Цепной вариатор


Конструкцией вариатора предусмотрена плавная передача крутящего момента от двигателя на колеса автомобиля. Что такое вариатор и основное отличие вариаторной коробки от других аналогов – отсутствие передач. Передаточные отношения здесь меняются как в автоматическом, так и в ручном режиме. Вариатор – это упрощенное название автоматической коробки передач вариаторного типа. Еще ее обозначают латинскими литерами CVT, расшифровка — Continuously Variable Transmission, дословный перевод – трансмиссия бесступенчатая.

Как работает вариатор

Автомобили, оборудованные вариаторной трансмиссией, внешне очень похожи на машины с коробкой автомат. Что такое вариатор на автомобиле? По аналогии с другими трансмиссиями, в конструкцию коробки передач CVT тоже входят две педали, селектор переключения режимов. Режимы вариатора имеют те же обозначения:

  1. Р – паркинг.
  2. R – реверс.
  3. N – нормаль.
  4. D – драйв.

На первый взгляд устройство трансмиссий совпадает.


нако, принцип работы вариатора CVT отличается от традиционной АКПП. Здесь полностью отсутствуют фиксированные передачи, нет нумерованных первой, второй и прочих скоростей. Коробка вариатор обладает огромным количеством передач, переход с одного режима на другой осуществляется совершенно незаметно и плавно. В процессе эксплуатации транспортного средства, оснащенного вариатором, водитель не ощущает рывков, толчков и пинаний. Независимо от того, трогается машина, разгоняется или тормозит, вариатор постепенно меняет передаточное отношение без резких движений, рывков.

Разновидности коробок-вариаторов

В зависимости от конструкции механизма и области применения, вариаторы CVT подразделяются на следующие виды:

  1. Клиноременной вариатор.
  2. Цепной.
  3. Тороидальный.

Самый распространенный вариант исполнения – клиноременной вариатор.

вариатор

Немного теории:

чтобы понять принцип действия клиноременной передачи, рекомендуется представить два шкива сложной конструкции, взаимно отдаленные на небольшое расстояние;
каждый шкив вариатора состоит из двух конусообразных дисков, верхушки которых сходятся и расходятся;
оба шкива огибает специальный ремень.


схема передачи движения

Устройство вариаторной коробки передач

В состав каждого шкива входят по два конуса 20°, которые отцентрированы вершинами относительно друг друга. Клиновидный ремень вариатора входит в меж-конусное пространство. Свое название ремень получил, благодаря оригинальной форме сечения в виде буквы V. Такой профиль позволяет увеличить площадь контакта, силу трения между ремнем и шкивами вариатора.

Сближение конусов приводит к увеличению диаметра шкива. Соответственно, при их разведении – он уменьшается (эффект переменного рабочего диаметра шкива). Шкивы переменного диаметра расположены строго попарно. Один из них – ведущий (входной), он является продолжением коленчатого вала силового агрегата. Ведущий шкив вариатора передает вращение на второй (ведомый) шкив, элементы коробки передач, трансмиссию, колеса автомобиля.


Существует термин «радиус основного тона», он характеризует расстояние от ремня до центров клиновидных шкивов. Когда шкивы вариатора разведены и находятся максимально далеко друг от друга, этот параметр минимален. При максимальном сближении конусов ремень перемещается к наружному краю, увеличивая радиус. Отношение радиусов основного тона, ведущего и ведомого шкивов, регулируется специальным устройством бортового компьютера.

Интересно: Если на одном из шкивов вариатора увеличивается радиус охвата, на другом, он синхронно уменьшается. Благодаря данному эффекту, ремень находится постоянно в натянутом состоянии. При взаимном изменении радиусов создается бесконечное множество передаточных отношений – от минимального до максимально высокого. Например, если радиус основного тона на ведущем шкиве очень маленький, на ведущем он приближается к максимуму. При этом скорость вращения выходного вала низкая, что соответствует пониженной передаче автомобиля. Для увеличения скорости машины достаточно сблизить конусы ведущего шкива вариатора.

Изменяя радиусы охвата на ведущем и ведомом шкивах, можно получить бесконечное множество значений передаточного числа вариатора. В коробке передач CVT шкивы, размещенные на ведущем и ведомом валах, оборудованы специальным гидроприводом, при помощи которого конусообразные половинки синхронно сдвигаются/раздвигаются. При этом передаточное число вариатора изменяется в широких диапазонах.


Чтобы обеспечить движение автомобиля в режиме заднего хода, в конструкцию коробки вариатор включен набор шестерен (планетарный механизм). При помощи включения зубчатых зацеплений в заданном порядке, выходной вал вариатора может изменять направление вращения.

Помимо трех основных компонентов, описанных выше, в состав системы электронного управления вариатора также входят различные датчики, микропроцессоры. Бортовой компьютер, встроенный в трансмиссию, управляет положением конусообразных шкивов вариатора, исходя из нагрузок и скорости передвижения транспортного средства.

Устройство клиновидного ремня

Ремень в клиноременном вариаторе CVT отличается сложным устройством. Благодаря использованию новейших материалов, ремни вариаторов очень надежны и эффективны. Вместо цепей и резиновых ремней, огибающих шкивы, в коробках вариатор применяются гибкие металлические ремни клиновидной формы (наборные металлические ленты).

Схема устройства металлического ремня вариатора:

переключение


Основой высокопрочного ремня вариатора служат тонкие полоски упругой стали (количество полос равно 9 – 15 штук), которые скреплены при помощи пластин сложной формы. Эти детали имеют форму трапеции, они плотно нанизаны на стальные ленты. Материал изготовления скрепляющих пластин – углеродистая легированная сталь высокой прочности.

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

  1. Сверхвысокая прочность ремня вариатора.
  2. Отсутствие эффекта проскальзывания.
  3. Повышенная жесткость изделия при передаче усилий на сжатие (толкающий ремень).
  4. Способность передавать максимальный крутящий момент от силового агрегата на ходовую часть.
  5. При работе вариатора ремень не издает много шума.

Общий вид клиновидного ремня CVT:

Вариатор: что это такое и как работает-Топ-3 вариаторных коробок

Образец цепи, установленной в вариаторе авто фирмы АУДИ:


привод

Клиновой ремень вариатора Audi изготовлен в виде широкой цепи, состоящей из отдельных стальных пластин.

Интересно: Для технического обслуживания клиновидной цепи вариатора используется специальный масляный состав. Смазочная жидкость способна изменять свои характеристики под воздействием повышенного давления в местах контакта пластин с поверхностью шкива. В результате чего, цепь вариатора CVT передает заданные усилия без проскальзывания и трения даже в условиях маленькой площади контакта.

Особенности управления коробкой вариатором

Когда автомобиль, оснащенный стандартной коробкой автомат, набирает скорость, приходится раскручивать обороты двигателя перед включением каждой передачи. Автомобиль с вариатором разгоняется при постоянных оборотах силового агрегата. На основании программы управления, выбранной водителем, вариатор самостоятельно изменяет передаточное число трансмиссии.


При подъемах на возвышенность, преодолениях преград или торможениях водитель нажимает на педаль газа, а вариатор автоматически снижает передачу. В это время диски шкивов синхронно передвигаются (сходятся/расходятся), занимают заданное положение, чтобы обеспечить требуемую величину момента кручения выходного вала вариатора.

При помощи электроники, коробка вариатор CVT может резко переключаться, например, перескакивая с виртуальной шестой на восьмую передачу. Или, по желанию водителя, можно постепенно переходить на следующий режим с имитацией последовательного переключения.

Где применяются вариаторы CVT

Благодаря простоте конструкции и комфортности управления, коробки передач вариаторного типа устанавливаются на автомобилях известных производителей: AUDI, INFINITY, NISSAN и др.

Вариаторы также нашли широкое применение в следующих механизмах и технических устройствах:

  1. Сверлильные станки.
  2. Тракторы и прочие сельхоз машины.
  3. Мотороллеры.
  4. Снегоходы.

Коробка вариатор, плюсы и минусы

При сравнении КПП вариаторного типа с классической коробкой автомат, выясняется, что АКПП состоит из многочисленных шестерен, валов, синхронизаторов, муфт, тормозов, гидравлической системы, плиты с масляными каналами и пр. Вариатор отличается простотой конструкции. В его состав входят только три основных компонента: ведущий и ведомый шкивы, а также приводной ремень.

Коробки вариаторы набирают популярность среди автопроизводителей и владельцев автомобилей, благодаря большому количеству достоинств:


  1. Возможность набирать и снижать скорость без переключения режимов.
  2. Плавность передвижения автомобиля при изменении скоростей вариатора.
  3. Стабильность показателей мощности, вне зависимости от скорости машины.
  4. Существенная экономия топлива.
  5. Чуткая реакция электронной системы вариатора на изменения характера дороги (движение по скользкой дороге, на подъем, под уклон).
  6. Отсутствие вынужденного замедления (авто не снижает скорость даже при преодолении подъемов).
  7. Минимальные потери мощности вариатора, в сравнении с АКПП.
  8. Отличная динамика разгона.
  9. Стабильность оборотов двигателя.
  10. Меньшие выбросы вредных веществ.
  11. Простота устройства, минимальное количество рабочих элементов.

Благодаря сравнительно небольшому количеству составляющих, вариатор имеет намного меньший вес, чем аналогичная коробка автомат.

Вариаторы обладают простой конструкцией, но это не исключает необходимости регулярного технического обслуживания. Больше всего хлопот и неприятностей доставляет ремень вариатора CVT. Кроме компьютерной диагностики, здесь требуется производить замену клиновидных или цепных ремней после каждого пробега, равного 50 – 60 000 км. Бывают случаи, когда ремень вариатора нужно менять намного раньше. Все зависит от марки машины, модели вариатора, условий эксплуатации автомобиля.

Наряду с очевидными преимуществами, коробка вариатор обладает определенными недостатками:


  • Вариатор плохо переносит усиленные нагрузки.
  • Его редко устанавливают на внедорожники, которые эксплуатируются на тяжелых трассах.
  • Сравнительно небольшой срок эксплуатации.
  • Трудно найти квалифицированного специалиста по ремонту и восстановлению работоспособности вариаторов.
  • В мастерских автосервиса часто предлагают полностью заменить поломанный вариатор на новый дорогостоящий механизм. Стоимость нового вариатора составляет более 30% от общей цены на автомобиль.

Внимание: Многие водители отмечают в поведении вариатора некоторую медлительность при переключении передач – эффект задумчивости. Не всех автовладельцев удовлетворяет задержка в одну-две секунды.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:


схема

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

  • повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
  • прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
  • использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
  • сложность настроек;
  • высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Как работает тороидальный вариатор

Глядя на схему тороидального устройства, может показаться, что оно не относится к механизмам вариаторного типа. Здесь отсутствует ременная передача, шкивы не перемещаются относительно друг друга (не сходятся и не расходятся), валы стоят неподвижно. Но, если проанализировать принцип действия данного механизма, получается, что он очень похож на классический вариатор:

  1. Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
  2. Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
  3. Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
  4. Передаточное число изменяется, в зависимости от угла наклона роликов и места контакта с дисками.

Благодаря двум степеням свободы, ролики вариатора могут крутиться вокруг своей оси, а также совершать наклоны в вертикальном направлении. В результате происходит их контакт с дисками на различных уровнях.

motoran.ru

ТЕСТ «АВТОСТРАДА»

Разговоры о том, что бесступенчатые трансмиссии перегреваются на высоких скоростях, многие слышали неоднократно. Испытатели «За рулем» знают об этом по собственному опыту: перегрев трансмиссии «Аутлендера» в прошлогоднем тесте (ЗР, 2013, № 7) как раз и подтолкнул к идее затеять эти испытания. Причем на этот раз мы взяли обновленный «Аутлендер», которому производитель вернул радиатор вариатора (по нашему настоянию — см. ЗР, 2014, № 8). Понятно, что радиатор должен обеспечивать оптимальный температурный режим узла и оберегать его от перегрева. Помогло ли?

Проверяли автомобили режимом, близким к предельному и характерному скорее для безлимитных немецких автобанов. У нас так мало кто ездит, да и негде так ездить, — но нам важна чистота эксперимента! По скоростному кольцу полигона мы проехали 250 км со средней скоростью около 170 км/ч. Если вариаторы выдержат такой темп, то за их здоровье в обычных условиях эксплуатации можно не беспокоиться.

Наматывая круг за кругом, внимательно следим за поведением машин. И… не находим ничего интересного. Ни один автомобиль не выказал даже намека на перегрев трансмиссии — все отработали без малейших нареканий. Так что победителя в этом тесте нет. Но куда важнее, что нет и побежденных! Итак, вживленный в «Аутлендер» радиатор вариатора в данных условиях со своей задачей справляется блестяще.

1. За трансмиссию обновленного в этом году «Аутлендера» можно не волноваться: высокие скорости она выдержит.

2. «Форестер» с 241‑сильным мотором, естественно, способен ехать быстрее соперников, но никаких признаков перегрева трансмиссии мы не обнаружили.

3. «Кашкай» тоже без нареканий прошел скоростной тест.

4. Переднеприводная «Тойота» успешно прошла скоростной тест в том же режиме, что и полноприводные соперники.

ТЕСТ «БОРДЮР»

Этот тест оказался для машин самым тяжелым. Высота препятствия — 185 мм (это еще не самый высокий бордюр среди тех, которые водители готовы штурмовать). Задача: подняться на него передними, а затем и задними колесами, поставив машину под прямым углом к «тротуару». Затем нужно повторить упражнение, но уже задним ходом. Заезжать следует, конечно же, внатяг, ведь даже самые ярые покорители тротуаров не осмелятся наскакивать на такой высокий бордюр с разгона.

Двигаясь вперед, «Субару» преодолел препятствие без напряжения. А заехать на бордюр задом отказался. Причем электроника, оберегая трансмиссию, просто не дает колесам прокручиваться, а двигателю запрещает набирать обороты. Как же так? В городе-то можно отказаться от такого штурма и развернуться на сто восемьдесят, а если подобная «засада» случится на бездорожье? Всё, задним ходом — никак?

Точно так же повел себя и «Мицубиси». Причем заехать на бордюр задним ходом отказался даже после включения режима Lock, жестко блокирующего муфту привода задних колес.

А затем фотограф вдруг попросил заехать на бордюр еще раз — вновь передним ходом. «Аутлендер» уверенно перепрыгнул бордюр передними колесами, а задними — отказался, хотя на панели приборов не вспыхнула ни одна аварийная лампа. Просто двигатель не раскручивался свыше 1200 об/мин, а колеса стояли на месте. Решили переждать минут десять. И угадали: машина с остывшей трансмиссией, как и в первый раз, перепрыгнула преграду и задними колесами.

«Кашкай» оказался самым стойким. Двигаясь вперед, он легко миновал бордюр и передними, и задними колесами — и так же уверенно пошел назад. Но, преодолев препятствие задними колесами, «Кашкай» встал. Дальше пороху не хватило: передние колеса не крутятся, двигатель отказывается набирать обороты. Тем не менее по числу выполненных с первого раза упражнений «Кашкай» в этом тесте лидер. «Мицубиси» и «Субару» поделили второе и третье места.

Напустили на бордюр и моноприводную «Тойоту». Немного покрутив колесами, она отказалась преодолевать его как передним, так и задним ходом. Логично — и для переднеприводной машины ничуть не стыдно.

5. «Мицубиси» без заминок миновал препятствие передним ходом, но задним ходом преодолеть его не смог.

6. Двигаясь вперед, «Субару» легко взял 185‑миллиметровый бордюр, а назад ехать отказался.

7. Победителем теста стал «Кашкай». Он заехал на препятствие даже задним ходом — правда, лишь задними колесами.

8. Переднеприводной «Тойоте» такие препятствия не по плечу.

ТЕСТ «ОБГОН»

На высоких скоростях перегреть вариаторы нам не удалось. Попробуем сделать это в переходных режимах, имитируя частые обгоны?

Делаем несколько ускорений подряд в режиме «педаль в пол» — с 60 до 100 км/ч и с 80 до 120 км/ч. Ни один автомобиль не проявил признаков недовольства: время разгона меняется в пределах погрешности.

Усложняем задачу. После достижения 100 и 120 км/ч — резкое торможение до 60 и 80 км/ч соответственно. И сразу — новое ускорение, вновь в режиме «педаль в пол». Лишь после такого издевательства нам удалось уловить некую задумчивость. После резкого нажатия педали газа двигатели поначалу не набирают более 2500 об/мин и придерживают автомобиль на несколько мгновений. Что такое эти мгновения? Для «Мицубиси» и «Тойоты» — 0,2–0,3 с, в обычной эксплуатации совершенно незаметные. «Ниссан» проигрывал сам себе 0,8–1,0 с. Но и это владелец вряд ли почувствует «в быту». Тем более что получили мы эти данные в почти гоночном режиме — с резкими разгонами и торможениями.

Тем не менее первое место по формальным признакам отдаем «Субару», второе — «Мицубиси», третье — «Ниссану». А внезачетная «Тойота» в этом тесте выступила не хуже ставшего вторым «Мицубиси».

ТЕСТ «ПОДЪЕМ»

Сухой проселок машины проходят спокойно. Залезли мы сюда в основном для того, чтобы испытать машины на крутом, но сухом грунтово-песчаном подъеме. Автомобили не соревновались в скорости — слишком разные двигатели. Задача испытателей предельно проста: несколько раз подняться и оценить поведение трансмиссий. На всех машинах использовали максимум их возможностей: в «Ниссане» выбрали режим Lock, в «Мицубиси» нажали кнопку 4WD, в «Субару» — X-Mode.

Все полноприводные машины заезжали в горку уверенно, без капризов, а значит, ни проигравших, ни победителя снова нет. Никаких признаков излишнего напряжения или перегрева трансмиссий мы не обнаружили.

Переднеприводная «Тойота» в эту горку не заехала — не хватило «зацепа»: обуй мы ее в более зубастые шины, она преодолела бы подъем, но с полноприводниками ей здесь все равно не тягаться.

Наверное, утюжа участок часами, можно добиться недовольства вариаторов. Но представить себе такую необходимость для кроссоверов в реальной жизни сложно. Итак, вновь ничья.

1. «Аутлендер» с честью выдержал тест «Обгон».

2. «Субару» — победитель теста «Обгон»: преодолел все испытания без малейших нареканий.

3. Самая большая задержка в работе вариатора после серии «гоночных» разгонов и торможений — у «Ниссана», но и она оказалась мизерной.

4. Задумчивость вариатора «Тойоты» после нескольких издевательских разгонов и торможений минимальна.

5. «Аутлендер» прошел тест «Подъем» без замечаний.

6. Возможности двигателя и трансмиссии «Форестера» таковы, что крутой подъем можно преодолеть практически без разгона.

7. Признаков недовольства трансмиссии «Ниссана» на сухом проселке с крутыми подъемами и спусками мы не выявили.

8. Переднеприводная «Тойота» подъем не взяла, но имела на это полное право.

КРУТИТСЯ-ВЕРТИТСЯ

Для изменения передаточного отношения в вариаторе используют многозвенный стальной ремень, связывающий между собой два раздвижных шкива с коническими поверхностями. Ремень состоит из множества пластин, скрепленных стальными лентами. С коническими шкивами он контактирует боковыми поверхностями пластин, на которых есть мелкие, едва заметные диагональные насечки, улучшающие сцепление. Одновременное сближение и расхождение конусов ведущего и ведомого шкивов меняет радиусы, по которым движется ремень. Соответственно изменяется передаточное отношение. Это происходит постоянно, в зависимости от режимов движения. Поэтому так называемые передачи у вариатора — виртуальные. В состав вариатора входит механизм выбора направления движения, две пары конусов со стальным ремнем, редуктор, главная передача с дифференциалом, блоки управления.

На «Мицубиси-Аутлендер» (работа его вариатора показана на схемах) установлен самый распространенный вариатор — «Джатко-JF011E». Крутящий момент от двигателя передается через гидротрансформатор (аналогичный тем, что в автоматических коробках передач) к механизму выбора направления движения, в котором стоит планетарная передача и два набора прижимных дисков — фрикционов. В зависимости от направления движения (вперед или назад) блок управления подает команду на сжатие одного из пакетов дисков. Далее через ремень момент подается на понижающую передачу. С нее — на главную пару и к ведущим колесам.

В режиме «нейтраль» — N — оба пакета дисков механизма смены направления движения распущены. Эпицикл планетарной передачи свободно вращается вместе с ведущим валом вариатора — момент к ведущему шкиву не передается.

В режиме стоянки — P — ситуация аналогичная, только задействован и механизм блокировки, фиксатор которого входит в зацепление с зубчатым венцом ведомого шкива.

При переводе селектора в положение D один из пакетов дисков сжимается, соединяя эпицикл с солнечной шестерней, установленной на ведущем шкиве, между конусами которого зажат ремень. Далее момент через ремень передается на ведомый шкив, с него на понижающий редуктор, главную передачу — и к колесам.

Для движения задним ходом (R) передний пакет дисков разжимается, а задний соответственно сжимается. Водило, на осях которого сателлиты, останавливается. Момент с ведущего вала идет на эпицикл, а с него на сателлит. Солнечная шестерня, связанная с сателлитом, из-за остановки водила вращается в противоположную сторону. При движении задним ходом радиусы шкивов остаются в начальном положении. За этим следит блок управления.

1. В этом году на обновленный «Аутлендер» вернули радиатор вариатора. И правильно сделали!

2. У вариатора «Форестера» нет радиатора. Однако перегреть трансмиссию нам не удалось.

3. На «Кашкае» радиатор вариатора есть.

4. Радиатор вариатора на RAV4 совмещен с радиатором системы охлаждения.

На «Субару-Форестер» другой вариатор — собственной конструкции. На машины с атмосферными двигателями устанавливают модель TR580, а в пару моторам с турбонаддувом — TR690. Принципиальное отличие от вариатора «Джатко» — другая конструкция ремня (производится немецкой фирмой «Лук»). Он тоже передает усилие торцевыми поверхностями, но не пластин, а штифтов, связывающих между собой звенья ремня.

Момент от двигателя передается через гидротрансформатор, понижающий редуктор (в нем же расположена предохранительная муфта), ведущий шкив, ремень, ведомый шкив, второй понижающий редуктор, механизм смены направления движения, ведомый вал. Предохранительная муфта между первым понижающим редуктором и ведущим шкивом разомкнута при пуске двигателя, пока не работает масляный насос. Как только давление поднимется, муфта блокируется. Это сделано для защиты ремня от проскальзывания в момент скачков нагрузки при пуске двигателя.

На автомобилях с системой «старт- стоп», когда двигатель глохнет на остановках, первичный вал вариатора не вращается, соответственно не работает и его масляный насос — давление в системе низкое. Чтобы при очередном пуске мотора оно было достаточно высоким, вариатор оснащен дополнительным подкачивающим электрическим насосом.

Схема передачи момента от двигателя аналогична джатковской, но есть некоторые кинематические особенности. Понижающий редуктор по компоновочным соображениям разделен на два механизма — до цепи и после нее. Механизм смены направления движения и перевода в «нейтраль» расположен после шкивов, поэтому они вместе с цепью вращаются всегда при заведенном двигателе. Главная передача — коническая гипоидная, в отдельном картере со своей системой смазки.

Вариаторы для «Тойоты» изготавливает фирма «Айсин». Конструктивно они аналогичны вариаторам «Джатко». Ремень тоже состоит из пластин, связанных стальными лентами.

На «Ниссанах» стоят вариаторы «Джатко». Новый «Кашкай» получил усовершенствованную модель на базе JF011E. Изменены все узлы, даже трансмиссионная жидкость другая. Расширен диапазон передаточных чисел, применен иной алгоритм управления.

ЛЕГЕНДЫ И ФАКТЫ

Выявить однозначного победителя по сумме четырех тестов не удалось. Вроде бы «Ниссан», у которого, напомним, самая последняя версия вариатора (этот агрегат скоро пропишется и на других моделях японской марки), набрал на пол-очка больше, чем «Субару». Но посовещавшись, мы решили разделить между этими автомобилями первое и второе места. Ведь проигранные «Ниссаном» при интенсивных ускорениях доли секунды вполне компенсируются хорошими результатами в тесте «Бордюр». «Мицубиси» же отстал от соперников совсем чуть-чуть. В целом все машины показали себя очень неплохо и помогли развеять некоторые мифы о нежизнеспособности вариаторов. В обычной, повседневной эксплуатации бесступенчатые трансмиссии не доставят хлопот. Конечно, если помнить простые истины: кроссоверы, тем более с бесступенчатой трансмиссией, — совсем не внедорожники! Это городские и трассовые автомобили, позволяющие время от времени преодолевать не очень сложные препятствия. А уж моноприводный и вовсе честнее называть универсалом с увеличенным дорожным просветом.

Убить бесступенчатую трансмиссию непросто. Мудрая электроника защитит машину от водителя, переоценивающего ее и свои способности. Вот дожили-то! Но со многими нынешними водителями по-другому, вероятно, и нельзя.

«Ниссан-Кашкай» — 1-2-е места

«Субару-Форестер» — 1-2-е места

«Мицубиси-Аутлендер» — 3-е место

www.zr.ru

Общее устройство вариатора

Вариатор как коробка передач включает в себя следующие элементы:

  • механизм, передающий крутящий момента и разъединяющий коробку передач и двигатель (нейтральное положение; по сути — механизм для трогания с места);
  • собственно вариатор;
  • механизм, обеспечивающий движение задним ходом (реверс);
  • блок управления;
  • гидронасос.

Для обеспечения трогания с места и отсоединения вариатора от двигателя могут быть использованы:

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

Последний вариант наиболее популярен, т.к. гидротрансформатор обеспечивает плавность работы механизма при передаче крутящего момента и тем повышает ресурс вариатора.

В автомобильных вариаторных коробках передач применяют электронное управление, основными функциями которого являются:

  • осуществление изменения передаточного отношения вариатора в соответствии с режимами работы двигателя;
  • управление гидротрансформатором/сцеплением;
  • обеспечение работы планетарного редуктора (реверс).

Непосредственное же управление вариатором водитель производит при помощи рычага селектора. Режимы управления аналогичны режимам обычной АКПП. Также в CVT может быть реализована возможность выбора фиксированных передаточных отношений (аналог функции «Tiptronic»). Наличие данной функции в первую очередь позволяет преодолеть негативное восприятие многими водителями постоянной скорости вращения двигателя при разгоне. У ряда производителей данная функция называется иначе: «Sportronic» у «Mitsubishi», «Autostick» у Chrysler.

Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами. Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное число. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.

Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а от развиваемого крутящего момента. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора – чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в вариаторах свое, специальное.

Т.к. прямой передаче вариатора соответствует положение, когда диаметры ведущего и ведомого дисков одинаковы, низшее и высшее передаточные числа вариатора симметричны относительно единицы. Таким образом, чтобы избежать «изобилия» высших передач и «недостатка» низших, вариатор требует увеличенного передаточного числа главной передачи (т.е. подвергается воздействию бОльшего момента, нежели традиционные АКПП).

carguts.ru

 

Изобретение относится к машиностроению и может использоваться в трансмиссии транспортных средств, а также в механизмах, где требуется бесступенчатое изменение оборотов и крутящего момента.

Известны клиноременной вариатор. Источник «Википедия» свободная энциклопедия сайт ru.wikipedia.org/wiki/Вариатор. Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной-двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, a Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Тороидный вариатор, который 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. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску.

Лобовой вариатор, где к плоскому маховику двигателя прижимался диск, перемещающийся от центра к краю.

Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических «автоматов», но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут «тянуть грузы», а также работать с двигателями большой мощности. На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-пилиндровый мотор Audi A6, «воспринятый» трансмиссией Multitronic, а для тороидного — «переваренный» Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение долговечности и надежности, увеличение ресурса, передача высокого крутящего момента бесступенчатой трансмиссии.

Решение данной задачи достигается тем, что бесступенчатая трансмиссия, содержащая ступицу, на которую по радиусу устанавливаются звездочки с эксцентрично расположенными осями, крутящий момент со ступицы или на ступицу передается цепью посредством звездочек, с эксцентрично расположенными осями закрепленных по радиусу ступицы, способ фиксации звездочек в нужном положении может быть различным как фрикционным, гидравлическим, электрическим и т.д.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фиг.1-8. На фиг.1 — ступица, на фиг.2 — звездочка, на фиг.3 — ступица с установленными звездочками, на фиг.4 — положение звездочек с наиболее меньшим расстоянием до центра ступицы, на фиг.5 — расположение звездочек с наибольшим расстоянием от центра ступицы, на фиг.6, 7, 8 — этапы работы с двумя вариаторами, ведущим и ведомым, работающими в паре.

Вариатор работает следующим образом.

При повороте звездочек 2 вокруг эксцентрической оси 3 изменяется расстояние цепи 4 от оси ступицы 1, соответственно происходит изменение плеча приложения силы, изменяя положения звездочек можно изменять крутящий момент и соответственно передаточное отношение. Так же работу вариатора можно рассмотреть на фиг.6-8, на фиг.6 силовая установка вращает вариатор, расположенный с левой стороны, и с помощью цепи вращение передается на правый ведомый вариатор, при таком зафиксированном положении звездочек передается наиболее высокий крутящий момент на ось правого вариатора. На фиг.7 1-1, на фиг.8 на левом вариаторе крутящий момент меньше, чем на правом вариаторе, но на правом больше количество оборотов.

Цепной вариатор, содержащий ступицу, на которой устанавливаются звездочки для приводной цепи, отличающийся тем, что звездочки установлены радиально непосредственно на ступицу и звездочки имеют эксцентрично расположенные оси.

www.findpatent.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.