Як влаштований варіатор. Варіатор - особливий підвид автоматичних коробок передач.

Гортаючи авто збірники, майже всі зустрічали таку фразу: «На автомобіль встановлюється безступінчатий варіатор». Або могли побачити це словосполучення в таблиці технічних характеристик. Що таке механічна трансмісія передач, знають всі (не вважаючи, хіба що, американців), до «автомату» теж здавна всі звикли (надзвичайно америкоси). А ось Варіатор (CVT, Multitronic, Autotronic)
Варіатор - одна з різновидів автоматичних коробок передач. Різниться брак фіксованих ступенів і забезпечує плавне (безступінчасте) зміна передавального числа в міру розгону або гальмування. По конструкції варіатори відвідують декількох типів, але найпоширенішим (практично що єдиним на серійних моделях) є кліноременний варіатор. У ньому передавальне число змінюється при зближенні і видаленні один від одного конусних шківів, між якими затиснутий ремінь. Пересуває ці шківи гідравлічний привід під управлінням електроніки, час від часу має кілька перемикаються водієм режимів (наприклад, буденний і спортивний). варіатор звірок маловідомий. А адже він далеко не новинка.

Ви здивуєтеся, але належить цей винахід не Хонді і навіть не Мерседесу. Патент на варіатор був виданий в кінці XIX століття! Найбільш того, 1-ий варіатор придуманий і зовсім в 1490 році. Його творцем виявився добрий бородань Леонардо да Вінчі.

Перший працездатний кар з цим типом коробки, правда, виник не в еру Відновлення, а пізніше - років через 500, в 1950-х роках. Варіатор ставилося серійно на авто DAF (в той час під цією маркою випускалися не зовсім тільки вантажівки, та й легковика). Пізніше щось схоже почали робити і на Volvo, але по-справжньому велике поширення варіатори отримали тільки на даний момент.

По суті, варіатор (більш поширене англійське позначення - CVT - continuously variable transmission) - це, вибачте за тавтологію, варіація на тему автоматичної коробки. І кар, обладнаний їм, на 1-ий погляд, нічим не видає себе - педалей всього дві і важіль перемикання режимів коробки - P, R, N, D - такий же, як і у машинки з традиційною АКПП (автоматична коробка, коробка- автомат)
Автоматом перемикає передачі, забезпечуючи більший зручність і зручність, також дозволяючи водієві більше уваги приділяти дорозі. АКПП оберігає двигун і ходову частину автомобіля від перевантажень. Кар з АКПП, звичайно, відрізняється великим витратою пального і трохи гіршою динамікою. Але на заключних моделях АКПП, що мають кілька перемикаються програм управління (економічний, спортивний, зимовий та ін), і (або) режим вибору передач уручну - цей недолік практично усунутий. Від звичайної механічної коробки має ще пару головних відмінностей: перемикання тут відбуваються без розриву потоку потужності між движком і колесами. І, майже завжди (залежить від моделі), АКПП не дозволяє буксирування машинки буденним методом, а просить вивішування водящей осі на евакуаторі. У разі довгої буксирування на тросі АКПП виходить з ладу. АКПП. Всі звичайно. Але працює варіатор абсолютно по-іншому. У ньому немає фіксували перші, 2-ий, десятої передач. Пробуйте уявити собі, скільки зірок в нашій Всесвіту або скільки піщинок на всіх пляжах Землі взятих разом - у варіатора передач все однаково набагато більше. І «переключення» між ними відбувається плавно і незначно.

Тому-то тут немає поштовхів при рушанні і «перемиканні». Не зважаючи ми написали це слово в лапках: перемикань як таких тут і немає. Варіатор постійно і плавно змінює Передаточне число
Передаточне число - це відношення числа зубів веденої до числа зубів водящей шестерні. Традиційно згадується при описі коробок передач і різних варіантів їх виконання. Більша передавальне число на конкретній (першої, 2-ий і т д) передачі означає велику тягу. Розмовляють, що передача «коротше» або «тяговитее». Мотор притче розкручується до найбільших обертів - кар краще прискорюється. Але при всьому цьому знижується найбільша швидкість на даній передачі, а означає виникає необхідність в найбільш ранньому перемиканні «вгору». Найменша передавальне число означає найбільш «довгу» передачу. Також час від часу розмовляють про «зближених» передавальних числах в коробці або «зближеному ряді». Тут передбачається недалеке значення передавальних чисел сусідніх щаблів. Застосовується на карах динамічного характеру - тому що при переході на ступінь вгору движок втрачає менше оборотів, залишаючись в зоні найвищого обертаючого моменту. "> Передавальне число в міру розгону або уповільнення кара.

Варіатори відвідують декількох типів: кліноременним зі шківами змінного поперечника, ланцюгові, тороїдальні ... 1-ий тип - найпоширеніший. Подивимося, як він улаштований.

Кліноременний варіатор MINI.

Ось приємний приклад: візьмемо два олівці (циліндра), що лежать паралельно на деякій відстані один від одного. Стягаємо їх гумкою і починаємо крутити якийсь із них. Тут же починає крутитися і 2-ий - з тією ж швидкістю. Але якщо олівці будуть різного поперечника, починається зовсім інша історія - поки якийсь з них, що побільше, зробить один оборот, 2-ой, скажімо, два.

Варіатор влаштований схоже, лише поперечник «олівців» у нього безперервно змінюється. У нього два шківи, ​​кожний з яких виготовлений у вигляді пари конусів, звернених наточеними кінцями один до одного. А між шківами затиснутий клиновий ремінь.

Змінюючи радіус огибания ременем ведучого і веденого шківа, можнож плавно поміняти передавальне відношення.

Зараз, якщо будь-яка з пар конусів може рухатися один до одного і назад, ми отримаємо шківи зі змінним робочим поперечником. Адже при розсуванні конусів ремінь, дотичний з ними своїми ребрами, буде начебто провалюватися до центру шківа і оббігати його по малому радіусу. А при зближенні конусів - по великому радіусу.

Залишилося лише забезпечити два шківи системою (зазвичай, це гідравліка, але може бути і якийсь інший сервопривід), яка буде вимогливо синхронно зрушувати половинки Перший шків і розсовувати половинки другого. І якщо один шків знаходиться на ведучим валу (який йде від мотора), а 2-ий - на підпорядкованому (який водить до коліс), то можна організувати зміна передавального справи в дуже широких межах.

Залишається ще додати вузол, який відповідає за зміну напрямку обертання вихідного валу (для заднього ходу), а це можливо, скажімо, рядова Планетарна передача
Система з кількох зубчастих коліс, сателітів, вертящихся навколо центральної, сонячної, шестерні. Традиційно, планетарні шестірні фіксуються спільно за допомогою водила. Планетарна передача може також включати доп зовнішню кільцеву шестерню (коронну або епіцикл), що має внутрішнє зачеплення з планетарними шестернями.

Планетарна передача може вживатися як редуктор, коли один з частин закріплений, або для підсумовування 2-ух потоків потужності. В даному варіанті всі елементи вільні. "> Планетарна передача. І ось готова коробка-варіатор.

До речі, цікавий питання - який тут вживається ремінь? Очевидно, звичайний ремінь з гуми і тканини, на зразок тих, що крутять генератори та інше підвісне обладнання, тут не прожив би і тисячі км. Ремені в кліноременних варіатора мають важкий пристрій.

Ремінь в варіатора, як видно, ніякої зовсім не ремінь, а набірна залізна стрічка.

Це можливо залізна стрічка з деяким покриттям або набір залізних тросів (стрічок) важкого перерізу, на які нанизано величезне число тонких поперечних залізних пластинок трапецевидной форми, краї яких і контактують зі шківами. До речі, конкретно таким чином вдалося створити штовхає ремінь, що передає потужність не зовсім тільки тієї його половиною, яка бігає від відомого до водящему шківа, та й протилежною. Буденний ремінь при спробі передати стискуюче зусилля просто склався б, а набірний металевої - знаходить жорсткість.

А ще в якості клинового ременя може виступати широка пластинчаста залізний ланцюг, що стикається з конусами своїми краями. Конкретно такої «ремінь» працює в варіатора машин Audi.

Ось така ланцюг вживається в варіатора компанії Audi ..

Цікаво, що для змащення ланцюга застосовується особлива рідина, яка змінює свій фазовий стан під потужним тиском, що виникають у місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати вагоме зусилля, фактично не прослизаючи, незважаючи на надзвичайно малесеньку площа контакту.

Як конкретно варіатор буде поміняти передавальне число при розгоні, залежить від обраної програми управління. якщо при розгоні на звичайному каре ми на кожній передачі розкручуємо двигун, потім переходимо на наступну передачу і т д, то при комплекті швидкості кара з варіатором мотор залишається на одних і тих же оборотах (скажімо, на оборотах, відповідних найбільшому обертального моменту), зате плавненько змінюється передавальне відношення.

Це творить кілька дивні почуття. Тиснемо газ в підлогу, мотор виходить на великі обороти, та так і залишається на їх протягом всього розгону, виття як пилосос. Зате темп розгону - найвищий, ну і на перемикання між ступенями час не витрачається.

Вообщем, в деяких випадках варіатор налаштовують так, щоб розгін з ним більше підказував прискорення зі звичайною коробкою, з поступовим зростанням оборотів мотора.

Очевидно, при спробі заїхати на бугор і при уповільненні авто, незважаючи на натиснення педалі акселератора, розумний варіатор не залишить «включеної» вищу передачу. Шківи для впевненого штурму висоти жваво пересунутися назад - щоб приростити обертаючий момент на виході з коробки.

А ще на якихось машинках можнож вибрати режим з кількома «віртуальними» передачами (з 6 або навіть 8), задаються електронікою. Передачами, між якими варіатор буде різко перескакувати, ніби класична коробка «автомат». Ще в даному варіанті можнож перемикати «передачі» за власним бажанням. Як на «автоматі» з ручним секвентальним (почерговим) режимом.

Таким чином, у варіатора маса плюсів. Але є й недоліки. Наприклад, можна порівняти маленька, за сучасними мірками, «перевариваемая» потужність мотора. Не зважаючи такі коробки почали свій хід по світу на машинках малого класу. Ну і на даний момент сильні авто - все часто-густо укомплектовані або «механікою», або класичними «автоматами», або механізованими коробками.

Правда, прогрес іде. І тут не можна не згадати рекордсменів. Скажімо, на Audi A4 2.0 TFSI кліноременний варіатор Multitronic (з ланцюгом) без проблем справляється з потоком в 200 «коней».

Ремінь в варіатора, як видно, ніякої зовсім не ремінь, а набірна залізна стрічка.

Можнож заперечити, що клас D - це ще не все. Для автомобілів представницького і бізнес-класу, і тим паче для великого джипа - 200 сил тісніше не назвеш такий вже великий величиною. Але заслуги самих йдуть в ногу з часом варіаторів на цьому не вичерпуються. Так, на кросовер Nissan Murano з 3, 5-літровим V6 потужністю 234 кінські сили ставлять кліноременний варіатор X-Tronic. Це одна з найбільших і важких моделей, оснащених варіатором. А що буде завтра?

Другий недолік варіаторів - порівнянно дорогоцінний сервіс та ремонт, особлива, а означає, недешева, трансмісійна рідина. Ремінні варіатори можуть через кожні 100-150 тисяч км пробігу вимагати підміни ременя. Масло при всьому цьому коштує трохи дорожче, ніж для «автомата», але зате поміняти його можнож трохи рідше - орієнтовно через 40-50 тисяч км для різних моделей автомобілів.

І все ж варіатори отримують все більше і більше поширення на машинках самих різних класів, до того ж і коштують вони, традиційно, дешевше чудових «автоматів» класичного типу.

Так як варіатори розташовують безмежним числом передач, вони дозволяють движку працювати на більш вигідних режимах - чи необхідна нам (на світлофорних перегонах) найбільша потужність, або, навпаки, плавність і менша витрата пального (при безтурботної їзді). Тому моделі з варіаторами розрізняє, за інших однакових, найвища економічність, що поєднується з більш солідною динамікою.

Ремінь в варіатора, як видно, ніякої зовсім не ремінь, а набірна залізна стрічка.

До речі, у заключному часом намітилася тенденція до зростання числа передач у класичних «автоматів». У заключних моделях зустрічається тісніше 8 передач (на легковий, зауважимо, машині). І робиться це спеціально для поєднання найвищої динаміки і економічності. Швидко побачимо автомати з 10 ступенями або навіть з дванадцятьма? А ось варіатори тісніше знаходяться там, куди повсякденні автомати з їх перемикаються планетарними рядами ніколи не прийдуть. Адже число передач у варіатора безмежно.