Midway777 › Блог › 🔧 Что такое вариатор? Принцип работы вариатора. Вариатор с двигателем


преимущества и недостатки трансмиссии CVT

Преимущества и недостатки вариатора

Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор – единственный из существующих на сегодняшний день видов КПП позволяет безступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.

Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны. Так же, как и «автоматы» они избавляют водителя от «ручного» труда.

Так что, имеем идеальную коробку передач? Увы, нет. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.

Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. «Спортивный» стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора — спокойное, плавное движение.

Принцип работы вариатора

Принцип работы клиноременного вариатора на низшей передаче

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, — с ведущими колесами. Шкивы, как уже говорилось, раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно — когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу; если радиусы равны — передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.

Принцип работы клиноременного вариатора на высшей передаче

Почему же при такой простоте и прочих своих достоинствах вариатор стали применять на автомобилях сравнительно недавно? Проблема заключалась в резиновом ремне, который не позволял передавать большой крутящий момент. Только с изобретением металлического наборного ремня стала возможной установка вариатора на легковых автомобилях (о грузовых даже и речи не идет). Такой ремень представляет собой две металлические ленты с нанизанными на них металлическими пластинками специальной формы. Он передает усилие путём прижима звеньев друг к другу и толкания их ведущим шкивом. Ведущий шкив толкает зажатые между его дисков звенья, те толкают соседние, и так далее к звеньям, зажатым в ведомый шкив. То есть такой ремень является толкающим, а не тянущим, что позволяет передавать значительно большее усилие.

Устройство ремня клиноременного вариатора

Существуют и цепные вариаторы, в которых вместо ремня применяется цепь. Принципиальных различий с ремнем нет, есть некоторые отличия. Первое — цепь передает тянущее усилие, а не толкающее. Второе – мощность передается скошенными торцами осей звеньев цепи.

В торовых вариаторах вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Один диск (ведущий) соединяется с коленвалом двигателя, другой (ведомый) — с трансмиссией. К дискам прижимаются ролики, которые могут вращаться вокруг горизонтальной оси, передавая крутящий момент, и смещаться относительно вертикальной, соприкасаясь с дисками в разных точках. Изменяя положение роликов, меняем передаточное отношение. Если ролик соприкасается с ведущим диском по малому радиусу, то с ведомым он контактирует по большому — получаем понижающую передачу. При вращении по одинаковым радиусам передача будет прямой, а если ролик прижат к ведущему диску по большему радиусу — повышающей.

Принцип работы торового вариатора на низшей передачеПринцип работы торового вариатора на высшей передаче

Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, чем клиноременные. При этом им присущи недостатки клиноременных, так как усилие передается также за счет трения. Торовый вариатор дороже, ввиду того, что для изготовления его деталей требуется высокопрочная сталь, а для смазки — специальное фрикционное масло.

Устройство вариатора

Устройство вариатора

Практические конструкции вариаторов включают в себя устройства для обеспечения плавного трогания с места, движения задним ходом, систему управления, гидронасос.

В роли сцепления могут выступать либо пакет фрикционов, либо гидротрансформатор. Пакет фрикционов проще, компактнее, но по плавности включения и долговечности уступает гидротрансформатору. Поэтому такая конструкция применяется на недорогих автомобилях. Гидротрансформатор имеет большие габариты и массу, зато обеспечивает более плавное трогание, сглаживание рывков, что увеличивает ресурс работы вариатора. Кроме того, вариатор с гидротрансформатором быстрее переходит с низших передач на высшие при резком разгоне.

Для обеспечения движения задним ходом применяется простая планетарная передача.

Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами.Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное отношение. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.

Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Причем давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а поддерживается пропорциональным развиваемому крутящему моменту. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора – чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в системе применяется специальное, с маркировкой CVT. В качестве напоминания такая же надпись ставится на маляном щупе вариатора.

Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.

Последняя опция введена больше в связи с субъективным восприятием некоторыми водителями особенностей работы вариатора, чем с технической необходимостью. При резком нажатии на педаль акселератора двигатель вначале выводится на обороты, соответствующие максимальной мощности, и далее разгон происходит за счет изменения передаточного отношения вариатора. При этом мотор все время работает «на одной ноте». Водителей «с музыкальным слухом» это раздражает. Поэтому и вводится «ручной» режим с 6-8 фиксированными передачами, и тогда звук двигателя с вариатором приобретает ласкающую слух переменную тональность.

Еще один нюанс конструкции вариаторных трансмиссий связан с диапазоном передаточных чисел. Прямой передаче соответствует положение, когда диаметры дисков одинаковы. Поэтому низшее и высшее передаточные числа симметричны относительно единицы. А значит, высших передач получается слишком много, а низших, наоборот, недостаточно. Чтобы компенсировать этот недостаток, увеличивают передаточное число главной передачи.

avtonov.info

Что такое вариатор? Принцип работы вариатора — Сообщество «Всё об АКПП» на DRIVE2

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно. Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной- двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и "вклинивается" в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним. Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках, прикрепленных к посту.

Иначе устроен тороидный вариатор, который состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску. Так в ниссановском вариаторе Extroid применена специальная система, где управляемый электроникой прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.

Между прочим, принцип устройства под названием “вариатор” не нов — мысли о бесступенчатой трансмиссии стали посещать конструкторов практически сразу с началом применения поршневых ДВС на транспорте. Современное же развитие электроники и технологии материалов дало возможности усовершенствовать (остающиеся, однако, в принципе своем неизменными) конструкции вариаторов, и сейчас наблюдается, по-видимому, начало самого широкого распространения таких трансмиссий на автотранспорте.

Тем не менее вариаторы пока что не избавились от некоторых своих весьма существенных проблем. Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических “автоматов”, но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут “тянуть грузы”, а также работать с двигателями большой мощности.

На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-цилиндровый мотор Audi A6, “воспринятый” трансмиссией Multitronic, а для тороидного — “переваренный” Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.

Однако если для грузовиков вариаторы до сих пор непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий, очевидно, большое будущее, тем более что и технологии материалов не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики многих автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одной и той же модели автомобиля разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой, ибо должно быть наоборот, раз вариатор лучше использует мощность двигателя? Все дело в привычке — многие клиенты были очень недовольны, что машина с вариатором “все время ноет на одной ноте”. Большинство же водителей привыкли к знакомому нарастающему шуму мотора, и многие фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом же деле при нормальной настройке блока разгон, конечно, происходит быстрее.

В заключение отметим, что вариаторы является куда более совершенным типом трансмиссии по сравнению с традиционными автоматическими коробками передач. Совершенство проявляется в более лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде у автомобилей оснащённых клиноременными вариаторами. И в тоже время, вариаторы проще по конструкции, чем традиционные "автоматы". Думается, что в недалёком будущем автомобили оснащённые вариаторами полностью вытеснят машины, оснащённые обычными "автоматами" и сильно потеснят машины с "механикой".

www.drive2.ru

Вариаторы

Вариаторы, укомплектованные общепромышленными асинхронными электродвигателями, получили название мотор-вариаторов. Они могут оснащаться и другими двигателями, например, с независимой вентиляцией, с переменным числом полюсов или со встроенным тормозом. По желанию заказчиков мотор-вариаторы могут доукомплектоваться цилиндрическими, червячными или другими редукторами со стандартным входным фланцем и полым валом. Применяемые схемы сборки «мотор – вариатор – редуктор» обеспечивают высокие крутящие моменты вала при одновременном регулировании скорости вращения.

В отличие от других вариаторов, передаточное отношение мотор-вариаторов можно изменять и на остановленном двигателе, а длительный режим работы при постоянном передаточном отношении не вызывает износа рабочих поверхностей на фрикционной паре, из-за отсутствия скольжения в зоне контакта.

Вариаторы соединяются с электродвигателями при помощи фланцев, а с редукторами или иными механизмами с помощью муфт.

Вариаторы хорошо себя проявили в машиностроении, строительстве и металлургии в ленточных, цепных, роликовых конвейерах, в пищевой промышленности, в подъемных устройствах, в экструдерах, приводах транспортировочных тележек, приводах летучих пил и ножниц, приводах поворотных механизмов и ходовых винтов.

Выгода от применения современных вариаторов заключается в их минимальном износе и отсутствии необходимости в дорогостоящих механизмах и элементах приводов, благодаря плавному изменению передаточного отношения. Реально существующая необходимость перехода экономики России на технологическую базу с достаточной эффективностью подтверждает готовность внедрения новых инновационных проектов, стимулирующих развитие новых ресурсосберегающих технологий. Их реализация приведёт к значительному снижению затрат на металл (за счет компактности конструкций разрабатываемых вариаторов) и на энергию, затрачиваемую на производство единицы продукции, и обеспечит производство конкурентоспособных вариаторных устройств нового поколения.

ence-gmbh.ru

🔧 Что такое вариатор? Принцип работы вариатора — DRIVE2

Полный размер

📹 Не забывайте смотреть видео, прикрепленные к посту 👍

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно. Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

🔎 Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной- двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и "вклинивается" в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним. Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках, прикрепленных к посту.

Иначе устроен тороидный вариатор, который состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску. Так в ниссановском вариаторе Extroid применена специальная система, где управляемый электроникой прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.

Между прочим, принцип устройства под названием “вариатор” не нов — мысли о бесступенчатой трансмиссии стали посещать конструкторов практически сразу с началом применения поршневых ДВС на транспорте. Современное же развитие электроники и технологии материалов дало возможности усовершенствовать (остающиеся, однако, в принципе своем неизменными) конструкции вариаторов, и сейчас наблюдается, по-видимому, начало самого широкого распространения таких трансмиссий на автотранспорте.

Тем не менее вариаторы пока что не избавились от некоторых своих весьма существенных проблем. Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических “автоматов”, но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут “тянуть грузы”, а также работать с двигателями большой мощности.

На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-цилиндровый мотор Audi A6, “воспринятый” трансмиссией Multitronic, а для тороидного — “переваренный” Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.

Однако если для грузовиков вариаторы до сих пор непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий, очевидно, большое будущее, тем более что и технологии материалов не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики многих автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одной и той же модели автомобиля разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой, ибо должно быть наоборот, раз вариатор лучше использует мощность двигателя? Все дело в привычке — многие клиенты были очень недовольны, что машина с вариатором “все время ноет на одной ноте”. Большинство же водителей привыкли к знакомому нарастающему шуму мотора, и многие фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом же деле при нормальной настройке блока разгон, конечно, происходит быстрее.

В заключение отметим, что вариаторы является куда более совершенным типом трансмиссии по сравнению с традиционными автоматическими коробками передач. Совершенство проявляется в более лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде у автомобилей оснащённых клиноременными вариаторами. И в тоже время, вариаторы проще по конструкции, чем традиционные "автоматы". Думается, что в недалёком будущем автомобили оснащённые вариаторами полностью вытеснят машины, оснащённые обычными "автоматами" и сильно потеснят машины с "механикой".

www.drive2.ru

КАК РАБОТАЕТ ВАРИАТОР CVT — DRIVE2

Впервые патент на вариатор CVT был зарегистрирован в далёком 1886 году, эта технология совершенствовалась и оттачивалась. Сегодня многие производители автомобилей, включая General Motors, Audi, Honda, Mitsubishi, Toyota и Nissan, разрабатывают трансмиссии по технологии CVT.В данной статье мы познакомимся, как работает вариатор CVT в типичной заднеприводной машине, а также по ходу ответим на некоторые вопросы:Насколько эффективен вариатор CVT по сравнению с обычной планетарной автоматической трансмиссией?Из чего он состоит и как эти части работают вместе? Какие преимущества дает вариатор CVT по сравнению с классическим автоматом? Какие недостатки? Какие впечатления производит бесступенчатая трансмиссия CVT на ходу?Какие производители используют CVT?Где используют вариаторы CVT кроме автомобилей?Во-первых, сравним вариатор CVT с традиционным автоматом.ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ КППЕсли Вы читали нашу статью «Как работает автомат», то Вам известно, что основная задача автомата – позволить двигателю работать в узком диапазоне входных скоростей и получать широкий диапазон скоростей на выходе.Без трансмиссии машины ехали бы на одном передаточном числе, которое подбиралось бы исходя из желаемой скорости передвижения. Если такая скорость была бы 120 км/ч, то передаточное число соответствовало бы 3-й передаче современной механики.Полагаем, что Вы никогда не пытались ездить только на 3-й передаче. А если попробовать, то станет очевидно, что машина совсем не ускоряется на средних оборотах, а на высоких скоростях двигатель ревет около красной зоны. Такая машина очень быстро бы ломалась.Итак, КПП максимально эффективно использует крутящий момент двигателя для работы на определенной скорости.В традиционном автомате шестерни передач буквально зацепляются. Комбинация планетарных передач создает все необходимые передаточные числа, обычно для 4-х передач вперед и одной задней передачи. Когда осуществляется переключение передач в таком автомате, водитель чувствует легкие толчки при включении каждой передачи.ОСНОВЫ ВАРИАТОРА CVTВ отличие от традиционного автомата бесступенчатые трансмиссии не имеют внутри набора разных шестерен, что означает отсутствие зацепляющихся друг с другом зубчатых колес. Самый распространенный вариатор CVT работает на замысловатой системе из шкивов, позволяющей реализовывать бесконечное количество передаточных чисел между максимальными и минимальными значениями без дискретных шагов или переключений.Далее рассмотрим различные типы вариаторов CVT: клиноременные, тороидные и гидростатические.КЛИНОРЕМЕННЫЙ ВАРИАТОР CVTЕсли заглянуть внутрь автоматической трансмиссии, мы увидим сложный мир шестерен, тормозов, сцеплений и управляющих устройств. Постоянно изменяющаяся трансмиссия по сравнению с этим миром – сама простота. Большинство вариаторов CVT состоят из трех основных компонентов:Очень прочный металлический или резиновый ременьПеременный "ведущий" шкивВыходной "ведомый" шкивВариатор CVT имеет также различные микропроцессоры и датчики, но первые три элемента выполняют всю основную работу.Шкивы с изменяемым диаметром – сердце любого вариатора CVT. Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, расположенных лицом друг к другу. Ремень ездит в желобке между этими конусами. Ремни из резины выполняются в форме клина. Сечение такого ремня напоминает форму V и увеличивает коэффициент трения такого ремня о шкив.

Шкивы с изменяемым диаметром

Когда оба конуса расположены далеко друг от друга (диаметр увеличивается), ремень опускается ниже в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда конусы сближаются (диаметр увеличивается), ремень поднимается в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива увеличивается. Вариаторы CVT могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или напряжение пружин для создания усилия, необходимого для смещения конусов относительно друг друга.Шкивы с переменным диаметром всегда идут парами. Один шкив является ведущим и соединяется с коленным валом двигателя. Ведущий шкив также называют входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя входит в трансмиссию. Второй шкив называют выходным шкивом, так как он передает энергию к карданному валу.Когда оба конуса расположены далеко друг от друга (диаметр увеличивается), ремень опускается ниже в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда конусы сближаются (диаметр увеличивается), ремень поднимается в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива увеличивается. Вариаторы CVT могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или напряжение пружин для создания усилия, необходимого для смещения конусов относительно друг друга.Шкивы с переменным диаметром всегда идут парами. Один шкив является ведущим и соединяется с коленным валом двигателя. Ведущий шкив также называют входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя входит в трансмиссию. Второй шкив называют выходным шкивом, так как он передает энергию к карданному валу.Расстояние между центром конусов и местом контакта желоба и ремня называется радиусом основания делительного конуса. Когда конусы расходятся, ремень опускается, и радиус основания делительного конуса уменьшается. Когда конусы сходятся, ремень поднимается, и радиус основания делительного конуса (далее радиус) увеличивается. Соотношение радиусов основания делительного конуса ведущего шкива к ведомому определяет передаточное число. Когда один шкив увеличивает радиус, другой уменьшает свой радиус, чтобы поддерживать натяжение ремня. Изменение радиусов шкивов зависит друг от друга, что создает бесчисленное множество передаточных соотношений – от низкого до высокого и любого между ними. Например, радиус ведущего шкива мал, радиус ведомого шкива велик, тогда уменьшается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “низкой” передаче. Когда радиус ведущего шкива велик, то радиус ведомого шкива мал, тогда увеличивается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “высокой” передаче. Следовательно, в теории вариатор CVT реализует бесконечное число "передач" и может их выбирать в любое время на любой скорости двигателя и машины.Эта простота и бесступенчатая природа вариатора CVT делают его идеальной трансмиссией не только для машин, но для многих других технических устройств и орудий. Вариаторы CVT используются во многих мощных инструментах и прессах для сверлильных станков. Их успешно применяют в тракторах, снегоходах и моторных скутерах. Во всех этих случаях трансмиссия работает при помощи резинового ремня высокой плотности, который может скользить и вытягиваться, что снижает его эффективность.Применение новых материалов сделало вариатор CVT еще надежнее и производительнее. Важным шагом вперед стало использование металлических ремней для соединения шкивов. Эти гибкие ремни, состоящие из ряда (обычно 9 или 12) тонких стальных лент, фиксируют очень прочные пластины металла.Металлические ремни не скользят и служат гораздо дольше, что позволяет вариатору CVT выдерживать больший крутящий момент двигателя. Они также тише, чем приводимые резиновыми ремнями вариаторы CVT.ТОРОИДНЫЙ ВАРИАТОР CVTДругой вариант вариатора CVT – тороидная система вариатор CVT – заменяет ремни и шкивы на колеса и ролики.

Nissan Extroid с тороидным вариатором CVT

Эта система на первый взгляд кажется отличной от клиноременного вариатора, но все ее компоненты выполняют аналогичные функции и приводят к одному результату – к постоянно изменяющейся трансмиссии. Вот как она работает: Один диск соединяется с двигателем. Это эквивалент ведущего шкива.Другой диск соединен с карданным валом. Это эквивалент ведомого шкива.Ролики или колеса, расположенные между дисками, выполняют задачу ремней, передавая мощность с одного диска на другой.rotation — вращение, equal — ровно, slower — медленнее, faster — быстрее. Колеса могут вращаться вокруг двух осей. Они вращаются вокруг горизонтальной оси или наклоняются наружу или внутрь относительно вертикальных осей, что позволяет колесам соприкасаться с дисками в разных областях. Когда колеса контактируют с ведущим диском около центра, они вынуждены контактировать с ведомым диском около обода, что приводит к уменьшению скорости и увеличению крутящего момента (то есть низкая передача). Когда колеса контактируют с ведущим диском около обода, они вынуждены контактировать с ведомым диском около центра, что приводит к увеличению скорости и уменьшению крутящего момента (то есть высокая передача или овердрайв). Простой наклон колес непрерывно меняет передаточное соотношение механизма.ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР CVTКлиноременный вариатор CVT и тороидный вариатор CVT – примеры фрикционных вариаторов CVT, которые работают за счет изменения радиуса контактных точек между двумя вращающимися объектами. Но есть еще один тип вариатора CVT, известный как гидростатический вариатор CVT, который использует насосы переменного объема для варьирования потока жидкости в гидростатические моторы. В данном устройстве вращательное движение коленвала двигателя приводит в действие гидростатический насос. Этот насос преобразует вращательное движение в поток жидкости. В свою очередь ведомый гидростатический двигатель на выходе преобразует поток жидкости обратно во вращательное движение.

Гидростатический вариатор CVT

Часто гидростатическую трансмиссию сочетают с планетарной передачей и сцеплением для создания гибридной системы, называемой гидромеханической трансмиссией. Гидромеханическая трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к колесам тремя разными способами. На малых скоростях мощность передается гидравлически, а на больших — механически. Между этими крайними положениями трансмиссия использует и гидравлику, и механику для передачи крутящего момента. Гидромеханическая передача идеальна для спецтехники в тяжелых условиях работы, например, в сельскохозяйственных тракторах.ПРЕИМУЩЕСТВА ВАРИАТОРА CVTПостоянно изменяющиеся трансмиссии становятся все более популярными не просто так. Их выделяют несколько преимуществ, которые нравятся и водителям и сторонникам экологии. Таблица ниже описывает ключевые черты и преимущества вариатор CVT.Постоянное, бесступенчатое ускорение от полной остановки до скорости трассы -Исключает "толчки переключения" – делает езду более гладкойПозволяет двигателю постоянно находиться в оптимальной мощностной зоне независимо от скорости движения — Улучшает расход топливаЛучшая реакция на команды водителя, такие как изменение положения дроссельной заслонки и скорости — Исключает поиск оптимальной передачи при потере скорости, особенно когда машина едет в гору.Меньшие потери мощности в вариаторе CVT, чем в обычной автоматической трансмиссии — Лучшее ускорениеБолее оптимальные обороты двигателя на любой скорости — Лучший контроль вредных выхлоповПозволяет реализовывать автоматические версии механических трансмиссий — Замена неэффективного гидротрансформатораТеперь рассмотрим ощущения водителя при езде в машине с вариатором CVT.

www.drive2.com

Как ездить на вариаторе

С правилами езды на автомобилях с вариаторными коробками российские водители познакомились относительно недавно. К отсутствию третьей педали в машине привыкнуть успели многие (обычная АКПП). Но заблуждаются те, кто ставит знак равенства между автоматом и бесступенчатой трансмиссией. Нюансы работы вариатора требуют самого внимательного рассмотрения. Как ездить на вариаторе?

Правила вариаторной езды

CVT — латинская аббревиатура, означающая интересующий нас тип коробки. Функционально она не отличается от других типов КПП, но кардинально разнится принципом работы. Смена передач идёт плавно, без толчков, благодаря коррекции диаметральной плоскости дисков (ведомого/ведущего). Автомобиль разгоняется «не дёргаясь». Сидящий за рулём не отвлекается на переключение скоростей. Работа автоматики сокращает время разгона, экономит горючее, выбирает оптимальный режим работы двигателя.

Независимо от степени нагрузки мотора уровень шума силовой установки малоразличим. Раскатистый звук спорткара на таких авто не услышать никогда, даже если акселератор «утопить» до отказа. «Умная» электроника компенсирует резкое изменение параметров работающего агрегата, убирая лишнюю нагрузку.

Подробно о плюсах

Транспортное средство, оснащённое CVT, имеет ряд положительных аспектов, выгодно отличающих его от машин с «механикой» и АКПП. К преимуществам однозначно относятся:

  • хорошо набирается скорость;
  • более экономично расходуется топливо;
  • оптимизируются критичные нагрузки на двигатель;
  • увеличивается период регламентных сервисных и ремонтных работ;
  • повышен класс экологической безопасности.

Дело в масле

Отслеживать уровень и качество масла в КПП — обязанность автовладельца. В случае с бесступенчатой трансмиссией нужно относиться к этому особо тщательно. Абсолютно все вариаторные коробки «болезненно» реагируют на невнимательное отношение к спецификациям и рабочему объёму залитого масла. Менять его придётся часто.

CVT-масло — отдельная категория. Особенность материала — антогоничность функции (обеспечение смазки трущихся поверхностей с одновременным предотвращением их проскальзывания). Экзотичность трансмиссионного масла не отражается на его стоимости, автолюбителей оно не разорит.

Менять жидкость в коробке с неидентичными спецификациям характеристиками — большой риск. Техническая документация автомобиля содержит точную информацию о типе и параметрах масла для КПП. Игнорирование этого аспекта с высокой степенью вероятности приведёт к незапланированным тратам, их размер может сильно огорчить владельца авто. Если самостоятельно уточнить сведения о расходном материале не удалось, следует обратиться за разъяснениями к дилеру или в официальный технический центр, где обслуживаются автомобили нужной марки.

Полностью заменить жидкость на вариаторе рекомендовано на отметках кратных 60 тыс. км пробега, в зависимости от производителя эти данные могут отличаться в большую или меньшую сторону. Российские реалии значительно корректируют этот показатель в сторону уменьшения (порядка 30 тыс. км).

Эксплуатация вариатора (краткая инструкция)

Латинские литеры, вместо цифр на рукояти переключения МКПП, означают следующее:

  • «P» — парковочный режим. Стоянка на продолжительное время, происходит блокировка системы управления. При зажигании необходимо убедиться, что рычаг установлен на этой же отметке;
  • «D» — машина в движении. Автомобиль едет вперед с характерной плавной сменой ступеней;
  • «N» — аналог «нейтралки». В бесступенчатом варианте КПП применяется при парковке с наклоном.

Алгоритм действий шофёра такой: выжать педаль тормоза до полной остановки → ручку коробки установить напротив «N» → застопорить машину на ручнике → резко отпустить и снова нажать тормоз → перевести в режим паркинга «P». Необычный порядок манипуляций обусловлен спецификой взаимодействия механических узлов при остановке: вал в CVT блокируется стержнем малой толщины, который несложно деформировать (окончательно испортить) при небрежном паркинге «на скорости».

  • «L» — завышенные обороты и эффект торможения двигателем. Рекомендован при движении по бездорожью, под уклон, буксировке прицепа (подобие 1 ступени на «механике»).

Многие автопроизводители добавляют ещё две позиции:

  • «S» — спортивный. Двигатель выводится на полную мощность;
  • «E» — экономичный. Расход горючего минимизирован.

Резко нагружать не стоит

Машинам с вариаторами резко возрастающие нагрузки противопоказаны. Они становятся виновниками внеочередных посещений СТО и последующего ремонта. Это недостаток CVT-коробок конструкторы пока не решили.

Прогрев вариатора обязателен при низких температурах. Холодное масло в трансмиссии плохо распределяется внутри системы, часть элементов и деталей остаются без смазки. Прогревать по типу автоматической коробки передач путём переключения режимов «P-R-N-D» и обратно не рекомендуется, так как это не улучшает прогрев. Помните вариатор устроен абсолютно по-другому, нежели другие КПП. Как вариант можно на несколько секунд включить нейтраль — «N», это немного прогреет гидромуфту (сцепление).

Трогаться с места нужно убедившись, что автомобиль прогрелся до необходимого предела. После начала движения придерживаться спокойной манеры езды минимум километр, это полностью позволит прогреть все элементы коробки. Расходы на лишнее топливо сэкономят затраты на монтаж новой КПП.

Чем ниже температура окружающей среды, тем дольше необходимо прогревать коробку. При температуре -35 °C лучше не эксплуатировать автомобиль с CVT. Если вы всё-таки решились на поездку в сильный мороз, то прогревать рекомендуется не менее 30 минут и всю дорогу придерживаться очень щадящего режима езды.

В Европе (Финляндии) нашли альтернативу холостым оборотам двигателя для прогрева. Авто снабжаются электросистемой поддержки рабочей температуры. Машина запитывается от электросети через обычную штепсельную вилку. Машины с таким оборудованием легко узнать по характерным вырезам на бампере.

Бездорожье не рулит

Ездить на автомобилях с вариаторной КПП вне дорог не желательно. Пусть не вводят в заблуждение автолюбителей всемирно известные производители кроссоверов. Внедорожники с CVT автоматически зачисляются в «паркетники».

Владельцам бесступенчатой коробки лучше держаться города и шоссе с твёрдым покрытием.

Повредить бесступенчатую коробку можно наехав на выступ, ухаб, при попадании колёс в ямы и выбоины и другие шероховатости дорожного полотна. Подобные приключения небезопасны для МКПП, а в случае с автоматом в вариаторном исполнении последствия могут быть фатальными.

Нет буксировке

Буксовать, равно как и буксировать, на CVT не стоит. Эти действия небезопасны для агрегата. Вариант взятия автомобиля на буксир есть — при включённом моторе (смазка предохранит детали от излишнего трения), стоит ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. И даже не взирая на это бывают случаи поломок, особенно КПП с пробегом, поэтому мы не рекомендуем его буксировать, ведь эвакуатор стоит гораздо дешевле чем ремонт. Неисправность двигателя приводит к неизбежному общению со службой эвакуации, есть другой но очень трудоемкий вариант, отсоединения полуосей от ведущих колес.

Соответственно использовать машину в качестве тянущего средства другого авто категорически не рекомендуется. Максимально допустимое условие — транспортирование автоприцепа весом не превышающего допустимого. Точная информация о грузоподъёмности и расстоянии, на которое можно буксировать прицеп, конкретной модели указана в техпаспорте.

Пробуксовка — очень вредное действие. Заглохнув на ухабах или в грязи, следует оставить попытки выехать самостоятельно. Передвигая селектор между отметками «D» и «R» можно добиться только скоротечного износа шлицевых соединений. Заметно сократится ресурс шестерней. Чтобы устранить поломку, узел разберут, что существенно ударит по карману автовладельца.

Внимание, датчики!

Без корректной работы контрольных устройств обеспечить безопасность поездок невозможно. Отслеживать их состояние постоянно — насущная необходимость. Прекращение функционирования одного датчика может привести к выходу из строя целого узла.

Если датчик контроля скорости повреждён, то блок управления автоматически переводит ремень трансмиссии в среднее аварийное положение, двигатель экстренно тормозит. Угроза деформирования ремня становится более чем реальной. При движении в высокоскоростном режиме может даже разорвать ременной привод. Снижение оборотов повышает процент «выживания» CVT.

Для желающих приобрести машину с пробегом есть непреложное правило — меняйте датчик скорости. Настоятельно предлагается купить оригинальную версию от производителя и проверенного поставщика. Аналогично следует поступить с датчиками уровня и давления масла. Весь комплект датчиков должен находиться в исправном состоянии.

Заключение

Выводы, не требующие особых обоснований:

  1. «Лихачить» с вариатором нельзя. Поломки и сокращение периода эксплуатации неизбежны.
  2. Ограничить поездки городской чертой, где преимущества бесступенчатой трансмиссии раскроются полностью.
  3. Не начинать движения при «холодном» масле.
  4. Отслеживать уровень жидкости и работоспособность контролирующих устройств.

Манера езды водителя и общее состояние дорог региона, где живёт автовладелец — важные факторы, влияющие на окончательное решение при покупке машины с CVT.

autoleek.ru

Вариатор или Автомат Что же выбрать?

Вариатор появился в производстве позднее чем Акпп, сейчас много споров, что лучше и надежнее давайте разберемся.

У вариатора есть 2 вала, они с изменяемым диаметром, между ними натянут ремень. Он передает крутящий момент от ведущего вала ведомому. Передача КПД намного больше чем у гидротрансформатора лишь только потому, что у него есть жесткое зацепление. Передача момента мгновенна, нет ни каких задержек как в АКПП.

В состав вариатора входит:

  •  Насос высокого давления;
  •  Гидроблок;
  • Ремень и чашки с изменяемым диаметром;
  • Электроника;
  • Масло и др. (Масла в вариаторе в среднем 6-7 литров)

Давайте рассмотрим передачу КПД в вариаторе. У вариатора есть 2 вала: ведущий и ведомый между ними натянут ремень, именно он передает крутящий момент от двигателя трансмиссии и далее колесам. Эти валы могут изменять свой диаметр: один вал сужается – другой расширяется, передавая нужный крутящий момент на колеса. Одна часть вала неподвижная, другая же имеет небольшой ход который регулируется подачей масла под давлением. Когда давление возрастает, подвижная часть сужается, когда падает — отходит назад. Таким образом, она либо сжимает, либо разжимает ремень вариатора.

Это короткое видео наглядно покажет принцип работы CVT

Основная работа лежит на ремне и на двух валах. Все это управляется электроникой, которая в зависимости от условий езды двигает вал в нужном направлении.

Почему его все боятся?

Все проблемы вариатора из-за неправильного обслуживания. Вариатор очень требователен к замене масла. Некоторые меняют масло на 30 тыс. некоторые при 50 тыс.  У вариатора 2 фильтра: тонкой и грубой очистки, при замене масла нужно менять или чистить фильтры, также промывать сам вариатор.

Что происходит если вы не меняете масло при пробеге в 60 тыс. км. У вас забиваются фильтры, в гидроблоке очень много мелких каналов, которые также легко забиваются отложениями и стружкой. Масляный насос не может выдавать нормальное давление на вал вариатора. Вал не может достаточно сжать ремень и на чашках появляются задиры. Если не поменять масло, стружки становиться еще больше. В один прекрасный момент задиры становиться настолько большими, что они начинают изнашивать ремень и он рвется. Так как скорость вращения ремня огромная, то разбиваются все внутренние части, а в некоторых случаях и сам корпус. Вариатор мгновенно выходит из строя.

У вариаторов стоят датчики старения масла. Они считают пробег вариатора, при замене масла не стоит их сбрасывать. Так как при обслуживании или ремонте мастер через сканер сможет определить истинное состояние агрегата и отталкиваясь от этих показаний принимает решение по ремонту.

В данной коробке очень сложная электроника, соотношение 50 на 50 Электроника управляет гидроблоками, расширением валов, нагнетанием масла и соответственно также «глючит», особенно на современных вариаторах. Иногда вариатор переходит в аварийный режим из-за электроники, заменив прошивку, все встает на свои места.

При идеальном обслуживании ремень изнашивается примерно к 150 тысячам. Некоторые производители рекомендуют, менять его еще чаще.

  • КПД, плавный разгон, меньший расход, динамика разгона, легкое управление
  • Сложный ремонт, замена ремня, сложная электроника, замена масла, износ (ремня и так называемых чашек), масло (много подделок из-за большой стоимости)

Автоматическая коробка передач

Совершенно другое строение по сравнению с вариатором

Основная рабочая часть это крыльчатка со специальными лопастями, двигатель передает на нее крутящий момент и она начинает вращаться и создает давление масла в разные стороны. С другой стороны стоит турбина у нее также есть лопасти и давление масла попав туда начинаю вращать турбину. Между крыльчаткой и турбиной стоит статор у него также есть крыльчатка. Задача статора увеличить давления масла которое идет в обратном направлении от турбины к крыльчатке, таким образом вращение крыльчатки увеличивается и повышается кпд. Вся эта конструкция заключается в корпусе гидротрансформатора.

Принцип работы АКПП от Toyota

Дальше идут планетарные шестерни и пакеты фрикционов, от которых зависит число передач в АКПП. Фрикционы сжимаются либо разжимаются, своего рода это диски сцепления. У автомата есть большой плюс — нет жесткого сцепления с двигателем, гидротрансформатор сам по себе гораздо надежнее, чем вариатор. Минус в потери мощности составляет около 10% соответственно динамика меньше.

Чем больше передач, тем сложнее становиться автомат, четырехступенчатый автомат самый простой и самый надежный. Основная функция гидроблока и масляного насоса смыкать и размыкать фрикционы. Если не менять масло все узлы начинают забиваться, и давления масла не хватает чтобы сжимать фрикционные накладки, они начинают буксовать прокручиваться между друг другом, масло начинает пригорать. Автомат начинает дергаться, вот почему когда покупают б/у автомобиль советуют нюхать масло. Если от него пахнет — значит, фрикционы пригорели. Какой большой плюс автомата между вариатором. У вариатора может разлететься ремень и убить всю коробку в атомате же такого нет, максимум замена фрикционов и шестерней. Ремонт соответственно дешевле.

Как отличить вариатор от автомата визуально

  • Гениально просто — все написано в инструкции к данному авто
  • Если инструкции под рукой нет, внимательно изучите агрегат и селектор (Надпись А или АТ — гидротрансформатор; CVT или бесступенчатая акпп — вариатор)
  • В движении большинство вариаторов не имеют переключений — набор скорости идет с аналогией трамвая или тройлебуса

У каждого водителя есть свои предпочтения к коробке передач. В этой же статье мы разобрали вариатор и обычную автоматическую коробку передач. Выбор всегда остается за Вами.

 

variator-cvt.ru