назначение, устройство, виды и перспективы развития

Создание двигателя внутреннего сгорания способствовало развитию всех типов транспорта и даже появлению новых видов. Первые автомобили именовались самобеглыми колясками и имели достаточно примитивную конструкцию. Передача крутящего момента от силового агрегата на ведущие колеса происходила при помощи очень ненадежного ременного, а позднее и цепного привода.

Двигатели внутреннего сгорания, используемые на транспортных средствах, имеют относительно небольшой рабочий диапазон. При малой частоте вращения коленчатого вала силовой агрегат не развивает достаточной мощности и под нагрузкой просто глохнет. При больших оборотах резко возрастают нагрузки на детали, и мотор может просто пойти вразнос. Коробка перемены передач призвана обеспечить оптимальный режим работы двигателя в разных условиях.

Этот агрегат представляет собой редуктор, позволяющий в широком диапазоне изменять частоту оборотов и крутящий момент на ведущих колесах автомобиля. Такие механизмы не нужны на транспортных средствах, оснащенных электрическими и паровыми двигателями.

Тяговые характеристики данных силовых агрегатов позволяют обходиться без дополнительных устройств. В идеале двигатель может быть встроен непосредственно в колесо, в настоящее время уже существуют промышленные образцы приводов такого рода.

Термин коробка перемены передач в настоящее время практически не используется, вместо него применяется более современное название: коробка переключения передач.

Помимо основного назначения этот механизм выполняет еще ряд функций:

• обеспечение реверса, иными словами, движения задним ходом;
• разобщение работающего силового агрегата и трансмиссии во время длительной остановки или стоянки;
• обеспечение условий для запуска двигателя.

Применение коробки переключения передач позволяет водителю автомобиля выбирать наиболее оптимальный режим работы силового агрегата в зависимости от внешних условий.

Проектированием и серийным изготовлением такого рода механизмов занимаются в основном производители автомобилей. Кроме того, в мире существует ряд компаний, специализацией которых является производство элементов трансмиссий и, в частности, коробок переключения передач:

• Allison Engine Company;
• BorgWarner Inc;
• Delphi Corporation;
• Robert Bosch GmbH;
• Wulf Gaertner Autoparts AG;
• ZF Friedrichshafen AG.

Указанные компании обычно выполняют заказы автопроизводителей, осуществляя при этом серийное изготовление оригинальных и лицензионных механизмов. Нередко они осуществляют опытно-конструкторские работы и участвуют в совместных проектах корпораций, занимаясь доводкой техники. Продукция данных производителей отличается высочайшим качеством и надежностью.

Классификация коробок переключения передач

В процессе развития автомобилестроения инженерами были предложены несколько типов механизмов, реализующих разные принципы действия и способы управления. Общепринятая в инженерной среде классификация коробок использует названные выше признаки в качестве отличительных:

По принципу работы коробки переключения передач делятся на три вида:

• ступенчатые;
• бесступенчатые;
• комбинированные.

По способу управления устройством различают:

• механические;
• автоматические;
• роботизированные.

Данная классификация не включает в себя некоторые типы коробок переключения передач, которые в силу ряда обстоятельств не получили широкого распространения.

Так, некоторые автомобили, предназначенные для людей с ограниченными физическими возможностями, оснащались полуавтоматическими трансмиссиями. По сути это обычная коробка с ручным переключением передач, агрегатированная с автоматизированным сцеплением.

В настоящее время многие автопроизводители в рамках экологических программ выпускают автомобили с гибридными силовыми установками. Конструкций таких машин достаточно много, используются самые разные схемы компоновки. В некоторых из них присутствуют коробки переключения передач, в других же в качестве привода используются электрические двигатели, не нуждающиеся в дополнительных устройствах для передачи крутящего момента.

Видео — виды коробок переключения передач автомобиля, их плюсы и минусы:

Подавляющее большинство коробок переключения передач представляют собой редуктор, с несколькими парами шестеренок. Изменение передаточного числа в них происходит дискретно, а число пар соответствует количеству ступеней.

В свою очередь, существует две основных конструктивные схемы механизмов такого рода: соосные и планетарные. Первая компоновка в основном применяется в механических коробках, а вторая – в автоматических.

Бесступенчатые механизмы называются вариаторами, в них изменение частоты вращения ведомого вала по отношению к ведущему происходит плавно без рывков. В них реализуется принцип передачи крутящего момента через промежуточный элемент, используя силу трения. Соответственно вариаторы классифицируются по типу передающего звена: клиноременные, клиноцепные, роликовые и шариковые передачи.

Механические

Агрегаты такого типа получили наибольшее распространение в Старом Свете ими оснащено около 80% от общего количества транспортных средств. В технических описаниях автомобилей механические коробки часто обозначаются аббревиатурой МКПП. Они отличаются простотой и высокой надежностью конструкции. Подробное описание принципа действия и устройства механической коробки можно найти здесь.

Вкратце работу агрегата можно описать следующим образом: на маховике двигателя установлен механизм сцепления. Ведомый диск его имеет возможность перемещаться вдоль ведущего вала в шлицах разной формы. Сцепление обеспечивает прерывание потока мощности в момент переключения передачи. Через первичный вал крутящий момент приводит в действие через постоянную главную передачу ведущий вал коробки.

На нем установлены и жестко зафиксированы шестерни по количеству передач и еще одна для заднего хода. В постоянном зацеплении с ними находятся соответствующие детали ведомого вала. Они свободно вращаются на подшипниках, а между ними имеются стопорные кольца с синхронизаторами. Эти детали выравнивают скорости вращения ведущих и ведомых шестерней между собой и обеспечивают зацепление при включении определенной передачи.

Перемещение муфты производится специальными вилками, которые приводятся в действие специальным механизмом. Защитой от одновременного включения двух передач является замок, исключающий перемещение других устройств. Водитель осуществляет управление работой коробки при помощи специального рычага, который может устанавливаться в разных точках салона:

• на полу;
• на центральной консоли;
• на рулевой колонке;
• на панели приборов.

Передача управляющего воздействия на МКПП может передаваться непосредственно либо через специальные тросовые механизмы или кулисы.

Роботизированные

Развитие электроники и появление достаточно надежных процессоров и контролеров сделало возможным их применение в выборе режимов работы трансмиссии автомобилей. Роботизированные коробки переключения передач представляет собой проверенную временем и надежную механику, управление которой осуществляется при помощи электронного блока.

Подробное описание устройства таких коробок и принципа их действия можно найти здесь. Отработка методики осуществлялась на болидах, специально созданных для участия в соревнованиях Формулы -1. В данных автомобилях сервоприводы управляют работой сцепления и переключениями передач. Время перемены передачи в них составляет от 0,01 до 0,02 с.

Существуют два способа управления функционированием роботизированной коробки передач: гидравлический и электрический. Первый вариант обеспечивает минимальное время срабатывания, но более сложен в изготовлении. Используется преимущественно на дорогих автомобилях бизнес-класса. Электрические сервомоторы применяются на бюджетных моделях и не могут похвастаться значительным быстродействием.

Основное достоинство роботизированных коробок переключения передач: жесткая механическая связь между двигателем и ведущими колесами. В сравнении с автоматическими коробками данный тип трансмиссии обладает лучшими характеристиками и меньшими потерями. Основным недостатком ее является высокая сложность и соответственно стоимость механизма.

Автоматические

Общепринятые обозначения агрегатов такого рода АКП или АКПП, они представляют собой целый комплекс устройств. В его состав входит гидромеханическое сцепление и планетарный редуктор. Данная конструкция позволяет создавать разные передаточные соотношения в зависимости от выбранного режима работы. Развернутое описание устройства и принципа работы АКП можно найти здесь.

Планетарный механизм состоит из двух шестерней – центральной и внешней, а также расположенных между ними сателлитов. Они устанавливаются на специальном узле – водиле. Детали могут фиксироваться относительно корпуса коробки при помощи специальных механизмов, по устройству аналогичных фрикционам сцепления или ленточным тормозам.

Управление работой АКПП осуществляется при помощи гидроприводов, при этом выбор режима производится селектором. Педаль акселератора на таких автомобилях не имеет прямой механической связи с дроссельной заслонкой двигателя. При нажатии на нее происходит изменение положения клапана в гидросистеме, которая управляет работой коробки.

Видео — как устроена автоматическая коробка передач:

На современных АКП выбор режима выполняется процессором, который способен адаптироваться под манеру вождения. Это позволило несколько уменьшить негативные стороны данного типа коробок переключения передач.

Так, резкое нажатие на педаль газа вызывает включение режима кикдаун, при котором переход на повышенную передачу происходит при значительно больших оборотах коленчатого вала. Разгонная динамика при этом значительно возрастает.

Вариаторы

Бесступенчатая передача обеспечивает силовому агрегату возможность работы на постоянных оборотах. Таким образом, достигаются максимальные показатели по мощности, экономичности или крутящему моменту в зависимости от выбранного режима.

Передача усилия от двигателя на ведущие колеса осуществляется без разрывов потока. С полным и точным описанием конструкции вариатора и принципа действия можно ознакомиться здесь.

Название этого устройства происходит от английского слова variable – переменная, которое входит в наименование конструкции. CVT расшифровывается как непрерывная переменная трансмиссия, что наилучшим образом характеризует ее работы. Предусмотренное конструкцией сцепление используется исключительно для запуска и обеспечения работы двигателя во время остановки.

Существует несколько разновидностей конструкций вариаторов:

• клиноременный;
• клиноцепной;
• тороидальный.

В первом устройстве передача усилия осуществляется при помощи ремня, который находится между двумя направленными своими вершинами друг к другу конусами. Расстояние между ними изменяется в простейшем устройстве под воздействием центробежной силы, а в более сложных конструкциях под управлением электронного контролера.

Клиновый ремень проваливается к центру и соответственно меняется радиус зоны его соприкосновения со шкивом. Обратная картина наблюдается на другой части конструкции. В результате передаточное соотношение плавно изменяется. Клиноременные передачи используются на относительно небольших транспортных средствах скутерах.

Полимерные материалы не способны выдержать больших нагрузок, и малопригодны для автомобильных трансмиссий. Прочность клиноременной передачи увеличивается за счет использования пакета стальных пластин особой формы с вырезами, через которые пропущены синтетические соединительные элементы. Такие элементы применяются даже на относительно небольших кроссоверах модели Honda H-RV.

Большие усилия могут передавать торовые вариаторы, разработанные инженерами компании Ниссан. Данное устройство состоит из двух конусов с вогнутой поверхностью, находящихся на одной оси. Один из них является ведущим, а другой соответственно ведомым. Передача крутящего момента осуществляется через два ролика, которые соединяются их и образуют хорду. Наклоном этих элементов изменяются радиусы в точках соприкосновения и передаточное отношение.

Перспективы развития КПП

Объемы производства автомобилей постоянно нарастают, а продукция постоянно совершенствуется. Общие тенденции развития коробок перемены передач наглядно демонстрируют следующее:

• Используемые конструктивные схемы усложняются и автоматизируются, яркий пример — роботизированная КПП.
• Автоматические коробки переключения передач модернизируются для максимального снижения механических потерь — применение блокиратора.
• Все более широкое использование вариаторов, как устройств, обеспечивающих оптимальные условия работы двигателя.

На общие тенденции развития автотранспорта оказывают большое влияние новые экологические требования и ограниченность запасов природных ресурсов. В частности, речь идет о жидких и газообразных углеводородах, которые служат сырьем для производства топлива. На смену двигателям внутреннего сгорания по логике вещей должны прийти электромоторы.

В настоящее время уже налажено серийное производство переходных моделей, так называемых гибридных автомобилей. Так, Lexus RX400h имеет мощный бензиновый двигатель, агрегатированный с вариатором, и два электромотора. Существуют и другие модели, где у ДВС нет прямой механической связи с ведущими колесами. В движение они приводятся электрическими двигателями.

Нужна ли промывка двигателя при замене масла? Однозначного ответа нет.

Как ездить на автоматической коробке передач здесь рассказано простыми словами.

Рассчитать маршрут на автомобиле (https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/interesnoe-dlya-voditelej/raschet-rasstoyanij.html) используя кратчайший или оптимальный путь.

Видео о гибридных автомобилях:

Коробка передач – назначение, типы коробок передач

Главная  »  Коробка передач  

Коробка передач является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля и предназначена для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.

В зависимости от принципа действия различают ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные коробки передач. Тип коробки передач во многом определяет тип трансмиссии автомобиля.

В ступенчатых коробках передач крутящий момент изменяется ступенчато. К ним относятся механическая и роботизированная коробки передач .

Механическая коробка передач (сокращенное наименование – МКПП, обиходное название — механика) представляет собой многоступенчатый цилиндрический редуктор, в котором предусмотрено ручное переключение передач. В зависимости от числа ступеней различают четырехступенчатую, пятиступенчатую, шестиступенчатую, семиступенчатую и более коробки передач.

Основными преимуществами механической коробки передач являются простота конструкции, надежность, возможность ручного управления во всех режимах движения. Благодаря этим качествам МКПП является самым распространенным типом коробки передач. Вместе с тем, все больше потребителей в последние годы выбирают коробки с автоматическим управлением.

Роботизированная коробка передач (другое наименование – автоматизированная коробка передач, обиходное название — робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой автоматизированы функции выключения сцепления и переключения передач. Современные роботы имеют двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности.

Применение роботизированной коробки передач с двойным сцеплением обеспечивает снижение расхода топлива, высокую разгонную динамику. Благодаря данным качествам, популярность роботов стремительно растет. В настоящее время преселективные коробки передач устанавливаются как на бюджетные автомобили (Volkswagen, Ford), так и автомобили премиум класса (Bentley, Porsche). Известными конструкциями роботизированных коробок передач являются коробки передач DSG (Direct Shift Gearbox), SMG (Sequential M Gearbox), Изитроник.

К бесступенчатым коробкам передач относится вариатор (обиходное название вариаторная коробка передач). В отличие от ступенчатых коробок, передаточное число в вариаторах изменяется плавно. Это достигается за счет гидравлического или механического преобразования крутящего момента.

Благодаря своей конструкции вариатор обеспечивает оптимальные динамические характеристики автомобиля. С другой стороны вариаторная коробка передач имеет ограничения по величине передающего крутящего момента. Отдельные конструкции имеют нарекания в плане надежности и ресурса. Вариаторы используют, в сновном японские автомобильные компании (Nissan, Honda, Subaru), из европейских — Audi. Известными конструкциями вариаторов являются Мультитроник, Экстроид.

Комбинированный принцип действия используется в автоматической коробке переключения передач (сокращенное наименование – АКПП, обиходное название – коробка-автомат). Классическая автоматическая коробка передач включает гидротрансформатор (заменяющий сцепление и обеспечивающий безступенчатое регулирование крутящего момента) и механическую коробку передач (обычно планетарный редуктор). Современные автоматы имеют семь (7G-Tronic) и даже восемь ступеней передач.

Коробка-автомат обеспечивает плавное переключение передач и высокую надежность работы. При этом АКПП имеет повышенный расход топлива и низкую разгонную динамику. В ряде конструкций автоматической коробки передач предусмотрена имитация ручного переключения передач Типтроник, Стептроник.

В настоящее время термином «автоматическая коробка передач» обозначаются не только классическая гидротрансформаторная коробка, а также роботизированная коробка передач и вариатор. Все они имеют электронное управление.

Разновидностью автоматической коробки передач является т.н. адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения конкретного человека.

 

 

Каковы плюсы и минусы CVT (бесступенчатая вариаторная трансмиссия)?

• Бесступенчатая вариаторная трансмиссия (Continuous Variable Transmission) — это простой и экономичный способ автоматической коробки передач.
• Один из наиболее предпочтительных вариантов среди производителей автомобилей массового производства в Индии.
• Давайте рассмотрим плюсы и минусы вариаторов в этой статье.

Бесступенчатая трансмиссия или бесступенчатая трансмиссия были предпочтительным выбором для многих автопроизводителей. Эти системы трансмиссии с ременным приводом известны своим сравнительно плавным переключением передач с преимуществом бесконечных передаточных чисел, что обеспечивает улучшенное качество езды. Уровни оборотов остаются более постоянными, а двигатель остается расслабленным на различных скоростях, что также делает автомобили с вариатором довольно экономичными. Однако это влияет на буксировочную способность автомобиля, и при управлении автомобилем, оснащенным вариатором, необходимо иметь опыт вождения, особенно в условиях пересеченной местности и при движении задним ходом. Из-за последней проблемы многие автовладельцы и автопроизводители клянутся в жизнеспособности вариантов двигателя CVT.

Читайте также: Ладакх Побег с вариатором Nissan Magnite: Обновления Мотоциклы «Зенит» раньше оснащались этим вариантом трансмиссии. Говоря о велосипедах, снятый с производства нейкед Aprilia Mana 850 раньше оснащался вариатором, и это было исключением на рынке, где большинство автоматических мотоциклов выбирают трансмиссии с двойным сцеплением. Когда дело доходит до автомобилей, некоторые производители автомобилей, такие как Honda Cars India, Nissan, Renault и т. д., предпочитают использовать вариатор. варианты двигателя. Nissan Magnite и Kicks, Renault Kiger и MG Astor — некоторые из бюджетных вариантов CVT в Индии. Кроме того, Kia Seltos и Hyundai Creta предлагают коробку передач CVT в паре с 1,5-литровым бензиновым двигателем без наддува. Бензиновый MG Hector также получает коробку передач CVT.

Итак, почему так много компаний предпочитают вариатор, например некоторые автопроизводители, которые клянутся никогда не использовать вариатор в своих автомобилях? Давайте выясним плюсы и минусы бесступенчатой ​​трансмиссии:

Плюсы

Повышенная топливная экономичность

На таком чувствительном к цене рынке, как Индия, бесступенчатая трансмиссия является благом для покупателей. Было замечено, что большинство автомобилей, оснащенных трансмиссией CVT, высоко ценятся за эффективность использования топлива и лучшие показатели в км/л. Большинство гибридов или PHEV оснащены вариантами трансмиссии CVT, которые в определенных ситуациях помогают даже автомобилям среднего размера развивать скорость 22 км/л. В настоящее время Honda Amaze является одним из самых экономичных автомобилей, оснащенных вариатором, и имеет лучший в своем классе пробег в 27,4 км / л по рейтингу ARAI.

Требуемая мощность отклика в любое время

Поскольку трансмиссия CVT не имеет фиксированных передаточных чисел, как обычная коробка передач, она обеспечивает очень положительную реакцию отклика при сильном нажатии на педаль акселератора при движении в гору. Не беспокоясь о переключении на правильную передачу, вы получаете нужное количество мощности и темпа при движении по наклонной дорожке. Это также полезно во время движения по шоссе, где вы можете легко достичь крейсерской скорости.

Плавные поездки на большие расстояния

Ременный механизм трансмиссии CVT, который приводит в движение шкив или ротор/диск в блоке CVT, обеспечивает необходимое переключение передач в соответствии с потребляемой мощностью и импульсом автомобиля. Как бы сложно это ни звучало, этот бесшовный механизм работает очень тонко и сводит на нет внезапные рывки или рывки, которые часто случаются с автомобилями, оснащенными механической коробкой передач. Таким образом, автомобиль, оснащенный трансмиссией CVT, имеет очень плавный ход. Особенно на дальние расстояния, когда двигатель работает в расслабленной манере.

Лучшее соотношение крутящего момента

Поскольку трансмиссия CVT удерживает предел оборотов в очень умеренном диапазоне, т. е. большую часть времени между 2000-4000 об/мин, это помогает поддерживать очень эффективное соотношение крутящего момента в любых обстоятельствах. Это возможно, потому что трансмиссия не требует такой же передачи, как обычные трансмиссии. Эта постоянная мощность делает автомобиль с бесступенчатой ​​трансмиссией очень предсказуемым, когда вы будете иметь мгновенную мощность при трогании с места на холостом ходу или при длительном бездействии на постоянных оборотах.

Читайте также: Лучшие автомобили с вариатором в Индии до 10 лакхов тот факт, что очень мало Оборудование используется при изготовлении вариатора. Это, в свою очередь, снижает общий риск любого механического отказа в долгосрочной перспективе. А поскольку этому агрегату не требуется никакой нагрузки на шестерни для поддержания надлежащего передаточного числа, вес двигателя с бесступенчатой ​​трансмиссией значительно снижается. Этот блок также требует меньше места, поэтому возможности для практичной кабины становятся возможными. Уменьшенный вес также способствует повышению эффективности использования топлива, и это одно из преимуществ владения автомобилем с вариатором в Индии.

Минусы

Дорогой ремонт

Исторически сложилось так, что бесступенчатая трансмиссия имеет тенденцию выходить из строя быстрее, чем обычная трансмиссия. В большинстве случаев срок годности вариатора составляет 80-90 000 км, после чего ремень начинает проявлять признаки износа. В таких случаях большинство автопроизводителей склонны заменять весь узел, что увеличивает стоимость ремонта в геометрической прогрессии.

Высокие затраты на техническое обслуживание

Сохранение простоты системы трансмиссии CVT становится довольно сложной задачей, поскольку в ней используется специальное масло, которое не смешивается с обычными трансмиссионными жидкостями. В отличие от обычных систем трансмиссии, масло смазывает металлические детали, тогда как масло CVT захватывает металлические детали, поэтому проскальзывание отсутствует.

Особый звук ускорения

При оснащении трансмиссией CVT при ускорении слышен специфический шум двигателя. Это связано с эффектом «резиновой ленты». Расширение и сжатие ремней вариатора может не очень заметно влиять на передачу мощности, но это определенно приводит к нелинейному шуму при ускорении, который мы редко встречаем в автомобилях, оснащенных вариаторами.

Зависание при высоких оборотах

Как бы ни было выгодно иметь автомобиль с вариатором в условиях подъема по склону, не менее сложно контролировать обороты, чтобы не загнать автомобиль в опасную зону. Тот факт, что блок CVT имеет бесконечное количество передаточных чисел, является хорошей вещью, но иногда блок неправильно считывает входные данные, которые он получает, что приводит к увеличению оборотов двигателя на высокой передаче, когда в этом нет необходимости.

Нет тягового усилия 

Большинство большегрузных автомобилей оснащены автоматической или механической коробкой передач, в основном с зубчатой ​​передачей. В первую очередь это связано с тем, что большинству этих транспортных средств требуются фиксированные передаточные числа для различной степени мощности. Мощность в системе трансмиссии CVT развивается как скачок мощности и остается постоянной на определенном уровне оборотов, и вы не можете буксировать с таким состоянием настройки. Для автомобилей с вариатором нет ничего необычного в буксировке менее 1000 фунтов.

Читайте также: Самые дешевые автомобили с бесступенчатой ​​трансмиссией в Индии до 8 лакхов рупий

Легкие автомобили, в том числе хэтчбеки или седаны, идеально подходят для установки бесступенчатой ​​трансмиссии. Итак, что вы думаете о плюсах и минусах бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT)? Вы бы купили машину с такой же? Пожалуйста, сообщите нам свои мысли в разделе комментариев ниже. Кроме того, присоединяйтесь к нашей группе TELEGRAM , чтобы общаться обо всем на колесах с единомышленниками. Кроме того, свяжитесь с нами на Facebook, Instagram и Twitter, чтобы узнать больше о транспортных средствах!

Вердикт: CVT (Continuous Variable Transmission) обеспечивает идеальный баланс между надежностью, экономичностью и производительностью. В связи с растущим спросом на автомобили с автоматической коробкой передач в Индии вариатор останется популярным выбором среди производителей автомобилей, особенно в сегментах небольших автомобилей.

Бесступенчатая трансмиссия | Мобиль™

Аарон Робинсон

Антиблокировочная система тормозов (ABS), электронный контроль устойчивости (ESP), прямой бензин инъекции (GDI): когда дело доходит до названия новой технологии, автоматический промышленность действительно любит свои TLA (трехбуквенные аббревиатуры). Вот один из них, который вы можете не слышал: вариатор.

Цель бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT) — сократить расходы. и сложности в вашем автомобиле и дать вам лучшую экономию топлива.

Nissan, например, считает, что его внедорожник Murano с двигателем V6 получает от 10 до 12 баллов. на процент лучшей экономии топлива со стандартным вариатором, чем это было бы с обычной автоматической коробкой передач.

Так почему же сегодня не каждый автомобиль использует вариатор? Давай выясним.

История вариатора

Бесступенчатая трансмиссия — это тип автоматической коробки передач, разработанный General Motors. Моторы (GM) в 1930 с. Технология легла на полку, потому что жидкости и устройства управления, необходимые для обеспечения надежности, не были доступны еще.

Subaru берет на себя ответственность за выпуск первого бесступенчатого трансмиссия в Америку со своим Justy GL ECVT 1989 года выпуска, небольшим хэтчбеком. В В последнее десятилетие интерес к бесступенчатой ​​трансмиссии действительно возрос. GM запустила свой CVT собственного производства в 2001 году на своем внедорожнике Saturn Vue. Хонда поставила вариаторы на листы опций его малолитражки Civic (1996 г.) и гибрида Insight (2000 г.). С 2003 года Nissan устанавливает на свой Murano вариатор Extroid CVT. внедорожник и продает несколько моделей в Японии с вариаторами. Audi начала предлагать вариаторы на своем седане A4 в 2002 году. В настоящее время многие автомобили, оснащенные вариаторами, Американские гаражи.

Что делает коробка передач

Возможно, вы уже знаете, что трансмиссия передает мощность от двигателя к колеса. Поскольку двигатель недостаточно гибок, чтобы работать на каждом колесе скорость, необходимая для обычной езды (иначе прикрутили бы колеса прямо к коленчатому валу), требуется какое-то передаточное устройство, позволяющее двигатель работать в своем ограниченном диапазоне скоростей, но генерировать более широкий диапазон скоростей вращения колес. Это устройство является трансмиссией.

В большинстве легковых автомобилей используется ступенчатая трансмиссия с числом передач от двух до двух. шесть скоростей (хотя Mercedes-Benz недавно представил семиступенчатую передача инфекции). Каждая «скорость» на самом деле представляет собой различное передаточное число, созданное варьирование размеров шестерен относительно друг друга.

Маленькая шестерня, вращающая большую, имеет большое механическое преимущество, но должна поворачивайте быстрее, чем большая передача, чтобы поддерживать скорость. Большая шестерня поворачивает Маленькая шестерня имеет меньшее механическое преимущество, но она вращается медленнее, чтобы поддерживать ту же скорость. Это обычная передача. Соотношение трансмиссия – ее гибкость – всегда ограничена количеством скорости.

Представьте себе многоскоростной велосипед — у него трансмиссия больше похожа на вариатор. Ты иметь цепную звездочку на педалях, и когда вы переключаетесь на более высокие передачи, цепь движется от меньшей звезды к большей (относительно задней звездочка). Хотя вы крутите педали медленнее, велосипед едет быстрее, но это также становится тяжелее крутить педали. Точно так же, когда вы переключаетесь на более низкую передачу, скажем, чтобы подняться на холм, цепь перескакивает с большей звезды на меньшую. Велосипед идет медленнее, вы крутите педали быстрее, и вам становится легче крутить педали.

Вариатор: Безредукторная коробка передач

Бесступенчатая трансмиссия берет эту основную идею и адаптирует ее к автомобилям, но с еще большей эффективностью. гибкость.

Вместо шестерен большинство вариаторов имеют два шкива, обмотанных одним ремнем с V-образное сечение (есть и другие виды, о которых мы поговорим в минута).

Каждый шкив выглядит как йо-йо и на самом деле состоит из двух конусы, обращенные друг к другу. Под действием гидравлического давления, конусы либо сходятся, либо расходятся, в результате чего V-образный ремень либо ехать выше в канавке шкива или ниже и ближе к центру.

Езда выше означает звездочку большего диаметра; езда ниже означает меньшего диаметра. Когда вы едете, два шкива по-разному сжимаются или сжимаются. отдельно для изменения соотношения между входным шкивом (от двигателя) и выходной шкив (к колесам).

Вот пример: когда вы трогаетесь с места, раздаточный компьютер разжимает входной шкив, чтобы ремень вращался наименьшего диаметра, в то время как выходной шкив (который идет к колесам) крепче зажимается, чтобы сделать ремень поворачивают наибольшего диаметра. Это дает самое низкое передаточное отношение (скажем, 3,0-к-1) для самого быстрого ускорения. По мере увеличения скорости компьютер варьирует диаметры шкивов, в зависимости от условий, для наилучшего баланса экономия топлива и мощность.

В результате вместо пяти-шести соотношений вы получаете бесконечное количество соотношение между самым низким (установка шкива наименьшего диаметра) и самым высоким (установка шкива наибольшего диаметра).

Двигатель всегда может работать на оптимальной скорости для мощности или для топлива экономичность, независимо от скорости вращения колеса, что означает отсутствие увеличения или уменьшения оборотов при каждом переключении передач, и только правильные обороты для правильной скорости все время.

Есть еще одно преимущество: самые низкие и самые высокие коэффициенты друг от друга, чем они были бы в обычной ступенчатой ​​​​трансмиссии, что дает трансмиссии больший «разброс передаточного числа» Это означает, что она еще больше гибкий.

В случае Audi A4 CVT 2002 года, например, передаточные числа варьировались от От 2,40 к 1 до 0,40 к 1 или коэффициент 6 от самого высокого к самому низкому. В обычная шестиступенчатая автоматическая коробка передач также предлагалась на A4 в том же году. Коэффициент отношения был только 4,79-к-1. Больший коэффициент означает передачу, которая может сделать больше и сделать это более эффективно.

Все это может показаться сложным, но это не так. Теоретически до вариатора далеко менее сложная, чем обычная автоматическая коробка передач. Планетарная передача автоматическая коробка передач, проданная десятками миллионов в прошлом году, сотни тонко обработанных движущихся частей. Имеет носимые фрикционные ленты и тщательно продуманное электронное и гидравлическое управление. Вариатор, как тот описанный выше, имеет три основных движущихся части: ремень и два шкива.

Принимая во внимание экономию, связанную с созданием трансмиссий только с тремя движущихся частей, вы поймете, почему автомобильные компании стали очень недавно заинтересовался вариаторами.

Различные типы вариаторов

В дополнение к вариатору с ременным приводом, описанному выше, здесь приводится краткое изложение основные типы, используемые в легковых автомобилях:

Ременной вариатор: также называется вариатором «нажимного типа» или «Van Doorne». Инженеры называют это нажимного типа из-за конструкции ремня. Ремень, разработанный голландским компания Van Doorne, которая владеет патентом, на самом деле представляет собой стопку От 70 до 80 плоских стальных пластин трапециевидной формы, соединенных в петлю сталью. группы.

Ремень зажимается в шкивах при нагрузках до 4 тонн и «проталкивается» хотя его цепь шкивами. Сжимающие нагрузки на ремень отдельные пластины различаются в зависимости от объема двигателя, но они высокие, начиная с 1200 фунтов для небольшого четырехцилиндрового двигателя. Поскольку зажим и силы нагрузки настолько велики даже для небольших двигателей, что вариатор ременного типа ограничен тем, какой крутящий момент он может принять, не разлетевшись на части. В настоящее время используется на Saturn Vue, Ford Freestyle и FiveHundred, Honda Civic и Инсайт и Ниссан Мурано.

Цепной вариатор: В этом вариаторе, также называемом «тянущим типом» или «цепью Luk», также используется зажим. шкивы. Но вместо ремня цепь (разработка немецкой фирмы называется Лук) зажат между половинками шкива.

Звенья цепи скреплены десятками штифтов, которые также действуют как поверхность контакта со шкивом. Цепь протягивается по своей цепи за счет шкив двигателя. Два основных преимущества конструкции по сравнению с ременным вариатором: Цепь может иметь меньший диаметр, чем ремень, что позволяет больший разброс передаточных чисел в корпусе трансмиссии того же размера, и цепь более легко справляется с более мощными двигателями. Вариаторы цепного типа используются на Ауди А4.

Тороидальный вариатор: Это сложно. Тор – это геометрическая фигура, похожая на конус, но с вогнутые стороны. Представьте себе, что на гончарный круг кладут конус и придают ему форму. стороны, пока он вращается, пока они не закруглятся.

Теперь поместите два тора лицом друг к другу с роликом в форме диска между ними, в контакте с обоими. Затем поверните диск так, чтобы он поднимался выше по изгибая сторону одного тора, он проходит ниже по другой. Один будет крутиться быстрее так как другой вращается медленнее. У тебя тороидальный вариатор. Потому что не зависит на ремнях или цепях или прижимных шкивах тороидальный вариатор может передавать больше крутящий момент. Вы не найдете тороидальный вариатор в Соединенных Штатах — по крайней мере, не сейчас. Его можно найти только на некоторых автомобилях Nissan, продаваемых только в Японии.

С вариатором или без вариатора

Подводя итог, поскольку вариаторы просты, с меньшим количеством движущихся частей (что приводит к трение), они предлагают лучшую экономию топлива и производительность, и они бесконечные передаточные числа и более широкий диапазон передаточных чисел, что позволяет двигателю всегда бег с оптимальной скоростью.

Несмотря на то, что они классные и полезные, есть ряд причин, по которым мы не на каждой машине видишь вариаторы:

• Они намного сложнее и дороже в производстве, чем кажутся. Создание высоких зажимных усилий, которые заставляют их работать, является сложной задачей. для гидравлических систем и смазочных материалов. Детали должны точно соответствовать спецификации при изготовлении и сборке. Различные патенты роялти также увеличивают расходы автопроизводителя.
• Долговечность была большим камнем преткновения. Проскальзывание ремня – это Ахиллесова пята вариатора. Если ремень проскальзывает хоть немного шкив, передача разрушена.
• Некоторым водителям они не нравятся. Большинство людей понятия не имеют, что это за коробка передач у них есть, но они обычно ожидают, что двигатель будет звучать определенным образом. Автомобиль с вариатором немного похож на моторную лодку. Когда ты пол, двигатель разгоняется до высоких оборотов и остается на этом уровне до тех пор, пока вы не отпусти. Нет переключения передач, поэтому нет изменений в работе двигателя. тон, к которому мы все привыкли в обычных передачах. Владельцы часто возвращают свои автомобили, думая, что коробка передач проскальзывает или что-то сломалось.
• Прирост экономии топлива теперь сопоставим с обычными передачи.