Варіатор або безступінчата трансмісія, що це і навіщо

Гортаючи автомобільні каталоги, багато зустрічали таку фразу: «На автомобіль встановлюється безступінчатий варіатор». Або могли побачити це словосполучення в таблиці технічних характеристик.
Що таке механічна коробка передач, знають всі (крім, хіба що, американців), до «автомату» теж давно всі звикли (особливо американці). А ось варіатор - звір маловідомий. А адже він далеко не новинка.

Перший варіатор був придуманий 1490 року не невідомим Леонардо Да Вінчі, а запатентований лише в 1886 році. Першим масовим автомобілем з варіатором став DAF 600, який згодом став належати Volvo за ним були Ford Fiesta і Fiat Uno.

Як каже "Вікіпедія" Варіатор - передавальний пристрій між двигуном і рушієм (колесами, гребним гвинтом і т. П.), Яке здатне плавно змінювати коефіцієнт передачі (відношення швидкостей обертання ведучого і веденого валів) у всьому робочому діапазоні швидкостей і тягових зусиль.
Яка ж основна ідея?

Зовні перебуваючи в салоні машини варіатор себе ніяк не видає, той же селектор передач, що і на автоматі (P, N, R, D) ті ж дві педалі, але суть зовсім в іншому. У звичайного автомата як і у ручний коробки є фіксований набір передач: 1,2. 5,6 і т.д. Варіатор ж позбавлений цього, можна сказати що кількість передач варіатора наближатися до нескінченності.

Як же це позначається на автомобілі: нету звичних всім поштовхів при рушанні і "перемиканні", якщо бути точніше то і самого перемикання немає тому варіатор плавно змінює передавальні числа в залежності від швидкості автомобіля.

Варіатори бувають декількох типів: кліноременниє зі шківами змінного діаметру, ланцюгові, тороїдальні ...

У нього два шківа, кожен з яких зроблений у вигляді пари конусів, звернених гострими кінцями один до одного. А між шківами затиснутий клиновий ремінь.

Тепер, якщо кожна з пар конусів може рухатися один до одного і назад, ми отримаємо шківи зі змінним робочим діаметром. Адже при раздвижении конусів ремінь, дотичний з ними своїми ребрами, буде як би провалюватися до центру шківа і оббігати його по малому радіусу. А при зближенні конусів - по великому радіусу.

Залишилося тільки забезпечити обидва шківа системою (як правило, це гідравліка, але може бути і якийсь інший сервопривід), яка буде строго синхронно зрушувати половинки першого шківа і розсовувати половинки другого. І якщо один шків знаходиться на ведучому валу (який йде від двигуна), а другий - на відомому (який веде до коліс), то можна організувати зміна передавального відношення в дуже широких межах.
Ну і не треба забувати про вузол відповідає за напрямок обертання вихідного валу (скажімо звичайна планетарна передача) для заднього ходу і в цілому готова коробка-варіатор.

Окреме питання який ремінь використовується в варіатора, я думаю всім зрозуміло що звичайний гумовий або тканинної ремінь обертає генератори і іже з ними, тут не придатний.
Ремінь в вариаторе має складний пристрій.
Це може бути сталева стрічка з якимсь покриттям або набір сталевих тросів (стрічок) складного перетину, на які нанизано величезне число тонких поперечних сталевих пластинок трапецевидной форми, краї яких і контактують зі шківами. До речі, саме таким чином вдалося створити штовхає ремінь, передає потужність не тільки тієї його половиною, яка біжить від веденого до ведучого шківа, а й протилежною. Звичайний ремінь при спробі передати стискуюче зусилля просто склався б, а набірний сталевий - знаходить жорсткість.

А ще в якості клинового ременя може виступати широка пластинчаста сталева ланцюг, що стикається з конусами своїми краями. Саме такий «ремінь» працює в варіатора машин Audi.

Цікаво, що для змащення ланцюга застосовується особлива рідина, яка змінює своє фазовий стан під сильним тиском, що виникають в місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати значне зусилля, практично не прослизаючи, незважаючи на дуже маленьку площу контакту.

Як саме варіатор буде міняти передавальне число при розгоні, залежить від обраної програми управління. Якщо при розгоні на звичайному автомобілі ми на кожній передачі розкручуємо двигун, потім переходимо на наступну передачу і так далі, то при наборі швидкості автомобіля з варіатором мотор залишається на одних і тих же оборотах (скажімо, на оборотах, відповідних максимальному крутному моменту), зате плавно змінюється передавальне відношення.

Це створює досить дивні відчуття. Тиснемо газ в підлогу, мотор виходить на великі обороти, та так і залишається на них протягом усього розгону, виття як пилосос. Зате темп розгону - високий, та й на перемикання між ступенями час не витрачається.

А ще на деяких машинах можна вибрати режим з кількома «віртуальними» передачами (з 6 або навіть 8), задаються електронікою. Передачами, між якими варіатор буде різко перескакувати, немов класична коробка «автомат». Ще в цьому випадку можна перемикати «передачі» за власним бажанням. Як на «автоматі» з ручним секвентальним (послідовним) режимом.

Але є у варіатора і один істотний недолік. мала потужність передачі. Тому на сьогоднішній день при всіх достоїнствах варіатора, класичні автомати і механіка зустрічаються набагато частіше. На сьогоднішній день найпотужнішими машинами з варіаторами є 200х сильна Audi A4 і 234 сильний Nissan Murano.

І не знаю чи можна віднести до недоліків високу вартість обслуговування: кожні 100-150 тисяч варіатор може вимагати заміни ременя, та й масло коштує трохи дорожче ніж для автомата, але зате рідше змінюється: кожні 40-50 тисяч.

@Chevava Так обмеження накладає саме ремінь, не можу правда сказати прослизання (тому що в конструкціях деяких воротарів передбачений момент прослизання) або просто його надійність, але навіть нинішні результати досягнуті тільки завдяки новій конструкції ременя з набраних пластин.
Цікава особливість ВКПП - можливість роботи в аварійному режимі, без участі електроніки. Якщо «мізки» раптом відмовлять, потрібно всього лише від'єднати від них електричний роз'єм. Шківи при цьому займуть положення, яке відповідає режиму «овердрайв», а троганье з місця і розгін будуть здійснюватися тільки за рахунок пробуксовки муфти зчеплення, сила змикання дисків якої залежить від тиску, що розвивається маслонасосом, а отже - від оборотів двигуна.

@Kakao На жаль, я не застав DAF 600, а ось на 340 довелося покататися - це була одна з найбільш охренительно машин свого часу - задній привід, развесовка 50/50 (так, нечасто побачиш бюджетну заднеприводную машину з коробкою прісобаченной до головної парі - зазвичай на якихось спорткарах), дивовижна коробка - я тоді довго не міг зрозуміти як ця штука працює (інтернетів-то не було) - було три положення селектора - вперед, назад і нейтраль, а далі - просто дави на педаль. Причому задній хід був дуже забавний - якщо добре тиснути на газ, то машина розганяла до божевільних швидкостей (принаймні на тій машині, хоча може бути може був зламаний обмежувач) - по озеру розкочегарили кілометрів так до 80, потім рука на кермі здригнулася і метрів 200 нас по льоду крутило-вертіло так, що потім облевал. А ще була імітація зниженої передачі. Коротше, афигенная машина.

@RainbowDemon ну чисто теоретично, при відсутньому обмежувачі, машину на вариаторе на задньому ходу можна розігнати до тих же швидкостей що і при звичайному русі, правда потрібно ще знайти того, хто на це ризикне.

@Kakao Ну ми, як справжні українські, і спробували це зробити, але перша спроба закінчилася не зовсім вдало, а на другу сміливців уже не знайшлося.

Молодець, пиши ще!
Я б ось послухав про принципи роботи всіх можливих «автоматів». Дуже добре і зрозуміло пишеш! Молодець!

дуже цікаво було почитати!
побільше б таких статеек - не треба буде купувати «популярну механіку» - все на кадабра буде відразу :)

їздив на варіаторі на Лансере, так, трохи плавніше ніж на простому автоматі, зате в різкому рушанні з перехрестя він тупий як залупа.
я не хочу образити саму систему, але варіатор поки ще на початку свого розвитку (перші автомати теж були пиздец тупі).
що стосується ривків і поштовхів при перемиканні, то на нормальної механіки цього теж немає, якщо правильно дозувати педалі газ-зчеплення.
ну, а то що варіатор надійніше автомата-гон.
бо класичний автомат (без + і -) вже давно вивчений і доведений до досконалості, а варіатор поки ще немає

а що означає чотирьох або п'ятиступінчастий варіатор)) його що спецом так обмежили, щоб були паузи-ривки при перемиканні і варіювання оборотів двига нема на найефективніших для потужності оборотах?