Вариативная (бесступенчатая) автоматическая коробка передач, еще совсем недавно считалась редкостью. Сегодня же она все чаще устанавливается на современные автомобили. Например, вариатора часто устанавливают в новых автомобилях Mercedes-Benz, Audi, Ford, Subaru, Toyota, Honda, Nissan и других мировых автомобильных марках.
Многие, просматривая автомобильные издания либо таблицы, в которых представлены технические характеристики, даже не будучи собственником машины с вариативной коробкой, непременно встречали слово «вариатор». К автоматическим, а тем более к механическим коробкам переключения передач все уже давно привыкли. О вариаторе же слышится гораздо реже. Однако это не какая-нибудь новая современная разработка, его изобрели несколько веков назад.
Устройство вариатора
Вариатор (от лат. variātor — «изменитель») или CVT (continuously variable transmission), внешне является той же автоматической коробкой передач. По внешним показателям АКПП от вариатора нельзя, поскольку его рычаг ничем не отличается от рычага привычной всем АКПП, даже режимы переключения аналогичны: P, R, N, D. Но, безусловно, принцип работы вариатора абсолютно иной. Так, в нем нет стандартного, фиксированного количества передач трансмиссии (например, I передача, II передача и т.д.). Вариатор имеет большое множество передач, которые постоянно варьируются. От этого и пошло название самого агрегата. Благодаря именно этому нет никаких толчков ни на старте движения авто или обгоне, ни при повышении/понижении оборотов. По мере разгона автомобиля или его замедления вариатор очень плавно и аккуратно меняет передаточное число.
Как работает вариатор?
Вариаторов существует много типов, всё зависит от устройства. Каждый автопроизводитель выбирает тот или иной вариатор. Это и клиноременные, и цепные, и тороидальные, однако бывают и другие виды привода. Принцип работы наиболее распространенного типа вариатора — клиноременного со шкивами переменного диаметра мы и поговорим дальше.
Для более понятного представления устройства данного вариатора давайте представим две одинаковые параллельные трубки, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга. Они стянуты резиновым кольцом, и если начать прокручивать одну трубку, то сразу же будет крутиться и другая, причем с одинаковой скоростью. Но диаметр этих трубок будет разный, то и соотношение скоростей будет совершенном другое – более узкая трубка будет крутиться быстрее, чем широкая.
Принцип действия вариатора аналогичен, только диаметр этих трубок (цилиндров) у него всегда меняется. Он имеет два шкива, каждый из них представляет собой пару конусов, которые расположены друг к другу вершинами. Между данными шкивами зажат специальный клиновый ремень.
Двигаясь в направлении друг к другу и обратно, каждая пара конусов изменяет рабочий диаметр шкивов. Если конусы раздвигаются, то обращенный к ним ребрами ремень будет проваливаться в середину шкива, тем самым огибать его по меньшему радиусу. Но если конусы двигаются друг к другу, то радиус получится больший.
Управление шкивами, как правило, происходит посредством гидравлической системы, строго синхронизирующая расхождение конусов одного шкива и сближение конусов другого. Один из этих шкивов находится на ведомом валу, идущем к колесам, а второй – на ведущем, идущем от двигателя. Благодаря чему возможно настроить изменение передаточного отношения в довольно широком диапазоне.
Чтобы обеспечить возможность совершение машиной заднего хода, в вариаторной коробке имеется специальный узел, изменяющий направление вращения выходного вала. Таким узлом может являться, к примеру, планетарная передача.
Что касается ремня вариатора, то этот вопрос требует особого внимания (см. «Принцип работы ремня вариатора (CVT)«). Поскольку традиционный прорезиненный текстильный ремень, который применяется для привода кондиционера или генератора и другого подобного оборудования, в нашем случае не походит, ведь его ресурс будет слишком маленьким и порвется он очень быстро. На клиноременные вариаторы устанавливаются ремни с достаточно сложной конструкцией.
В качестве толкающего устройства (ремня) может служить стальная лента со специальным покрытием или же наборная лента (совокупность стальных тросов) со сложным сечением, имеющая большое количество тонких пластинок из стали в форме трапеции. Эти пластинки соприкасаются со шкивами, благодаря чему происходит взаимодействие. Нужно сказать, что именно благодаря данному устройству ремень вариатора обладает толкающим свойством и способностью передавать мощность. Простой ремень здесь бы сложился, попытавшись передать обратное усилие, а стальной ремень, наоборот, становится более жестким.
В качестве вариаторного ремня также может выступать и широкая цепь из стальных пластин, края которых взаимодействуют с конусами шкивов. Такой ремень, например, применяется в вариаторах автомобилей «Ауди».
Смазывается цепь специальной жидкостью, способной при сильном давлении на нее в том месте, где она контактирует со шкивом, изменять свое фазовое состояние. Поэтому цепь хорошо передает очень большие усилия, практически не проскальзывая, а ведь площадь соприкосновения довольно небольшая.
