Autoparts-remix.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое вариаторная коробка передач: особенности фото- и видеообзор

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.

Устройство и работа вариатора

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.

Читать еще:  Транспортный налог сколько раз в год платить?

Ответы на все вопросы о вариаторной КПП

Вариаторная коробка передач – это специальная механическая конструкция , предназначенная для передачи усилия двигателя бесступенчатым способом к колесам. В определенном значении ее можно назвать АКПП работающим по абсолютно иной схеме.

Что это такое?

Многие автолюбители, приобретая новый авто, просто не знают, что такое вариатор на машине и вообще, где он находится. Поясняем — вариатор это КПП, которая отличается отсутствием ступеней. Подобный принцип действия вариатора дает возможность ему использовать мощность двигателя предельно действенно. Равным образом увеличивается динамика авто и уменьшается расход горючего, а также продлевается срок его службы.

Какой принцип ее работы?

Принцип работы вариатора был изобретен Леонардо да Винчи еще в пятнадцатом столетии. Первый автомобиль с такой КПП был выпущен в пятидесятые года двадцатого столетия. Устанавливалась она тогда на автомобили очень редко и срок её службы был небольшой. Широко начала применяться только в наши дни, когда инженеры довели ее устройство практически до совершенства.

Конструктив

Вариаторная КПП состоит из следующих узлов и механизмов:

  • вариаторная передача;
  • узел, задачей которого является разъединения двигателя с вариатором, для нейтральной передачи;
  • система управления;
  • механизм заднего хода.

Схема вариатороной КПП автомобиля: привод насоса, гидротрансформатор, дифференциал, ремень, ведомый диск, вторичный вал, передача заднего хода, ведущий диск и первичный вал.

Теперь расскажем подробней об устройстве вариатора. Коробка вариатор установленная на машине может быть, клиноременного или тороидного типа.

Бесступенчатый клиноременный вариатор

Клиноременный, как видим на фото, располагает парой шкивов, находящимися на двух осях. Соединяются они с помощью специального клиновидного ремня. На них находятся конусные диски, повернутые друг к другу собственными вершинами.

Схема клиноременной вариаторной коробки

Если будет изменено расстояние меж дисками, то соответственно и диаметр шкива будет меняться. В случае полного соединения дисков, он максимален, в обратном случае он будет минимален. Вот и получается, что в случае равномерного изменения расстояния меж дисками ремень станет передавать на ведомый шкив различное передаточное число.

Схема и принцип работы тороида

В случае с тороидным КПП цепь или ремень полностью отсутствуют. В нем находится 2 вала, как показано на фото, которые расположены на двух параллельных осях и располагают круглой поверхностью. Между валами зажаты специальные ролики, которые и осуществляют передачу вращающего момента. Передаточное число меняется благодаря одновременной смене положений этих роликов. Сразу заметим, что коробка такого типа применяется намного реже, нежели клиноременная. В первую очередь, это связано с намного более сложным процессом её производства.

Срок службы

Как правило, практически для всех коробок с вариатором ресурс установленный производителем, не больше 200 000 километров пробега, но с каждой новой моделью он увеличивается. Привести в негодность вариаторную коробку, как и двигатель, можно и намного раньше, например, пробуксовывая в грязи, постоянно переключать селектор из положения D в положение R и обратно. Сначала могут в устройстве не выдержать подобного ленты, которые начинают вытягиваться, а зазоры меж пластинами существенно увеличиваются. Поскольку усилие сжатия конусов достаточно большое, то и неестественно повернутую пластину они смогут выдавить очень легко. В результате ремень начинает разрушаться засоряя при этом гидроблок.

Основные рекомендации для нормальной работы коробки

  • Постоянно следите за уровнем масла в КПП и вовремя меняйте его. Этим вы продлите срок её службы.
  • В зимнее время старайтесь сильно не перегружать трансмиссию в начале движения, а также в случае буксировки и плохой дороги. Этим вы можете существенно снизить срок её службы.
  • Постоянно проводите проверку разъемов и проводки на обрывы, наблюдайте за функционированием всех приборов.
  • Если во время движения происходят какие-то неполадки, значит нужно сразу остановить автомобиль и осмотреть все основные узлы автомобиля: мотор, свечи, систему питания. Незамедлительно необходимо провести диагностику всех устройств для определения неисправностей. Не стоит заниматься ремонтом КПП самому. Такое недопустимо, для этого обратитесь к профессионалам.

Видео «Работа вариаторной трансмиссии»

Видео, в котором наглядно продемонстрировано как работает вариатор автомобиля.

Из нашей статьи вы узнали как устроен вариатор на автомобиле. У вас, наверное, остались вопросы и вы их можете задать внизу в комментариях.

Вариатор

Вариаторная коробка передач (вариатор) – это бесступенчатая КПП, которая обеспечивает плавное изменение передаточного числа в заданном диапазоне. Общепризнанное название вариатора – CVT (Continuously Variable Transmission).

Поскольку вариаторы ограничены по мощности, в настоящий момент они устанавливаются лишь на легковой автотранспорт. Но стоит отметить, что данная коробка передач постоянно совершенствуется, поэтому диапазон их применения расширяется достаточно быстро. Еще один недостаток вариатора заключается в технически сложной конструкции.

Существует достаточно много различных видов вариаторных коробок передач, но на практике применение получили всего два: тороидный и клиноременный. Последний получил более широкое распространение. Первым клиноременным вариатором является Variomatic – впервые был установлен в 1959 году на легковой DAF. Следующим вариатором Transmatic комплектовались автомобили Ford и Fiat с 1984 года. На сегодняшний день клиноременную вариаторную коробку передач используют многие автопроизводители, при этом конструкции имеют собственные названия:

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

Кроме того, коробками передач CVT оснащаются некоторые модели автомобилей Peugeot, Mini, Opel, Mitsubishi, Chrysler (Jeep, Dodge), Fiat и др. Самой известной конструкцией тороидного вариатора считается Extroid, которыми оснащаются автомобили Nissan.

Конструкция и принцип действия вариатора

Все вариаторы имеют определенное общее устройство. В частности, конструкции включают следующие элементы:

  • непосредственно вариатор (вариаторная передача);
  • механизм, который отвечает за передачу крутящего момента, разъединение трансмиссии от мотора (нейтральное положение КПП);
  • механизм, отвечающий за движение авто задним ходом;
  • система управления.

Чтобы обеспечить передачу крутящего момента и разъединение вариатора от силовой установки, применяются следующие механизмы:

  • электромагнитное сцепление с электронным управлением (Hyper);
  • центробежное автоматическое сцепление (Transmatic);
  • многодисковое мокрое сцепление, оснащенное электронным управлением (Multimatic, Multitronic);
  • гидротрансформатор (Mult > Соединение силового агрегата и вариатора с помощью гидротрансформатора является самым популярным на сегодняшний день. Гидротрансформатор более плавно передает крутящий момент, что позволяет увеличить эксплуатационный ресурс коробки передач.

В клиноременном вариаторе предусмотрена одна, реже две ременные передачи. Передача состоит из двух шкивов, соединенных клиновидным ремнем. Шкив образуют два конических диска, способные сдвигаться либо раздвигаться, изменяя диаметр шкива. Сближение конусов обеспечивается за счет гидравлического давления, усилия пружин, центробежной силы. Угол наклона конических дисков составляет 20°, благодаря чему достигается перемещение ремня по поверхности шкива с минимальным сопротивлением.

Сначала клиноременные вариаторы использовали резиновый ремень. Такие ремни имели целый ряд недостатков, среди которых слабая гибкость (минимальный радиус изгиба составлял 90 мм), узкий диапазон регулирования, малый срок службы (50 тыс. км). Современные вариаторы, как правило, оснащаются гибким металлическим ремнем, выполненного из 10–12 полос стали и связанных с ней фасонных частей в виде бабочки. В этом случае передача вращения производится благодаря силам трения между шкивами и боковой поверхностью ремня. Подобная конструкция ремней отличается долговечностью, прочностью, гибкостью (минимальный радиус изгиба 30 мм), а также незначительным уровнем шума во время работы. Именно благодаря металлическому клиновидному ремню вариаторы получили широкое применение.

На коробках передач Lineartronic и Multitronic ремень заменен металлической цепью, чем и обусловлено название – клиноцепной вариатор. Состоит такая металлическая цепь из пластин, соединенных осями. Стоит отметить, что конструкция цепи позволяет улучшить параметры гибкости (радиус изгиба 25 мм). Крутящий момент, в отличие от клиноременного вариатора, передается торцевой поверхностью цепи при ее точечном соприкосновении с коническими дисками. В местах контакта образуются высокие напряжения, которые компенсируются благодаря высокопрочной стали, из которой произведены конические диски. Клиноцепная вариаторная коробка отличается наивысшим КПД и наименьшими потерями при передаче крутящего момента.

В вариаторе обычно используется электронная система управления, которая отвечает за синхронное изменение диаметра шкивов в соответствии с режимами работы силовой установки, а также за управление сцеплением и работу планетарного редуктора.

С помощью рычага селектора осуществляется управление вариаторной коробкой. Режимы управления аналогичны режимам автоматической коробки передач. В вариаторе также может быть реализована функция, аналогичная функции Типтроник. В основном данная функция решает психологическую проблему – негативное восприятие водителем постоянной частоты вращения силового агрегата во время разгона. В некоторых конструкциях вариаторов функция имеет собственное название, например, на автомобилях Mitsubishi – это Sportronic, а на Chrysler – Autostick.

Принцип действия клиноременного вариатора подразумевает согласованное изменение диаметров шкивов в зависимости от режимов работы силового агрегата. Диаметр шкива изменяется посредством специального привода. Когда автомобиль только начинает движение, диаметр ведущего шкива минимальный (конические диски максимально разжаты), при этом ведомый диск имеет максимальный диаметр (конические диски максимально сжаты). Когда число оборотов мотора увеличивается, соответственно, увеличивается и диаметр ведущего шкива, а ведомого, наоборот, уменьшается. В свою очередь, уменьшается передаточное число. При дальнейшем разгоне вариатор поддерживает оптимальные обороты силового агрегата, за счет чего удается добиться максимальной мощности и обеспечить наилучшую динамику машины.

Особенности конструкции тороидного вариатора

Включает два соосных вала с тороидной (сферической) поверхностью. Между данными поверхностями зажаты ролики. В тороидном вариаторе изменение передаточного числа осуществляется за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов.

Бесступенчатый вариатор: конструкция и особенности работы

Сегодня наряду с другими типами коробок передач в автомобильной технике все больше получают распространение вариаторы. Ввиду своей дешевизны этот тип трансмиссии является достойной альтернативой более дорогим и сложным автоматическим коробкам.

Немного истории

Как это странно не звучит, но вариатор появился более полутора столетий назад. В XIX веке на основе этих механизмов разрабатывали приводы для швейного и прочего производственного оборудования. Спустя немного времени вариаторы стали активно устанавливать на транспортные средства. Но в отличие от мототехники, на автомобилях этот тип трансмиссии длительное время не смог окончательно прижиться из-за его низкого рабочего ресурса, ввиду некоторых конструкционных недоработок. Однако уже в середине ХХ века инженеры большинства автомобильных марок занимались усовершенствованием этой коробки передач, но повысить ее ресурс и решить ряд прочих конструктивных проблем все еще не получалось. Данную проблему удалось решить лишь японским автоконструкторам, которые усовершенствовали вариатор, после чего он начал активно использоваться на большинстве серийных моделей.

В конструкционном плане вариатор представляет собой бесступенчатую систему Continuously Variable Transmission (CVT). Ее особенностями является плавное переключение режимов одновременно с изменением величины передаточного числа. При этом выбор оптимальных параметров работы вариатора осуществляется в автоматическом режиме, после сопоставления крутящего момента двигателя с величиной внешней нагрузки. Отметим, что применение вариаторной трансмиссии в силовой системе автомобиля позволяет максимально использовать и правильно распределить полезную мощность силового агрегата.

Типы и особенности работы вариаторных КПП

В наше время уже каждый серьезный производитель транспортных средств может похвастаться личными наработками, модернизацией и внесением дополнений в вариаторный тип трансмиссии. Все вариаторные коробки переключения передач разделяются на следующие виды:

— вариатор с клиноременной передачей;

— вариатор с тороидальным типом передачи.

Рассмотрим систему, в которой изменение передаточного числа осуществляется посредством клиноременной передачи. Этот довольно простой тип вариатора представлен двумя шкивами с ремнем трапециевидного типа. В свою очередь, по своей конструкции шкивы выполнены в виде дисков-конусов. Это позволяет увеличивать либо уменьшать величину передаточного усилия за счет изменения величины их диаметра при определенном числе оборотов двигателя. Кстати, ремень может быть заменен цепью либо металлическим ремнем из специальных пластин. На качество передачи материал его изготовления абсолютно никакой роли не играет.

Управление шкивами осуществляется при помощи электронной системы, которая представлена сервоприводными датчиками и блоком обработки и исполнения команд. В общих чертах работу системы можно описать так: боковые поверхности трапециевидного ремня взаимодействуют со шкивами. Со временем контактирующие части ремня и шкивов срабатываются, обеспечивая хорошее сцепление. Коленвал двигателя соединен с ведущим шкивом вариатора, который имеет особую конструкцию. То есть, при увеличении скорости вращения коленвала происходит сжатие дисковых «щек» с постепенным перемещением ремня от центра шкива к краю. Вместе с этим, посредством перемещения ведомого шкива осуществляется смещение ремня в центр. Получается, что с изменением скорости вращения коленчатого вала меняются радиусы вращения и величина передаточного числа. Это говорит о том, что такая конструкция вариаторной системы передач позволяет получить не только фиксированное количество и величину передаточных чисел, но и в случае необходимости, дополнительно повысить либо понизить их.

Постоянное натяжение приводного ремня возможно за счет взаимодействия между собой ведущего и ведомого шкивов, которое увеличивается с возрастанием оборотов. Например, при снижении оборотов силового агрегата, когда водитель бросает «газ», внутри CVT происходит процесс противоположный этому.

Вариатор с тороидальным типом передачи усилия имеет принципиально другой принцип действия и устройство. В состав его конструкции включены два сферических колеса, между поверхностями которых располагается специальный ролик. Эти колеса также делятся на ведомое и ведущее. Изменение величины передаточного усилия, возможно благодаря возникающей силе трения между роликом и сферическими колесами.

С изменением положения ролика происходит увеличение либо снижение числа передач. Например, если ролик находится в горизонтальном положении относительно плоскостей колес, они будут вращаться с одинаковой скоростью, но, как только ролик переместиться, скорость ведущего и ведомого колес изменится.

Отметим, что в точках соприкосновения ролика и поверхностей колес возникает достаточно большая сила, которая притягивает ролик к поверхности одного из колес. Поэтому конструкторы тороидального вариатора разработали специальные устройства, которые помогают это преодолеть. Таким примером может послужить применяемая на большинстве транспортных средств марки Nissan инновационная система Extroid. В ней сила притяжения ролика компенсируется при помощи управляемого электроникой гидромеханизма, который изменяет на невидимую глазу величину его пространственное положение. Говоря проще, механизм немного передвигает ролик, препятствуя возникновению силы притяжения.

О плюсах, и о минусах

Если брать во внимание конструкционные особенности и реальные преимущества CVT перед «автоматом», то большинство автомобилистов считают вариатор просто идеальным видом трансмиссии. Но дать окончательный ответ на вопрос: «какой из типов коробок передач сегодня можно назвать идеальным», вряд ли удастся. Подобное сравнение коробок передач можно допустить лишь в определенных рамках (то есть конструкционные особенности, производители, модели). Однако схожие черты и различия все же очевидны.

Среди преимуществ вариатора можно назвать более плавный ход транспортного средства. В момент набора скорости на автомобиле с вариаторным типом трансмиссии, звук его работающего силового агрегата похож на звук электромотора, то есть, можно с уверенностью сказать, что транспортные средства с вариатором работаю практически бесшумно. Вариаторный автомобиль не скатится случайно с уклона и не заглохнет внезапно без особой причины. Если сравнивать одинаковые автомобили с силовыми агрегатами одной мощности, то резвее будет тот, на котором установлен вариатор, ведь заложенный в основу работы автоматической трансмиссии ступенчатый алгоритм, требует несколько большего временного промежутка на переключение диапазонов.

Помимо этого транспортное средство которое оборудовано вариаторной трансмиссией отличается лучшими экономическими и экологическими показателями.

Но все же, этих преимуществ вариатора недостаточно для того, чтобы полностью вытеснить гидромеханику, из-за наличия ряда определенных недостатков, главным из которых является противопоказание к установке вариатора на мощные внедорожники и седаны. Поскольку данный вид трансмиссии идеально работает лишь на транспортных средствах, мощность силового агрегата которых не превышает 200 л.с. Помимо этого, трансмиссионное масло, используемое в вариаторных коробках стоит гораздо дороже масла для «автоматов». Наличие большого количества разнообразных датчиков и сложная система электронного управления процессом переключения передач делают вариатор сложным в обслуживании и ремонте.

Эти видео расскажут о принципе работы вариатора:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector