Що таке варіатор? Принцип роботи варіатора

Что такое вариатор? Принцип работы вариатора
Що таке варіатор? Принцип роботи варіатора

Варіатор - це безступінчата трансмісія з зовнішнім управлінням, яка дозволяє автоматично плавно змінювати передаточне число, вибираючи найбільш оптимальне згідно зовнішньої навантаженні і оборотами двигуна, тим самим даючи можливість максимально ефективно використовувати його потужність. У техніці існує безліч різних конструкцій такого типу, але на автомобілі отримали розповсюдження два види варіаторів: клинопасової та тороідний.

Кліноременний варіатор як тип трансмісії відомий давно. Його головні деталі - два розсувних шківа і з'єднує їх ремінь, в перерізі має трапецоїдну форму. Якщо половинки ведучого шківа зрушити, вони виштовхнуть ремінь, немов потрапив між ними клин (звідси і назва "кліноременний"), назовні - радіус шківа, за яким працює ремінь збільшиться, отже, збільшиться і передавальне відношення. А якщо половинки веденого шківа, навпаки, розсунути, то ремінь провалиться всередину і буде працювати по меншому радіусу - передавальне відношення зменшиться. Якщо обидва шківа будуть в проміжному положенні, то передача стане прямою.

Пристрій і принцип роботи варіатора

Клиноремінний варіатор складається з декількох (як правило, одного - двох) пасових передач, де шківи утворені конічними дисками, за рахунок зрушування і раздвигания яких змінюються діаметр шківів і, відповідно, передаточне число. Різні фірми розробили кожна свою конструкцію шківом кліноременного варіатора, так на Audi в трансмісії Multitronic замість ременя застосовують ланцюг, а Honda ставить набраний з металевих пластин ремінь, але принцип від цього не змінюється.

Для рушання автомобіля з місця використовуються звичайне зчеплення або невеликий гідротрансформатор, який незабаром після початку руху блокується. Управління дисками шківів здійснює електронна система з сервоприводів, блоку управління і датчиків.

Почнемо з самого простого. Чому клиновидний ремінь? Ремінь на розрізі має трапецієподібну форму і "вклинюється" у шків тільки своїми бічними поверхнями. При зносі цих поверхонь, завдяки своїй формі, він глибше врізається в шків і все одно залишається в хорошій зчепленні з ним. Як змінюється передаточне число? Пристрій ведучого шківа (ведучий шків обертається коленвалом) таке, що його щоки при дії відцентрових сил плавно стискаються і виштовхують клиновидний ремінь все далі і далі від центру шківа. Ведений ж шків при цьому, навпаки, розкривається, і ремінь на ньому плавно потопає все ближче і ближче до центру шківа. Чим більше обертів двигуна - тим більше стискається ведучий шків і розтискається ведений, тим самим змінюючи передаточне число від коленвала до заднього колеса. Цей процес добре видно на малюнках,прикріплених до посту.

Інакше влаштований тороідний варіатор, який складається з співвісних дисків і роликів, що передають момент від одного диска до іншого. Для зміни передавального числа змінюються положення роликів та їх радіуси, за яким ролики обкатують диски. І оскільки всі зусилля зосереджено в плямі контакту, то для повороту роликів повинні використовуватися особливі пристрої, здатні долати силу притиснення ролика до диска. Так в ниссановском варіаторі Extroid застосована спеціальна система, де керований електронікою прецизійний гідравлічний механізм переміщує обойми з роликами вгору або вниз на мікроскопічну величину, а далі, через що виник зсуву відносно осі дисків, ролик повертається сам.

Між іншим, принцип пристрою під назвою "варіатор" не новий - думки про безступінчастої трансмісії стали відвідувати конструкторів практично відразу з початком застосування поршневих ДВЗ на транспорті. Сучасний розвиток електроніки і технології матеріалів дало можливість удосконалити (залишаються, однак, у принципі своєму незмінними) конструкції варіаторів, і зараз спостерігається, мабуть, початок самого широкого поширення таких трансмісій на автотранспорті.

Тим не менш варіатори поки що не позбавилися від деяких своїх вельми істотних проблем. Так, очевидно, що найбільш конструктивно слабкими місцями існуючих сьогодні автомобільних варіаторів є: для шківом кліноременного ці самі ремені, а для тороідного - пляма контакту диска і ролика, де сила тиску досягає 10 тонн. Тому тут застосовуються спеціальні високотехнологічні матеріали, що робить надійність варіаторів досить високою, близькою до надійності гідромеханічних "автоматів", але все ж із-за навантажень на ремінь або пляма контакту варіатори поки не можуть "тягнути вантажі", а також працювати з двигунами великої потужності.

На сьогоднішній день рекордом для шківом кліноременного варіатора виявляється 220 л. с. і 300 Нм, які розвиває V-подібний 6-циліндровий мотор Audi A6, "сприйнятий" трансмісією Multitronic, а для тороідного - "переварений" Extroid (3-літровий двигун Nissan Gloria і Cedric), що розвиває 240 л. с. і 310 Нм.

Однак якщо для вантажівок варіатори досі непридатні, то для легкових автомобілів досить прийнятні, і тут у безступінчатих трансмісій, очевидно, велике майбутнє, тим більше що і технології матеріалів не стоять на місці.

Якщо порівняти динамічні характеристики багатьох автомобілів, що оснащуються варіатором, може виникнути здивування - чому на одній і тій же моделі автомобіля розгін з варіатором відбувається повільніше, ніж з механічною коробкою, бо повинно бути навпаки, раз варіатор краще використовує потужність двигуна? Вся справа у звичці - багато клієнтів були дуже незадоволені, що машина з варіатором "весь час ниє на одній ноті". Більшість водіїв звикли до знайомого наростаючому шуму мотора, і багато фірм йдуть назустріч клієнтам, спеціально налаштовуючи електронний блок управління трансмісією. Насправді ж при нормальній настройці блоку розгін, звичайно, відбувається швидше.

На закінчення відзначимо, що варіатори є куди більш досконалим типом трансмісії порівняно з традиційними автоматичними коробками передач. Досконалість проявляється в більш кращій динаміці розгону, меншій витраті палива, більш плавну їзду автомобілів, оснащених клиноременными варіаторами. І в теж час, варіатори простіше по конструкції, ніж традиційні "автомати". Думається, що в недалекому майбутньому автомобілі оснащені варіаторами повністю витіснять машини, оснащені звичайними "автоматами" і сильно потіснять машини з "механікою"
03:41
6
RSS