Содержание

Устройство и принцип работы вариатора

Как работает вариатор

Часто в технических характеристиках автомобиля, которые мы изучаем, можно встретить такое слово, как вариатор бесступенчатый. Если про МКПП или АКПП мы слышали, то это слово остаётся для некоторых загадкой. Попробуем в нашей статье осветить нужную информацию и подробно рассказать о том, как он устроен.

Что он собой представляет

Оказывается, вариатором называют особый тип АКПП. И он был изобретён, как ни странно это будет слышать, ещё в XIX веке! Но и это ещё не всё. Как утверждают историки, а это очень дотошные до всего ребята, первое в мире устройство схожего типа было придумано самим Леонардо да Винчи ещё в XV веке.

Предназначен для передачи крутящего момента

Что касается первого автомобиля с вариатором, то он появился в середине двадцатого столетия. И первыми вариаторами стали заниматься инженеры компании DAF, которые оснащали ими свои грузовые и легковые автомобили. Затем у них такой тип трансмиссии перенял «Вольво» и стал ставить на свои машины.

По сути, вариатором можно назвать ту же АКПП. И невооружённым взглядом автомобиль с вариатором и с «автоматом» внешне не отличишь. На автомобилях с вариатором стоят такие же педали (их две) и коробка передач. Но автомобиль, оборудованный таким вот устройством, работает немного по-другому.

В частности, на машине с вариатором отсутствуют фиксированные передачи первой или второй скорости, а переключаются они практически незаметно и очень плавно. И толчков, которые обычно ощущаешь при трогании с места, на автомобилях с вариатором не замечаешь. Кроме этого, благодаря вариатору происходит непрерывное и опять же незаметное изменение ПЧ во время разгона или даже замедления транспортного средства.

Видео о видах коробок передач:

Так какую же коробку стоит выбрать: вариатор или «автомат»? Попробуем разобраться. Нередко такое устройство называют бесступенчатой коробкой, подразумевая то, что передачи меняются практически незаметно.

Какими они бывают

Наиболее популярными сегодня являются клиноремённые со шкивами переменного диаметра, тороидальные, а также цепные вариаторы.

Клиноремённый вариатор

Начнём с клиноремённого вариатора, так как он самый известный.

Его экипировка — это шкив и клиновидный или ведомый ремень. При этом такой тип бесступенчатой коробки работает в зависимости от количества оборотов агрегата и не реагирует на нагрузки. К примеру, если подняться в гору, автоматически увеличивается нагрузка на заднее колесо, но ПЧ остаётся неизменным. Такой параметр многие эксперты называют одним из недостатков вариатора клиноремённого.

Одна из модификаций клиноремённого вариатора

Почему ремень такого типа называется клиновидным? Да потому что ремень в разрезе имеет форму трапеции и как бы вклинивается в шкив своими боковыми частями. Когда эти боковинки изнашиваются, ремень вклинивается ещё глубже в шкив, опять же оставаясь в хорошей сцепке.

Передаточное число на вариаторе клиноремённом изменяется путём взаимодействия ведущего и ведомого шкивов. Другими словами, это выглядит следующим образом. Части ведущего шкива, который вращается коленвалом, плавно сжимаются и выталкивают ремень подальше от центра. Ведомый шкив при таком процессе разжимается, а ремень начинает мягко утопать уже в нём, приближаясь к центру. Таким образом, меняется передаточное число от коленвала, направляясь к заднему колесу.

Что касается разницы между ведомым и ведущим шкивами, то на втором нет роликов, вместо которых установлена бывает пружина.

То, как работает клиноремённый вид устройства, можно объяснить ещё и методом двух одинаковых карандашей. Берём их и ставим параллельно друг другу на столе. Затем стягиваем резинкой и начинаем крутить один из цилиндрических карандашей. Как вы думаете, что произойдёт? Конечно же, начнёт одновременно крутиться и второй предмет, да притом с той же скоростью, что и первый. Но история не повторится, если карандаши будут иметь разный диаметр сечения.

Видео, демонстрирующее работу клиноремённого вариатора:

Разные карандаши опять же будут вращаться, но по-иному. Карандаш с большим сечением пока будет делать один оборот, второй поменьше сделает два.

И вариаторы разного типа имеют схожий с «карандашами» принцип работы. Только вот диаметр этих самых карандашей у вариатора постоянно меняется, ведь, как говорилось выше, у клиноремённого типа устройства два шкива, сделанных в виде конусов. Они своими концами (шкивы) обращены бывают друг к другу, а между ними зажимается ремень.

Перемещаясь относительно друг друга, шкивы становятся похожими на карандаши, меняющие постоянно свой диаметр. Оба шкива снабжаются обычно гидравлической системой, но нередко подключается и сервопривод. Благодаря этому половинки первого и второго шкивов сдвигаются и раздвигаются синхронно. Даже если один из них находится на ведущем валу, который идёт от мотора, а второй — на ведомом, идущем к колёсам, изменение ПЧ пройдёт гораздо шире.

Коробка вариатор такого типа ещё бывает снабжена механизмом, который отвечает за изменение направления вращения вала при включении задней передачи.

Схема работы валов вариатора

Ремень

Интересно, а из какого материала сделан ремень на таком вариаторе. А он необычный, сделанный из смеси резины и ткани. Он непохож на те ремни, которые вращают различные генераторы или прочее навесное оборудование. Ведь такой не выдержал бы и тысячи километров.

В вариаторах ремни конструкцию имеют довольно сложную. Обычно это стальная лента, покрытая железными составляющими. На такой набор стальных тросов бывает нанизано поперёк множество тоненьких пластинок, напоминающих по форме трапецию. Именно края этих самых лент и контактируют со шкивами. Кстати, благодаря такой конструкции удалось придумать и толкающий ремень, передающий мощность обеими своими половинами от одного шкива к другому.

Преимуществом стальной ленты является то, что передавая усилие на сжимание, она не складывается, как сделал бы обычный ремень, а обретает жёсткость.

Ремень представляет собой стальную ленту

Вместо клинового ремня такой конструкции нередко выступает и широкая пластинчатая цепь, также стального типа. Она соприкасается с конусами своими краями, и именно такой вид ремня можно встретить на вариаторах автомобилей Ауди. Чтобы провести смазку этой самой цепи, применяется особый вид жидкости. Она способна менять своё физическое состояние под сильным давлением, возникающим в месте соприкасания со шкивом.

А то, как будет вариатор менять ПЧ при разгоне автомобиля, зависит от специально выбранной ПУ. Для примера, представим себе то, как мы разгоняемся на обычном автомобиле с механической коробкой или даже с «автоматом». Что мы делаем? Мы на каждой передаче обязательно раскручиваем двигатель, дабы спокойно перейти на следующую передачу. В случае с вариатором двигатель свои обороты не меняет, даже при любом разгоне. Зато передаточное отношение меняется плавно.

Для некоторых водителей, непривыкших к вождению автомобилей с вариатором, создаётся странное ощущение. Он жмёт педаль газа в пол, тем самым повышая обороты двигателя. Тот начинает выть и так остаётся в течение всего разгона. Хотя темп разгона и высокий, и на переключение скоростей время не тратится, это немного раздражает. Но каждому своё.

Модель металлического клиновидного ремня

В некоторых случаях инженеры делают следующее: они вариатор настраивают таким образом, чтобы автомобиль разгонялся с ним по-особому. Это напоминает увеличение скорости с обычной КПП, то есть когда постепенно набирается рост оборотов двигателя.

Зато вариатор очень умный. Например, если поднимаешься на автомобиле с вариатором в гору, тот автоматически замедляет движение, даже когда педаль газа нажата. Но устройство не оставит подключённой высокую передачу, а напротив, увеличит крутящий момент на выходе из коробки. Это произойдёт благодаря работе шкивов, которые для уверенного штурма высоты быстро передвигаются обратно.

Кроме того, на автомобилях некоторых марок с вариатором водитель может выбирать режимы с виртуальными передачами, с шестью или даже с восемью. Они задаются специальной электроникой, и между передачами вариатор будет перескакивать, как обычная классическая коробка-автомат. К тому же можно будет переключать скоростные передачи по собственному желанию, как на автомобилях, имеющих автоматический секвентальный режим переключения.

Китайский автомобиль Geely Emgrand с вариатором

Тороидный вариатор

Этот вид вариатора наделён вместо ремней и шкивов колёсами и роликами. Система вариатора CVT кажется немного иной и отличающейся от клиноремённого устройства. Но все её компоненты выполняют, по сути, те же функции. Результат один — постоянно изменяющаяся трансмиссия!

Принцип работы тороидного вариатора происходит следующим образом. Один из дисков соединяется с двигателем, а другой — с карданным валом. Первый диск — это тот же ведущий вал, а второй — ведомый. Между дисками расположен не ремень, а как и говорилось, ролики или колёса, которые и передают мощность от одного к другому. То же самое делает и ремень на клиноремённом вариаторе.

Колёса способны вращаться вокруг двух осей. Это и горизонтальная ось, и вертикальная. Такие виды вращения помогают колёсам соприкасаться с дисками в разных областях. И когда колёса соприкасаются с ведущим диском возле центра, то они вынуждены контактировать с ведомым диском около обода, тем самым приводя к увеличению крутящего момента и уменьшению скорости. Это и есть овердрайв или высокая передача.

Схема работы тороидного вариатора

Гидростатический механизм

Оба из вышеописанных видов вариатора работали за счёт радиуса контактируемых точек между двумя вращающимися объектами. Но гидростатический вариатор имеет совершенно иной принцип работы, основанный на использовании насосов переменного объёма. И вращательное движение здесь обеспечивается за счёт гидростатического насоса.

Как проводится ремонт вариаторов

Ремонт вариаторов проводится так же, как и починка АКПП. Они также не любят, когда с ними обращаются с нарушениями правил, и выходят из строя. Владельцам автомобилей с вариатором следует ознакомиться с правилами эксплуатации такой коробки, а не пренебрегать ими.

Требует бережного обслуживания

Что касается буксировки автомобилей с вариатором, то как и в случае с АКПП, здесь есть свои особенности. В частности, буксировать автомобиль можно будет, только установив рычаг переключения в положение N, и ехать нужно будет не более 80 км со скоростью не более 50 км/ч. При буксировке на большие расстояния обязательно наличие эвакуатора.

На вариаторах, как и на АКПП, следует проводить плановую диагностику не менее одного раза в год. Если замечаются неестественные шумы или толчки в коробке, то обязательно прохождение диагностики на специальной СТО. Диагностика поможет определить все имеющиеся шумы, сбои в работе и возможные неполадки. И таким образом можно будет избежать дорогостоящего ремонта.

Ремень вариатора так же, как и само устройство, нередко подлежит ремонту. И для его проведения не нужно никакого сложного оборудования. Например, часто удаётся сменить ремень на скутерах, которые снабжены вариатором, своими руками.

Видео об устройстве и сравнении вариатора:

И напоследок хотелось бы подытожить. Автомобили с вариатором всё более становятся востребованными. Цена на них разная. К примеру, Chery Tiggo FL с полным приводом, наделённый вариатором, стоит около 640 000 российских рублей.

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?

Схема работы вариаторной трансмиссии

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

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.