Вариатор — принцип работы и как им пользоваться.

У этого поста — 1 комментарий.

Вариатор представляет собой узел в машине или агрегат с внешним управлением, изменяющий передаточное число в автоматическом режиме, выбирающий оптимальное значение в соответствии с нагрузкой и оборотами двигателя. Вследствие этого мощность двигателя используется максимально эффективно. В технике разновидности подобных конструкций встречаются часто, в автомобилях используются два вида: клиноременные и тороидные.

Клиноременные вариаторы известны давно. Главными деталями вариаторной коробки передач этого типа являются раздвижные шкивы, соединенные между собой ремнем, сечение которого имеет трапецеидальную форму. Когда половинки шкива сдвигаются, ремень выталкивается наружу, при этом радиус шкива увеличивается, вследствие чего происходит увеличение и передаточного отношения. Если половины ведомого шкива раздвигаются, ремень проваливается вовнутрь и работает по меньшему радиусу, что приводит к уменьшению передаточного отношения.

Передача будет прямой, если оба шкива находятся в промежуточном положении.

Разные компании разработали свои разновидности клиноременных вариаторов. К примеру, на Audi в трансмиссии Multitronic используются цепи, а не ремни, а в Honda ремень изготавливается из металлических пластин. Принцип работы вариатора в любом случае не меняется. Диски шкивов управляются электронными системами из блока управления, сервоприводов и датчиков.

Клиновидным вариатор называется по форме ремня, разрез которого имеет трапециевидную форму, боковыми поверхностями, вклинивающуюся в шкив . Ведущий шкив устроен так, что под влиянием центробежных сил его щеки сжимаются, выталкивая ремень от центра шкива. Тем временем ведомый шкив разжимается, а ремень перемещается все ближе к его центру. При увеличении оборотов двигателя увеличивается сжатие ведущего шкива и тем сильнее разжимается ведомый, меняя передаточное число.

В конструкцию тороидного вариатора входят соосные диски и ролики для передачи момента от диска к диску.

Передаточное число изменяется благодаря изменению положения роликов и их радиусов, по которым обкатываются диски. Усилие приходится на пятно контакта, поэтому, чтобы повернуть ролики применяются особые устройства для преодоления силы прижатия ролика к диску.

К примеру, в вариаторе Extroid компании Ниссан используется система с прецизионным гидравлическим механизмом с электронным управлением, перемещающая на микроскопическую величину обоймы с роликами, после чего ролик поворачивается сам по причине сдвига относительно оси дисков.

Благодаря развитию электроники, вариаторы совершенствуются и получают широкое распространение на автотранспорте. Слабым местом все еще остаются ремни и пятно контакта диска с роликом, которые пока еще не могут выдерживать больших нагрузок и работать с мощными двигателями. На данный момент для клиноременного вариатора рекордом является 220 л.с. и 300 Нм. Audi A6 с трансмиссией Multitronic, и трехлитровый двигатель Nissan Gloria и Cedric с Extroid на 240 л.

с. и 310 Нм. – для тороидного.

Если сравнивать вариаторную коробку передач с автоматической коробкой передач, он является более совершенным, у него улучшенная динамика разгона, более низкий расход топлива и плавная езда. По мнению специалистов, в перспективе они потеснят и заменят обычные «автоматы» и «механику».

Как пользоваться вариатором

От автоматической коробки передач вариатор отличается тем, что в нем отсутствуют фиксированные передачи. Изменение передаточного числа будет происходить в зависимости от того, какая программа управления будет выбрана.

Нажимая педаль газа до упора, вы выводите мотор на высокие обороты, оставаясь на них на протяжении всего разгона. Звуки двигателя при этом напоминают вой. Автомобиль быстро разгоняется, а вы не тратите время на переключение ступеней вариатора. Можно применить такие настройки вариатора, при которых разгон при увеличении скорости будет таким же как и при использовании коробки передач, то есть увеличение оборотов мотора будет постепенным.

На некоторых автомобилях подбирается режим с несколькими «виртуальными передачами», которые задаются электроникой. При этом происходит резкое перескакивание устройства как у автоматической коробки переключения скоростей. В этом случае передачи переключаются по желанию водителя как в АКП с последовательным ручным режимом.

Режимы работы вариатора включают В-драйв, S-спорт, Е-эконом, а также позицию L, предполагающую тяжелые условия эксплуатации. Торможение в положении L очень эффективно, двигатель работает на предельной мощности. Данный режим применяют при движении с прицепом, на крутых подъемах и в условиях бездорожья.

Другие похожие статьи:

Вариатор: принцип действия, типы вариаторов

Современные автомобили оснащаются множеством сложнейших узлов и агрегатов, предназначенных для повышения безопасности и комфорта вождения. Все мировые автопроизводители стремятся  к одной цели – облегчить как можно сильнее жизнь водителя за умеренные деньги, и тем самым увеличить свои продажи.

Для автомобилиста в настоящее определить оптимальную комбинацию функциональных возможностей автомобиля является не такой уж простой задачей, так как выбор технических решений действительно огромен. И сегодня поговорим о коробке переключения передач (КПП).

Итак, при выборе автомобиля стоит уделить особое внимание типу КПП. Желательно, чтобы он соответствовал Вашему стилю вождения и другим индивидуальным особенностям и предпочтениям. И если с механикой или автоматом все более-менее ясно, то при слове «вариатор» появляется желание сказать: «а вот с этого момента подробнее, пожалуйста».

Вариатор – бесступенчатая коробка передач, бесступенчатая трансмиссия, по-английски звучит как Continuously Variable Transmission (сокращенно CVT), дословно означает «постоянно изменяющаяся трансмиссия». Стоит заметить, что авторство на изобретение вариатора принадлежит Леонардо да Винчи, и основано оно на работе силы трения. Японцы здорово доработали и видоизменили эту идею. Суть работы вариатора заключается в плавном изменении коэффициента передачи на ведомый и ведущий диски во всем диапазоне скоростей.

Это механическая передача, которая передает вращение (момент) через трение промежуточного тела (например, ремень или ролик). Вращение можно передавать в любую точку радиуса ведомого и/или ведущего колеса, тем самым изменяя передаточное отношение.

При всем многообразии вариаторов популярными стали лишь клиноременный и тороидный.

Тороидный вариатор – ролик зажимается между двумя колесами со сферической (тороидной) поверхностью, одно из которых ведущее, а другое – ведомое.

При помощи сил трения происходит передача крутящего момента между колесами и поверхностью ролика. От угла поворота ролика зависит скорость вращения ведомого колеса: если ролик располагается горизонтально, то ведомое колесо вращается с той же скоростью, что и ведущее. Если ролик поворачивается, то ведомое колесо вращается с большей или меньшей скоростью, чем ведущее. От трения в контакте ролика с колесом зависит передача крутящего момента, причем, чем выше передаваемый момент, тем больше должна быть сила трения на маленькой площади контакта.

Японская компания Nissan предложила сдвоенный тороидный вариатор Extroid, позволяющий передавать крутящий момент до 300 Н*м. Применение специальных трансмиссионных масел и высококачественных сталей, а так же использование оригинальной системы поворота роликов позволило увеличить силу сжатия колес и роликов в вариаторе Extroid до 10 тонн!

Клиноременной вариатор включает одну или две ременных передачи.

 Передача состоит из двух шкивов, которые соединяются клиновидным ремнем. Шкив образуют два конических диска, которые сдвигаются или раздвигаются, изменяя таким образом диаметра шкива. Сближение конусов происходит при помощи гидравлического давления или центробежной силы. В первых клиноременных вариаторах использовался резиновый ремень, который был недолговечен и имел относительно низкую гибкость. В современных вариаторах используется металлический ремень, который изготавливается из нескольких слоев особой стали, а вся конструкция разделена на специальные части и соединена между собой в виде «бабочки», что обеспечивает пониженный уровень шума, гибкость и долговечность.

Именно благодаря применению металлического ремня вариатор стал таким популярным!

В вариаторах Multitronic или Lineartronic применяется металлическая цепь вместо ремня и называется такой вариатор клиноцепной. Использование цепи обеспечивает лучшую гибкость, уменьшение потерь передачи крутящего момента и максимальный КПД. Вариатор Multitronic на сегодняшний день является самой совершенной бесступенчатой коробкой передач.

Управление в вариаторной коробке передач производится при помощи электронного блока управления, который синхронно изменяет диаметры шкивов в зависимости от режима работы двигателя, управляет сцеплением и обеспечивает функционирование планетарного редуктора.

По причине отсутствия скачков и перепадов скорости разгон автомобиля с вариатором происходит быстро и бесшумно. Если сравнить два автомобиля одинаковой массы и мощности, но с разными коробками передач, то та, в которой установлен вариатор, будет разгоняться быстрее. При движении в гору у автомобиля с вариатором нет отката назад, он не заглохнет и всегда обеспечит мягкий старт. Отсутствие необходимости переключать скорости позволяет уделять больше внимания дорожному движению, что особенно полезно для новичков. Благодаря системе электронного управления снижается расход топлива, сокращается уровень вредных выбросов в атмосферу. Электроника вариатора оптимально распределяет нагрузки на различные узлы автомобиля, тем самым продлевая срок службы двигателя.

Источник: CAR-TALES.RU

Эта статья полезна для Вас? Да 5 / Нет 0

Порекомендуйте статью друзьям:

Ingenia — тяговые приводы

Ingenia — тяговые приводы

• Дом
• Журнал

 

• Статья Дика Элси
• Артикул
• Выпуск 42, март 2010 г.

Новая конструкция трансмиссионного привода призвана помочь производителям транспортных средств сократить выбросы углекислого газа. Дик Элси — генеральный директор Torotrak, британского разработчика систем трансмиссии на основе тягового привода. Он объясняет, как его компания разработала ряд приводов для газонокосилок, автомобилей, тракторов, грузовиков и автобусов.

Типичный ролик и диск от вариатора тягового привода, используемого в мощном автомобиле © Torotrak

Перед производителями автомобилей сегодня стоит дилемма: как сократить расход топлива и выбросы углекислого газа, сохранив при этом рабочие характеристики, к которым привыкли потребители. Новый тип вариаторной трансмиссии, известный как тяговый привод, может дать ответ.

Британская компания Torotrak разработала систему трансмиссии, основанную на приводе с регулируемой тягой, которая повышает эффективность использования топлива и обеспечивает лучшее ускорение по сравнению с обычными автоматическими трансмиссиями с ступенчатым передаточным отношением.

Это достигается за счет того, что двигатель работает с эффективностью, близкой к оптимальной, независимо от скорости движения автомобиля, чего не могут сделать обычные трансмиссии.

Чтобы продемонстрировать преимущества, компания Torotrak недавно установила свою систему трансмиссии на городской автобус среднего размера и провела на этом транспортном средстве лондонский цикл испытаний на экономию топлива; результатом стало улучшение экономии топлива на 19%. Технология регулируемого привода достаточно гибка, чтобы ее также можно было использовать для таких приложений, как регулируемые приводы вентиляторов и приводы нагнетателей, которые могут повысить эффективность работы двигателей внутреннего сгорания и обеспечить дополнительную экономию топлива.

Рисунок 2a: Трансмиссия Torotrak для газонокосилок с нулевым поворотом уже производится в США

Принципы тягового привода Сердце области машиностроения, известной как трибология.

В этой области инженеры почти полностью сосредотачиваются на задаче минимизации уровня трения между движущимися поверхностями.

Другая отрасль этой области техники применяет те же технические принципы, но использует их для передачи мощности через смазочную среду в процессе, называемом «тяговый привод».

Компания Torotrak применила эти принципы тягового привода на практике, разработав регулируемое приводное устройство, известное как «вариатор». Привод передает крутящий момент с помощью специально разработанной тяговой жидкости между нагруженными роликами и дисками (см. Пятно контакта ). Это дает простую и надежную бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая непрерывно изменяет передаточное число, в отличие от обычной трансмиссии, которая меняет передаточное отношение ступенчато.

При конфигурировании вариатора группа разработчиков приняла «полностью тороидальную» компоновку вариатора, поскольку она представляла собой наиболее стабильную и простую геометрию для практического применения (рис. 1).

Внутри вариатора две пары дисков. Пространство между каждой парой дисков образует полый пончик
форму или «тороид». В каждом тороидальном пространстве три ролика передают привод от крайних приводных дисков к выходным дискам, расположенным в центре. Ролики передают мощность между входными и выходными дисками через тяговую жидкость.

Каждый ролик крепится к гидравлическому поршню (или управляющему штоку). Давление в поршнях может быть увеличено или уменьшено для создания диапазона реактивного крутящего момента внутри вариатора.

Рис. 2b: Двойная тороидальная трансмиссия газонокосилки в разрезе

Практические результаты

Для производителя транспортных средств полностью тороидальный вариатор имеет два ключевых преимущества. Во-первых, он по своей природе стабилен, а во-вторых, устройство управляется крутящим моментом, а не соотношением. Это означает, что крутящий момент на выходе прямо пропорционален силе, приложенной к стержням управления. Соотношения и, следовательно, положение роликов эффективно самокомпенсируются для обеспечения требуемого крутящего момента. Конечным результатом является трансмиссия с тяговым приводом, которая может обеспечить 9Механический КПД 4% с точки зрения входной и выходной мощности.

В бесступенчатом трансмиссионном приводе вход вариатора приводится в действие источником энергии, например двигателем, а выходная скорость определяется положением роликов в тороиде. Это прямое соединение между входом и выходом подходит для системы непрерывного привода, такой как привод вентилятора, или, с использованием муфты или другого разъединяющего устройства, в трансмиссии привода транспортного средства.

Бесступенчатая трансмиссия также может быть оснащена планетарной зубчатой ​​передачей для создания бесступенчатой ​​трансмиссии, обеспечивающей плавное изменение передаточного числа от переднего к заднему. С точки зрения производителя транспортного средства это выгодно, поскольку устраняет необходимость в транспортном средстве иметь сцепление или преобразователь крутящего момента, чтобы отсоединить трансмиссию от двигателя, прежде чем транспортное средство сможет остановиться. Это так называемое «нейтральное» состояние также обеспечивает плавный эффект переключения передач, переключая трансмиссию с переднего на задний ход, что идеально подходит для использования в транспортных средствах, таких как вилочные погрузчики и колесные погрузчики.

Зачем использовать тяговые приводы?

В настоящее время используется несколько типов технологии регулируемого привода, основными из которых являются гидростатические приводы и ременные или цепные бесступенчатые приводы.

Гидростатические приводы используют гидравлические насосы и двигатели и обычно используются в сельском хозяйстве, строительстве и промышленности. Эти приводы используются не менее 50 лет, они долговечны и обеспечивают высокий крутящий момент и мощность. Однако они дороги и механически неэффективны, что делает их непригодными для использования в качестве главной трансмиссии в автомобильном транспорте, таком как легковые и грузовые автомобили.

Ряд производителей автомобилей предлагают ременные или цепные бесступенчатые трансмиссии, которые состоят из металлических ремней, движущихся по паре конических барабанов. Несмотря на то, что эти трансмиссионные приводы надежны и хорошо зарекомендовали себя, они были разработаны за последние 30 лет, они относительно дороги и сложны в компоновке из-за расстояния между двумя коническими барабанами. Системы также ограничены по мощности и крутящему моменту и не могут быть масштабированы для использования в более тяжелых транспортных средствах, таких как грузовики.

Напротив, полностью тороидальный привод с переменной тягой механически эффективен. Уникальной особенностью тягового привода является то, что он поддерживает высокий уровень эффективности при масштабировании. В отличие от других форм технологии регулируемого привода, он может быть рассчитан на эффективную работу в трансмиссиях главного привода всего, от газонокосилок до 40-тонных грузовиков.

Полностью тороидальные системы тягового привода уже используются в уникальной газонокосилке с нулевым поворотом. Здесь новая система рулевого управления соединена с парой тороидальных трансмиссий, позволяющих косилке поворачиваться на 360 градусов в пределах своей длины. Система также скоро будет доступна в новой линейке трансмиссий тракторов, которые обеспечивают высокий уровень контроля скорости, экономию топлива и лучшую в своем классе эффективность (рис. 2a и 2b).

В настоящее время разрабатываются трансмиссии главного привода мощностью 350 кВт для более крупных транспортных средств, включая грузовики и автобусы.

Команда инженеров Torotrak также разрабатывает очень маленькие приводы с регулируемой тягой для вспомогательных устройств автомобильных двигателей, таких как компрессоры кондиционеров и нагнетатели. Эти приводы могут помочь автомобильной промышленности уменьшить размер двигателя без ущерба для производительности и мощности.

Гибридные надежды

Еще одним потенциальным применением тягового привода являются системы рекуперации кинетической энергии (KERS) механических гибридных транспортных средств. Здесь тяговый привод разрабатывается для работы в сочетании с легкими высокоскоростными маховиками для накопления и рекуперации энергии торможения в различных транспортных средствах, от небольших автомобилей до автобусов. Это может стать более дешевой и энергоэффективной альтернативой обычной гибридно-электрической силовой передаче.

Гибридная система состоит из маховика, соединенного через вариатор тягового привода с базовой силовой установкой.

Когда транспортное средство замедляется, кинетическая энергия передается через вариатор тягового привода на маховик, сохраняя энергию в ее кинетическом состоянии. Чтобы рекуперировать эту энергию, поток мощности в вариаторе меняется на противоположный, и кинетическая энергия высвобождается на опорные колеса транспортного средства. При этом энергия остается в кинетическом состоянии.

В противоположность этому, при электрической регенерации кинетическая энергия преобразуется в электрическую, а затем в химическую энергию, поскольку она сохраняется в аккумуляторной батарее транспортного средства; чтобы восстановить энергию, этот процесс затем обращается вспять. Потери эффективности происходят при каждом изменении энергетического состояния.

В результате чисто механическая конфигурация маховика имеет гораздо большую эффективность, чем электрические системы, что означает хорошие новости для производителей, стремящихся сократить выбросы CO ₂ автобусами и городскими коммерческими транспортными средствами. Первые автобусы и коммерческие автомобили, разработанные с обычными гибридно-электрическими силовыми агрегатами с рекуперативным торможением, тяжелые и дорогие.
В некоторых случаях включение трансмиссии может удвоить стоимость базового автомобиля.

Однако недавняя программа работы, начатая с разработчиком автомобильных технологий Ricardo и производителем автобусов и автобусов Optare по демонстрационному автобусу в рамках проекта Flybus , выглядит многообещающе (рис. 4). Математическое моделирование показывает, что можно рекуперировать достаточно энергии торможения, чтобы сократить расход топлива более чем на 20% на типичном городском маршруте.

Составление планов

Будь то традиционная система трансмиссии, обеспечивающая значительную экономию топлива, или часть гибридной системы, которая может восстанавливать потерянную энергию, тяговый привод окажется решающим для решения задач, стоящих перед инженерным сообществом. Приводы уже используются на высококонкурентном рынке газонов и садов и готовы проникнуть на рынок коммерческих автомобилей в качестве технологии трансмиссии основного привода. Эта технология также может принести пользу рынкам строительства и погрузочно-разгрузочных работ, и в каждом случае можно добиться значительной экономии углекислого газа.

Небольшие тяговые приводы для нагнетателей и компрессоров кондиционеров помогут повысить эффективность обычных двигателей внутреннего сгорания, а также сократить выбросы углерода. Помимо большого потенциала в системах рекуперации кинетической энергии механических гибридных транспортных средств, эта технология может быть использована в электромобилях, позволяя электродвигателям работать в установившемся режиме и снижая потребляемый ток. Двухскоростные (передаточные) коробки передач уже используются для повышения производительности электромобилей — представьте, что можно сделать с бесконечным числом передаточных чисел.

Дополнительная информация:
www.torotrak.com

• Выпуск 42 Содержание
• Инженерные темы
• Инновационные часы
• Как это работает?
• Профили
• Как я сюда попал
• Отправить статью

Скачать статью 378KB

ВЕРХ

Самый экономичный тип передачи

Выберите валюту

Категории блога RE:BUILDERS Категории блога RE:BUILDERS

Твитер

 20 декабря 2021 г.  | Общие статьи о технических передачах

Один из самых важных вопросов, который Любой, кто планирует купить автомобиль, должен ответить: «Какую коробку передач мне выбрать? выбрать: автомат или механика?» Все чаще автовладельцы выбирают вариант с автоматом, что неудивительно: вождение автомобиля, оснащенного автоматом отличается простотой и удобством. Также немаловажным фактором при выбор заключается в экономической эффективности использования. В этой статье мы разберем, какие единиц позволит владельцу больше сэкономить на топливе.

Вариант №1: Автоматический гидротрансформатор коробка передач

Это самая стандартная версия автоматическая коробка передач, устанавливаемая на большинство современных автомобилей. Ключевая особенность этого тип трансмиссии: устройство не имеет сцепления, его функции осуществляется гидротрансформатором. С точки зрения удобства использования этот вариант наверное самый удобный. Однако в процессе использования этого типа редукторов автовладелец сталкивается с существенным недостатком – очень большим расходом топлива. Из Конечно, автомобильные бренды постоянно работают над тем, чтобы уменьшить это, но на сегодняшний день не каждому производителю удалось добиться приемлемых результатов. Как правило, они попытаться решить проблему, установив довольно сложные устройства – т.н. блокираторы, требующие частого и дорогостоящего обслуживания. Соответственно, производители устанавливают такие устройства только на самые современные и дорогие автомобили.

Вариант № 2: вариатор (также известный как бесступенчатая трансмиссия, или вариаторы)

Принцип работы вариатора максимально прост удивительно. Механизм состоит из двух валов, имеющих форму конуса. А между ними натягивается ремень или цепь, дающая тягу. Благодаря этому устройства, коробка передач и переключения передач невероятно плавные и ненавязчивые. Владельцы автомобилей, оснащенных такими устройствами, отмечают некую неприятную монотонность гул, создаваемый коробкой передач, что в принципе не является огромным недостатком. Благодаря сложной системе вариаторов бесступенчатая трансмиссия является одним из самых экономичных типов автоматических коробок передач.

Вариант №3: Роботизированная коробка передач

Что касается экономии топлива, бесспорным лидером являются так называемые «роботы». Это объясняется довольно просто: почти нет разницы между принципом действия обычного МКПП и роботизированный автомат. Единственная разница между ними заключается в том, что непосредственное переключение осуществляет не водитель, а робот система.

Конечно, есть разница между эти два варианта. Переключения передач, выполняемые «роботом», происходят с значительная заминка. Водители, привыкшие к другим версиям коробок передач, могут поначалу реагируют на этот момент с некоторым раздражением. Тем не менее, это Проблема, судя по всему, будет устранена в ближайшее время. Роботизированные коробки передач, которые взять под контроль сразу две системы сцепления уже появились на рынке.

Принцип работы таких ящиков довольно просто. Шестерни делятся на четные и нечетные, и каждая из этих категории управляется одной из систем сцепления. Это позволяет вам значительно повысить производительность и сократить паузу между переключениями передач.

---

Поиск качественной информации о трансмиссии и достоверной информации – непростая задача для специалистов по трансмиссии, которые часто либо заняты ремонтом трансмиссии, либо их руки покрыты маслом после замены трансмиссионной жидкости. В общем, возможно, мы немного преувеличиваем, но поиск этих материалов — действительно своевременный процесс. Мы в go4trans.com позаботились об этом для вас! Вы можете многое узнать о решениях проблем с трансмиссией и о запуске новых моделей трансмиссии. Мы также стараемся брать интервью у профессионалов отрасли трансмиссии, чтобы они могли поделиться своим опытом и историями с нашими читателями. Мы также включили то, что, по нашему мнению, представляет интерес для всех, кто связан с отраслью передачи: вы проверяете даты, места проведения, профиль и более подробную информацию о предстоящих отраслевых мероприятиях. У нас есть пища для размышлений, которая вам нужна!

Вы можете добавить свой собственный материал на go4trans.com. Если вы хотите поделиться историей, связанной с вашим бизнесом, или если вы хотите выделить некоторые отраслевые новости и представить их коллегам-специалистам, мы рекомендуем вам отправить нам свой материал, связавшись с нами через контактную форму или по этому электронному адресу: info@ go4trans.com.

---

Использование правильной частоты в соленоидах коробки передач

10 января 2022 г.  go4trans.com admin

В нашей прошлой статье мы говорили о частота и как она связана с механическим откликом соленоида, когда Pulse Широтная модуляция (ШИМ) используется для управления соленоидом. Мы обсудили некоторые из теория, но как это выглядит с реальным соленоидом? Как частота влияет на реакцию соленоида и насколько критично согласование ОЕМ частота при вождении соленоида, особенно когда мы начинаем говорить о тестирование и восстановление соленоидов.