Вариатор в вашей машине: плюсы и минусы

Устройство автомобиля

11.03.2019

0 2 минуты на прочтение

В российском сообществе автомобилистов до сих пор царит предубеждение к вариаторным коробкам передач. Считается, что они ненадёжны, капризны и недолговечны.

В то же время на Западе многие с удовольствием пользуются машинами с вариатором в течение многих лет, предпочитая их всем прочим. Если объективно взглянуть на плюсы и минусы вариатора, то можно понять, как могли сформироваться две столь противоположные точки зрения на одну и ту же конструкцию КПП.

Как работает вариатор?

Обычная коробка передач состоит из нескольких валов, соединённых шестернями, через которые вращение передаётся от одного вала к другому. Мысленно замените прямые валы конусообразными, расположенными навстречу друг другу, а вместо шестерёнок накиньте на оба конуса шкив с клиновидным сечением. Именно так выглядит схематичная конструкция вариатора. Реальная коробка передач, конечно, более сложна, но ведь нам нужно просто понять, как работает этот узел.

Когда ведущий вал приходит в движение, то через шкив вращение передаётся на ведомый вал, который тоже начинает вращаться. Из-за разницы диаметров вращение передаётся с усилением, а изменение передаточного числа выполняется путём раздвигания или сближения конусов, из-за чего шкив либо сбегает к середине, уменьшая передачу, либо поднимается на край вала, благодаря чему передача повышается. Передаточное число изменяется плавно, без рывков и толчков.

В том случае, когда машине необходимо сдать назад, в вариаторе предусмотрен особый механизм, изменяющий направление, в котором вращается вал. Как правило, задний ход обеспечивается планетарной передачей.

Плюсы вариаторной коробки

Оригинальное конструкторское решение, использованное создателями вариатора, обладает множеством неоспоримых достоинств.

• Плавность изменения передаточного числа можно назвать основным достоинством вариаторной коробки. Разгон и движение по дороге выполняются без рывков и скачков, равномерно и спокойно.
• Набор скорости происходит быстрее, чем с обычной МКПП, поскольку не теряется время на моментах переключения передач.
• Автомашина никогда не будет глохнуть на подъёме или после остановки на светофоре.
• Для управления машиной с вариаторной коробкой нужны всего две педали.
• Вариатор работает очень тихо и не нуждается в специальных усилиях для шумопоглощения.
• Благодаря плавности хода и высокой динамике разгона машина более экономично расходует горючее.
• Двигатель с вариаторной коробкой более экологичен, т.к. благодаря плавности хода снижается количество вредных выбросов, уменьшается задымление окружающей среды.

Что касается количества передач, то можно смело заявить: их в вариаторной коробке бесконечное множество. Именно этим объясняется беспрецедентная плавность хода.

Минусы вариатора

Как и любая другая конструкция, вариаторная коробка передач не лишена недостатков.

• Чтобы обеспечить длительный срок службы, необходимо менять масло через 20 тыс. км пробега, тогда как для МКПП этот интервал вдвое больше. Для вариаторов требуется масло со специфическими эксплуатационными параметрами, которое не всегда бывает в обычных автомагазинах.
• Часто выходит из строя передаточный ремень, испытывающий постоянные нагрузки.
• Вариатор не может долго работать на высоких оборотах.
• При поломке автосервисы, как правило, не берутся за ремонт, а заменяют всю коробку целиком, что обходится весьма недёшево.
• Выход из строя датчика или управляющего блока приводит к отказу всей коробки.

В целом, срок службы вариатора меньше, чем у механической коробки или автомата. Он «не любит» резких смен режима движения, внезапных торможений и рывков скорости, весьма чувствителен к качеству дороги. При резком торможении на ремне появляются зазубрины и ссадины, а при частых повторениях такой ситуации он изнашивается гораздо быстрее, чем предусмотрено конструкторами.

Вывод

Машина с вариаторной коробкой произведёт впечатление идеального транспорта, если вы придерживаетесь спокойного стиля езды, не проявляете агрессии на дороге и всегда передвигаетесь по качественному дорожному покрытию. В таких условиях вариатор проявляет свои лучшие качества, радуя владельца плавностью хода, экономичностью и лёгким, простым управлением.

Если же вы любите быструю езду, изобилующую внезапными разворотами, торможениями и рывками, часто передвигаетесь по ухабистым трассам и забываете менять масло в КПП – скорее всего, вариатор вас разочарует.

Статьи по теме

Как работает автоматическая коробка передач, устройство и виды АКПП, применяемые на современных автомобилях — Autodromo

У каждого автолюбителя есть свои предпочтения касательно коробки переключения передач — для кого-то жизненно необходимо иметь полный контроль над мощностью авто, кому-то больше по душе комфорт и отсутствие лишних движений. Сегодня мы поговорим об автоматической коробке передач, её особенностях, принципе работы, преимуществах и недостатках. Это обзорная статья. Более подробно на работе каждого вида АКПП мы поговорим отдельно.

Содержание

Работа автоматической коробки передач

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) предполагает самостоятельный выбор передаточного числа трансмиссии без привлечения водителя. Главные её компоненты — устройство управления, гидротрансформатор и планетарный ряд. Гидротрансформатор устанавливается рядом с двигателем.

В его корпусе располагаются турбинное и насосное колеса, а также статор. Насосное колесо и коленвал связаны между собой. Вращаясь, крыльчатка насосного колеса направляет поток масла на турбинное колесо, тем самым раскручивая его. Энергия, которая остается после передачи крутящего момента, направляется статором назад к крыльчатке, тем самым еще больше усиливая ее вращение и, соответственно, крутящий момент. Энергия реверсивного масляного потока зависит от разности скоростей вращения насосного и турбинного колес.

Скорость вращения насосного колеса всегда превышает скорость движения турбинного, причем с возрастанием скорости движения автомобиля эта разница уменьшается, как и проскальзывание турбинного колеса относительно насосного.

Когда поток масла начнет вращать статор, крутящий момент прекращает свой рост, и гидротрансформатор, по сути, работает как гидромуфта. В этом случае КПД практически не превышает 85 %, при этом выделяется большое количество тепловой энергии; чтобы справиться с этим, есть механизм блокировки насосного и турбинного колес, который активируется командой устройства управления.

Планетарные ряды являют собой системы шестерен, связанные между собой механически, которые передают вращение со входного вала на колеса. Они необходимы для движения задним ходом и увеличения крутящего момента. Планетарная передача использует только один центральный вал, является довольно компактной и переключает передачи путем блокировки и разблокировки элементов ряда. Этот процесс регулирует управляющий механизм, благодаря чему переключение происходит ровно, без толчков и потери мощности.

Как работает вариаторная коробка передач

Вариаторная коробка передач состоит из вариаторной передачи, механизма перевода в нейтральное положение, механизма, который отвечает за движение задним ходом, блока управления. В основе её конструкции — два шкива, которые соединяются ремнем, причем каждый состоит из двух дисков конической формы, которые могут сдвигаться и раздвигаться, меняя диаметр.

Когда у ведущего шкива диски разведены, он имеет малый диаметр (низкие обороты двигателя). В этот же момент диски ведомого шкива сжаты. Когда скорость вырастает, диаметр ведомого шкива становится меньше, в то время как ведущего — увеличивается; передаточное число меняется. Вариатор поддерживает те обороты мотора, при которых можно получить максимальную мощность.

Изменение диаметров шкивов и передаточных чисел позволяет уменьшить или увеличить скорость автомобиля. Благодаря такой конструкции вариаторная коробка передач отличается плавным бесступенчатым переключением скоростей и экономичностью.

Работа роботизированной коробки передач

Роботизированная коробка передач в плане использования её водителем мало чем отличается от механических коробок: главное отличие — выбор передачи обеспечивают сервоприводы (электромоторы с исполнительным механизмом и редуктором), которыми управляет электронный блок.

При работе в автоматическом режиме за смену передачи отвечает компьютер, который отдает соответствующую команду после обработки данных об оборотах двигателя, скорости движения, информации бортовых систем. В ручном режиме работы водитель повышает или понижает скорости благодаря селектору.

Главным недостатком такого типа коробки передач считается медлительность при переключении, что оборачивается увеличением расхода топлива.

Типтроник

Коробка передач Типтроник при работе в автоматическом режиме напоминает гидравлическую коробку-автомат, но при этом присутствует и режим ручного управления, который позволяет устанавливать диапазон передач, вручную включать определенную скорость. Для этого предусмотрен рычаг, который переводится в специальное положение и передвигается короткими толчками к значкам «+» и «-«.

Эксплуатация автоматической коробки передач отличается от механики, особенно это заметно в холодное время года. Автомобиль с такой АКПП следует хорошо прогреть, саму коробку, а при езде, по-возможности, использовать режим ручного переключения или режим вождения в гололед. Если машина застряла в снегу, выбраться будет сложнее, так что придется тщательно планировать маршрут.

Как работает коробка-вариатор?

Коробка-вариатор заменена на автомат и стандартную механику. Его часто путают с типтроником, однако это разные вещи. Что это за коробка?

Вариатор — механическая трансмиссия, способная плавно и без рывков изменять передаточное число в определенном интервале управления. В этом случае он меняется автоматически или вручную.
Вариатор используется в тех устройствах, где требуется изменение бесступенчатого передаточного отношения. Это могут быть мотоциклы, автомобили, снегоходы, мотороллеры, мешалки, металлорежущие станки, конвейеры и т. д. В стационарных устройствах обычно применяют регулируемый электропривод.

Простейшая форма вариатора

Возьмите два цилиндра (например, два простых карандаша) и поставьте их на небольшом расстоянии друг от друга. Стяните их резинкой и начните скручивать одну из них. Вы можете заметить, что другой карандаш начинает вращаться с той же скоростью. А вот если цилиндры разного диаметра, то картина будет совсем другая. Один будет вращаться медленнее, а другой быстрее. По такому принципу устроена коробка-вариатор. Только вот диаметр этих «цилиндров» постоянно меняется.

Ремень в вариаторе

Конечно, резиновый или тканевый ремень пару сотен километров в такой коробке не прослужил бы. Ремни в вариаторах имеют очень сложную конструкцию. Обычно используется набор металлических лент – с покрытием или просто набор трапециевидных пластин, края которых соприкасаются со шкивами. Также в качестве ремня в вариаторе может выступать и широкая пластинчатая цепь из стали, соприкасающаяся краями с конусами. Именно такая цепь установлена ​​на некоторых автомобилях Audi.

Для смазки используется специальная жидкость, меняющая фазовое состояние при достаточно сильном давлении (происходит в месте контакта ремня со шкивом). По этой причине цепь передает значительное усилие без проскальзывания.
Как коробка-вариатор изменит количество передач при наборе скорости зависит от управляющей программы. Если при разгоне на обычном автомобиле мы крутим двигатель на каждой скорости и затем переходим к следующей, то при разгоне автомобиля с вариатором мотор работает с той же скоростью. Соотношение передаточного числа изменяется плавно.

Многие теперь знают, как работает коробка-автомат. А вот езда на машине с вариатором немного другая. Во-первых, это создает необычное ощущение. При разгоне двигатель автомобиля выходит на большие обороты и держится на них заданные обороты, воя как пылесос. Но при этом скорость разгона увеличивается, так как время на переключение ступеней не тратится. Это преимущество, которым обладает коробка-вариатор.

Коробка-вариатор: отзывы

Плюсы: малый вес, работа на максималках без рывков, экономия топлива, большой ресурс при правильном обслуживании, комфорт (так как нет передач), нет потери в динамике, возможна быстрая езда.

Минусы: дорогой ремонт и обслуживание, малый ресурс при неправильном обслуживании или при его отсутствии, причем этот ресурс меньше, чем у автоматических коробок.

Сборка за один день — изготовление вариатора UGEARS с ременным приводом. Система трансмиссии STEM Lab kit — borg

Некоторые люди могут увлечься наукой, просто посмотрев эпизод Discovery How It’s Made. Но часто достаточно одного личного открытия, какого-нибудь объекта в движении, любопытной силы природы или немыслимого технического усовершенствования, и внезапно открывается более широкий мир. Для меня это был мой папа, делающий простенький телеграфный аппарат, а позже дивящийся моему первому полету на самолете, наконец наглядно понявший, как облака отбрасывают тени на землю. Сегодня мы представляем финальную сборку в наших испытаниях производителя моделей 9.0008 UGEARS’

  Комплект штока Серия инженерных 3D-моделей (ознакомьтесь с другими нашими сборками, если вы пропустили их: арифметический комплект 2-в-1 (обзор здесь), редуктор (обзор здесь), Генератор случайных чисел (обзор здесь). ) и рассмотренный здесь тахометр). Сегодняшняя сборка представляет собой полностью действующую, прочную фанерную 3D-модель для изучения бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT) изобретателя Милтона Отелло Ривза 1879 года или Variator , впервые использовавшейся на лесопилках, шерстяных фабриках и других механиках промышленной революции, как часть автомобильных двигателей и любая машина, требующая плавного изменения передаточных чисел.

Вариатор не требует клея, не требует шлифовки, все, что находится в коробке, является частью серии UGEARS STEM Lab, образовательных инструментов и забавных моделей, которые предназначены не только для детей, но и для любой семьи. вызвать интерес к науке и, в частности, к пониманию базовой инженерной сборки и проектирования.

Лаборатория UGEARS STEM Вариатор представляет собой полностью функциональную деревянную копию фрикционного конуса вариатора с ременным приводом. Передаточное отношение изменяется перемещением ремня или колеса вверх и вниз по оси конического ролика. Ремень приводится в действие вручную с помощью редуктора. Затем вращение передается на конусные шкивы. Меняйте передачи с помощью вилки трансмиссии, и строители могут видеть, как скорость шкива ведомого конуса увеличивается или уменьшается, в то время как скорость шкива ведущего конуса остается неизменной. Благодаря открытому дизайну модели весь процесс виден, чтобы удовлетворить пытливые умы.

В коробке есть все, что вам нужно для создания 3D, рабочая фанера Вариатор : четыре листа предварительно вырезанной фанеры, кусок воскового мелка для уменьшения трения, резиновые ленты, инструмент для выдавливания, облегчающий извлечение из листы мелких деталей и соединительные детали для дополнительного крепления модели тахометра.

Как и в случае с другими билдами, требуется натирание многих деталей восковой палочкой. В этой модели не так много передач, как в предыдущих наборах, которые мы рассмотрели, поэтому снижение трения здесь не имеет большого значения.

Рекомендуемый возраст для сборки этой модели — от 8 лет.

Инструкции были четкими (письменными, с цветными изображениями) и доступны на 9 языках, а опция дополненной реальности (предоставлены ссылки с QR-кодом) включена для дальнейшего обучения через приложение UGEARS. Детали, вырезанные лазером, соответствуют лучшему на рынке качеству, которое мы нашли в этой серии, без сломанных или сломанных деталей. Самые сложные части сборки — это выравнивание компонентов конуса. Кроме того, некоторые фитинги были более тугими, чем в предыдущих комплектах, поэтому ожидайте появления нескольких мозолей на пальцах до того, как сборка будет завершена. Всегда следуйте инструкциям с первого раза. Не торопитесь!

Коническая форма невероятно интригует. Механизм сработал с первого раза.

Инструкции и примеры демонстрируют, как и почему работает каждый компонент. Комплект объясняет больше о том, «почему» стоит за компонентами и функциональностью этой машины.

Вот наша финальная сборка Variator в действии. Обратите внимание, что скорость не меняется при смещении ремня.

Как мы упоминали выше и в нашем обзоре UGEARS Тахометр , эти наборы могут соединяться между собой. Вот результат:

Обратите внимание, как смещение ремня увеличивает мощность Тахометра , и вы можете наблюдать за движением штифта, отражающим увеличение числа оборотов в минуту. При соединении Вариатора с Тахометром изменяющаяся скорость вращения Вариатора ведомого шкива передается на редуктор Тахометра . Следовательно, центробежная сила на грузах будет увеличиваться или уменьшаться, а ось маховика будет изменяться, в свою очередь, отклоняя индикатор на циферблате в меньшую или большую сторону. Так изменения в передаточном числе в

Вариатор уменьшит или увеличит обороты тахометра .

Модель Вариатор – и соединение с Тахометром – как мы их построили, работали точно так, как указано.

Проект UGEARS Variator рассчитан на 2,5 часа, и мы построили его за два сеанса общей продолжительностью около двух часов. Самое интересное в этой 3D-модели — странный, художественный дизайн и то, как все это объединяется, чтобы управлять ремнем так плавно и без усилий. Большой выигрыш — это связь с Тахометр . Подключение к этому комплекту заняло всего десять минут.

Еще один отличный инструмент для юных учащихся и часть отличного настольного набора по науке и технологиям для инженеров — и он доступен по цене, на дату этого обзора он указан примерно в 20 долларов. Вариатор

доступен здесь, на веб-сайте UGEARS, и здесь, на Amazon. Подключаемый тахометр доступен здесь, на веб-сайте UGEARS, и здесь, на Amazon. В дополнение к другим наборам STEM, которые мы рассмотрели, указанные выше, UGEARS предлагает четыре других набора STEM, которые вы, возможно, захотите проверить: Дифференциальная шестерня , счетчик , маятник и инструмент Curvimeter , а за пределами серии STEM есть другие инженерные чудеса, такие как пневматический двигатель и динамометр , а также множество потрясающих, сложных, продвинутых комплекты.