Варіатор (CVT) — безступінчаста коробка передач, яка в певному діапазоні дозволяє добитися максимально плавної зміни передавального числа. Головною відмінністю вариаторной коробки передач від аналогів є достатньо ефективне використання потужності ДВЗ.
Коробка CVT (від англ. Continuously Variable Transmission, «весь час змінюється трансмісія») дозволяє найкращим чином змінювати крутний момент від ДВС, який передається на колеса, з урахуванням навантажень на двигун, швидкості руху ТЗ і т. д. В результаті варіатор дозволяє добитися високої паливної економічності.
Відмінні особливості, пристрій і принцип роботи варіатора
Почнемо з того, що існує кілька типів вариаторных КПП, однак на автомобілях використовується кліноременний і тороідний варіатор, при цьому клиноремінний варіатор зустрічається набагато частіше.
Пристрій сучасної коробки-варіатора включає в себе такі елементи:
- Спеціальний механізм, який відповідає за передачу крутного моменту від двигуна на варіатор, а також роз’єднує коробку і ДВЗ при постановці на нейтральну передачу;
- Сама коробка-варіатор (інша назва «варіаторна передача»), а також окремий механізм, який дозволяє автомобілю рухатися назад;
- Електронна система керування коробкою з вхідними і вихідними датчиками;
Щоб передати момент від двигуна, можуть бути використані: гідротрансформатор, відцентрове автоматичне зчеплення, електромагнітні зчеплення, яке управляється електронікою, а також багатодискове зчеплення. Найчастіше для цих цілей використовується гідротрансформатор (ГДТ), що дозволяє досягти плавності і тим самим збільшити ресурс вариаторной коробки передач.
Що стосується самої КПП, клиноремінний варіатор включає в себе одну або дві ремінні передачі. Така передача фактично є двома шківами, які з’єднуються за допомогою клиновидного ременя. Шків утворює пари конічних дисків, причому диски можуть зрушуватися і розсуватися. Так вдається змінювати діаметр самого шківа.
Щоб зрушити конуси, задіяно гідравлічний тиск, зусилля пружини і відцентрова сила. Конічні диски розташовані під кутом нахилу 20°. Це дозволяє ременя переміщатися по поверхні шківа, при цьому опір мінімально.
На початковому етапі такі варіатори оснащувалися ременем з гуми, проте ресурс самого ременя був невеликим. Сьогодні замість гуми встановлюється металевий ремінь варіатора. Такий ремінь міцний і гнучкий, при роботі КПП створюється менше шуму, а також рішення служить помітно довше, ніж гумовий аналог.
Обертання передається за допомогою сил тертя між шківами варіатора і бічною поверхнею ременя. Також в деяких варіатора може використовуватися сталевий ланцюг. У цьому випадку мова йде про клиноцепном варіаторі.
Цей тип відрізняється від шківом кліноременного варіатора тим, що крутний момент передається торцевою поверхнею ланцюга під час її точкового контакту з конічними дисками. При цьому самі конічні диски виконані з міцної сталі, а клиноцепной варіатор має найкращий ККД.
Ще відзначимо, що варіатор не здатний забезпечити можливість руху назад. Для того, що автомобіль з такою КПП мав задній хід, в коробку інтегрують різні механізми. Найчастіше це планетарний редуктор, який активно використовується в АКПП.
Що стосується управління варіатором, електронна система виробляє синхронне зміна діаметру шківів з урахуванням режимів роботи двигуна автомобіля. Також здійснюється керування зчепленням і планетарним редуктором.
Водій управляє КПП за допомогою селектора, а самі режими нагадують режими роботи гідромеханічної АКПП. Більш того, в вариаторной коробці можна вибирати фіксовані передавальні відносини, що дозволяє реалізувати функцію ручного перемикання передач, подібно Tiptronic на АКПП.
Ще додамо, що тороідний варіатор відрізняється від описаних вище пасових і ланцюгових аналогів тим, що має два співвісних валу. Такі вали мають сферичну або тороидную поверхню. Між валами затискаються ролики.
Щоб змінити передаточне число в такому варіаторі, необхідно змінювати положення роликів. При цьому крутний момент передається за допомогою сил тертя між робочими поверхнями.
-
Автоматична гідромеханічна коробка…
Як працює варіатор в автомобілі
Якщо говорити про принцип роботи вариаторной коробки, діаметр шківа варіатора постійно змінюється. Зміна реалізує сервопривід. Коли автомобіль тільки рушає з місця, ведучий шків варіатора має найменший діаметр, тобто конічні диски повністю розведені.
Ведений диск у цей момент має найбільший діаметр, коли конічні диски максимально стиснуті. Коли обороти двигуна починають рости, діаметр ведучого шківа стає більше, а веденого зменшується, що дозволяє зменшити передаточне число.
Як видно, варіатор шляхом зменшення і збільшення діаметрів шківів дозволяє двигуну працювати в оптимальному режимі, щоб отримати максимум потужності і домогтися кращої динаміки.
Плюси і мінуси варіатора
Насамперед, така трансмісія є безступінчатим. Це означає, що під час їзди відсутня необхідність перемикатися на так звані «щаблі», при цьому відбувається постійне перетворення крутного моменту, немає затримок між перемиканнями зі сходинки (передачі) на щабель.
В результаті досягається максимальний комфорт при їзді на машині з варіатором. Проте дане рішення не позбавлене недоліків. Перш за все, установка такої трансмісії передбачає певні обмеження по потужності і крутному моменту, тобто варіатор не ставлять на автомобілі з потужним двигуном. Ще одним мінусом є складність пристрою самої вариаторной коробки передач, низька ремонтопридатність і дорожнеча самого ремонту варіатора.