Как работает вариатор

Вариатор

Вариатор (обиходное название – вариаторная коробка передач) является бесступенчатой коробкой передач, т.е. обеспечивает в заданном диапазоне плавное изменение передаточного числа. Вариаторная коробка передач имеет общепризнанное название (аббревиатуру) CVT – Continuously Variable Transmission (в переводе – постоянно изменяющаяся трансмиссия).

Основное преимущество вариатора по сравнению с другими коробками передач заключается в эффективном использовании мощности двигателя за счет оптимального согласования нагрузки на автомобиль с оборотами коленчатого вала, тем самым достигается высокая топливная экономичность. непрерывное изменение крутящего момента, отсутствие рывков обеспечивают высокий уровень комфорта при передвижении на автомобиле с вариатором.

Ввиду ограничений по мощности вариаторы на сегодняшний день применяются только на легковых автомобилях, правда диапазон их использования вследствие технического прогресса постоянно расширяется. Другой минус вариаторной коробки передач заключается в достаточно высокой технической и технологической сложности конструкции.

Из всего многообразия различных видов вариаторов на автомобилях нашли применение только два — клиноременный и тороидный вариаторы. Наибольшее распространение получил клиноременный вариатор. Первый клиноременный вариатор Variomatic был установлен на легковой автомобиль DAF в 1959 году. Его приемник вариатор Transmatic с 1984 года устанавливался на автомобили Fiat и Ford. В настоящее время клиноременный вариатор используется многими автопроизводителями. Ряд конструкций вариаторов имеют собственные названия:

  • Autotronic от Mercedes-Benz;
  • Ecotronic, Durashift CVT от Ford;
  • Lineartronic от Subaru;
  • Multidrive от Toyota;
  • Multimatic от Honda;
  • Multitronic от Audi;
  • Xtronic, Hyper от Nissan.

Вариаторы CVT также устанавливаются на некоторые модели автомобилей Chrysler (Dodge, Jeep), Fiat, Mini, Mitsubishi, Opel, Peugeot и др. Самым известным тороидным вариатором является вариатор Extroid, устанавливаемый на автомобили фирмы Nissan.

Вариаторная коробка передач имеет следующее общее устройство:

  • механизм, обеспечивающий передачу крутящего момента и разъединение коробки передач от двигателя (нейтральное положение коробки передач);
  • собственно вариатор (вариаторная передача);
  • механизм, обеспечивающий движение задним ходом;
  • система управления.

Для передачи крутящего момента и разъединения вариатора от двигателя использоваться следующие механизмы:

  • центробежное автоматическое сцепление (вариатор Transmatic);
  • электромагнитное сцепление с электронным управлением (вариатор Hyper );
  • многодисковое мокрое сцепление с электронным управлением (вариаторы Multitronic, Multimatic);
  • гидротрансформатор (вариаторы Autotronic, Ecotronic, Extroid, Lineartronic, Multidrive, Xtronic).

Самое популярное соединение двигателя и вариатора с помощью гидротрансформатора, который обеспечивает высокую плавность передачи крутящего момента и, соответственно, долговечность коробки передач.

Клиноременный вариатор состоит из одной, реже двух ременных передач. Передача включает два шкива, соединенные клиновидным ремнем. Шкив образуют два конических диска, которые могут сдвигаться или раздвигаться, обеспечивая тем самым изменение диаметра шкива. Для сближения конусов используется гидравлическое давление, центробежная сила, усилие пружин. Конические диски имеют угол наклона 20°, при котором обеспечивается перемещение ремня по поверхности шкива с наименьшим сопротивлением.

Первые клиноременные вариаторы имели резиновый ремень, который отличала низкая долговечность (50000км), недостаточная гибкость (минимальный радиус изгиба 90мм) и связанный с ней узкий диапазон регулирования. Большинство современных вариаторных коробок передач используют гибкий металлический ремень, который изготавливают из нескольких (10-12) полос стали и связанных с ней фасонных частей в виде бабочки. Передача вращения осуществляется за счет сил трения между шкивами и боковой поверхностью ремня. Ремни данной конструкции имеют высокую прочность, долговечность, гибкость (минимальный радиус изгиба 30мм), низкий уровень шума. Именно металлический клиновидный ремень открыл дорогу для широкого применения вариаторов на автомобилях. Ремень изготавливается из металлических пластин конической формы.

На вариаторах Multitronic, Lineartronic вместо ремня применена металлическая цепь. Такие коробки передач имеют название клиноцепной вариатор. Металлическая цепь состоит из пластин соединенных осями. Такая конструкция цепи обеспечивает лучшую гибкость (радиус изгиба 25мм). В отличие от клиноременного вариатора крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи при ее точечном контакте с коническими дисками. В местах контакта возникают высокие напряжения, которые компенсируются за счет изготовления конических дисков из высокопрочной (подшипниковой) стали. Клиноцепной вариатор имеет наименьшие потери при передаче крутящего момента и наивысший коэффициент полезного действия.

В силу особенностей конструкции вариаторная передача не может обеспечить реверсивного движения. Для осуществления движения задним ходом в коробке передач применяются дополнительные механизмы. В качестве такого механизма обычно используется планетарный редуктор, устройство и принцип работы которого подобен автоматической коробке передач.

В вариаторной коробке передач применяется, как правило, электронная система управления, которая осуществляет синхронное изменение диаметра шкивов вариатора в соответствии с режимами работы двигателя, управление сцеплением и обеспечивает работу планетарного редуктора.

Непосредственное управление вариатором производится с помощью рычага селектора. Режимы управления аналогичны режимам автоматической коробки передач. В вариаторной коробке передач может быть реализована функция выбора фиксированных передаточных отношений (аналогичная функции Tiptronic). Данная функция решает в основном психологическую проблему, связанную с использованием вариатора на автомобиле, а именно — негативное восприятие водителем постоянной частоты вращения двигателя при разгоне. В ряде конструкций вариаторов функция имеет свое название: Sportronic у Mitsubishi, Autostick у Chrysler.

Принцип работы клиноременного вариатора заключается в согласованном изменении диаметров шкивов в зависимости от режимов работы двигателя. Диаметр шкива изменяется с помощью специального привода. В начале движения автомобиля ведущий шкив вариатора имеет наименьший диаметр (конические диски максимально разжаты). Ведомый диск при этом имеет максимальный диаметр (конические диски максимально сжаты). При увеличении числа оборотов двигателя диаметр ведущего шкива увеличивается, а ведомого – уменьшается, соответственно и уменьшается передаточное число. При дальнейшем разгоне вариатор поддерживает оптимальные обороты двигателя, при которых реализуется максимальная мощность и обеспечивается наилучшая динамика автомобиля.

Тороидный вариатор включает два соосных вала со сферической (тороидной) поверхностью, между которыми зажаты ролики. Изменение передаточного числа в тороидном вариаторе производится за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов.

Ремонт коробки от 5 дней!

  • Вариатор: тонкости и особенности работы.

    Сегодня многие машины комплектуются таким популярным типом АКПП, как вариатор. В чем его особенности? Как он работает? Какие существуют недостатки? Какие бывают типы вариаторов?

    Многие автолюбители до сих пор не могут разобраться с особенностями работы вариатора — одного из распространенных типов трансмиссии. Обычно познания среднестатистических водителей ограничиваются лишь тем, что существует два вида коробок передач — автоматическая и механическая, но что такое вариатор? Попробуем разобраться.

    Особенности вариатора.

    Вариатор – это один из видов автоматических коробок передач. В нем, как и в обычной коробке автомат (гидротрансформаторной АКПП), есть режимы «паркинг», «драйв», «нейтраль» и «задний ход». В автомобиле оснащенном вариатором все так же две педали — тормоз и газ. Визуально такой тип автомата от других не отличить. Разница в конструктивных особенностях (внутри аппарата). У вариатора не существует фиксированных передач, мощность двигателя передается на колеса постоянно, плавно меняясь; иными словами, вариатор имеет не 5-6 фиксированных передач, а бесконечное их количество. И это несомненный плюс, ведь это избавляет от толчков при переключении и дает мотору возможность работать на оборотах максимальной мощности.

    Существует три основных типа вариаторов, каждый из которых имеет свои отличительные черты и особенности работы. В частности, можно выделить тороидальные и цепные вариаторы (на моделях марки Audi применяются именно такие вариаторы), а также вариаторы со шкивом. Последний тип получил наибольшее распространение.

    Дабы не забивать голову читателю сложными терминами, его рассмотрение выполним на примере двух закрепленных трубок с натянутой на них резинкой. Если диаметр трубок одинаковый, тогда при вращении одной трубки вторая будет проворачиваться с той же скоростью. Если использовать ведущую трубку большего диаметра, тогда второй «вал» будет вращаться быстрее. По похожему принципу работает и вариатор. В роли трубок здесь выступает два мощных шкива, а вместо резинки установлен стальной ремень, обладающий достаточно сложной конструкцией. Шкивы в процессе работы могут расходиться или сдвигаться. При этом диаметр вращения постоянно меняется. Более красочно процесс показан на видео ниже. Достаточно просто, как и все гениальное.

    Если провести небольшой экскурс в историю появления вариатора, то мы можем отметить несколько вех: 15-ый век (первая идея о передаче вращающей силы по принципу вариатора принадлежит Леонардо да Винчи), 19-ый век — выдан патент на вариатор, середина 20-го века — появление первых автомобилей оснащенных вариатором. Именно в те времена становления автомобильной индустрии начали появляться данные типы АКПП, а первой компанией, которая решилась на установку вариатора, была известная сегодня фирма DAF. Сегодня концерн занимается выпуском грузовиков, но ранее на конвейере были и легковые автомобили. Со временем «эстафету» приняла компания Вольво. А сейчас вариаторы используют Mitsubishi, Subaru, Volvo, Nissan, Honda, Toyota, Jeep, Audi и другие известные марки.

    Есть ли у Вариатора недостатки?

    Вариатор чаще всего ставится на автомобили, имеющие небольшой объем двигателя, т.к. конструкция не рассчитана на передачу высоких мощностей. В случае поломки вариатора автолюбителю придется выложить немалую сумму на ремонт, а ресурс у этого аппарата несколько ниже чем у обычных коробок автомат. Многие не выдерживают «монотонности» работы двигателя автомобиля (звук работы двигателя на одних оборотах во время разгона), но эта проблема решается с помощью программирования коробки автомат, а самые современные АКПП типа вариатор избавлены от этой проблемы.

    В процессе разгона транспортного средства обороты зачастую поддерживаются на одном уровне (особенно если речь о разгоне «газ в пол»). При этом двигатель работает на оборотах максимальной отдачи, без каких-либо рывков. Многие производители современных вариаторов позволяют выбирать режим работы, в некоторых случаях имитируя переключения псевдо-передач (имитация). Отдельные версии вариаторов имеют возможность ручного переключения передач с возможностью их зафиксировать (подходит при движении на плохой дороге или в спорте). Вариатор — самый комфортный тип АКПП, с ним автомобиль едет максимально плавно и без дерганий.

    Есть ли будущее у вариатора?

    Вопрос до сих пор остается открытым. Компания Audi в 2014-ом году заявила, что отказывается от этого типа коробок автомат по причине желания унифицировать все свои аппараты и привести их к более универсальному типу — гидротрансформаторным АКПП. И в то же время, в 2014-ом году появился спортивный автомобиль Subaru WRX с двигателем мощностью 268 л.с. работающий в паре с вариатором. Использование этого типа АКПП в спортивном автомобиле означает то, что есть еще пути для совершенствования вариатора.

    (+420) 775 555 010

    (+420) 778 055 518

    273 43 Bustehrad

    Суббота и воскресенье:

    Нужен ремонт авто?

    Просто выберите дату!

    производитель АКПП в мире.

    производитель АКПП в мире.

    для гибрида Toyota Prius

    за 10 лет добившаяся признания.

    Контакт: , тел.: (+420) 775 555 010

    Обратитесь к нашим друзьям, фирме «Minibus Praha».

    Источники:
    Как работает вариатор
    Вариатор Вариатор (обиходное название – вариаторная коробка передач ) является бесступенчатой коробкой передач, т.е. обеспечивает в заданном диапазоне плавное изменение передаточного числа.
    http://systemsauto.ru/box/variator.html
    Ремонт коробки от 5 дней!
    Вариатор. Как он работает? Какие существуют недостатки? Какие бывают типы вариаторов?
    http://suvik.cz/ru/statji/variator.html

  • COMMENTS