Принцип работы вариаторной коробки: Как работает вариатор — принцип работы, устройство

Принцип работы вариаторной коробки передач

Коробка вариатор: как устроена, основные принципы работы, достоинства и недостатки. Что мешает завоевать ей лидерство среди других трансмиссий

Традиционно коробка переключения передач подразумевает под собой переключение передачи с одной на другую. Это осуществляется при выборе водителем или электроникой необходимой пары шестерен, которые создадут нужное передаточное число. На таком принципе основана работа механической и автоматической коробок передач. Но вариаторная коробка передач изменила данную традицию, внеся новые понятия в передаче крутящего момента от двигателя к колесам.

Содержание

1. Немного истории
2. Устройство и принцип работы вариаторной коробки
3. Клиноременный механизм
4. Клиноцепной механизм
5. Управляющие устройства
6. Плюсы и минусы вариаторов
7. Подводя итоги

Немного истории

Принцип действия, на котором основана работа вариатора был замечен Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первый патент на это изобретение был получен в конце XIX века, а первые автомобили, имеющие вариатор, увидели свет только в 50-х годах прошлого века, когда инженеры компании DAF установили его на легковые автомобили, выпускаемые серийно. Чуть позже к ним присоединился концерн VOLVO. Но основное распространение коробка вариатор получила совсем недавно — в середине 90-х годов.

Вариаторная коробка передач Nissan

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии в заданном числе оборотов коленчатого вала. Основным преимуществом вариатора является его оптимальный выбор соотношения оборотов двигателя и нагрузки на трансмиссию. Такой подход позволяет эффективно использовать мощностные показатели мотора, существенно экономить топливо. Кроме этого, плавное непрерывное изменение передаточного числа вариатора, сопровождающееся полным отсутствием рывков, дает самый высокий уровень комфорта при движении для водителя и пассажиров.

Основным стопором развития вариаторной трансмиссии является довольно высокая сложность передачи большого крутящего момента. Именно поэтому первое распространение коробка вариатор получила на малолитражных автомобилях, имеющих небольшую мощность двигателя. Но, тем не менее сегодня, с ростом технологий и внедрением в конструкцию металлических ремней, производители начали устанавливать вариаторы на автомобили мощностью свыше 200 л. с.

На сегодняшний момент распространение получили только три типа устройства вариаторов, такие, как клиноременный, тороидальный и совсем недавно разработанный клиноцепной механизм, применяемый в вариаторах Multitronic от Audi.

Устройство и принцип работы вариаторной коробки

Коробка вариатор состоит из следующих устройств:

• Механизм, передающий крутящий момент от двигателя на вариатор. Он же заведует разъединением двигателя и коробки — нейтральной передачей;
• Собственно вариаторный механизм;
• Электронная система управления;
• Механизм, обеспечивающий движение задним ходом.

Для соединения и разъединения двигателя с коробкой применяют несколько видов сцепления:

• Гидротрансформатор, являющийся наиболее применяемым устройством;
• Мокрое многодисковое сцепление под электронным управлением;
• Автоматическое центробежное сцепление;
• Электронное электромагнитное сцепление.

Наиболее часто совместно с вариатором применяется гидротрансформаторное сцепление. Такое сочетание обеспечивает наибольшую плавность передачи крутящего момента и, значит, большую долговечность механизма.

Чтобы понять, как работает коробка вариатор, стоит обратить внимание на велосипед, имеющий возможность переключения скоростей. Между двумя звездочками натянута цепь, которая передает крутящий момент. Задние звездочки имеют различный диаметр, и при выборе одной из них создается необходимое усилие для передвижения. Чем больше разница в диаметрах между ведущей и ведомой звездами, тем выше скорость движение. Чем меньше разница — тем больше тяговый момент, необходимый для преодоления сложных участков дороги. Такое же принципиальное действие заложено в вариаторе, только вместо звездочек и механизма, жестко переключающего передачи, используются раздвижные шкивы, состоящие из двух конусов, имеющих возможность перемещаться относительно друг друга по одной оси. Вместо обычной цепи в вариаторе работает клиноременная передача или специальная наборная цепь, состоящая из наборных пластин, соединенных между собой осями.

Клиноременный механизм

Самым распространенным на сегодня является клиноременный механизм. Такое устройство состоит из двух шкивов, соединенных между собой одним, реже двумя клиновидными ремнями. Шкивы состоят из конусов, способных передвигаться относительно друг друга при помощи актуаторов, которые приводятся в действие гидравлическим насосом. Насос, в свою очередь, работает под управлением электроники, центробежной силы или под усилием пружин. Конические диски, перемещаясь относительно друг друга, изменяют диаметр шкива, тем самым меняя передаточное число коробки передач. Угол наклона конусов в 20 градусов обеспечивает наилучшее сцепление ремня со шкивами с наименьшим сопротивлением.

Раздвижной шкив

Изначально коробка вариатор имела резиновый клиновидный ремень, передающий тяговое усилие. Такое устройство не позволяло передавать высокий крутящий момент, обладало малой долговечностью и большим радиусом изгиба (более 90 мм), что давало малый разбег регулирования.

Но с изобретением гибкого металлического ремня, эти недостатки были решены. Сейчас большинство автомобилей с вариаторной коробкой имеют ремень на металлической основе. Такое устройство ремня, состоящее из набора большого количества металлических пластин определенной формы, напоминает много бабочек, сидящих на ветке. Связаны они между собой гибким соединением, позволяющим значительно уменьшить радиус изгиба до 30 мм, повысить долговечность и прочность передающего устройства. Благодаря металлической основе удалось начать применять коробки вариаторы на автомобилях, имеющих большую мощность, чем раньше.

Клиноцепной механизм

На вариаторах, установленных на автомобилях Audi, впервые была применена специальная цепная передача, получившая название клиноцепной. Такое цепное устройство состоит из набора металлических пластин, соединенных осями. Передача крутящего момента в такой коробке осуществляется при контакте торцевыми поверхностями цепи с дисками шкивов. В этих местах образуются повышенные нагрузки с высокими температурами. С нагрузками изобретатели справились применением специальной подшипниковой стали, а с высокими температурами — принудительным охлаждением трансмиссионной жидкости, применяемой в вариаторе. Благодаря высокой гибкости цепи, удалось сократить радиус изгиба до 25 мм, расширив диапазон передаточных чисел клиноцепной коробки по сравнению с клиноременной передачей.

Управляющие устройства

В силу своих конструктивных особенностей, вариаторная передача не дает возможности движения задним ходом. Такая особенность потребовала установки дополнительных механизмов. Обычно для этого используется планетарный редуктор, принцип действия которого подобен автоматической коробке передач.

Все управление вариатором осуществляется при помощи электронных устройств, передающих информацию от множества датчиков. На его работу влияют обороты двигателя, ABS, датчики уровня давления в шинах и прочие. Собирая всю эту информацию, коробка вариатор выбирает необходимое передаточное число, соответствующее минимальному расходу топлива с оптимальным тяговым усилием, нужным для преодоления дорожных условий. Раздвигая, сдвигая конусы обоих шкивов, электронике удается добиться результатов динамики и экономии топлива, приближенных или даже превышающих показатели автомобилей с механической коробкой передач.

Устройство вариатора

Плюсы и минусы вариаторов

Как все остальные механизмы переключения передач, коробка вариатор имеет свои плюсы и минусы. К положительным сторонам устройства стоит отнести следующее:

• Плавность переключения передач, точнее их отсутствие;
• Возможность использования ручного переключения по принципу Типтроника. Такая особенность имеется благодаря полностью электронному управлению коробкой;
• Равномерное распределение нагрузки на двигатель, позволяющее работать ему в оптимальном режиме, что повышает его долговечность;
• Экономичность;
• Возможность быстрого старта;
• Простота механизма, что позволяет удешевить его производство и ремонт.

К недостаткам вариатора следует отнести минусы, такие как:

• Большая зависимость от электроники4
• Невозможность буксировки;
• Высокая стоимость применяемой жидкости. Низкая периодичность ее замены;
• Наличие постоянного троллейбусного звучания при различных стилях езды, в разных скоростных режимах

Подводя итоги

Несмотря на недостатки, такая коробка передач, как вариатор, имеет свое будущее. При нахождении решения изобретателями для передачи больших усилий, вариатор будет жить и развиваться во всех сегментах автомобилестроения.

Вариатор. Устройство и принцип работы вариаторной коробки передач.

Подробности

Категория: Трансмиссия

Опубликовано: 18 декабря 2014

Просмотров: 24578

Просматривая каталоги новых автомобилей, с каждым годом все чаще в графе «тип коробки переключения передач» (КПП) можно увидеть слова «вариатор», либо же обозначение «CVT».

Что представляет из себя этот тип КПП, чем он отличается от классических «автоматов» и в чем его преимущества – этим вопросам и посвящен данный материал.

Что представляет из себя вариатор. Главное отличие вариаторной КПП от классического «автомата» или «механики» в том, что этот механизм позволяет менять передаточное число от вращающегося коленвала двигателя к ведущим колесам плавно, то есть бесступенчато.

Эта особенность дает возможность подобрать оптимальное передаточное число и крутящий момент в конкретный момент времени, то есть мощность двигателя используется максимально эффективно. Кроме того, отсутствие ступеней обуславливает отсутствие необходимости переключения между ними, то есть очень плавный разгон автомобиля.

Немного истории. Сам принцип работы вариаторной трансмиссии был придуман отнюдь не вчера . Изобретателем этого механизма считается ни кто иной, как бородатый ученый времен ренессанса, Леонардо Да Винчи. Еще в 1490-году он нарисовал схему первого вариатора.

В автомобильной промышленности эта система стала применяться в 50-х годах двадцатого века, а первопроходцем в этой области стала американская компания DAF. Стоит подчеркнуть, что типов вариаторов существует великое множество, но в автомобилестроении применяется лишь два типа – клиноременной (самый распространенный) и тороидный.

На сегодняшний день свою систему вариаторной коробки передач имеет практически каждый крупный автоконцерн. При чем, каждая система имеет некоторые свои особенности и уникальное название — у компании Ford это Ecotronic, Durashift CVT, у Mercedes-Benz – Autotronic, у Toyota – Multidrive, у Honda – Multimatic.

Составные части и принцип работы клиноременного вариатора. Основными составными частями вариатора такого типа являются:

• Шкивы. Большинство вариаторных систем состоят из двух шкивов – ведущего и ведомого. Ведущий шкив соединен с двигателем, от которого он и получает крутящий момент, ведомый – передает крутящий момент на колеса. Каждый шкив представляет из себя два конуса, направленных острыми сторонами друг к другу. Половинки обоих шкивов имеют возможность сдвигаться при помощи специального привода. Шкивы соединяются между собой клиновидным ремнем.
• Клиновидный ремень. В большинстве случаев это металлическая лента, на которую (перпендикулярно) надето большое количество трапециевидных металлических пластинок. У автомобилей Ауди вместо ремня применяется цепь.
• Система сервоприводов. Предназначена для сдвигания и раздвигания конусов шкивов. Эта система управляется автоматикой, а текущее положение конусов зависит от оборотов двигателя и скорости автомобиля.
• Автоматика. Управляет всеми системами вариаторной коробки передач, то есть на нее возложена функция определения, какое положение конусов шкивов оптимально в данный текущий момент времени и обеспечение такого положение посредством передачи сигнала на сервоприводы. Кроме того, автоматика управляет системой соединения-разъединения ведущего шкива и коленвала, являющейся аналогом сцепления (если сравнивать с обычной механической коробкой переключения передач).
• Система соединения-разъединения коленвала и ведущего шкива. В зависимости от производителя, в вариаторах применяются различные устройства. Это может быть автоматическое центробежное сцепление, электромагнитное сцепление, гидротрансформатор или так называемое «мокрое» многодисковое сцепление.

Весь механизм работы вариаторной коробки заключается в следующем. Когда автомобиль только начинает движение, конусы ведущего шкива находятся в полностью раздвинутом состоянии, то есть ремень ходит по самому маленьком радиусу. Конусы ведомого шкива напротив, полностью сдвинуты, тем самым позволяя ремню вращаться по максимальному радиусу. Это является аналогом первой передачи в механической коробке передач, когда необходимо обеспечить максимальный крутящий момент, чтобы сдвинуть автомобиль из стоящего положения.

Когда машина начинает разгоняться, автоматика анализирует скорость его движения и дает сигнал на систему сервоприводов, которые, в свою очередь, начинают сдвигать конусы ведущего шкива, выталкивая клиновой ремень наружу, и раздвигать конусы ведущего шкива, позволяя ремню постепенно утопать между ними. Тем самым и обеспечивается изменение передаточного числа в вариаторе клиноременного типа. Нетрудно догадаться, что при достижении автомобилем максимально возможной скорости, ведущий шкив находится в максимально «сведенном» состоянии, при этом конусы ведомого шкива максимально разомкнуты. Существенный минус клиноременного вариатора заключается в том, что ремень (в некотором случае это может быть цепь – например, у автомобилей Ауди) подвержен постоянным нагрузкам, соответственно именно он чаще всего выходит из строя первым. Стоимость его достаточно высока (как и цена работ по его замене) и если Вам «посчастливится» столкнуться с выходом ремня из строя – это очень ощутимо ударит по кошельку.

Тороидный вариатор. Этот тип коробки применяется автопроизводителями крайне редко, скорее в качестве различных экспериментов. Конструктив ее еще более сложен, нежели у системы с клиноременным приводом. Принцип работы тороидного вариатора заключается в том, что в тороидной поверхности (представляющей из себя полусферу и состоящей из двух дисков) зажат ролик. Передаточное число меняется, когда меняется положение ролика – то есть, когда он сдвигается, к примеру, вправо, его правая часть подходит к верху полусферы (то есть к меньшему радиусу диска) заставляя правый диск вращаться быстрее. При этом левая часть ролика задевает нижний край левого диска (полусферы), которая имеет больший диаметр и, соответственно, начинает вращаться медленнее. Чтобы обеспечить передачу крутящего момента дальше, применяется система роликов и шестеренок.

Встретить вариатор тороидного типа в обычных легковых авто на сегодняшний день достаточно сложно, так что если в салоне менеджер говорит Вам что в новой модели установлена вариаторная коробка передач, можно быть более чем на девяносто процентов уверенным, что речь идет о клиноременном типе системы.

Преимущества и недостатки вариаторных коробок переключения передач.

Для начала о приятном, то есть об их преимуществах.

• Плавность хода. Это действительно неоспоримое преимущество вариаторных коробок.
  Ни одна КПП другого типа, даже самая современная и имеющая большое количество ступеней, не сравниться с вариатором по плавности хода. Все потому, что физических ступеней вариатор просто не имеет. Хотя, многие модели с CVT автомобилей оснащены подрулевыми лепестками, позволяющие переключать «передачи» в ручном режиме. Однако эти передачи – не более чем фиксированные автоматикой определенные значения соотношения конусов ведущего и ведомого шкивов.
• Экономия топлива. Так как, в теории, вариатор максимально эффективно использует мощность двигателя, соответственно и бензина такое транспортное средства должно потреблять меньше (за счет более высокого КПД). На практике же оказывается, что машины с вариатором потребляют топлива практически так же, как и их аналоги с классической АКПП.
• Более быстрый разгон. Опять же, это скорее миф, чем реальность. Фактически, авто с вариатором разгоняются так же, как и оснащенные «автоматами» (правда, гораздо более плавно).
• Меньший шум от двигателя. Так как вариатор не загоняет обороты под максимум, соответственно и звук от двигателя более тихий. Однако водителям, пересевших с других типов КПП, эта особенность поначалу будет казаться странной. 5. Меньший износ двигателя. Опять же, из-за того, что обороты двигателя не доходят до максимально возможных. Соответственно (опять же, в тории), двигатель меньше изнашивается.

Недостатки вариатора:

• 1. Главный недостаток вариаторной коробки – сложность механизма ее устройства и относительная недолговечность. Из этого вытекает и высокая цена на обслуживание (включая дорогостоящее трансмиссионное масло для вариатора, которого обычно требуется 5-6 литров) и детали. Соответственно, если Вы собрались покупать автомобиль с пробегом больше ста тысяч километров, лучше обратите внимание на модели с классической АКПП или обычной механикой.
• 2. Отсутствие возможности резко перейти на пониженную передачу. Именно поэтому (а также из-за ограничений по возможности передачи крутящего момента) вариатор не используется в автомобилях со «спортивным» характером.
• 3. Сложности при буксировке автомобиля, вытекающие из особенности конструкции вариатора.

Выводы. Вариаторная коробка переключения передач – одна из самых технологичных на сегодняшний день. Если Вам важен в первую очередь комфорт, плавность хода и не пугает высокая стоимость обслуживания – обратите внимание на модели автомобилей, оснащенные этим устройством. Если же Вы предпочитаете спортивный стиль вождения, либо подбираете авто с пробегом – лучше присмотритесь к транспортным средствам с классическим «автоматом» или механикой.

Китай Производитель двигателей переменного тока, Двигатель постоянного тока, Поставщик мотор-редукторов

Двигатель переменного тока

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Двигатель постоянного тока

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Коробка передач

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Редукторный двигатель

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Видео

Свяжитесь сейчас

Профиль компании

{{ util. each(imageUrls, функция(imageUrl){}}

{{ }) }}

{{ если (изображениеUrls.length > 1){ }}

{{ } }}

	Вид бизнеса:	Производитель/завод, Торговая компания
	Основные продукты:	Двигатель переменного тока , Двигатель постоянного тока , Редукторный двигатель , Червячный редуктор , Винтовой редукторный двигатель
	Режим импорта и экспорта:	Иметь собственную экспортную лицензию
	Среднее время выполнения:	Время выполнения заказа в сезон пиковой нагрузки: один месяц Время выполнения заказа в межсезонье: в течение 15 рабочих дней
	Доступность OEM/ODM:	Да

Greensky Power Company Limited — международная компания, базирующаяся в Китае, которая специализируется на разработке, производстве, контроле качества и продаже электродвигателей, коробок передач и систем управления.

Миссия:

Мы стремимся развивать международную компанию по производству электродвигателей, которая может поставлять универсальные надежные продукты с ориентированным на клиента обслуживанием.

История:

Компания Greensky была основана в 2010 году Йорком Ченгом в Лос-Анджелесе, США, и переехала в Ханчжоу, Китай, в 2011 году. За последние 8 лет команда …

Посмотреть все

Выставки

7 шт.

2019 Турция Выставка

2018 Выставка СПС

2019 Выставка СПС

2019 Выставка СПС

2019 Тайланд выставка

Бразилия выставка

Бразилия выставка-1

Пошлите Ваше сообщение этому продавцу

* От:

* Кому:

г-жа Джуди Чжу

* Сообщение:

Введите от 20 до 4000 символов.

Это не то, что вы ищете?  Опубликовать запрос на поставку сейчас

Знать Какой тип коробки передач используется в автомобиле

Коробка передач в основном делится на два типа в зависимости от типа трансмиссии-

1. Автоматическая коробка передач Коробка передач:

Коробка передач, в которой различные скорости устанавливаются автоматически, называется автоматической коробкой передач. Автоматическая коробка передач обычно подразделяется на два типа:

• Планетарная коробка передач : В этом типе коробки передач не используются скользящие собачки или шестерни для включения, но различные скорости передачи достигаются простым затягиванием тормозных лент на зубчатом барабане. Он состоит из кольцевого зубчатого венца, солнечной шестерни и планетарной шестерни с водилом. Для получения разных скоростей любой из этих узлов можно удерживать от вращения с помощью тормозной связки. Зубчатый венец содержит зубья по внутренней окружности и окружен тормозной лентой. Тормозная лента приводится в действие рычагом переключения передач или рычагом, чтобы захватить зубчатый венец и удерживать его движение. Солнечная шестерня прикреплена к валу сцепления, поэтому движется вместе с движением коленчатого вала двигателя. Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении как с солнечной шестерней, так и с зубчатым венцом и могут свободно вращаться вокруг своих осей, удерживаемых несущей рамой, которая, в свою очередь, соединена с ведущим валом. Когда зубчатый венец блокируется тормозной лентой, вращающаяся солнечная шестерня заставляет планетарные шестерни вращаться. Поскольку зубчатый венец не может двигаться. Планетарные шестерни вынуждены перелезать через него. В этом положении зубчатый венец действует как направляющая, по которой перемещаются планетарные шестерни. При этом вращается ведомый вал, соединенный с водилом планетарной передачи. Когда зубчатый венец отпущен, он может свободно двигаться вследствие вращения планетарных шестерен, которые вращаются вокруг своей оси. В этом положении каретки планетарной передачи не двигаются, поэтому ведомый вал остается неподвижным. Планетарный редуктор содержит ряд таких узлов для получения различных понижений скорости.

• Гидравлический преобразователь : Гидравлический преобразователь аналогичен электрическому трансформатору. Основная цель гидротрансформатора состоит в том, чтобы зацепить ведущее звено с ведомым и увеличить крутящий момент ведомого звена. В гидротрансформаторе рабочее колесо привинчено к ведущему элементу, турбина привинчена к ведомому элементу, а неподвижные направляющие лопатки размещены между этими двумя элементами. Все эти детали заключены в единый корпус, заполненный гидравлической жидкостью. Рабочее колесо вращается вместе с ведомым элементом и через жидкость наружу за счет центробежного действия. Эта жидкость, протекающая от рабочего колеса к рабочему колесу турбины, создает крутящий момент на стационарных направляющих лопатках, которые изменяют направление движения жидкости, тем самым делая возможным преобразование крутящего момента и скорости. Разница крутящего момента между рабочим колесом и турбиной зависит от этих стационарных направляющих лопаток. Это выполняет функцию как коробки передач, так и сцепления.

2. Механическая коробка передач Коробка передач:

В этом типе трансмиссии другое передаточное число или передаточное число выбирается водителем вручную. По своей конструкции они подразделяются на три типа:

• Редуктор с раздвижной сеткой : Это один из самых старых типов. При этом шестерни на главном валу перемещаются вправо или влево для их зацепления с соответствующими шестернями на промежуточном валу для получения различной скорости. Этот тип коробки передач получил свое название из-за того, что шестерни зацепляются за счет скольжения. Одним из его недостатков является то, что для работы с этой коробкой передач требуется особый навык.

• Коробка передач с постоянным зацеплением : В этой коробке передач все шестерни постоянно находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Шестерни на главном валу вращаются свободно, не вращая главный вал. Коробка передач постоянного зацепления состоит из двух кулачковых муфт. Эти муфты расположены на главном валу, одна между шестерней сцепления и второй шестерней, а другая между первой шестерней и шестерней заднего хода. Когда левосторонняя кулачковая муфта перемещается влево с помощью рычага переключения передач, она входит в зацепление с шестерней сцепления, и автомобиль движется с максимальной скоростью. Если это сцепление скользит вправо и входит в зацепление со второй передачей, то автомобиль движется на скорости второй передачи. Таким образом, в коробке передач с постоянным зацеплением мы можем изменить передаточное число, переключив кулачковую муфту. Этот тип редуктора более популярен, чем скользящая сетка, потому что он создает низкий уровень шума и меньший износ шестерен.

• Коробка передач с синхронизатором : Эта коробка передач аналогична коробке передач с постоянным зацеплением, за исключением того, что кулачковая муфта заменена синхронизаторами.

  No related posts.