- Що ж таке варіатор
- Принцип роботи варіаторної коробки передач
- Клинопасовий варіатор
- Ланцюговий варіатор
- Тороїдний варіатор
- Коробка передач варіатор – плюси та мінуси
- Ознаки несправності варіатору
- Найчастіші поломки у варіаторах
У рамках огляду різноманітних коробок передач сьогодні йтиметься про варіатор. У цій статті ми детально розповімо, що таке варіатор або правильніше, варіаторна коробка передач. Особливо важливою ця інформація буде для автолюбителів, які тільки придбали або планують купити собі залізного коня. Щоб визначитися із покупкою автомобіля з варіатором, просто уважно вивчіть інформацію та зробіть для себе правильні висновки.
Трохи пройдемося з історії цієї коробки для машини. Перший працездатний автомобіль із цим типом трансмісії з’явився не в епоху Відродження. А пізніше — років за п’ятсот, у 1950-х роках. Варіатор ставився серійно на автомобілі DAF (тоді під цією маркою випускалися не тільки вантажівки, а й легковики). Згодом щось схоже почали робити і на Volvo. Але по-справжньому стала вельми поширеною агреготори отримали нині.
Все що потрібно знати про типтронік в огляді від TopGears
Ви здивуєтеся, але належить цей винахід не Хонді і навіть Мерседесу. Патент був виданий наприкінці ХІХ століття! Більше того, перший варіатор придуманий і зовсім 1490 року. Його автором виявився добродушний бородач Леонардо да Вінчі.
“Друге народження” варіатори переживають з початку 1990-х років. Причому найбільше досягли успіху в їх застосуванні на автомобілях японські компанії. Особливо поширеними стали клинопасові варіатори. Крутний момент у яких передається між двома шківами змінного діаметра за допомогою спеціального металевого ременя.
Як перевірити мембрану газового редуктору дізнайтесь з нашого огляду
До вдосконалення цього трансмісії інженери доклали значних зусиль. Поступово зростали показники моменту, що крутить, з яким агрегат міг впоратися. Відповідно, і робочий об’єм двигуна, у парі з яким він міг працювати. В результаті до початку 2000-х років варіатори стали настільки досконалими та витривалими, що їх почали застосовувати не лише на малолітражних легкових машинах, а й на кросоверах та позашляховиках, у тому числі досить великих.
Удосконалювався у процесі випуску як алгоритм управління, так й сам агрегат
У ході рестайлінгу 2014 варіатор отримав радіатор охолодження, щоб виключити ймовірність його перегріву. А з випуском автомобіля сучасного покоління на зміну колишньому агрегату прийшов новий, з індексом CVT8. Під час розробки цієї трансмісії фахівцям Jatco вдалося розширити робочий діапазон передавальних чисел з 7,0 до 8,0. Це дозволило забезпечити більш інтенсивний розгін у старті. А застосування олії з нижчою в’язкістю дозволяє ефективно боротися із втратами на тертя.
Що ж таке варіатор
Автомобіль, обладнаний варіатором, на перший погляд, нічим не видає себе – педалей всього два і важіль перемикання режимів трансмісії – P, R, N, D – такий самий, як і у машини з традиційною АКПП. Все звичне. Але працює варіатор зовсім інакше. У ньому немає фіксованих першої, другої, десятої передач. Спробуйте уявити собі, скільки зірок у нашому Всесвіті або скільки піщинок на всіх пляжах Землі разом узятих – у варіатора передач все одно набагато більше. І «перемикання» між ними відбувається плавно та непомітно.
Не вдаючись глибоко в технічні надра, то варіатор є системою, в якій тяга від двигуна до колес передає клиновий ремінь або ланцюг. Він у свою чергу натягнутий між двома шківами, які складаються з кількох конусів спрямованих вершинами один до одного. За рахунок того, що конуси в кожному шківі можуть зближуватися або розходитися – виходить шків зі змінним діаметром. Конуси розійшлися убік – ремінь між ними побіг за коротким діаметром. Конуси зблизилися – ремінь почав «бігати» великим колом. Якщо на одному валу конуси сходяться, то на іншому – розходяться, і відповідно – змінюється передатне число, яке потрібно для швидкого розгону автомобіля, або для його руху з максимальною швидкістю.
При цьому фіксованих передавальних чисел, як у якійсь іншій коробці передач – у варіаторі немає. Адже діаметри у шківів змінюються безступінчасто, максимально непомітно. Звідси і показова плавність роботи, яка при розгоні позбавлена будь-яких затримок або ривків, які властиві навіть найдосконалішим автоматичним коробкам.
Уявити таку трансмісію можна. Якщо взяти як приклад велосипед, у якого замість набору зірочок стоять два конуси, а замість ланцюга – ремінь. Якщо за допомогою тієї ж електроніки оперативно регулювати надійне переміщення ременя від конуса великого діаметра до конуса малого діаметра на одному кінці передачі, то буде змінюватися і передатне зусилля на іншому кінці, що приводить в рух колесо. Це і робить велосипедист, пересуваючи ланцюг із малої зірочки на велику.
Варіатор спочатку добре зарекомендував себе на малопотужних транспортних засобах (наприклад, на скутерах). А ось потужні двигуни швидко зношували ремінь. Згодом йому на зміну прийшла сталева набірна стрічка, та й конуси вже давно не використовуються. Хоча сам принцип передачі моменту, що крутить, залишився тим самим. А ось для старту з місця найчастіше використовується гідротрансформатор. Отже втрати енергії, хоч і в меншій кількості, ніж у класичних трансмісій, у варіатора є.
Сучасні варіатори досить надійні та розраховані на весь термін служби автомобіля
Щоправда, трапляються випадки, коли виходить з ладу блок управління. А ця «деталька» може коштувати кількадесят тисяч гривень. Її поломка – доля машин із варіаторами старої конструкції.
Принцип роботи варіаторної коробки передач
Клинопасовий варіатор
Клинопасові трансмісії стали першим типом безступінчастої коробки передач, яка встановлювалася на легкові автомобілі. Як правило, ці машини мали невеликий за об’ємом і потужністю двигун, оскільки ремінь, що використовувався в механізмі, не витримував великих навантажень і часто виходив з ладу.
В основі конструкції такого варіатора лежить ремінна передача. Вона складається з двох шківів конусоподібної форми та клиноподібного ременя, натягнутого між ними. Передача моменту, що крутить, від ведучого шківа до веденого відбувається за допомогою спеціального ременя. Тобто за рахунок сил тертя, що виникають у плямі контакту ременя та шківів. Пляма контакту є коло, що має свій ефективний діаметр.
Таким чином, якщо ми змінюватимемо ефективний діаметр на вхідному та вихідному шківах, то буде змінюватися і передатне відношення, а отже, і швидкість руху автомобіля. Якщо діаметр веденого шківа більше ведучого, то передача буде знижувальною, якщо менше – то підвищує. Якщо діаметри входу та виходу рівні, то передача пряма. Зміна ефективного діаметра контакту відбувається за рахунок зміни відстані між конусами шківів: одна частина шківа закріплена нерухомо, а друга має можливість осьового переміщення.
Ланцюговий варіатор
А ще як клиновий ремень може виступати широкий пластинчастий сталевий ланцюг, що стикається з конусами своїми краями. Саме такий “ремінь” працює у варіаторах машин Audi.
Цікаво, що для мастила ланцюга застосовується особлива рідина, яка змінює свій фазовий стан під сильним тиском, що виникає у місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати значне зусилля практично не прослизаючи, незважаючи на дуже маленьку площу контакту.
Як саме варіатор змінюватиме передатне 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 двигун залишається на одних і тих же оборотах (скажімо, на оборотах, що відповідають максимальному моменту, що крутить), зате плавно змінюється передатне відношення.
Як їздити на механіці читайте у нашому огляді
Це створює дещо дивні відчуття. Тиснемо газ у підлогу, мотор виходить на великі оберти, так і залишається на них протягом усього розгону, виючи як пилосос. Проте темп розгону — високий, та й на перемикання між сходами час не витрачається.
Втім, у деяких випадках механізм налаштовують так, щоб розгін з ним більше нагадував збільшення швидкості зі звичайною коробкою передач, поступовим зростанням оборотів мотора.
Зрозуміло, при спробі заїхати на пагорб і при уповільненні авто, незважаючи на натискання педалі газу, розумний варіатор не залишить високу передачу. Шківи для впевненого штурму висоти швидко пересунуться назад — щоб збільшити момент, що крутить, на виході з коробки.
Конструкція ланцюгового варіатора
Ланцюговий варіант має жолобчасті конуси (зірочки) 8 і ланцюг з висувними пластинами 9. Варіатор передає момент зачепленням пластин ланцюга із зубцями зірочок і лише частково є фрикційним. Пластини клинового перерізу змонтовані у спеціальній обоймі 10 і легко переміщаються у поперечному напрямку. Працюючи частина пластин пакета входить у западини зірочки, інші ж виштовхуються зубом і входять у западини протилежної зірочки. Зірочки посаджені на вал так, що проти виступу однієї знаходиться западина іншої. Максимальна зміна частоти обертання в 6 разів, потужність, що передається, до 5о кВт.
Попереднє натяг ланцюга створюється спеціальним пристроєм, що складається з пластин 1, важелів 2 і пружини 3. Пружина сприяє зменшенню динамічних навантажень.
Зірочки переміщаються вздовж осі важелями шарнірно закріпленими на гайках гвинта. Поворот важелів здійснюється від електродвигуна через 4 черв’ячну і ланцюгову 6 передачі і гвинт. На гвинті розташований черв’як черв’ячної передачі, з’єднаної зі стрілкою-вказівником 7 частоти обертання. Під стрілкою розміщена кнопкова станція, що включає електродвигун. У привід включена фрикційна запобіжна муфта для запобігання перевантаженням.
Тороїдний варіатор
Перший патент на конструкцію трансмісії з тороїдним варіатором був отриманий Чарльз Хаїтом в 1877 р. Такі трансмісії виробництва Perbury-Hayes пропонувалися для установки на автомобілі в 30-х роках минулого століття. Однак вони могли передавати невеликий момент, що крутив, і через відсутність відповідних матеріалів і технологій мали низьку довговічність. Основна проблема при створенні полягає в тому, що величина переданого крутного моменту прямо залежить від величини сил тертя в контакті ролика з колесами, і чим вище момент, тим більше повинна бути сила тертя, причому при дуже малій площі контакту.
Висока контактна напруга поверхонь деталей варіатора може призвести до їх руйнування.
На Токійському автосалоні 1999 р. компанія Mazda продемонструвала трансмісію, яка включає два тороїдних варіатора, двоступінчасту планетарну передачу і два автоматичних зчеплення. При торканні автомобіля з місця планетарна передача знижує передатне число, з метою отримання високого моменту, що крутить. На великій швидкості привід на колеса здійснюється безпосередньо від тороїдного варіатора. Коробка включає і головну передачу з диференціалом і призначена для поперечної установки на передньопривідні автомобілі.
Головні елементи тут – ролики та співвісні диски, між якими передається крутний момент. Для зміни відносини має змінитися становище роликів.
У тороїдному варіаторі між двома колесами зі сферичною (тороїдною) робочою поверхнею затискаються ролики. Одне колесо є провідним, а інше веденим. Передача крутного моменту забезпечується силами тертя між робочими поверхнями коліс та роликами. Зміна положення осі роликів у поперечній площині призводить до зміни передавального числа, що дорівнює відношенню радіусів кіл, що проходять через точки контакту коліс з роликом.
Залежно від кута повороту ролика ведене колесо може обертатися з тією самою швидкістю, як і провідне. З більшою чи меншою, якщо ролик повертається. При використанні тороїдного варіатора необхідно забезпечити можливість отримання заднього ходу та відключення варіатора від двигуна за допомогою зчеплення.
Усі типи варіаторів керуються електронними блоками керування. У них акумулюється інформація про крутний момент двигуна, швидкість автомобіля та інші характеристики. З цих даних електроніка дає команду КПП підвищувати чи знижувати передачу.
Коробка передач варіатор – плюси та мінуси
Пристрій агрегату заснований на принципі ремінного або ланцюгового приводу передачі моменту, що крутить, на привід. По суті, на варіаторі використовується той же принцип передачі моменту, що крутить, що і на велосипедах з декількома швидкостями.Якщо звичайних коробках застосовується планетарний механізм перемикання передач, то варіатор немає фізичних передач взагалі. Натомість використовується ремінь (або ланцюг) та конусні шківи, між якими і обертається ремінний привід (ланцюговий).
Варіатор забезпечує автомобілю нескінченну кількість коефіцієнтів передачі моменту, що крутить, від двигуна на колеса.
Плюси варіатору
Найголовніша перевага варіаторної коробки передач це те, що вона дозволяє економити паливо. Автомобілі з варіатором є на два літри бензину менше на сотню км пробігу, ніж конкуренти з АКПП.
- Збільшений ресурс двигуна за рахунок плавного розгону (немає підвищеного навантаження при перемиканні на знижену передачу)
- Якщо порівнювати з класичним автоматом, то варіаторна коробка потребує менше часу для розгону транспортного засобу.
- Один із найкращих показників витрати палива за рахунок нескінченної кількості передач.
- Відсутнє перемикання передач – відповідно менше втрат у розгінній динаміці. Відсутність ривків, провалів, затримок при перемиканні, оскільки передач незліченна кількість.
- При динамічному розгоні варіатор завжди підтримує максимальні обороти двигуна. Відповідно на колесах завжди максимальна потужність двигуна.
- Відсутність пробуксування на льоду або вологому покритті.
- Найкраще зчеплення з дорожнім покриттям при розгоні.
- Навіть розганяючись, не робить багато шуму.
- Зручне керування автомобілем та комфорт при русі.
- Найекологічніша трансмісія. Вона не задимляє настільки атмосферу, як його опоненти МКПП та АКПП.
Мінуси варатору
- Збільшена витрата обслуговування ТО проти іншими коробками передач.
- Встановлюють автомобілі з максимальною потужністю до 220 сил. Варіаторна коробка не любить великі навантаження на трансмісію.
- Груба та недбала експлуатація веде до його швидкої поломки.
- Експлуатація авто з CVT не допускається за умов бездоріжжя. За відгуками такі агрегати чутливіші до агресивної їзди.
- Ремонт цієї коробки обійдеться вам дорожче за ремонт традиційного автомата.
- Варіаторні коробки сильно залежні від працездатності контролерів і датчиків.
- Якщо один із датчиків покаже несправність, це може позначитися на роботі варіатора в цілому.
- Необхідність регулярної зміни трансмісійної рідини. Щоб масло могло виконувати функції, його рівень має бути в нормі.
- Ремонт досить дорогий та складний.
- Невеликий ресурс ременя у активного водія.
Ознаки несправності варіатору
Розглянемо основні причини поломки і шляхи їх виправлення. Чому, незважаючи на прогресивність конструкції та явно високий інтерес до варіаторів з боку виробників, багато споживачів відмовляються від придбання машин із подібними деталями?
Leave a Reply
Щоб відправити коментар вам необхідно авторизуватись.