Что в себя включает устройство вариатора. Рассказываем подробно!

Вариатор или (CVT) сокращенное от Continuously Variable Transmission, что переводится (непрерывно переменная передача) – это по сути автоматическая бесступенчатая КПП, которая не использует передачи, а укомплектована ремнем, цепью и шкивами для передачи мощности на ведомые колеса. Поскольку у этого механизма нет физических передач или фиксированных передаточных чисел, вариатор на самом деле имеет эквивалент бесконечного числа передач, которые плавно изменяются. 

Типы вариаторов

Практически у каждого автопроизводителя, занимающегося разработкой вариаторных КПП есть свои инновационные разработки. Но наиболее перспективными являются два типа бесступенчатой трансмиссии – тороидальная и клинообразная. Они имеют аналогичный принцип работы, но их устройство имеет ряд отличий.

Современные тороидальные трансмиссии состоят из двух сферических полостей, которые располагаются в осевом направлении друг от друга – это тороидальные входной и выходной диски.

Между ними расположена роликовая подвеска, где установлены два или три ролика. Трение, возникающее в процессе взаимодействия дисков и роликов, позволяет выбирать требуемое для движения передаточное число.

Клинообразный вариатор, содержит ведущие и ведомые валы со шкивами, которые состоят из двух конусов и клиновидным ремнем (цепью), охватывающим эти шкивы. Необходимый скоростной режим определяется размещением ремня (цепи) на обеих шкивах. 

Достоинства и недостатки вариаторов

Основным преимуществом вариатора является, то, что он может бесконечно варьировать свое передаточное число при изменении скорости автомобиля, поддерживая необходимый мощностной режим двигателя. Это означает, что двигатель всегда работает с максимальной эффективностью. При использовании в качестве трансмиссии CVT двигатель производит меньше вредных выбросов из-за способности вариатора лучше контролировать необходимый диапазон частоты вращения коленчатого вала двигателя.

 Кроме этого движение на автомобиле с бесступенчатой трансмиссией очень плавные, т. к. отсутствуют переключения.

Тем не менее, при вождение автомобиля с вариатором ощущения другие, чем с традиционной автоматической коробкой передач – нет плавного увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя при ускорении, отсутствуют переключения передач. CVT также требуют специальной жидкости (масла) и определенных деталей при обслуживании, поэтому нужно убедиться, что такие работы будет проводить квалифицированный механик, который разбирается в этом типе трансмиссии.

Эксплуатация CVT

Большой спрос на машины с вариаторной КПП обусловлен несколькими факторами: плавность езды, хорошая динамика разгона, простота конструкции. Но при неправильной эксплуатации можно значительно уменьшить срок ее работоспособности. Конструктивные особенности этой трансмиссии не позволяют начать движение машины без предварительного прогрева, кроме этого не рекомендуется езда по бездорожью и трогаться с пробуксовкой.

P.S. Возможно, Вам понадобится сделать недорогой ремонт АКПП в Москве! Сделать его Вы можете на лучших условиях в нашей компании! Все, что Вам для этого нужно — это просто позвонить по указанным на сайте телефонным номерам, или написать в форму обратной связи! Наши вежливые менеджеры обязательно примут Ваш звонок и проконсультируют! Будем рады починить Ваше устройство! До связи!

вариатор принцип работы CVT

Главная
Надежность вариатора Ресурс вариатора Неисправности вариатора	Отпускаем “ручник”, переводим селектор трансмиссии в положение D, нажимаем на педаль газа и едем. Без дерганий, рывков, с застывшей в одном положении стрелкой тахометра. Надо разогнаться активнее? Сильнее давим на газ, получая под монотонное жужжание мотора линейное ускорение без малейших провалов. Почти как в троллейбусе. А ведь под капотом двигатель внутреннего сгорания. Виной тому вариатор – также известный как бесступенчатая трансмиссия или коробка CVT (continuously variable transmission – бесступенчато варьируемая трансмиссия). И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно, но на этом сходство заканчивается, работает вариатор совершенно по-другому. У вариаторов есть одна особенность — двигатель сразу выводится на соответствующие обороты и работает в режиме постоянной мощности, а все остальное делает вариатор. Поэтому многие водители, впервые севшие за руль автомобиля, оснащенного бесступенчатой трансмиссией, недоумевают, слыша не привычный нарастающий шум двигателя, а его ровное постоянное урчание. Его главный секрет в том, что передач (передаточных отношений между ведущим и ведомым валами) у него куда больше, чем в любой другой трансмиссии. Более того, само понятие «передача» — не имеет к вариатору никакого отношения, поскольку вариатор — это бесступенчатая трансмиссия. В нем нет шестерен, а значит, нет и фиксированного количества передач. На всех традиционных КП (и механических, и автоматических) крутящий момент от двигателя к колесам передается через зубчатые колеса. В вариаторе же (в его наиболее популярном – клиноременном – варианте) эту функцию выполняют клиновидный стальной ремень или пластинчатая цепь, соединяющие ведущий и ведомый валы, как в приводе, скажем, генератора. Отличие только в том, что зажаты они между двумя раздвижными конусообразными шкивами, установленными на окончаниях валов. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно. Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля. А появились вариаторы довольно-таки давно, они гораздо старше механических КПП и тем более «автоматов». История бесступенчатой трансмиссии уходит корнями в средневековье — говорят, что схему первого клиноременного вариатора нарисовал еще сам Леонардо. Хотя запатентован механизм был позже, в 1886 г., а с середины XX века вариатор с клиновидным резиновым ремнем стал использоваться в малолитражных голландских автомобилях DAF 600. Позднее, после приобретения завода компанией Volvo, патент и технология перешли к шведам. Практически без изменений такая трансмиссия перекочевала на Volvo 343. Шведский автомобиль оснащался ею вплоть до 1980 года. Клиноременные вариаторы с цепным приводом были впервые установлены на Ford Fiesta и Fiat Uno в 1987 г. Разновидностей вариаторов существует множество, да и используются они не только в автомобилях, но и в мотоциклах и снегоходах, станках и конвейерах, катерах и моторных лодках, и еще много где. Поэтому мы ограничимся рассмотрением лишь трех конструкций, применяемых в автопромышленности. Клиноременный вариатор — из всех вариаторов именно этот имеет, пожалуй, самую простую и легко реализуемую конструкцию. Состоит она из двух шкивов, каждый из которых представляет собой пару конусов обращенных вершинами друг к другу. Между конусами зажимается специальный клиновидный ремень, в разрезе похожий на перевернутую трапецию. Ведущий шкив соединен с коленвалом двигателя, а ведомый — с валом, идущим к колесам. Главное в таком вариаторе то, что конусы могут сдвигаться и раздвигаться. Итак рычаг в положение «D». В этот момент шкивы вала, идущего от двигателя, находятся в самом разведенном состоянии, и ремень, “проваливаясь” к оси, облегает их по наименьшему диаметру. Соответственно, шкивы ведомого вала на старте максимально сжимаются, чтобы выдавить клиновидный ремень на наибольшую окружность для передачи колесам в начале движения самого большого крутящего момента. После чего, при наборе скорости, вариатор, не меняя обороты двигателя, сжимает шкивы ведущего вала (вынуждая ремень переползти на максимальный диаметр вращения) и разжимает – ведомого. Таким образом, передаточное число линейно меняется от 3–6 до 0,2–0,4. Подобная плавность сегодня не достижима ни одному другому типу коробок переключения передач. Соответственно, если мы уменьшим радиус ведущего шкива и увеличим радиус ведомого, мы получим максимальный крутящий момент на колесах — это будет аналогом низшей передачи. При сближении конусов ведущего шкива и раздвижении ведомого, наоборот — маленькое передаточное число и крутящий момент, что станет аналогом «высокой» передачи. Для синхронного сдвигания конусов одного шкива и раздвигания конусов другого используется дополнительный механизм. Это может быть гидравлическая система, центробежная сила или даже напряжение пружин, создающих необходимое усилие для управления конусами. Главной и, пожалуй, единственной серьезной проблемой был ограниченный ресурс клиновидного ремня. Вопрос практичности вариатора оставался открытым до тех пор, пока братья Ван Дорны не запатентовали ремень из наборных пластин. Кроме того, что многослойная конструкция оказалась сама по себе существенно выносливей, в пользу наборного ремня говорило еще и его функциональное своеобразие. Он не тянул муфту, а толкал, благодаря чему ресурс вариатора значительно увеличивался. Сегодня ремень Ван Дорна в бесступенчатых трансмиссиях своих автомобилей активно используют такие бренды, как MINI, Nissan, Honda. Ремень в вариаторах, как видно, никакой вовсе не ремень, а наборная металлическая лента. Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость. Несколько иначе ресурсную проблему решили специалисты Audi. Они соединили шкивы не ремнем, а цепью, которая соприкасается с конусами своими краями, логично предположив, что последняя в любом случае окажется долговечней. Однако, совладав с задачей прочности передаточного звена, они поставили новый вопрос – термоустойчивости. Вариатор отчаянно грелся. Инженеры ломали голову над тем, как остудить места контакта осей сочленения цепи со шкивом. Ясно, что все упиралось в качественный состав как самой цепи, так и смазывающей/охлаждающей жидкости. В течение 10 лет компании Audi и ZF боролись за будущее своего детища. Их усилия были вознаграждены: система Multitronic, оснащенная цепной передачей, нашла серийное применение в трансмиссии Audi А6. Для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта. Принцип работы так называемого тороидного вариатора сам по себе исключает промежуточное звено в виде ремня или цепи. Состоит он из двух дисков, прикрепленных к валу двигателя, и расположенных между ними роликов, передающих мощность с ведущего диска на ведомый. Ролики вращаются вокруг горизонтальной оси, но при этом могут отклоняться вправо или влево, соприкасаясь с дисками в разных местах. Передаточное число такой трансмиссии меняется путем изменения радиуса, по которому контактируют обоймы с роликами. Изменить передаточное число вариатора в данном случае помогает гидравлика. По указке электронного блока управления она сдвигает роликовые обоймы по вертикали. Нарушенная в результате соосность дисков довершает начатое: ролик поворачивается самостоятельно. Если ролики будут касаться центральной части ведущего диска, значит с ведомым они буду соприкасаться по его краям. Это приведет к увеличению крутящего момента и уменьшению скорости. Соответственно, наклоняя ролики в противоположные стороны — к центру ведомого диска и к краям ведущего, мы получим меньший момент, но большую скорость, то есть повышенную передачу. Казалось бы, удачная и практичная конструкция. Однако и тут не обошлось без подводных камней. Из-за огромного давления в пятне контакта ролики довольно быстро разрушались. Тороидный вариатор оказался лицом к лицу с той же проблемой, что и клиноременный, – ограниченный срок службы. Методом научно-математического «тыка» инженерам пришлось изыскивать материалы для деталей вариатора Extroid. В конце концов вопрос надежности был разрешен, и ресурс тороидной трансмиссии стал сопоставим с заявленным ресурсом современного автомобиля. Однако это не преминуло сказаться на себестоимости вариатора, а в конечном счете и на цене трансмиссии Extroid. В гидростатических вариаторах вращение вала двигателя приводит в действие гидронасос. Он в свою очередь преобразует вращательное движение в поток жидкости, который вновь преобразуется во вращательное движение ведомым гидростатическим двигателем. Подобные вариаторы чаще существуют как часть гибридной системы, куда входят также сцепление и планетарная передача. Такой механизм называется гидромеханической трансмиссией и используется в основном на спецтехнике, работающей в сложных условиях. При этом крутящий момент передается несколькими способами: на малых скоростях автоматически через гидростатический вариатор, на больших — через планетарную передачу, механически. Но ни один из типов вариатора сам по себе не может обеспечить двух нужных моментов — нейтральной передачи и заднего хода. Решение последней задачи самое простое — установить планетарную передачу. А вот для обеспечения «нейтрали» есть несколько подходов. Прежде всего, можно использовать гидротрансформатор, который будет блокироваться при необходимости. Subaru, например, ставит на свои машины электромагнитное сцепление, пространство между дисками которого заполнено специальной жидкостью с добавлением частиц металла. Они то и притягивают диски друг к другу при создании электромагнитного поля. Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками. Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей». Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра? Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 40—50 тысяч километров для разных моделей автомобилей. И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа. На каждое преимущество бесступенчатой трансмиссии в результате нашелся свой эксплуатационный пунктик. Непрерывный вой двигателя, работающего на оборотах максимального крутящего момента, многих водителей чуть не сводил с ума. В итоге автомобильные компании, идя навстречу покупателям, настраивают вариатор на более привычный режим «разгон – переключение». Что, естественно, нивелирует динамические преимущества вариатора, гарантирует более высокие эксплуатационные расходы. Это вызвано как сокращенным межсервисным интервалом обслуживания, так и использованием специальных продуктов, одобренных производителем.	Как ни крути, но вариатор все-таки не вполне корректно называть «автоматической коробкой переключения передач». Да с точки зрения своего функционального предназначения он без сомнения является АКПП как агрегат, позволяющий плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования, но принцип его действия не имеет с традиционным «автоматом» ничего общего. Коротко Клиноременный вариатор — это ведущий и ведомый шкивы, соединенные клиновидным ремнем. Ведущий устроен таким образом, что в зависимости от скорости вращения боковые плоскости шкива сжимаются и «выдавливают» клиновидный ремень ко внешнему радиусу. Ведомый шкив сконструирован по зеркальному принципу : чем больше центробежная сила, тем меньше радиус вращения ремня. Все просто и понятно. Тороидный вариатор — состоит он из двух дисков, прикрепленных к валу двигателя, и расположенных между ними роликов, передающих мощность с ведущего диска на ведомый.
	Источники — «За рулем, Автокомпоненты, Драйв»

Что такое тороидальная трансмиссия

Выбрать валюту

Автоматические трансмиссии LEGO в действии

Наверное, каждый специалист по ремонту трансмиссии увлекался конструкторами LEGO или, по крайней мере, любил делать своими руками какие-то мелочи. Вот игра вышла на новый уровень творчества!

Подробнее

Механическая коробка передач CVT. Это существует!

Современная автомобильная промышленность изобилует сложными технологиями трансмиссии, которые призваны сделать ваше вождение еще более приятным и безотказным. Несмотря на большое обилие сложных технических решений, весьма вероятно, что мало кто знает трансмиссионное решение, работающее как ручной вариатор.

Читать далее

Особые решения по переключению передач в автоматических коробках передач

За последние лет инженеры разработали множество решений по переключению передач для разных автомобилей. брендов, что может показаться немного необычным для старых водителей. В этой статье мы рассмотрит самые необычные технологии рычагов переключения передач и предоставит видео материалов, связанных с этими технологиями.

Подробнее

Самые необычные автомобильные трансмиссии

Мало кто знает о концепции трансмиссии, которая была популярна 70-90 лет назад. Для современных мужчин эти коробки передач могут показаться очень необычными и странными, но и сейчас некоторые коробки передач тех лет вполне конкурентоспособны по сравнению с современными трансмиссиями.

Подробнее

Что такое тороидальная трансмиссия

В настоящее время Экстроидные вариаторы широко известны как «тороидальные» из-за того, что рабочий поверхность ведущего и ведомого дисков в этой трансмиссии имеет форму тор. Экстроид CVT — это не клиноременная передача, а CVT с фрикционным приводом.

Подробнее

 23 марта 2018 г.  | Общие статьи о технических передачах

Модель Nissan Cedric/Gloria с модификация с интегрированным вариатором с крутящим моментом до 370 Нм и двигателем с мощностью 280 л.с. для внутреннего рынка Японии. Дело в том, что Extroid CVT Nissan принципиально отличается от вариаторов типа Multitronic.

Экстроидный вариатор не клиноременная передача, а фрикционная передача CVT. В настоящее время вариаторы Extroid широко известный как «тороидальный» из-за того, что рабочая поверхность ведущий и ведомый диски в этой трансмиссии имеют форму тора. тороидальный тип передачи не так популярен в современных автомобилях, как клиноременная передачи. Эта технология используется только для автомобилей RWD и AWD с продольное расположение двигателя.

Технология тороидальной трансмиссии была запатентован в 1877 году Чарльзом Хантом. Британская компания Остин была первой среди автопроизводителей рассматривать эту технологию как жизнеспособный вариант для автомобилей и представила мини-автомобиль Austin 7, оснащенный тороидальной коробкой передач.

Кроме того, все усилия автомобиля производители модернизировали и применяли тороидальные трансмиссии в транспортных средствах. напрасно, потому что используемые материалы не позволяли инженерам производить ролики достаточная износостойкость. Долгое время эта технология считалась «мертвым», пока Jatco и NSK, компания, производящая подшипники, не решили принять сложной задачей и вернуть к жизни тороидальные вариаторы. Более 20 лет упорный труд и эксперименты увенчались успехом. В 1999 Ниссан начал с использованием тороидальных вариаторов в моделях Cedric/Gloria, а через пару лет в легендарных Модель Скайлайн. Mazda также решила попробовать тороидальную трансмиссию и представил концепт кроссовера Nextourer, оснащенного 3-литровым двигателем V6 и тороидальный вариатор производства Jatco. Британская компания Torotrack экспериментировала с тороидальными решениями для Ford Expedition. Однако через некоторое время (до 2000) сильных исследований и разработок, крупных автомобильных компаний снова потерял интерес к этой технологии.

Узнайте больше о трансмиссии Torotrack

Принцип работы

Основная особенность CVT — это использование диски и ролики вместо ремней и шкивов. Конструкция этого редуктора в комплекте 2 диска (приводной и ведомый). Один диск крепится к двигателю и другой – к приводному валу. Ролики расположены между дисками. Во время работы ролики вращаются по 2 осям. Они вращаются вокруг горизонтальную ось и наклон внутрь или наружу вокруг вертикальной оси, что позволяет колеса, чтобы касаться дисков в различных частях. Давление в контактной схеме между дисками и катками может достигать до 10 тонн.

Передаточное число меняется при вращении роликов вдоль вертикальной оси, а крутящий момент передается за счет трения усилие роликов. Если ролики и ведущий диск взаимодействуют вблизи обода, затем скорость растет, а крутящий момент снижается – максимальная передача. Если ролики взаимодействуют с ведомым диском на краю обода, затем скорость замедляется а крутящий момент увеличивается — минимальная передача. Благодаря этому принципу этот тип Коробка передач может иметь практически бесконечное количество передач.

Больше познавательных видео о тороидальных вариаторах

Особенности

• Стандартные типы масла не должны использоваться для тороидальные передачи. Специальное фрикционное масло, используемое для этих вариаторов, превращается в пленка на высоких скоростях, что способствует увеличению трения взаимодействия.
• Ролики изготовлены из дорогой углеродистой стали. который выдерживает высокие нагрузки.
• Услуги по ремонту тороидальных вариаторов очень дорого. Запчасти на эту трансмиссию сложно найти и в случае при серьезных поломках специалисты по ремонту трансмиссии, скорее всего, порекомендуют замена трансмиссии.

Без привязки к автобизнесу, тороидальный трансмиссии приобрели известность в авиационной промышленности, когда этот вариатор был использовался для привода 25-киловаттного генератора реактивного истребителя Harrier.

J et-fighter Harrier в действии

Система KERS для Формулы-1

Технология тороидальной трансмиссии также привлекли внимание участников Формулы-1. Этот тип передачи был выбран для реализации механической системы KERS, которая должна соответствуют функциональным требованиям команд Ф1.

Механический KERS (рекуперация кинетической энергии System) был разработан благодаря объединенным усилиям Xtrac, Flybrid и Компании Торотрак. Эта система включает в себя маховик Flybrid Systems, Трансмиссионное решение Xtrac и технология CVT Torotrack. Тороидальный вариатор устанавливается между маховиком и валом двигателя. Принцип работы системы KERS состоит в передаче части накопленной энергии от маховик к валу двигателя при ускорениях и при повышенных нагрузках (стандартные двигатели внутреннего сгорания, в свою очередь, не очень эффективны и потребляют много топлива в режиме разгона). Когда автомобиль замедляется, кинетическая энергия вращения вала двигателя передается на маховик через тороидальный вариатор, тогда как в обычных условиях эта энергия просто тратится впустую. В процесс последующего ускорения, накопленная энергия рекуперируется через тороидальный вариатор, помогающий двигателю раскручивать вал. Маховик, изготовленный из углеродное волокно и сталь, способен разогнаться до 60 тыс. об/мин (обороты в минуту). Маховик находится в вакуумной камере и связаны с трансмиссией с помощью нескольких шестерен. Благодаря упомянутой вакуумной камеры и уникальной системы уплотнений, теперь можно внедрить механическую систему KERS на практике.

Узнайте больше о системе KERS и ее реализации в F1

В целом высокая себестоимость тороидальных трансмиссии позволяет устанавливать эти трансмиссии только на автомобили представительского класса. Инженеры часто называют эту коробку передач экстравагантной и расценивают ее как желание некоторых компании, чтобы выделиться из общей массы. КПД этого вариатора не очень выше по сравнению с другими вариаторами. Поэтому применение тороидальных передачи является вопросом финансовых возможностей и жизнеспособности.

Автоматические коробки передач LEGO в действии

Наверное, каждый специалист по ремонту трансмиссии увлекался конструкторами LEGO или, по крайней мере, любил делать своими руками какие-то мелочи. Вот игра вышла на новый уровень творчества!

Подробнее

Механическая коробка передач CVT. Это существует!

Современная автомобильная промышленность изобилует сложными технологиями трансмиссии, которые призваны сделать ваше вождение еще более приятным и безотказным. Несмотря на большое обилие сложных технических решений, весьма вероятно, что мало кто знает трансмиссионное решение, работающее как ручной вариатор.

Читать далее

Особые решения по переключению передач в автоматических коробках передач

За последние лет инженеры разработали множество решений по переключению передач для разных автомобилей. брендов, что может показаться немного необычным для старых водителей. В этой статье мы рассмотрит самые необычные технологии рычагов переключения передач и предоставит видео материалов, связанных с этими технологиями.

Подробнее

Самые необычные автомобильные трансмиссии

Мало кто знает о концепции трансмиссии, которая была популярна 70-90 лет назад. Для современных мужчин эти коробки передач могут показаться очень необычными и странными, но и сейчас некоторые коробки передач тех лет вполне конкурентоспособны по сравнению с современными трансмиссиями.

Подробнее

Что такое тороидальная трансмиссия

В настоящее время Экстроидные вариаторы широко известны как «тороидальные» из-за того, что рабочий поверхность ведущего и ведомого дисков в этой трансмиссии имеет форму тор. Экстроид CVT — это не клиноременная передача, а CVT с фрикционным приводом.

Подробнее

Принцип действия

Принцип действия

Название категории: Принцип работы вариатора

Главная>>Принцип действия вариатора >> Принцип работы

Принцип работы вариатора
Сечение коробки передач

1. Торсионный демпфер/маховик
2. Жидкостный насос
3. Муфта заднего хода
4. Планетарная передача
5. Муфта переднего хода
6. Стальной ремень
7. Первичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Вал промежуточный
10. Дифференциал
Основные принципы бесступенчатой ​​трансмиссии
VT2-VT3 состоит из ряда элементов, которые можно разделить на три группы в зависимости от их функции.
Первая группа — механический поток крутящего момента
Элементы, обеспечивающие передачу механического крутящего момента через трансмиссию.
Вторая группа — Система управления
Эти элементы относятся к системе управления. Эта система позволяет трансмиссии передавать мощность и надлежащим образом изменять передаточное число в зависимости от условий нагрузки и требований водителя.
Третья группа — внешние соединения
Некоторые элементы имеют внешние связи с трансмиссией. Некоторые из этих элементов находятся либо внутри коробки передач, либо сразу соединены с ней. Другие могут быть частью системы, но могут быть расположены в другом месте автомобиля.

Группа 1 — механический поток крутящего момента

Планетарная передача
Планетарная передача позволяет трансмиссии передавать крутящий момент в двух направлениях, вперед и назад. Крутящий момент двигателя всегда поступает в трансмиссию через входной вал водила планетарной передачи. Это водило можно напрямую соединить с солнечным колесом, замкнув передние многодисковые муфты. При этом планетарная передача вращается как единое целое, и крутящий момент двигателя передается непосредственно на первичный шкив. Планетарные шестерни не передают никакого крутящего момента, поэтому в планетарной передаче не будет механических потерь, и первичный шкив будет вращаться в том же направлении, что и двигатель. Это режим движения вперед.
В режиме заднего хода кольцо планетарного ряда удерживается в неподвижном состоянии за счет замыкания многодисковых муфт заднего хода. Ведутся три пары сателлитов

планетарным водилом, заставляя солнечное колесо вращаться в противоположном направлении.
Существует небольшое увеличение передаваемого крутящего момента, поскольку передаточное число планетарной передачи составляет 1: 1,1, чтобы компенсировать потери на трение внутри самой планетарной передачи.
1. Планетарные шестерни
2. Входной вал
3. Солнечная шестерня
4. Кольцевая шестерня
Рис.: Планетарные шестерни
Многодисковые муфты
Есть два многодисковых пакета мокрого сцепления; один вперед и один назад. Каждый пакет имеет три фрикционных диска, обеспечивающих шесть фрикционных поверхностей. Гидравлическое давление управляет муфтами, позволяя автомобилю плавно трогаться с места при каждом открытии дроссельной заслонки. Управляя проскальзыванием сцепления, он также позволяет удерживать автомобиль в неподвижном состоянии после включения ведущей передачи. Масло из масляного радиатора направляется на диски сцепления для предотвращения перегрева фрикционных поверхностей.

1. Передний блок фрикционов
2. Пакет фрикционов заднего хода
. Рис.: Планетарная передача с дисками сцепления
Шкивы и стальной ремень
Главной конструктивной особенностью вариатора является пара стальных V-образных шкивов, соединенных стальным приводным ремнем. Расстояние между центрами первичного и вторичного шкивов 155 мм. Каждый шкив состоит из одной неподвижной половины и одной скользящей в осевом направлении половины, обе стороны имеют наклон 11 градусов. Для передачи крутящего момента между шкивами используется проверенный приводной ремень Van Doorne шириной 24 мм (при более высоких значениях крутящего момента может использоваться приводной ремень шириной 30 мм). Ремень смазывается и охлаждается струей масла из сопла. Обе подвижные половины расположены по диагонали друг к другу, чтобы уменьшить перекос приводного ремня при переключении передач. Каждая подвижная половина соединена с гидравлическим цилиндром/поршнем. Гидравлическое давление контролируется системой управления, описанной в разделе «Гидравлическая система». Шариковые шлицы предотвращают вращение подвижных половинок относительно их неподвижных партнеров.
Крутящий момент, передаваемый планетарной передачей, воздействует непосредственно на первичный шкив, так как на нем насажено солнечное колесо. Стальной приводной ремень передает мощность от первичного шкива на вторичный шкив, а затем мощность от вторичного шкива передается на вал-шестерню.
Крутящий момент и скорость вторичного шкива определяются положением приводного ремня.
Размеры двух шкивов рассчитаны на диапазон передаточных чисел от 2,416:1 до 0,443:1, в результате чего разброс передаточных чисел составляет 5,45. Высокое передаточное отношение особенно выгодно с точки зрения расхода топлива.
Стальной приводной ремень состоит примерно из 450 сегментов и скрепляется 24 стальными лентами, по 12 с каждой стороны.

1. Ленты стальные
2. Стальные сегменты
Рис.: Приводной ремень
Промежуточный вал
Промежуточный вал (или вал-шестерня) создает двухступенчатую косозубую передачу между вторичным шкивом и дифференциалом. Таким образом, направление вращения приводных валов будет правильным. Переход между вторичным шкивом и приводными валами можно сделать достаточно большим, чтобы обеспечить хорошие характеристики автомобиля. Промежуточный вал опирается на два конических подшипника, один в картере сцепления и один в отдельной подшипниковой опоре.

1. Ведущая шестерня первичного вала
2. Ведомое колесо дифференциала
3. Ведущая шестерня
4. Вал-шестерня раздаточной шестерни
5. Шестерня привода вторичного вала
Рис.: Ведомое колесо и шестерня
Дифференциал
Крутящий момент на ведущем колесе передается на колеса автомобиля через дифференциал, как и в механической коробке передач. Ведомое колесо крепится к картеру дифференциала 8 болтами. Приводные валы крепятся к дифференциалу с обычными ШРУСами и уплотнениями. Конические подшипники используются для поддержки дифференциала.

1. Подшипник дифференциала
2. Корпус дифференциала
3. Крестовина дифференциала
4. Планетарные шестерни дифференциала
5. Ведомое колесо дифференциала
Рис.: Дифференциал в сборе
Изменения передаточного числа
В отличие от обычных планетарных автоматических трансмиссий, которые обеспечивают ограниченное число передаточных чисел, обычно четыре, пять или шесть, вариатор, как следует из его названия, непрерывно изменяет передаточное число. Низкая передача (низкое передаточное число) облегчает отрыв от положения покоя, поскольку диаметр ведущего шкива относительно мал, а диаметр ведомого шкива по сравнению с ним велик. Приводной ремень используется для передачи мощности и крутящего момента. По мере ускорения становится возможным выбрать более высокое передаточное отношение, увеличив диаметр ведущего шкива и в то же время уменьшив диаметр ведомого шкива. Эту степень изменения можно контролировать, чтобы обеспечить наиболее подходящее соотношение.
CVT использует первичный шкив и вторичный шкив. Оба шкива имеют одну неподвижную половину и одну подвижную половину, управляемую гидравлическим давлением. Положение приводного ремня на шкивах будет определять передаточное отношение. Если подвижная половина шкива находится рядом с его противоположной половиной, то приводной ремень вынужден перемещаться по внешней окружности. Когда шкив широко открыт, эта окружность уменьшается. Подвижные половины первичного и вторичного шкивов расположены по диагонали друг к другу, поэтому, когда диаметр приводного ремня уменьшается на первичном шкиве, он увеличивается на вторичном шкиве.
Для отрыва требуется низкое передаточное отношение. Чтобы обеспечить это, первичный шкив открыт, что позволяет приводному ремню садиться на шкив и заставляет его двигаться вокруг внешней стороны закрытого вторичного шкива. По мере увеличения скорости автомобиля требуется более высокое передаточное число. Для этого первичный шкив постепенно перемещается к своему неподвижному партнеру, увеличивая окружность шкива. В то же время вторичный шкив раздвигается, уменьшая диаметр шкива, что создает более высокое передаточное число. Передаточное отношение достигается, когда первичный шкив полностью закрыт, а вторичный шкив полностью открыт. Вспомогательный шкив теперь вынужден вращаться примерно два с половиной раза за каждый оборот первичного шкива.

 Ввод от двигателя
2 Выход на колеса
3 Ведущий шкив минимум
диаметр (низкий)
4 Ведомый шкив максимум
диаметр (нижний)

Рис.: Шкивы в нижнем положении

1 Вход от двигателя
2 Выход на колеса
3 Ведущий шкив максимум
диаметр (увеличение)
4 Ведомый шкив не менее
диаметр (увеличение)
Рис. : Положения шкива при высоком передаточном числе (повышающая передача)

Рычаг селектора в нейтральном или парковочном положении

В этом состоянии движение не передается на колеса, так как муфты задней (2) и передней (4) передач отключены.
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта включения задней передачи (2) выключена.
— Муфта включения передней передачи (4) выключена.
— Планетарные шестерни (3) вращаются вокруг солнечной шестерни на холостом ходу.
— Поскольку солнечная шестерня не движется, то же самое происходит и с первичным шкивом (5), вторичным шкивом (7) и, следовательно, с автомобилем.

1. Первичный вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
Рис.: Шкивы и зубчатая передача

Двигатель можно запускать только в нейтральном положении или в режиме парковки, как и в любой автоматической коробке передач. В положении Park имеется механическая блокировка, не позволяющая автомобилю двигаться вперед или назад. Положение «Парковка» следует включать только в состоянии покоя, чтобы избежать повреждения трансмиссии.

Рычаг селектора в положении движения
В этом случае поступательное движение передается на колеса при включении муфты переднего хода (4).
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта заднего хода (2) выключена.
— Муфта переднего хода (4) включена.
— Планетарные шестерни (3), солнечная шестерня и кольцевой зубчатый венец планетарной передачи вращаются вместе.
— Первичный шкив (5) вращается с той же скоростью, что и двигатель, в направлении передачи вперед.
— Вторичный шкив (7) вращается в направлении передачи переднего хода со скоростью, которая зависит от передаточного числа ремня для данного рабочего состояния.

1. Входной вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Входной вал

Рис. : Шкивы и зубчатая передача
Рычаг селектора в положении заднего хода
В этом случае муфта заднего хода (2) включается и запирает кольцевую шестерню (9) в картере трансмиссии. Планетарные шестерни (3) заставляют солнечную шестерню (10), первичный шкив (5) и вторичный шкив (7) вращаться в направлении, противоположном входному валу коробки передач (1).
Поэтому теперь выбрана передача заднего хода.
— Первичный вал коробки передач (1) вращается с той же скоростью, что и двигатель.
— Муфта заднего хода (2) включена.
— Муфта переднего хода (4) выключена.
— Кольцевая шестерня (9) связана с картером коробки передач посредством муфты заднего хода (2).
— Планетарные шестерни (3), которые приводятся в движение непосредственно входным валом коробки передач (1), вращаются вокруг кольцевой шестерни (9). Поэтому они заставляют солнечную шестерню (10), шкив (5) и вторичный шкив (7) вращаться в направлении передачи заднего хода.

1. Входной вал
2. Муфты задней передачи
3. Планетарные передачи
4. Муфты передней передачи
5. Первичный шкив
6. Стальной приводной ремень
7. Вторичный шкив
8. Вторичный шкив
9. Кольцевая шестерня
10. Солнечная шестерня

 

Рис.: Шкивы и зубчатая передача

Вторая группа — система управления

Функции системы управления:
1. Соответствовать прижимной силе натяжения стального приводного ремня крутящему моменту двигателя, предотвращая проскальзывание ремня.
2. Контролировать работу муфт переднего и заднего хода во время движения и взлета.
3. Обеспечить оптимальное передаточное отношение для всех условий движения.
4. Обеспечьте необходимую смазку и охлаждающее масло в редукторе.

Масляный насос
Насос в трансмиссии представляет собой внешний шестеренчатый насос. Двигатель приводит его в движение через вал через полый вал первичного шкива. Вал насоса соединен шлицами с водилом планетарной передачи, которое всегда работает на частоте вращения двигателя. Выпускаемый объем составляет около 10 см³ за один оборот. Давление в системе может достигать 40–50 бар в зависимости от входного крутящего момента.

1. Вал привода масляного насоса
2. Масляный насос в сборе
Рис. Масляный насос в сборе
Давление масла используется как для гидравлического управления трансмиссией, так и для смазки.

1. Вход масляного насоса
2. Сальники масляного насоса

Рис. Впускное отверстие масляного насоса
Управление вариатором
Управление вариатором обеспечивает минимальные прижимные усилия, необходимые для предотвращения проскальзывания ремня и вариатора, и параллельно обеспечивает значение передаточного отношения (рассчитанного на основе входной (или первичной) и выходной (вторичной) скоростей вариатора) в соответствии с заданным передаточным числом. значение, заданное стратегией вождения. Ухудшение характеристик управления в течение срока службы удерживается в диапазоне, при котором не наблюдается заметных отклонений в комфорте и/или возможной силе зажима.

Контроль силы зажима
Управление усилием прижима гарантирует, что уровни давления, необходимые для обеспечения необходимых усилий на вариаторе (для предотвращения проскальзывания ремня), сводят к минимуму влияние на эффективность трансмиссии, чтобы свести к минимуму расход топлива.

Помимо «обычного вождения», управление усилием прижима также учитывает особые ситуации вождения с пиками крутящего момента со стороны входа и/или выхода коробки передач, чтобы обеспечить максимальную защиту коробки передач. Контроль учитывает влияние торможения с АБС, блокировки колес (при движении без АБС) и других систем управления трансмиссией (таких как ESP, противобуксовочная система). Он также распознает и учитывает особые дорожные покрытия и условия, такие как проезд через ямы и бордюры, переходы между низким и высоким коэффициентом трения, проскальзывание колес (например, на дорожных покрытиях с низким коэффициентом трения)

Программное обеспечение также сравнивает возможности передачи динамического крутящего момента трансмиссии (принимая во внимание систематические времена задержки гидравлической системы) с прогнозируемым входным крутящим моментом для трансмиссии. Если система управления прижимным усилием обнаружит ситуации, когда требуемое прижимное усилие не может быть в достаточной степени покрыто, в ECU будет отправлен запрос на снижение крутящего момента, чтобы привести крутящий момент двигателя в соответствующий диапазон. Эта функция включена для защиты передачи.

Если на платформе автомобиля отсутствует электронная система привода по проводам, сигнал крутящего момента поступает от ЭБУ по шине CAN. Если CAN выходит из строя, прогнозирующий сигнал крутящего момента будет генерироваться самим программным обеспечением TCU.

Регулятор соотношения
Передаточное отношение вариатора регулируется балансом сил, действующих на первичный и вторичный шкивы первичным и вторичным давлением. По сигналам первичного и вторичного датчиков скорости можно рассчитать передаточное отношение, а выходные параметры (давления) можно настроить в соответствии с заданным значением передаточного отношения. Минимальные уровни давления определяются стратегией усилия зажима. Физическая модель вариатора помогает быстро регулировать уровни давления в различных рабочих точках. Программное обеспечение управления также учитывает помехи от других элементов трансмиссии и разработано с целью минимизации задержек при входе и выходе, а также минимальных отклонений от целевого соотношения (для повышения экономии топлива).

Чтобы обеспечить соблюдение механических ограничений и ограничений по долговечности трансмиссии, установлено несколько ограничений на стратегию вождения. Помимо ограничений скорости, также реализованы программные функции, позволяющие поддерживать градиент отношения (уставки) в допустимых пределах. Кроме того, программное обеспечение предотвращает превышение частоты вращения двигателя определенных пороговых значений в зависимости от скорости автомобиля и состояния положения рычага (POS). Для достижения этого ограничения программное обеспечение отправляет запрос на снижение крутящего момента двигателю или обеспечивает повышение передачи, если автомобиль не стоит на месте.

Блок управления коробкой передач

Программное обеспечение, управляющее коробкой передач, встроено в TCU (блок управления коробкой передач). TCU установлен в салоне.

Третья группа — внешние соединения

Соединения масляного радиатора
На передней части картера трансмиссии имеются два патрубка маслоохладителя. Масляный радиатор установлен рядом с радиатором двигателя для поддержания температуры трансмиссионного масла ниже 120°C.

Масло вытекает из коробки передач из правого бокового разъема. Этот выход трансмиссионного масла (Oil TR OUT) должен быть подключен к входу масляного радиатора, который является нижним разъемом на масляном радиаторе.
Масло вытекает из масляного радиатора через верхний патрубок масляного радиатора. Этот верхний разъем должен быть подключен к левому разъему коробки передач (Oil TR IN).

Рис.: Соединения трубопроводов масляного радиатора
Вал переключения передач
Возможные положения переключения передач для трансмиссии VT2-VT3: Park, Reverse, Neutral, Drive и Sport.

Конфигурация рычага селектора определяется заказчиком. Из соображений безопасности рекомендуется реализовать блокировку переключения в механизме, чтобы обеспечить защиту от случайного пуска.

Также можно включить функцию подсказки. Это означает, что должны быть обеспечены дополнительные интерфейсы к TCU, чтобы получать сигналы наконечника к TCU. Также калибровки для максимальных оборотов двигателя могут быть адаптированы в определенных пределах.
Главный разъем
Разъем состоит из 16 контактов и расположен в картере коробки передач. Соединение жгута осуществляется с помощью круглого разъема.

Рис. Блок жгута на коробке передач

Демпфер кручения
Двигатель соединен с первичным валом в трансмиссии через торсионный демпфер вместо гидротрансформатора, используемого в более традиционных автоматических трансмиссиях.
Этот гаситель кручения не является частью трансмиссии. Punch настоятельно рекомендует использовать так называемый двухмассовый маховик.