Що таке варіатор принцип роботи варіатора

Варіатор - це безступінчата трансмісія з зовнішнім управлінням, яка дозволяє автоматично плавно змінювати передавальне число, вибираючи найбільш оптимальне згідно зовнішньої навантаженні і оборотам двигуна, тим самим даючи можливість максимально ефективно використовувати його потужність. У техніці існує безліч різних конструкцій такого типу, але на автомобілі набули поширення два види воротарів: клиноременной і тороідний.

Кліноременний варіатор як тип трансмісії відомий давно. Його головні деталі - два розсувних шківа і сполучає їх ремінь, в перерізі має трапецеидальную форму. Якщо половинки провідного 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

Клиноремінною варіатор складається з декількох (як правило, однієї-двох) ремінних передач, де шківи утворені конічними дисками, за рахунок зрушування і розсовування яких змінюються діаметр шківів і, відповідно, передавальне число. Різні фірми розробили кожна свою конструкцію клиноремінного 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 початку руху 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 в розрізі має трапецієподібну форму і "вклинюється" в шків тільки своїми бічними поверхнями. При зносі цих поверхонь, завдяки своїй формі, він врізається глибше в шків і все одно залишається в хорошій зчепленні з ним. Як змінюється передавальне число? Пристрій ведучого шківа (провідний шків обертається коленвалом) таке, що його щоки при впливі відцентрових сил плавно стискаються і виштовхують клиновидний ремінь все далі і далі від центру шківа. Відомий же шків при цьому навпаки, розтискається, і ремінь на ньому плавно потопає все ближче і ближче до центру шківа. Чим більше обертів двигуна - тим більше стискується провідний шків і розтискається ведений, тим самим змінюючи передавальне 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 і їх радіуси, за якими ролики обкачують диски. І оскільки всі зусилля зосереджено в зоні контакту, то для повороту роликів повинні використовуватися спеціальні пристрої, здатні долати силу притиснення ролика до диска. Так в ніссановськіє вариаторе 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 щодо осі дисків, ролик повертається сам.

Між іншим, принцип пристрою під назвою "варіатор" не новий - думки про безступінчатим трансмісії стали відвідувати конструкторів практично відразу з початком застосування поршневих ДВС на транспорті. Сучасне ж розвиток електроніки і технології матеріалів дало можливості вдосконалити (що залишаються, однак, в принципі своєму незмінними) конструкції воротарів, і зараз спостерігається, мабуть, початок самого широкого поширення таких трансмісій на автотранспорті.

Проте варіатори поки що не позбулися деяких своїх вельми істотних проблем. Так, очевидно, що найбільш конструктивно слабкими місцями існуючих сьогодні автомобільних воротарів є: для клиноремінного 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 воротарів досить високою, близькою до надійності гідромеханічних "автоматів", але все ж через навантажень на ремінь або пляма контакту варіатори поки не можуть "тягнути вантажі", а також працювати з двигунами великої потужності .

На сьогоднішній день рекордом для клиноремінного варіатора виявляється 220 к.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 к.с. і 310 Нм.

Однак якщо для вантажівок варіатори до цих пір непридатні, то для легкових автомобілів вельми 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 подив - чому на одній і тій же моделі автомобіля розгін з варіатором відбувається повільніше, ніж з механічною коробкою, бо має бути навпаки, раз варіатор краще використовує потужність двигуна? Вся справа в звичці - багато клієнтів були дуже незадоволені, що машина з варіатором "весь час ниє на одній ноті". Більшість же водіїв звикли до знайомого наростаючого шуму мотора, і багато фірм йдуть клієнтам назустріч, 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 в порівнянні з традиційними автоматичними коробками передач. Досконалість проявляється в більш кращій динаміці розгону, меншій витраті палива, більш плавною їзді в автомобілів оснащених кліноременним варіаторами. І в той же час, варіатори простіше по конструкції, ніж традиційні "автомати". Здається, що в недалекому майбутньому автомобілі оснащені варіаторами повністю витіснять машини, оснащені звичайними "автоматами" і сильно потіснять машини з "механікою".