотрим работу самого популярного у автопроизводителей клиноременного вариатора.

При увеличении оборотов двигателя приводится в действие гидротрансформатор, который передает крутящий момент на первичный вал. На первичном валу установлен ведущий шкив и при воздействии на него гидроцилиндра, «щеки» начинают сходиться, что приводит к увеличению трения между ними и клиновидным ремнем. Далее под действием трения усилие передается на ведомый шкив, который соединен с вторичным валом. «Щеки» ведомого шкива в этот момент максимально сведены, то есть получается низшая передача. Далее при развитии оборотов происходит смена диаметров ведущего и ведомого шкивов. Передаточное число увеличивается максимально.

Ведомый вал вращает дифференциал, к которому присоединены полуоси ведущих колес. Задняя передача обеспечивается подсоединением к ведомому валу планетарного механизма, который и обеспечивает реверсивное движение ведомого вала.

Обеспечивает управление диаметрами шкивом электронная система управления, она же включает, по средствам актуаторов заднюю и пониженную передачу. Как видим, при использовании вариатора нет резких рывков при переключении, обеспечивается более плавный ход и экономия топлива, так как электроника выбирает оптимальный режим оборотов двигателя и передаточное число шкивов. Но уже и не полихачишь!

 

Но нарекания водителей, у которых появились автомобили с вариатором, были в отсутствии характерного урчания двигателя при смене передач как в механической коробке передач. Конструкторы нашли выход – применили псевдо-ступенчатое переключение передач, применив селектор выбора передач. Так, при трогании с места водитель включает первую передачу движения вперед и нажимает на акселератор, затем после достижения определенных оборотов, двигая селектор, включает вторую передачу и т.д. Достигается такое переключение программированием блока управления на фиксированные передаточные числа шкивов. Но возможен переход в полный автоматический режим, в этом случае электроника все выполнит сама. Для включения пониженной передачи селектор переводится в определённое положение и блок управления не включает повышенные передачи, независимо от оборотов работы двигателя.

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

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.

Принцип работы вариатора, его особенности, плюсы и минусы

Многие из тех, кто покупает автомобиль, имеют довольно туманные познания о его работе, устройстве и принципе движения. А еще меньшее количество водителей знают, что такое вариатор в машине, где он находится и как правильно эксплуатировать вариатор. Вариаторной коробкой передач называют специальную механическую конструкцию, функция которой заключается в передаче энергии мотора колесам, и делают они это бесступенчатым методом. Чтобы было понятней, то можно сказать, что это АКПП, которая работает совсем по другому принципу, то есть в ней нет ступеней. Принцип работы вариатора и его особенности предлагаем рассмотреть подробнее.

Содержание статьи

Как работает вариатор?

В отличие от традиционных АКПП, бесступенчатая не имеет передач, то есть лишена зубчатых шестерен. Внешне и по особенностям езды определить автомобиль с вариатором не удается. Его даже не так просто отличить от АКПП. Различия все же есть и заключаются они в принципе работы:

  • нет фиксированных передач;
  • нет толчков в момент движения;
  • плавные изменения на разгоне или торможении передаточного числа.

Именно за это многие предпочитают бесступенчатый вариатор cvt обычной трансмиссии.

Есть два вида вариаторов: тороидный и клиноременной.
Более распространенным является второй тип и, в большинстве случаев, приходится иметь дело именно с ним.

Клиноременной вариатор

Клиноременной состоит из таких деталей: 2 раздвижные шкива, ремень, соединяющий их. Движение шкивов приводит к удару друг с другом. А ремень – это металлическая лента (другой материал не способен выдержать подобные нагрузки). В момент сближения шкивов ремень выталкивается и становится клинообразным, а если они раздвигаются -то уходит внутрь. В это же время уменьшается передаточное отношение и радиус. В промежуточном положении ремень прямой.

Вариаторы делятся на два типа: тороидный и клиноременной

Движение шкивов осуществляется за счет специального гидравлического привода. А он управляется в современных авто электроникой. Водителю достаточно выбрать режим – спортивный, стандартный – а электроника соответствующим образом настраивает работу вариатора. Вот на этом основан принцип действия вариатора клиноременного типа.
Тороидная модель устроена немного иначе. Главные элементы здесь – ролики и соосные диски, между которыми передается крутящий момент. Для изменения отношения должно поменяться положение роликов.
Стоит сказать, что практически каждый автопроизводитель разрабатывает свой тип коробки. Это означает, что вариаторы от разных производителей могут значительно отличаться друг от друга. Отличия заключаются в типе ремня, особенностях шкивов.

Тороидный вариатор

Особенности вариатора, его плюсы и минусы

Безусловно, имеет вариатор плюсы и минусы, которые влияют на выбор конкретной модели авто. Но от этого популярность не перестает расти, что обусловлено их преимуществами. «За» выступают экологи, а также водители.

Особенности и преимущества вариатора

  • Постоянное ускорение от полной остановки до крейсерской скорости. Машина едет плавно, нет рывков во время езды.
  • Отличная реакция на изменение условий движения, например, наклон дороги, скорость движения Меньше выбросов в окружающую среду.
  • Меньший процент потери мощности по сравнению с обычной АКПП. Автомобиль почти никогда не замедляется, даже при повышенных нагрузках.
  • Лучшая работа двигателя. Улучшенные динамические показатели.
  • Простая конструкция и малое количество составляющих. Меньшая масса вариатора по сравнению с трансмиссионной коробкой.
  • Машина удерживается в определенном диапазоне мощности, независимо от скорости движения.
  • Экономия топлива.

Тем не менее, несмотря на приведенные достоинства, есть и недостатки вариатора. И они следующие:

  1. Несмотря на кажущуюся простоту, нуждается в регулярном уходе, обслуживании, что далеко выходит за рамки обычной диагностики. Главная проблема – в ремне, который изнашивается довольно быстро, и каждые 50-70 тыс. км надо его менять.
  2. Конструкционные особенности вариатора делают его практически непригодным для сильных нагрузок, поэтому его редко устанавливают на машины, предназначенные для езды в плохих условиях.
  3. Срок службы вариатора – назвать его долговечным нельзя.
  4. Из-за причин, описанных в пункте 1 и 3 сервисные центры неохотно берутся за ремонт cvt, так как обычно его полная замена производится намного легче. Правда, владельцу это обойдется примерно в 30-40% от стоимости машины.
  5. Не всем водителям нравится его «задумчивость», ведь для переключения передач надо несколько секунд.

Таким образом, говоря про надежность вариатора, можно смело выбирать АКПП, несмотря на более сложную конструкцию последней детали. Упомянутые виды вариаторов уже давно распространены в странах Европы, на наши дороги они попали недавно. Но все больше водителей знают про кпп вариатор, понимают, что это и выбирают для езды.

Как правильно эксплуатировать вариатор?

Рычаг переключения передач на вариаторе

Если водитель слышал, что такое вариатор на машине, то это уже хорошо, но для управления авто обычного понимания недостаточно. Ремонт, точнее замена данного узла, обойдётся дорого (о чем уже ранее упоминалось). Надо обязательно знать, как пользоваться вариатором, чтобы не допустить серьезных повреждений.
Подобно классическому «автомату», вариатор лишен педали сцепления. А вот по принципу работы и конструкционным особенностям они полностью отличаются. Чтобы разобраться с тем, как правильно ездить на вариаторе, познакомимся с режимами его работы:

“P” – означает паркинг. Применяют при подъезде к месту длительной остановки. С этого положения запускается мотор;

“D” – движение, драйв. Режим обычного движения;

“N”– нейтраль. Используют во время остановок на наклонной плоскости. Водитель должен остановить автомобиль педалью тормоза, перевести рычаг в данное положение, активировать ручник, отпустить тормоз и повторно его выжать;

“L” – низкий. Данный режим применяется при буксировке и в сложных условиях передвижения. Его можно сравнить с первой передачей «механики»;

“S” – спортивный. Режим, когда используется максимальный потенциал. Его оценят любители полихачить и те, кто не упускает возможности стартовать со светофора;

“E” – экономный. Полная противоположность приведенному выше режиму.
Если почитать про бесступенчатый вариатор отзывы, то станет понятно, что он любит уход. В частности, надо периодически менять трансмиссионное масло. Жидкость надо использовать специальную, которая, несмотря на свою специфику, стоит не так дорого. Если вовремя не заменить жидкость или не долить ее, то это приведет к проскальзыванию ремня, из-за чего могут разрушиться диски.

Эксплуатация вариатора зимой

Эксплуатация вариатора при низких температурах

Еще один важный вопрос: «Как прогреть вариатор зимой?». В условиях нашего климата это более чем актуально. Когда столбик термометра опускается ниже нуля, то с вариаторной КПП происходит следующее:

  1. Густеет жидкость, которая залита в коробку. Это снижает смазывающие свойства масла, что повышает нагрузку на все узлы. Правда, возможно подобное только при достаточно низких температурах.
  2. Снижается эластичность резиновых компонентов.
  3. Металл имеет свойство сжиматься на морозе, и это может привести к изменению регулировочных параметров.

Оставляя про коробку вариатор отзывы, водители делятся опытом эксплуатации в холодное время года. Единого мнения о том, как правильно прогревать, нет, и на тематических форумах ведутся жаркие споры на эту тему. Прогревать можно в движении, на стоянке. Авторитетные специалисты говорят, что повысить ресурс вариатора поможет правильный прогрев, характер которого напрямую зависит от температуры воздуха.

Правильный прогрев продлит жизнь вариатора

  • При температуре от 0 до -5: прогрев не требуется
  • От -10 до – 15 градусов: 3-5 минут на стоянке и 5-7 минут в движении
  • От -15 до -23 градусов: 5-10 минут на стоянке и 10-15 минут в движении
  • От -23 до -30 градусов: 10-15 минут на стоянке и 15-20 минут в движении.
  • При температурах ниже -30 градусов эксплуатация только в случае необходимости и только в щадящем режиме.

Сегодня водители встают перед дилеммой – вариатор или механика, что лучше – и выбор обычно делают в пользу первого. Если вы готовы смириться с недостатками, то преимущества станут наградой за испытанные неудобства. При правильной эксплуатации узел прослужит долго и безупречно, но если придется ремонтировать, то обойдется дорого. Мы довольно подробно разобрали устройство вариатора автомобиля, чтобы каждый мог открыть для себя новые технологии и повысить комфорт жизни.

А для большей наглядности – посмотрите видео на нашем сайте про устройство вариатора, его особенности, преимущества и недостатки

Устройство и принцип работы вариатора автомобиля

Вариатор – это по сути дела это автоматическая коробка с бесконечно большим количеством ступеней, в этом и заключается его главное отличие от других традиционных КПП.

Основная его часть – это два вращающихся вала, один из которых соединен с коленвалом, другой – с приводом колес. На оси каждого вала находится шкив, образованный двумя конусами, с вершинами направленными навстречу. Для регулирования момента двигателя специальный сервопривод перемещает их по оси вала.

Шкивы между собой соединены натянутым ремнем или цепью. При сближении или раздвижке конусов изменяется эффективный диаметр шкивов и в той же пропорции передаточное отношение между ведущим и ведомым валом. Перед началом движения диаметр ведущего шкива намного меньше, чем у ведомого. Это обеспечивает максимальный момент передачи при начале набора скорости. Затем, по мере разгона, сервопривод увеличивает диаметр ведущего шкива, а диаметр ведомого уменьшает. Процесс аналогичен разгону с дискретным переключением скоростей, но в рассматриваемом случае ускорение происходит плавно, без рывков и незаметно для водителя.

Впервые передача с вариатором была сконструирована и изготовлена еще в конце 15 века легендарным инженером Леонардо да Винчи.

Настоящее развитие и широкое применение такие устройства получили только с появлением современных материалов и уникальных технологий 20, 21 веков.

Устройство коробок передач с вариатором

Бесступенчатая передача CVT объединяет в себе, как правило, четыре стандартных узла:

  • собственно вариатор с сервоприводом;
  • сцепление;
  • реверсивный механизм;
  • электронный контроллер.

Вариаторы в свою очередь бывают:

  • клиноременные;
  • клиноцепные;
  • торроидные.

Устройство клиноременного вариатора

Самые распространенные – клиноременные. Двигательный момент передается с помощью гибкого клиновидного ремня благодаря силам трения между его боковой поверхностью и шкивами. При движении автомашины он испытывает огромные усилия на растяжение и на разрыв.

Передаваемый момент можно условно разделить на две составляющие: статическую и динамическую. Первая компенсирует лобовое сопротивление набегающего потока воздуха, трение между шинами и автодорогой, преодоление подъемов, препятствий. Вторая расходуется на преодоление инерции при ускорении. Величина ее зависит от массы автомобиля и ускорения.

По величине динамический момент может превосходить статический, вследствие чего мощность, передаваемая через ремень, может быть в разы больше номинальной мощности автомобиля. Во время работы от трения поверхность ремня сильно нагревается.

Отсюда вытекают требования, предъявляемые к прочности и материалам, из которых изготавливается ремень. В современных автомобилях он цельнометаллический, собран из отдельных стальных пластин со специальным покрытием. Такой ремень при работе создает мало шума, имеет достаточно высокий срок службы. Встречаются также особо прочные ремни, состоящие из тросов.

Устройство клиноцепного вариатора

Клиноцепной отличается тем, что вместо ремня вращение передается торцевой поверхностью многозвенной цепи. Конструкция цепи обеспечивает небольшой радиус изгиба, порядка 25 мм, вследствие чего расширяется диапазон регулирования передаточных отношений.

Этот вид передачи также малошумящий, имеет несколько больший КПД, но и стоимость его немного выше.

Устройство торроидного вариатора

В торроидных вместо шкивов установлены диски – ведущий и ведомый, между ними находятся ролики, обкатывающие их внутренние поверхности.

Поворачиваясь и перемещаясь, ролики меняют радиусы обкатки раздельно для каждого диска – они могут быть равными, а могут различаться, чем и обеспечивается наибольший, из всех рассмотренных ранее, диапазон передаточных отношений. Благодаря наличию отдельного сервопривода ролики поворачиваются и перемещаются с регулируемым усилием прижатия к дискам.

Это наиболее сложный и дорогой тип передачи, но зато он обладает повышенным ресурсом и надежностью, самым высоким КПД.

Теперь немного о сервоприводе. Это электрогидравлическая система с пружинным механизмом. Сдвижка конусов происходит под действием исполнительного гидравлического рабочего органа, возврат в исходное положение осуществляют пружины. Работой сервопривода управляет контроллер. За счет непрерывной коррекции диаметров шкивов обеспечивается стабилизация параметров работы двигателя согласно заложенным алгоритмам. По сравнению с электромеханическим приводом (от электродвигателя) гидравлика обладает рядом преимуществ, таких как: высокое быстродействие, повышенная точность отработки управляющего воздействия, наименьшие габариты, повышенный срок службы.

Следующим очень важным узлом CVT является сцепление

В современных автомобилях применяются различные виды сцеплений: центробежные, многодисковые и гидротрансформаторные. Наиболее широко распространен последний. Гидротрансформатор, если коротко, состоит из двух колес с лопастями – насосного и турбинного. Пространство между ними заполнено маслом. Насос связан с двигателем, турбина – с вариатором.

При вращении насос увлекает потоки масла и посылает их на лопасти турбины, она вращается и передает двигательный момент. Похоже на работу всем известной паровой турбины, только в роли пара выступает масло. Благодаря такой конструкции исключается наличие жесткой связи между двигателем и трансмиссией. В нейтральном положении насос и турбина размыкаются. Это устройство прекрасно демпфирует возникающие при работе ударные нагрузки и увеличивает срок службы трансмиссии за счет плавной передачи крутящего момента.

К недостаткам его можно отнести более низкий, по сравнению с механической коробкой, КПД за счет дополнительного расхода мощности на работу масляного насоса и нагрев масла.

Реверсивный механизм всегда присутствует в CVT, поскольку вариатор в существующем виде принципиально не может обеспечить направление обратного вращения. Для того, чтобы автомобиль с вариатором имел задний ход, в коробку встраивают управляемый планетарный редуктор.

Управляющий электронный контроллер является по существу «мозгом» CVT, реализуя работу по заданным алгоритмам. Контроллер имеет трехконтурную структуру: входные, выходные цепи и ядро — микропроцессорный блок, связанный с бортовым компьютером.

К входным цепям контроллера подключены измерительные датчики и дискретные сигналы от контактов переключателей селектора, информирующих микропроцессор о выбранном режиме работы.

Микропроцессор непрерывно воспринимает электрические сигналы от многочисленных датчиков:

  • измерения скорости вращения колес, ведущего и ведомого шкивов;
  • давления и температуры масла в гидросистеме;
  • положения педали газа;
  • давления в шинах;
  • положения селектора и другие сигналы.

Выходные силовые цепи подсоединены к исполнительным механизмам: шаговому электромотору и электроуправляемым клапанам гидравлических магистралей ведущего и ведомого шкивов, муфт планетарного редуктора и гидротрансформатора.

Обрабатывая поступающую информацию, микропроцессор воздействует на эти механизмы, поддерживая заданные режимы работы двигателя автомашины.

Устройство вариатора

Вариатор - это разновидность автоматической коробки, которая была изобретена еще давно, но получила популярность в современном мире.

Вариатор уже не новинка техники и автомобильные каталоги про него многое рассказывали, наверно бывалый автомобилист слышал каждое выражение « бесступенчатый вариатор ».

Бесступенчатый вариатор изобрел знаменитый изобретатель и художник Леонардо Да Винчи еще 500 лет назад.

По внешнему облику вариатор ничем не отличается от обычной автоматической коробки передач, но строение вариатора совсем различно с имеет коробки передач автомат. Предлагом вариатора является бессметное количество передач, и плавность, и легкость их включения. Изменение передаточного числа при разгоне с помощью вариатора понравится каждому автомобилисту, точно, без толчков и рывков, согласовано с водителем.

Варианты изготовления различных типов :

- Клиноременные вариаторы (со шкивами переменного диаметра) ;

- Цепные вариаторы ;

- Тороидальные вариаторы ;

Рассмотрим работу и строение клиноременного вариатора :

Два пролета напротив друг друга цилиндра, стянутые резинкой.И вдруг эти начинают вращаться с одинаковой скоростью. В случае отличия диаметра цилиндров происходит изменение передаточного числа, так как один цилиндр совершает один поворот вокруг себя, а второй уже два поворота.

Строение вариатора очень похоже, практически одинаково, постоянно применяемых цилиндров, что обеспечивает изменение передаточного числа вариатора при разгоне и замедлении. Вариатор состоит из двух шкивов похожих на конусы между зажат клиновой ремень.

Плавное изменение передаточного отношения осуществляется за счет изменения радиуса изгиба ремня ведущего и ведомого диска.

Главное, чтобы конусы двигались друг к другу и обратно, тогда будет происходить произвольное изменение размеров, и когда ремень будет соприкасаться с конусами своими ребрами, будет перемещаться в центр шкива и перекатываться по малому кругу конуса. А во время сближения конусов будет перекатываться по большому кругу.Теперь главное, чтобы был один ведущий вал, и один ведомый тогда можно легко обеспечить передачу передаточного отношения через шкив приводного вала. В качестве узла, который отвечает за регулирование направления вращения вала, выступает планетарная передача. В качестве ремня вариатора используется металлическая лента или широкая, прочная стальная цепь.


Для смазки цепи применяют специальную жидкость, что обеспечивает хорошую контактность без проскальзывания и поддерживает качественную передачу крутящего момента.

Во время разгона вариатор меняет передаточное число в оптимальном режиме благодаря блоку управления, постоянно при максимальном крутящем моменте. Темп разгона остается на очень высоком уровне. Если автомобиль поднимается на возвышенность, вариатор понижает передачу .

К недостаткам вариатора можно отнести не большую мощность двигателя. Хочешь мощный автомобиль езди на механике или автомате.

{jcomments on}

Как устроен вариатор - ДРАЙВ

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую ​​фразу: «На автомобиле устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор - зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. 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 получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространенное русскоязычное обозначение - CVT - бесступенчатая трансмиссия) - это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя - педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии - P, R, N, D - такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых - у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают типов: цепные со шкивами диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип - самый распространенный. Посмотрим, как он устроен.

Клиноремённый вариатор MINI.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих 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.

Изменяя радиус огибания ремнём ведущего и ведомого шкива, можно плавно менять передаточное отношение.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром.Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов - по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно синхронно сдвигать половинки первой шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй - на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот коробка готова-вариатор.

Кстати, интересный вопрос - какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремленных вариаторах имеют сложное устройство.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой вовсе не ремень, наборная металлическая лента.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набором стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающую мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной - обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Вот такая цепь используется в вариаторах фирмы Audi.

Интересно, что для смазки цепи особая, которая меняет свое фазовое состояние под сильным давлением, находящим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому может быть значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на другую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на тех же оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странных ощущений.Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона - высокий, да и на переключение между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивает так, чтобы разгон с ним больше напоминал обычную коробку передач, с измененным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто.Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно - чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с использованием «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между вариатором 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.

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали свое 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.

Правда, прогресс идёт. 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».

Вариатор Audi может передать на колёса мощность свыше двухсот лошадиных сил.

Можно возразить, что класс D - это ещё не всё. 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, оснащенных вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов - сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы 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 всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа.

работает максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде), работает двигателю на наиболее выгодных режимах. 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). Это делается для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десять 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.

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

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

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

Содержание статьи

Отличительные особенности, устройство и принцип работы вариатора

"Начнем с того, что используется несколько типов вариаторных КПП, однако на автомобилях используется клиноременный и тороидный вариатор", чаще встречается.

Устройство современной коробки-вариатора включает в себя такие элементы:

  • Специальный механизм, который передает 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;

передать момент от двигателя, могут быть использованы: гидротрансформатор, центробежное автоматическое сцепление, чтобы 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 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.

сдвинуть конусы, чтобы 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 значительно дольше, чем резиновый аналог.

Вращение передается посредством силы трения между шки вариатора и боковой поверхности ремня.Также в некоторых вариаторах местная 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 имеет задний ход, в коробку интегрируют различные механизмы.Чаще всего это планетарный редуктор, который активно используется в АКПП.

Что касается управления вариатором, электронная, синхронное изменение диаметра шкивов с учетом режима 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, в вариаторной коробке можно выбрать фиксированные передаточные отношения, что позволяет реализовать функцию ручного переключения передач, подобно Tiptronic на АКПП.

Еще добавим, 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 изменить 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 самый большой диаметр, когда конические диски имеет 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 диаметра, шкивов позволяет двигателю работать в оптимальном режиме, чтобы получить максимум мощности и добиться наилучшего роста.

Плюсы и минусы вариатора

Прежде всего, такая трансмиссия является бесступенчатой. Это значит, что во время езды отсутствует необходимость переключаться на так называемые «ступени», при этом происходит постоянное преобразование крутящего момента, нет задержки между переключателями 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 ограничения мощности и крутящему моменту, то есть вариатор не ставят на автомобили с мощным двигателем. Еще одним минусом является сложность самой вариаторной коробки передач, низкая ремонтопригодность и доризна самого ремонта вариатора.

Читайте также

Вариаторная коробка передач, ее подробное устройство и принцип действия

Когда речь идет о современных коробках передач, чаще всего встречается вариаторный тип.Вариатором называют КПП, в котором нет ступеней, что позволяет повысить мощность двигателя. Срок эксплуатации двигателя в этом случае увеличивается, а расход топлива уменьшается.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Инженеры используют различные варианты вариаторных кпп, но автомобильные компании используют тороидный и клиноременной виды.

В основе двух типов лежит принцип бесступенчатой ​​трансмисии и отсутствие рывков пи передаточном числе от коленвала.Именно при такой организации функционала повышается КПД и разгон двигателя проходит плавно.

Устройство клиноременного вариатора и его компоненты


  1. Два шкива, один из которых ведущий, другой роль ведомого.
    Шкив представляет собой конический диск. Оба они соединены ремнем клиновидного типа. Скорость автомобиля и обороты в определенном моменте движения при помощи положения шкивов.
  2. Клиновидный ремень, который представляет собой металлический гибкий ремень с насаженными на него пластинами трапециевидного типа.Иногда наблюдаются изменения конструкции. Так, компания Audi заменяет ленту металлической цепью.
  3. Комплекс сервоприводов. Их основная задача - сдвигать и раздвигать шкивы.
  4. Система, контролирующая разъединение и соединения коленвала и ведущего шкива. Изменения в устройстве возможны. Все зависит от компании-разработчика. Наиболее распространёнными вариантами являются такие, как электромагнитное, автоматическое центробежное, «мокрое», многодисковое и сцепление гидротрансформаторное.
  5. Автоматика, которая управляет работой вариаторной коробки передач. Она определяет, какой диаметр должен иметь ведущий и ведомый шкивы в данное время и обеспечивает его передаваемый необходимый сигнал на сервоприводную систему. В функции автоматики также входит контроль за работой системы соединения и разъединения коленвала и ведущего шкива.

Тороидная КПП вариатор

Ввиду сложности конструкции системы такой тип вариатора встречается крайне редко.Он представляет собой полусферу, состоящую из двух дисков с роликом. Ролик зажимается между ними, а изменение передаточного числа прямо пропорционально зависит от смены положения ролика.
Когда ролик двигается налево, левый диск двигается медленнее. Потому что правая часть ролика цепляется за край правого диска, заставляя его вращаться быстрее. Дальнейшая передача настоящего момента сложной системы шестерёнок и роликов.

Теперь, когда стал понятен принцип работы вариатора, следует пояснить, какие особенности в работе имеет этот механизм.

Вариатор клиноременного типа и механизм его работы

Когда автомобиль начинает двигаться, ремень двигается максимально ввиду того, что конусы ведомого шкива сдвинуты. Позже, когда они раздвигаются на максимум, движение уже проводится по минимальному охвату. В результате крутящий момент доходит до максимальной отметки, и автомобиль начинает движение.

Автоматика подает сигналы сервоприводам при увеличении скорости и приводит в движение конусы ведомого шкива. Как результат происходит смена передаточного числа в кпп вариатор клиноременного типа.

Минусы коробки передач типа вариатор

  1. Сравнительная сложность конструкционной системы и ее относительно недолговечный период эксплуатации, что влечет за собой простестоимость деталей (не нужно забывать при этом о трансмиссионном масле, объем которого составляет 5-6 литров) и обслуживание. При этом наиболее часто в первую очередь замене подлежит ремень, потому что на него приходятся постоянные нагрузки.
  2. Автомобиль испытывает сложности буксировки, если возникает какая-то поломка.В этом случае поможет только эвакуатор. Проблемы при его транспортировке исключительно на эвакуаторе.
  3. Невозможность резкого перехода при движении на предыдущую передачу и конструктивное ограничение по крутящего момента.

Преимущества коробки вариатор

  1. Двигатель работает с низким уровнем шума, обеспечиваемая тем, что во время движения вариатор не выводит обороты двигателя на максимальные.Однако это часто пугает водителей, ранее эксплуатировавших автомобили, оснащенные классическими коробками переключения передач.
  2. Плавный ход. Ни один тип коробок переключения передач, даже такие как роботизированная коробка передач и коробка передач DSG не способны дать такой эффект, так как в кпп вариатор ступени отсутствуют физически. Отметьте, что модели с коробкой CVT имеют функцию ручного переключения передач, но это всего лишь автоматические зафиксированные положения ведомого и ведущего шкивов.

Также к преимуществам коробки вариатор зачастую причисляют низкий расход топлива и более быстрый разгон автомобиля. Теоретически это совершенно правильно, ведь практика показывает, что это всего лишь миф и авто с классическими типами кпп разгоняются с той же скоростью и потребляют немногим больше топлива.

Если подытожить всё вышесказанное, то можно сказать, что на сегодняшний день коробки переключения передач вариаторного типа являются одной из самых технологических разработок и гарантируют плавность хода и во время движения.Однако это компенсируется недолговечностью конструкции и высокой стоимостью обслуживания. Поэтому, если вы не готовы выкладывать круглую сумму за ремонт авто, но при этом предпочитаете агрессивный и стиль вождения, обратите внимание на свое внимание на роботизированные кпп либо на автомобили, оснащенные автоматическими коробками передач с функцией типтроник.

Вариаторная коробка передач. Вариатор CVT

Что такое вариатор? Вариатор - это механический узел, предназначенный для передачи усилий двигателя бесступенчато к ведущим колесам.В некотором смысле его можно назвать автоматической коробкой передач, но с совершенно другим принципом передачи крутящего момента.

Классический вариатор - это два раздвижных шкива, соединенных клиновидным ремнем. Вариатор, применяемый в автомобилех, является более сложным, поскольку существует необходимость введения «задней скорости» и пониженных передач. В состав вариатора марки CVT (клиноременный вариатор) входят следующие устройства:

  • Раздвижные шкивы - предоставьте собой две клиновидные «щеки» на одном валу.Приводятся в действие гидроцилиндром, который сжимает диски в зависимости от оборотов, или по управляющему сигналу от блока управления.
  • Клиновидный ремень - изготовлен из двух металлических лент, которые нанизываются металлические пластинки специальной формы. Элементы располагаются плотно друг к другу, верх пластинки выполнен в виде конуса, а в основании имеются пазы, куда вставляются металлические ленты (для клино вариаторов).
  • Гидротрансформатор - устройство преобразования и передачи крутящего момента, а также плавного начала движения.Более подробное описание в разделе АКПП.
  • Дифференциал - устройство распределения крутящего момента на ведущие колеса.
  • Планетарный механизм задней передачи - устройство, для обеспечения вращения вторичного вала в обратном порядке.
  • Гидравлический насос - устройство, которое создает в действие гидротрансформатором и предназначено для давления рабочей жидкости. Давлением приводятся в действие исполнительные устройства (гидроцилиндры).
  • Блок управления - микропроцессорное устройство для управления исполнительными устройствами вариатора, в зависимости от сигналов подаваемых с датчиков (местоположения коленвала, контроля расхода топлива, ABS, ESP и др.).

Существуют вариаторы не только с ременным приводом ( вариатор CVT ), но и цепным. В основном применяется в автомобилях Audi. Крутящий момент передается, так же как и в CVT, только диски сжимают цепь, которая имеет клиновидные оси звеньев.Цепь передает усилие тянущее, а не толкательное как ремень.

Следующий тип вариатора - торовый. В состав такого вариатора входят два клиновидных диска. Один диск является ведущим, второй - ведомым. Между дисками находится ролик, может быть перемещаться в вертикальном направлении и вращаться горизонтально вокруг своей оси. Таким образом, ролик может соприкасаться с разными радиусами дисков. При соединении ролика с малым радиусом ведущего диска и с большим ведомым, получается низшая передача.Если наоборот - высшая. Прямая передача - это момент соприкосновения ролика с одинаковыми радиусами дисков. Но такой вариант вариатора не получил большого распространения из-за дороговизны и применения специальных смазывающих материалов.

Мы же рассмотрим работу самого популярного у автопроизводителей клиноременного вариатора .

При увеличении оборотовс двигателя в действие гидротранформатор, который передает крутящий момент на первичный вал.На первичный валу установлен ведущий шкив и при воздействии на него гидроцилиндра, «щеки» начинают сходиться, что приводит к увеличению трения между ними и клиновидным ремнем. Далее под действием трения усилие передается на ведомый шкив, соединен с вторичным валом. «Щеки» ведомого шкива в этот момент максимально сведены, то есть получается низшая передача. Далее при развитии оборотов происходит смена диаметров ведущего и ведомого шкивов. Передаточное число максимально максимально.

Ведомый вал вращает дифференциал, к которым присоединены полуоси ведущие колес.Задняя передача осуществляется подключением к ведомому валу планетарного механизма, и обеспечивает реверсивное движение ведомого вала.

Обеспечивает управление диаметрами шкивом электронная система управления, она же включает, по средствам актуаторов заднюю и пониженную передачу. Как видим, при использовании вариатора нет резких рывков при переключении, обеспечивается более плавный ход и экономия топлива, так как электроника выбирает другой режим оборотов двигателя и передаточное число шкивов.Но уже и не полихачишь!

Но нарекания водителей, которые появились автомобили с вариатором, были отсутствием характерного урчания двигателя при смене передач как в механической коробке передач. Конструкторы нашли выход - применили псевдо-ступенчатое переключение передач, применив селектор выбора передач. Так, при трогании с места водитель включает первую передачу движения вперед и нажимает на акселератор, затем после достижения определенных оборотов, двигая селектор, включает вторую передачу и т.д. Достигается такое переключение программирования блока управления на фиксированные передаточные числа шкивов. Но возможен переход в полный автоматический режим, в этом случае электроника все выполнит сама. Для включения пониженной передачи селектор переводится в установочное положение и блок управления не включает повышенные передачи независимо от оборотов работы двигателя.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Как работает вариатор

Бесступенчатая коробка передач часто используется на современном автомобилех.Наличие ступеней обязательно сопряжено с переходными состояниями, вызывающими сбои в работе. Производители постоянно борются с их проявлением, повышенная и коэффициент полезного действия при смене передаточного отношения. Упрощение процесса вождения непременно сопряжено с использованием бесступенчатых коробок передач. Практически все автомобили имеют приставку вариатора в случае наличия подобной опции. Аббревиатура расшифровывается и переводится с английского языка как «Непрерывно изменяющаяся передача», что означает «непрерывная 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 модели автомобиля или любой другой техники инженеры создают частный случай, имеющий незначительные конструктивные особенности. В общем виде всё выглядит так:

Рассмотрим особенности работы вариатора на каждой части автомобиля, 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 закреплённо небольшой неподвижно, а второй имеет 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, рабочая часть каждой пластины составляет конусовидная законцовка. Вместо ремня другая цепь инстаграммоставоставная 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 передачи 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 работы в рабочем состоянии 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 изменений передаточных отношений классических редукторов необходимо подключить 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 она ограничивается электроникой во избежание аварийных ситуаций.
  2. Он осуществляется посредством планетарного механизма с двойным рядом сателлитов:
  3. Смена подвижного ряда сателлитов и фиксация второго ряда, обеспечивает смены направления хода. При этом направлении вращения водила не изменяется, но меняется направление вращения корончатой ​​шестерни. Как работает вариаторная коробка передач по видео смотрите ниже.

Применение вариаторов

Благодаря компактному размерум этот тип коробки передач может быть на автомобиле, скутере, снегоходе, мопеде и др. Устройства с электромагнитным приводом Меня 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 рассматриваются в инструкции по эксплуатации от производителей.

Устройство и принципы работы вариатора автомобиля

Вариатор - это по сути дела это автоматическая коробка с бесконечно большим количеством ступеней, в этом и заключается его главное отличие от других КПП.

Основная его часть - это два вращающихся вала, один из которых соединен с коленвалом, другой - с приводом колес. На оси каждого вала находится образованный двумя конусами, с вершинами направленными навстречу. Для регулирования момента двигателя специальный сервопривод перемещает их по оси вала.

Шкивы между собой соединены натянутым ремнем или цепью. При сближении или раздвижке конусов изменяется эффективный диаметр шкивов и в той же пропорции передаточное отношение между ведущим и ведомым валом.Перед началом движения диаметр ведущего шкива намного меньше, чем у ведомого. Это обеспечивает максимальный момент передачи при начале набора скорости. Затем, по мере разгона, сервопривод увеличивает диаметр ведущего шкива, диаметр ведомого уменьшает. Процесс аналогичен разгону с дискретным переключением скоростей, но в рассматриваемом случае ускорение происходит плавно, без рывков и незаметно для водителя.

Впервые передача с вариатором была сконструирована и изготовлена ​​еще в конце 15 века легендарным инженером Леонардо да Винчи.

Настоящее развитие и широкое применение таких устройств получили только появлением современных материалов и уникальных технологий 20, 21 веков.

Устройство коробок передач с вариатором

Бесступенчатая передача CVT объединяет в себе, как правило, четыре стандартных узла:

  • собственно вариатор с сервоприводом;
  • сцепление;
  • реверсивный механизм;
  • электронный контроллер.

Вариаторы в свою очередь бывают:

  • клиноременные;
  • клиноцепные;
  • торроидные.

Устройство клиноременного вариатора

Самые распространенные - клиноременные . Двигательный момент передается с помощью гибкого клиновидного ремня благодаря силе трения между его поверхностью и шкивами. При движении автомашины он испытывает огромные усилия на растяжение и на разрыв.

Передаваемый момент можно условно разделить на две составляющие: статическую и динамическую. Первая компенсирует лобовое сопротивление набегающего потока воздуха, трение между шинами и автодорогой, преодоление подъемов, препятствий.Вторая расходуется на преодоление инерции при ускорении. Величина ее зависит от массы автомобиля и ускорения.

По величине динамический момент может превосходить статический, дополнительно чего мощность, передаваемая через ремень, может быть в разы больше номинальной мощности автомобиля. Во время работы от трения поверхность ремня сильно нагревается.

Отсюда вытекают требования, предъявляемые к прочности и материалам, из которых изготавливается ремень. В современных автомобилях он цельнометаллический, собран из отдельных стальных пластин со специальным покрытием. Такой ремень при работе создает мало шума, имеет достаточно высокий срок службы. Встречаются также особо прочные ремни, состоящие из тросов.

Устройство клиноцепного вариатора

Клиноцепной тем, что вместо ремня вращение передается торцевой поверхности многозвенной цепи. Конструкция цепи снабжения радиусом изгиба, порядка 25 мм, снабжения расширяется диапазон регулирования передаточных отношений.

Этот вид передачи также малошумящий, имеет несколько больший КПД, но и его стоимость немного выше.

Устройство торроидного вариатора

В торроидных вместо шкивов установлены диски - ведущий и ведомый, между ними ролики, обкатывающие их внутренние поверхности.

Поворачиваясь и перемещаясь, они могут быть равными, чем и обеспечивается, из всех рассмотренных ранее, диапазон передаточных отношений. Благодаря наличию отдельного сервопривода ролики поворачиваются и перемещаются с регулируемым усилием прижатия к дискам.

Это самый сложный и дорогой тип передачи, но зато обладает повышенным ресурсом и надежностью, самым высоким КПД.

Теперь немного о сервоприводе. Это электрогидравлическая система с пружинным механизмом. Сдвижка конусов происходит под исполнительного гидравлического рабочего органа, возврат в исходное положение осуществляют пружины. Работой сервопривода управляет контроллер. За счет непрерывной коррекции диаметров шкивов обеспечивается стабилизация работы двигателя согласно заложенным алгоритмам.По сравнению с электромеханическим приводом (от электродвигателя) гидравлика имеет преимущество, такое как: высокое быстродействие, повышенная точность отработки управляющего воздействия, наименьшие габариты, повышенный срок службы.

Следующим очень важным узлом CVT является сцеплением

В современного автомобилях различные виды сцеплений: центробежные, многодисковые и гидротрансформаторные. Широко распространен последний. Гидротрансформатор, если коротко, состоит из двух колес с лопастями - насосного и турбинного. Пространство между ними заполнено маслом. Насос связан с двигателем, турбина - с вариатором.

При вращении насос увлекает потоки масла и посылает их на лопасти турбины, она вращается и передает двигательный момент. Похоже на работу всем известной паровой турбины, только в роли пара выступает масло. Благодаря такой конструкции исключается наличие жесткой связи между двигателем и трансмиссией. В нейтральном положении насос и турбина размыкаются. Это устройство прекрасно демпфирует при работе ударные нагрузки и увеличивает срок службы трансмиссии за счет плавной передачи крутящего момента.

К недостаткам его можно отнести более низкий, по сравнению с механической коробкой, КПД за счет дополнительного расхода мощности на работу масляного насоса и нагрев масла.

Реверсивный механизм всегда присутствует в CVT, поскольку вариатор в существующем виде принципиально не может обеспечить направление обратного вращения. Для того, чтобы автомобиль с вариатором имел задний ход, в коробку встраивают управляемый планетарный редуктор.

Управляющий электронный контроллер является существующим «CVT», реализуя работу по заданному мозговому алгоритму.Контроллер имеет трехконтурную структуру: входные, выходные цепи и ядро ​​- микропроцессорный блок, связанный с бортовым компьютером.

К входным цепям контроллера подключены измерительные датчики и дискретные сигналы от контактов переключателей селектора, информирующих микропроцессор в выбранном режиме работы.

Микропроцессор непрерывно воспринимает электрические сигналы от параметров датчиков:

  • измерения скорости вращения колес, ведущего и ведомого шкивов;
  • давления и температуры масла в гидросистеме;
  • положения педали газа;
  • давления в шинах;
  • положения селектора и другие сигналы.

Выходные силовые цепи подключены к исполнительным механизмам: шаги электромотору и электроуправляемый клапанам гидравлических магистралейего и ведомого шкивов, муфт планетарного редуктора и гидротрансформатора.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *