Устройство автомобильного вариатора: его устройство, принципы работы и эксплуатации — Eurorepar Авто Премиум

Как устроен вариатор — принцип работы

Автопроизводители в последнее время все чаще стараются внедрить в производство разнообразные новые технологии, чтобы повысить качество, эффективность и мощность. В итоге потребители сталкиваются с тем, чего даже не знают. Естественно, это накладывает определенные трудности. К подобным вещам относится и бесступенчатый вариатор.

Конструктивные особенности

По своему внешнему виду и даже по особенностям езды автомобиль с вариатором ничем не выделяется. Более того, его даже сложно отличить от модели с обычной автоматической коробкой передач.

Главные отличия заключаются в особенностях работы:

• отсутствие фиксированных передач;

• отсутствие толчков в момент начала движения;

• плавное изменение во время разгона или торможения передаточного числа.

Именно это многие относят к главным достоинствам вариаторов, как подвидов трансмиссий.

Существует два основных вида вариаторов:

Клиноременной вариатор

Клиноременной 

Тороидный вариатор

Тороидный

В массовом производстве встречается, как правило, первый тип. Если речь заходит об установленном вариаторе на той или иной модели, то вероятней всего иметь дело придется именно с ним.

Особенности устройства

Схема устройства клиноременного вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких основных деталей: 2-х раздвижных шкивов и соединяющего их ремня с трапецеидальным сечением. Эти самые шкивы при движении постоянно сближаются и удаляются друг от друга.

Ремень фактически представляет собой металлическую ленту. Ткань или резина просто не в состоянии справится с нагрузкой. Как правило, стальная лента имеет какие-либо покрытия, либо как вариант ремень может состоять из наборов тросов. Только в этом случае удастся получить прочный и способный соединять шкивы ремень.

Как только они сближаются, ремень начинает выталкиваться и приобретает форму клина. В итоге увеличивается радиус шкива, что в свою очередь позволяет увеличить и передаточное число. Соответственно, если их раздвинуть, то ремень уходит внутрь. Одновременно с этим уменьшается радиус и передаточное отношение. В промежуточном положении ремень остается прямым.

За непосредственное движение шкивов отвечает специальный гидравлический привод. Он в свою очередь, как правило, управляется электроникой. Водитель выбирает определенный режим — спортивный или стандартный, а электроника настраивает работы самого вариатора. На этом основывается принцип работы клиноременного вариатора.

В обычном автомобиле при разгоне двигатель начинает набирать обороты, после чего происходит переключение передачи вручную. Вариатор же изначально находится на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту, просто передаточное отношение меньше. Во время разгона оно меняется, но очень плавно, т. е. не происходит резких характерных толчков.

Схема работы тороидного вариатора

Тороидный вариатор имеет несколько иную конструкцию. Тут главными элементами становятся ролики и специальные соосные диски. Именно между ними происходит передача крутящего момента. Чтобы изменить отношение, необходимо также изменить радиусы, т.е. положение роликов.

Нужно заметить, что практически каждая компания разрабатывает собственный тип коробки передач. Это один из ключевых элементов, поэтому неудивительно, что ей оказывают столько внимания. В свою очередь это приводит к тому, что различные автомобиль от тех или иных производителей оснащаются вариаторами, которые отличаются друг от друга. Сюда можно отнести различные виды ремня и непосредственно шкивов. Между тем, принцип работы всегда остаётся тем же.

Вариаторы определенно обладают массой достоинств. К недостаткам же можно отнести довольно высокие требования к типу и мощности двигателя. И, конечно, основная проблема — хлопотное обслуживание и достаточно дорогостоящий ремонт.

И им нужно уделять ничуть не меньше внимания, чем обычной автомобильной коробке передач.

Видео

Дополнительную информацию по работе вариаторов вы найдете в следующем видео:

Вариатор, устройство и как он работает. Какие бывают вариаторы. Типы вариаторов и их устройство

Если говорить о технических характеристиках транспортного средства, можно услышать такое понятие, как бесступенчатый вариатор. Однако, для большинства водителей, такое слово является чем-то новым и загадочным. Ну что же, давайте попробуем узнать, что представляет собой вариатор и какую роль он исполняет в работе автомобиля. 

Содержание

• Устройство вариатора, виды вариаторов
• Клиноременный вариатор и его устройство
• Ремень вариатора и его конструкция
• Тороидный вариатор, устройство и принцип работы
• Гидростатический вариатор, устройство и принцип работы
• Как ремонтировать вариаторы, советы профессионалов

Устройство вариатора, виды вариаторов

На самом деле, вариатором именуют особенный вид автоматической коробки передач, который изобрели, как бы странно это не звучало, уже в 19 веке.

Кроме того, историки утверждают, что первое устройство подобного типа еще в 15 веке было придумано Леонардо да Винчи.

Примерно во второй части двадцатого столетия, появились первые транспортные средства с вариаторами. Изначально, занимались ими инженеры от компании DAF, они добавляли их в конструкцию своих легковых и грузовых автомобилей. После чего, производители машин «Вольво», переняли у них этот тип трансмиссии и начали оснащать ими свои автомобили.

В принципе, вариатор — это и есть та самая автоматическая коробка передач. И внешне невозможно отличить, какого типа устройство установлено на транспортном средстве —  вариатор или коробка-автомат. Это связанно с тем, что визуально на транспортных средствах с вариатором вмонтированы такие самые две педали и коробка переключения передач. Но транспортное средство, имеющее в своем арсенале такое устройство, немного по другому работает.

Если говорить конкретно, то на автомобилях с вариатором не существует фиксированных передач первой либо второй скоростей и они переключаются очень плавно и фактически незаметно, из-за чего такое устройство часто называют бесступенчатой коробкой. Кроме того, отсутствуют толчки, которые, как правило, ощущаются, когда автомобиль трогается с места. Также, с помощью вариатора, случается незаметное и непрерывное изменение ПЧ при замедлении или разгоне автомобиля.

Если после выше прочитанной информации, вы задались вопросом, какую коробку лучше выбрать — «автомат» или вариатор, то ответ на этот вопрос неоднозначный. Давайте разберем виды вариаторов, принципы их работы и посмотрим, какими преимуществами они обладают. На сегодняшний день, самыми распространенными и популярными вариаторами можно назвать тороидальные, гидростатические, цепные и клиноременные вариаторы, имеющие шкивы переменного диаметра.

Клиноременный вариатор и его устройство

Клиноременный вариатор является наиболее известным, по этому предлагаю начать именно с него. Он снабжен ведомым или клиновидным ремнем и шкивом. Этот вид коробки бесступенчатой не откликается на нагрузки, а его работа зависит от числа оборотов аппарата. Например, если подниматься под гору, нагрузка заднего колеса автоматически увеличится, однако, ЧП не изменится. Большинство специалистов считают такой параметр недостатком клиноременного вариатора.

Ремни этого типа называют клиновидными из-за того факта, что они в разрезе имеют форму трапеции и вклиниваются в шкив боковыми деталями. При изнашивании этих боковинок, ремень способен еще глубже вклиниваться в шкив, что делает сцепку такой же качественной.

На клиноременном вариаторе передаточное число модифицируется посредством связанной работы ведущего и ведомого шкивов. Если говорить иными словами, то элементы ведущего шкива, вращаемого коленчатым валом, пластично и ровно сжимаются, тем самым, выталкивая ремень дальше от центра. При такой процедуре, ведомый шкив способен разжиматься и ремень, мягко утопая в нем, приближается к центру. Следовательно, передаточное число меняется от коленвала и направляется к заднему колесу.

Ведущий и ведомый шкив отличаются тем, что на первом вместо роликов бывает установлена пружина.

Что касается принципа работы клиноременного типа вариатора, то его также можно объяснить способом двух однотипных карандашей. Для этого, необходимо поставить их на столе параллельно друг другу. Далее, следует стянуть их резинкой, а потом покрутить один из них. Несомненно, второй предмет начнет крутиться одновременно с ним и, что интересно, с такой же скоростью. Однако, если у карандашей диаметр сечения будет разным, ситуация не повторится.

Карандаши разного диаметра все таки будут вращаться, но немного иначе. Пока карандаш большого сечения сделает один оборот, тот, что поменьше, успеет сделать два.

Похожий с карандашами принцип действия, имеют и различные вариаторы. Однако, как уже было сказано выше, клиноременные типы устройства имеют два шкива, которые изготовлены в виде конусов, из-за чего у вариатора все время меняется диаметр карандашей. Обычно, шкивы обращены друг к другу своими концами, а ремень зажимается между ними.

При относительном взаимном перемещении, шкивы очень похожи на карандаши, которые все время меняют свой диаметр. Эти шкивы зачастую снабжены системой гидравлики, хотя иногда подключают и сервопривод. В результате этого, половинки обеих шкивов синхронно раздвигаются и сдвигаются. В случае, если один расположен на ведущем валу, идущим от двигателя, а второй из них — на ведомом, который идет к колесам, перемена ПЧ произойдет намного шире.

Кроме того, вариаторы этого типа иногда снабжают устройством, отвечающим за перемену направления вращения вала, когда включена задняя передача.

Ремень вариатора и его конструкция

Кстати, на таком вариаторе стоит очень даже необычный ремень. Он изготовлен из смеси ткани и резины и совсем не похож на ремни, вращаемые разнообразные генераторы или иные навесные механизмы. Ведь обычный ремень не смог бы выдержать и тысячи километров.

Ремни в вариаторах имеют довольно сложную конструкцию. Как правило, им является стальная лента, которая покрыта железными элементами. На набор этих стальных тросов в поперек нанизано очень много тонких пластинок, которые по форме напоминают трапецию. Края этих лент входят в контакт со шкивами.

Именно благодаря такой системе и был придуман толкающий ремень, который обеими половинками передает мощность от одного к другому шкиву.

Тороидный вариатор, устройство и принцип работы

Такой вариатор вместо шкивов и ремней оснащен роликами и колесами. Такая система немного другая, но, по сути, все ее элементы выполняют точно такие же функции, как и клиноременный тип вариатора, а также, дают один результат — постоянное изменение трансмиссии.

Работает тороидный вариатор по следующей схеме. Один диск соединяется с мотором, а второй — с валом кардана. Первым диском является ведущий вал, а другим — ведомый. Между дисками находятся ролики и колеса ( а не ремень ), передающие друг другу мощность.

Колеса вращаются вокруг двух валов — горизонтального и вертикального. В результате этого, колеса соприкасаются с дисками в разнообразных областях. При соприкасании колес возле центра с ведущим диском, они контактируют около обода с ведомым, это увеличивает крутящий момент и снижает скорость. Это и называют высокой передачей или овердрайвом.

Гидростатический вариатор, устройство и принцип работы

Оба, вышеописанные типа вариаторов, работали посредством радиуса точек, которые контактируют между двумя объектами, что вращаются. Однако, гидростатический вариатор отличается совсем другим принципом работы, а именно, применением насосов переменного объема. И движение здесь обеспечивает гидростатический насос.

Как ремонтировать вариаторы, советы профессионалов

Ремонтируют вариаторы также, как и автоматическую коробку передач. При нарушении правил их эксплуатации, они также выходят из строя, по этому не стоит ими пренебрегать. Специалисты советуют проводить диагностику вариаторов хотя бы раз в год. Если вы слышите странные толчки или шумы в коробке, не стоит откладывать, необходимо провести диагностику в специальном центре. Иначе дорогостоящего ремонта вам явно не избежать.
Интересно то, что с каждым днем, машины с вариаторами стают все более распространенными и востребоваными, хоть и цена на них довольно разная.
Что касается ремонта ремня, то каждый автомобилист вполне может провести его самостоятельно, так как ничего сложного в этом нет.

Что такое бесступенчатая трансмиссия?

Бесступенчатая трансмиссия, или бесступенчатая трансмиссия, плавно меняет бесконечный диапазон эффективных передаточных чисел во время вождения, в то время как другие виды механических трансмиссий предлагают фиксированное число передаточных чисел и жесткие переключения между ними, как объясняется сертифицированным ремонтом трансмиссии. Системы трансмиссии CVT также известны как односкоростные, бесступенчатые и бесступенчатые трансмиссии.

Бесступенчатый характер вариатора обеспечивает беспрецедентную гибкость, которая поддерживает постоянную угловую скорость независимо от выходной скорости. Кроме того, бесступенчатая трансмиссия делает ускорение плавным и обеспечивает повышенную экономию топлива.

История вариатора

Несмотря на то, что вариатор только недавно завоевал популярность, благодаря новым инновациям, обеспечивающим большую эффективность, конструкция существовала веками — Леонардо да Винчи разработал первый вариатор в 1490 году, хотя официально он не был запатентован до тех пор, пока 1886 г. от Даймлера и Бенца.

Впервые вариатор получил известность в 1910 году, когда мотоциклы Zenit построили модель вариатора, настолько эффективную, что ее запретили участвовать в соревнованиях по скалолазанию. К концу 19В 80-х вариатор стал мейнстримом благодаря Subaru. В наши дни почти у каждого производителя есть хотя бы одна модель с бесступенчатой ​​трансмиссией.

Как работает вариатор?

В то время как в традиционной трансмиссии для переключения между заданными передачами используется множество сложных деталей, большинство систем CVT работают через систему шкивов. Короче говоря, эта система состоит из конусов на каждом шкиве, соединенных цепным ремнем. Конусы могут перемещаться, увеличивая или уменьшая диаметр ремня для изменения передаточных чисел, обеспечивая быстрое переключение на необходимое передаточное число для увеличения мощности и повышения экономии топлива.

Один шкив вариатора соединен с двигателем, а другой направляет мощность на колеса. Ширина этих шкивов меняется в зависимости от необходимой мощности; по мере того, как один становится больше, другой становится меньше. Это позволяет вариатору обеспечивать сильное и плавное ускорение, как описано в CarFax .

Существует второй, менее распространенный тип вариатора, в котором используется ряд дисков и роликов, но он работает по тому же принципу.

Хотя в вариаторах нет передач, некоторые имитируют более традиционное переключение передач. В этих трансмиссиях система ремня и шкива предназначена для перемещения в заданные точки с помощью традиционного рычага переключения передач или подрулевых переключателей на рулевом колесе.

Почему автопроизводители используют вариаторы?

Если вариаторные трансмиссии существуют так долго, почему они популярны только сейчас? Производители теперь понимают, что они, как правило, хорошо работают для своей основной клиентской базы. Бесступенчатая трансмиссия получает максимальную мощность от меньшего двигателя. Это делает ускорение более быстрым и отзывчивым, поэтому среднестатистический водитель получает больше удовольствия от вождения.

Бесступенчатая трансмиссия Плюсы

Бесступенчатая трансмиссия предлагает ряд преимуществ среднему водителю.

• Значительно улучшена экономия топлива. Современные гибриды используют вариаторы для экономии топлива, а многие газовые модели с вариатором предлагают расход топлива около 38 миль на галлон для среднего седана среднего размера.
• В соответствии с Сертифицированным ремонтом трансмиссии ехать в гору легче с вариатором. Типичная трансмиссия должна работать усерднее, чтобы найти правильное передаточное число для привода, тогда как вариатор находит точное передаточное число, необходимое почти сразу, позволяя двигателю беспрепятственно обеспечивать мощность без резких переключений.
• Поскольку нет резких переключений передач, вариаторы также позволяют вам наслаждаться плавным вождением и ускорением на любой скорости, как объясняет CarFax . Это также исключает резкое переключение на пониженную передачу, когда вы пытаетесь получить дополнительную мощность для обгона на шоссе.

Минусы трансмиссии CVT

Хотя вариатор, безусловно, может многое предложить, у него есть некоторые недостатки по сравнению с традиционной трансмиссией согласно Samarins .

9Системы вариатора 0041 обычно дороже традиционных аналогов.
• Затраты на ремонт и замену также могут быть более высокими, до нескольких тысяч долларов, вероятно, потому, что системы CVT обычно не служат так долго, как традиционные системы. Они могут выйти из строя примерно через 100 000 миль, в то время как традиционная трансмиссия может прослужить вдвое дольше.
• Хотя вариатор отлично подходит для среднего водителя, он не предназначен для высокопроизводительных ситуаций, как Сертифицированный ремонт трансмиссии объясняет. Бесступенчатые трансмиссии не могут справиться с увеличенной мощностью, поэтому они не используются на спортивных купе и спортивных автомобилях.
• Как объясняет Car Engineer, восприятие шума водителем также сильно отличается от восприятия шума ступенчатой ​​автоматической коробкой передач или механической коробкой передач, что привело к относительно низкому уровню признания.

На что обратить внимание при покупке подержанного автомобиля с вариатором

Прежде чем покупать подержанный автомобиль с вариатором, вам необходимо провести дополнительные исследования, как это рекомендовано Самарины . Из-за затрат на замену вариатора обязательно сделайте тест-драйв, проведите осмотр и проверьте гарантию на него.

Во время тестового вождения обращайте внимание на следующее:

• Медленное переключение: Хотя вам не нужно переключать вариатор с первой на вторую передачу, вы должны переключаться между парковкой, движением и задним ходом. Если для переключения передачи требуется больше секунды или около того, это может указывать на неисправный вариатор, который вскоре может выйти из строя.
• Странные звуки: вариаторы, естественно, громче, чем их традиционные аналоги, но они не должны быть настолько громкими, чтобы жужжание и нытье были нормальными. Если вы слышите чрезмерный шум при ускорении, это красный флаг.
• Пробуксовка: при ускорении вы должны ощущать непрерывное плавное ускорение. Если он проскальзывает или на мгновение теряет мощность, вариатор неисправен.
• Рывки при переключении передач: при переключении передач никогда не должно происходить рывков или толчков автомобиля.
• Нестабильные обороты: вариатор должен оставаться постоянным, поэтому, если вы заметите колебания оборотов во время движения с постоянной скоростью, это может указывать на проблему.
• Грязная трансмиссионная жидкость: Если трансмиссионная жидкость грязная, среди прочих проблем это может указывать на проблему с вариатором.

Бесступенчатая трансмиссия: итоги

Бесступенчатая трансмиссия может улучшить впечатления водителя среднего уровня в соответствии с Сертифицированный ремонт трансмиссии . Это может повысить эффективность и помочь с крутыми склонами. Это особенно полезно в горных районах. Просто помните, что эти трансмиссии могут стоить дорого как при первоначальной покупке, так и при затратах на ремонт. Вот почему важно убедиться, что на него распространяется гарантия.

Преимущество CVT заключается в его простоте, как объясняет Edmunds . По сравнению со сложным набором из сотен компонентов традиционной трансмиссии, вариатор состоит только из ремня, ведущего шкива, шкива, чувствительного к крутящему моменту, и нескольких микропроцессоров и датчиков. Это делает вариатор более адаптируемым, чем его традиционные аналоги, обеспечивая плавную езду и плавное ускорение, несмотря на меняющиеся дорожные условия.

Информация и исследования в этой статье проверены сертифицированным ASE главным техническим специалистом Дуэйн Сайалун из YourMechanic.com . Для любых отзывов или запросов на исправление, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону [email protected] .

Источники:

https://www.edmunds.com/car-technology/cvt-enters-the-mainstream.html

https://certifiedtransmissionrepair.com/cvt-transmissions-pros-cons /

https://www.caranddriver.com/features/a28200003/transmission-fluid-check/

https://www.samarins.com/check/cvt.html

http://www. car-engineer.com/the-continuously-variable-transmission-cvt/

https:/ /www.carfax.com/blog/CVT-pros-and-cons

https://www.caranddriver.com/features/a15113275/how-cvt-transmissions-are-getting-their-groove-back- feature/

Разница между автоматической и бесступенчатой ​​трансмиссией

Если вы недавно покупали автомобиль, возможно, вы слышали термин бесступенчатая трансмиссия и задавались вопросом, что это такое. В течение многих лет общеизвестно, что существует только два типа трансмиссий: автоматическая и механическая. Технически это по-прежнему верно, поскольку трансмиссия CVT является типом автоматической трансмиссии, однако вариаторная трансмиссия или бесступенчатая трансмиссия отличается тем, что она безупречно изменяется в бесконечном диапазоне передаточных чисел, тогда как стандартные автоматические трансмиссии традиционно имеют фиксированное число передаточных чисел. К концу этой статьи вы поймете разницу между автоматическими и бесступенчатыми коробками передач и принцип их работы.

Автоматические коробки передач содержат сложный набор шестерен, тормозов, сцеплений и основных устройств. Обычная автоматика имеет конечное количество передач, называемых скоростями. Например, вы, возможно, слышали термин «6-ступенчатый автомат». Это относится к шести передачам в коробке передач. Каждая передача настроена на достижение определенной скорости автомобиля; когда водитель продолжает ускоряться, трансмиссия должна переключаться на более высокие передачи, начиная с первой, второй и так далее.

Для сравнения, бесступенчатая трансмиссия обеспечивает наиболее эффективную частоту вращения двигателя для каждой дорожной ситуации и постоянна, даже если автомобиль быстро ускоряется. Хотя нет никакого сравнения в том, как работает вариатор с точки зрения водителя, как и при переключении передач с парковки на драйв, все остальное немного сложнее. Бесступенчатая трансмиссия не имеет отдельных передач, вместо этого у нее есть одна передача, регулируемая для всех условий движения. В отличие от обычных автоматических коробок передач, водители не почувствуют переключения с одной передачи на другую. Вместо этого водители заметят изменение частоты вращения двигателя или оборотов, часто выше при ускорении и ниже при движении. Бесступенчатые трансмиссии являются примером того, как производители транспортных средств изо дня в день совершенствуют автомобили. И хотя это новый способ создания мощности, вариаторы в последние годы набирают все большую популярность.

Как работают вариаторы

В вариаторах имеется множество микропроцессоров и датчиков, но гидравлическое давление, натяжение пружины или центробежная сила, используемые для создания усилия, необходимого для регулировки двух шкивов, являются ключом к использованию технологии. Два шкива известны как ведущий «входной» шкив и ведомый «выходной» шкив. Ведущий шкив соединен с коленчатым валом двигателя. Ведущий шкив также может называться входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя поступает в трансмиссию. Ведомый шкив назван так потому, что его вращает ведущий шкив. Также называемый выходным шкивом, он передает энергию на карданный вал.

Ремень проходит в канавке между двумя конусами на каждом шкиве. Когда два конуса шкива находятся далеко друг от друга, диаметр увеличивается, ремень движется ниже в канавке, а радиус петли ремня, движущейся вокруг шкива, уменьшается. Расстояние между центром шкивов и местом, где ремень соприкасается с канавкой, называется радиусом наклона. Передаточное число определяется отношением радиуса делительной окружности ведущего шкива к радиусу делительной окружности ведомого шкива. Когда один шкив увеличивает свой диапазон, другой уменьшает, чтобы ремень оставался натянутым. По мере того, как шкивы изменяют свой радиус, вместе они создают бесконечное число передаточных чисел в диапазоне от низкого до высокого.

Подходит ли вам вариатор?

Бесступенчатая трансмиссия обеспечивает незначительное увеличение расхода топлива на галлон, особенно для городских водителей.