Что такое вариатор и как он устроен


Книги по ремонту автомобилей в электронном виде

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.

Что такое вариатор и как он устроен

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.