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 коробка передач, знають всі (не рахуючи, 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. За конструкцією варіатори відвідують декількох типів, але найпоширенішим (практично що єдиним на серійних моделях) є кліноременний варіатор. У ньому передавальне число змінюється при зближенні і відстані 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, звичайний і спортивний). варіатор звірок маловідомий. А адже він далеко не новинка.

Ви здивуєтеся, але належить це 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.

1-ий працездатний кар з цим типом коробки, правда, виник не в епоху Відродження, а пізніше - років через 500, в 1950-х роках. Варіатор ставилося серійно на авто DAF (в той час під цією маркою випускалися не тільки вантажівки, та й легковика). Пізніше щось схоже почали робити і на Volvo, але по-справжньому широке 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 комфорт і зручність, також дозволяючи водієві більше уваги приділяти дорозі. АКПП оберігає движок і ходову частину автомобіля від перевантажень. Кар з АКПП, звичайно, різниться великим витратою пального і трохи гіршою динамікою. Але на заключних моделях АКПП, що мають кілька перемикаються програм управління (економічний, спортивний, зимовий і ін), і (або) режим вибору передач вручну - 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 звичайним способом, а просить вивішування провідною осі на евакуаторі. У разі довгої буксирування на тросі АКПП виходить з ладу. АКПП. Все звичайно. Але працює варіатор абсолютно по-іншому. У ньому немає фіксованих першої, 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 одно набагато більше. І «перемикання» між ними відбувається плавно і незначно.

Тому-то тут немає поштовхів при рушанні і «перемиканні». Незважаючи ми написали це слово в лапках: перемикань як таких тут і немає. Варіатор постійно і плавно змінює Передаточне число
Передавальне число - це відношення числа зубів веденої до числа зубів ведучої шестірні. Традиційно згадується при описі коробок передач і різних варіантів їх виконання. Більша передавальне число на конкретній (першої, 2-ий і т д) передачі значить великий потяг. Розмовляють, що передача «коротше» або «тяговитее». Мотор швидше розкручується до максимальних обертів - кар краще прискорюється. Але при всьому цьому знижується максимальна швидкість на даній передачі, а означає виникає необхідність в більш 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 ступенів. Застосовується на автомобілях динамічного характеру - тому що при переході на щабель вгору движок втрачає менше оборотів, залишаючись в зоні найвищого крутного моменту. "> Передавальне число в міру розгону або уповільнення автомобіля.

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

Кліноременний варіатор MINI.

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

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

Змінюючи радіус огибания ременем ведучого і веденого шківа, можна 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 раздвижении 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 шківа системою (зазвичай, це гідравліка, але можливо і якийсь інший сервопривід), яка буде вимогливо синхронно зрушувати половинки першого шківа і розсовувати половинки другого. І якщо один шків знаходиться на ведучому валу (який йде від мотора), а 2-ий - на відомому (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, звичайна Планетарна передача
Система з кількох зубчастих коліс, сателітів, які крутяться навколо центральної, сонячної, шестерні. Традиційно, планетарні шестерні 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 кілометрів. Ремені в кліноременниє варіатора мають важкий пристрій.

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

з>

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, саме таким чином вдалося створити штовхає ремінь, передає потужність не тільки тієї його половиною, яка бігає від веденого до водить шківа, так і протилежної. Звичайний 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. Саме такий «ремінь» працює в варіатора машин Audi.

Ось така ланцюг вживається в варіатора компанії Audi ..

з>

Цікаво, що для змащення ланцюга застосовується особлива рідина, яка змінює своє фазовий стан під потужним тиском, що виникають в місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати вагоме зусилля, практично 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 движок, потім переходимо на наступну передачу і т д, то при наборі швидкості автомобіля з варіатором мотор залишається на одних і тих же оборотах (скажімо, на оборотах, відповідних найбільшому обертального моменту), зате плавно 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 збільшити крутний момент на виході з коробки.

А ще на деяких машинках можна 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 можна перемикати «передачі» за власним бажанням. Як на «автоматі» з ручним секвентальним (почерговим) режимом.

Таким чином, у варіатора маса плюсів. Але є і недоліки. Наприклад, порівняно невелика, за сучасними мірками, «перевариваемая» потужність мотора. Незважаючи 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 йде. 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.

з>

Можна 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 воротарів 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?

2-ий недолік воротарів - порівняно 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 цьому коштує трохи дорожче, ніж для «автомата», але зате поміняти його можна 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 гонках) 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, в останній час 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 звичайні автомати з їх перемикаються планетарними рядами ніколи не прийдуть. Адже число передач у варіатора безмежно.