Из всего перечня разнообразных видов вариаторных коробок передач на автомобилях «укоренились» лишь два — тороидный и клиноременный вариаторы. Но всё же наибольшую популярность получил последний вид.
Впервые клиноременный вариатор Variomatic в 1959 году установили на легковой автомобиль DAF. Его приемником стал вариатор Transmatic, который устанавливали на автомобили Ford и Fiat с 1984 года. Сегодня же данный вид вариаторов полюбился многими производителями автомобилей. За счет различных конструкций, названия вариаторов так же отличаются и бывают:
- Autotronic от Мерседес-Бенц;
- Ecotronic, Durashift CVT от Форд;
- Lineartronic от Субару;
- Multitronic от Ауди;
- Multidrive от Тойота;
- Multimatic от Хонда;
- Xtronic, Hyper от Ниссан;
- Вариаторы CVT (continuously variable transmission) также нашли своё предназначение на некоторых моделях Крайслер (Додж, Джип), Фиат, Мини, Мицубиси, Опель, Пежо и других автомобилях. Наиболее распространенный тороидный вариатор называется Extroid, который устанавливается на авто марки Ниссан.
Клиноременная вариаторная коробка состоит из одной, реже двух ременных передач. Передача состоит из двух шкивов, которые соединены клиновидным ремнем. Шкив состоит из двух конических дисков (с углом наклона 20°), которые способны раздвигаться и сдвигаться, тем самым позволяя изменять диаметр шкива. Движение конусов происходит посредством гидравлического давления, центробежной силы, усилия пружин.
На первых клиноременных вариаторах использовался резиновый ремень. Он был довольно недолговечен (ресурс 50 тыс. км), недостаточно гибкий и с малым диапазоном регулирования. В настоящее время во многих вариаторах применяется гибкий металлический ремень, изготавливаемый из нескольких (10-12) стальных полос и связанных с ней фасонных частей в виде бабочки. Вращательная передача производится за счет сил трения между поверхностью ремня и шкивами. Такие ремни долговечны, имеют высокую прочность, гибкость и низкий уровень шума. Благодаря клиновидному ремню из стали сегодня вариаторы широко применяются на автомобилях.
Вариаторы Lineartronic и Multitronic имеют металлическую цепь вместо ремня. Такие вариативные коробки называются клиноцепным вариатором. Данная цепь состоит из соединенных осями пластин. Благодаря этой конструкции цепь имеет лучшую гибкость. По сравнению с клиноременым вариатором, где крутящий момент передается боковой поверхностью ремня, у клиноцепного вариатора крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи. В местах точечного контакта с коническими дисками появляется высокое напряжения, которое компенсируется благодаря специальному изготовлению конических дисков из подшипниковой (высокопрочной) стали. Клиноцепной вариатор обладает самой низкой потерей при передаче крутящего момента и самым высоким КПД.
Из-за своей конструкции, вариаторная передача не способная осуществить реверсивное движение. Для возможности движения автомобиля задним ходом в вариаторе используются дополнительные механизмы (например, планетарный редуктор).
Система управления в вариаторных коробках передач обычно электронная. Она регулирует синхронное изменение диаметра вариаторных шкивов в соответствии с режимами работы мотора, обеспечивает работу планетарного редуктора и управление сцеплением.
Принцип работы клиноременного вариатора описан в предыдущей статье.
Особенности конструкции и принцип действия тороидного вариатора
Тороидный вариатор состоит из двух соосных валов с тороидной (сферической) поверхностью. Между этими поверхностями зажаты ролики.
Если ролик меняет свое положение относительно поперечной плоскости, осуществляется изменение передаточного числа в ту или другую сторону. Когда положение ролика горизонтальное, ведомое колесо вращается с такой же скоростью, как и скорость вращения ведущего колеса. Однако если ролик повернется, тогда происходит мгновенное изменение скорости вращения ведомого колеса по отношению к ведущему. Так как в пятне контакта ролика и поверхности колеса образуется достаточно серьезное усилие, проектировщики таких вариаторов предусмотрели применение специальных устройств, которые способствуют преодолению притяжения ролика к поверхности колеса. Например, тороидальная система Extroid, которая используется на многих моделях Ниссан, имеет специальное устройство, управляющееся электроникой. С помощью такого устройства прецизионный гидромеханизм меняет расположение узла с роликами на очень малую величину в вертикальной плоскости. Сдвиг, который происходит относительно оси колес, вызывает самостоятельный поворот ролика.
