Что такое вариатор (CVT) и история его возникновения

Автоинструктор

Выберите из спискаженщинамужчина

Коробка передач

Выберите из спискаАКППМКПП

Маршрут ГИБДД

Выберите из спискаБалашихаВаршавскийВидноеДолгопрудныйЖелезнодорожныйИзмайловскийКоролевКосинскийЛобненскийЛюберцыМарьинскийМытищиНа ВернисажнойПяловскийСтрогиноХимки

Округ

Выберите из спискаВАОЗАОСАОСВАОСЗАОЦАОЮАОЮВАОЮЗАО

Город

Выберите из спискаБалашихаВидноеДзержинскийДолгопрудныйЖелезнодорожныйКоролёвКрасногорскЛыткариноЛюберцыМытищиПушкиноРеутовТомилиноХимки

1. Главная
2. Статьи
3. Что такое вариатор (CVT) и история его возникновения

Даже автоинструктор-женщина знает, или, в крайнем случае, имеет общее понятие о том, что же собой представляет коробка передач, именуемая вариаторной.

Это бесступенчатая трансмиссия, плавно сменяющая передаточное число. Наиболее совершенная модификация этого типа трансмиссии – тороидный вариатор, представляющий собой роликовую систему изменения передаточного числа, выгодно отличающуюся от его предшественников, где процесс осуществлялся за счет клиноцепных или клиноременных сопряжений. Но мало кто знает его историю.

Конструкция первой КПП с таким инженерным решением запатентована в 1877 неким Чарльзом Хантом. Производить такие устройства начала компания «Пербери-Хейс» в 30-е годы прошлого столетия, но все же они были еще несовершенными. Передаваемый крутящий момент оказался недостаточно высоким, а сама компоновка оказалась крайне недолговечной, так как в те времена не было возможностей для использования материалов с достаточным уровнем прочности. Ведь энергии осуществлялась с помощью трения ролика и колес.

Следовательно, чем выше сила трения, тем больше теряется энергия. Кроме того, площадь контакта была весьма малой. Чтобы увеличить крутящий момент, требовалась еще большая сила трения, что нередко приводило к повреждениям агрегата из-за недостаточной выносливости материалов.

Решение нашла компания Ниссан – в 1999 году она начала устанавливать на отдельных своих продуктах, имеющих целевой аудиторией японский рынок, уникальные коробки передач Экстроид. Принцип их действия заключался за счет сдвоенного тороидного вариатора, который разделял поток мощности. Это делалось с целью уменьшить размер передаточного узла. Конструкция затачивалась под мощные заднеприводные модели автомобилей и до сих пор представляет собой рекордный уровень передачи крутящего момента в вариаторных КПП.

Автоинструктор-женщина должна это знать

Неважно, автоинструктор женщина или мужчина – наверняка каждому будет интересно знать, что в том же 1999 году компания Мазда обнародовала очень интересную конструкцию вариаторной трансмиссии. Она включала два тороидных вариатора, два автоматических сцепления и двухступенчатую передачу. Когда автомобиль начинает движение, передача снижает передаточное число и повышает этим крутящий момент, а на скорости привод идет прямо от вариатора. Такое устройство было создано для переднеприводных автомобилей.

Выбрать инструктора:

• Автоинструктор Алексей
• Автоинструктор Юлия
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Игорь
• Автоинструктор Оксана
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Светлана
• Автоинструктор Екатерина
• Автоинструктор Виктор
• Автоинструктор Лариса

Отзывы:

Все отзывы

Разновидности вариаторов. Ремонт АКПП цена Алматы

Вариатор является бесступенчатой коробкой передач с внешним управлением. Эта КПП меняет передаточное число, выбирая наиболее оптимальное текущей нагрузке. Таким образом получается эффективно использовать мощность двигателя. Вариаторы делятся на тороидные и клиноременные.

Вариатор имеет ограничение по мощности, поэтому наибольшее применение нашел среди легковых автомобилей. Но технический прогресс не стоит на месте и разновидности вариаторов постоянно расширяются. Сам принцип работы вариаторной коробки переключения передач был придуман уже давно.

Свойства вариаторов

В вариаторной коробке находятся два вала с шестернями, способными менять диаметр за счет смещения ремня. Благодаря этому, во время движения на автомобиле шестерни могут плавно подбирать передаточное число. После набора скорости ведущая шестерня снижает диаметр, а ведомая наоборот увеличивается.

Среди большого разнообразия разновидностей вариаторов, самыми востребованными оказались два из них. В зависимости от того, какая именно конструкция, разновидности вариаторов могут быть клиноременными и тороидными. Чаще всего автомобили оснащаются клиноременной вариаторной коробкой.

Клиноременной вариатор

Клиноременной вариатор распространен больше других. В нем имеются два шкива с конусными раздвижными боковинами. Передача момента осуществляется ремнем с ведущего шкива на ведомый. Ремень имеет клиновидную форму и зубцы. Это может быть металлическая цепь или ремень, сделанный из резины.

Для выставления ведущему шкиву нужного диаметра используется центробежный регулятор, интегрированный в ступицу. Во время раскручивания и приостановки шкива оказывается нужное давление на двигающиеся боковины, и они меняют расстояние. За счет этого меняется диаметр поверхности изнутри.

Разновидность вариатора клиноременного типа работает по такому принципу, что при дальнейшем увеличении скорости поддерживаются подходящие обороты двигателя. Благодаря этим свойствам, максимально эффективно используется мощность, и поддерживается динамика автомобиля.

Тороидный вариатор

Среди множества разновидностей вариаторов тороидный отличается тем, что крутящий момент в нем передается через силу трения. В тороидной вариаторной коробке передач одна из поверхностей и два колеса зажимают ролик.

Одно из колес выполняет роль ведущего, а другое ведомого.

Передаточное число тороидного вариатора меняется в поперечной плоскости при помощи смены позиции оси ролика. В зависимости о того какой у ролика угол поворота, ведомое колесо способно сравниваться по скорости с ведущим. При повороте ролика скорость изменяется в большую или меньшую сторону.

При применении в автомобиле этой разновидности вариаторов, точно так же, как в клиноременном вариаторе, есть возможности подключения задней передачи. Отключается тороидный вариатор от силового агрегата при помощи сцепления. Ремонт вариатора сложный и должен осуществляться только опытным мастером.

Эксплуатация вариаторов

Чтобы не приходилось часто делать ремонт вариатора, необходимо соблюдать простые правила эксплуатации коробки. Какие бы разновидности вариаторов не стояли в вашей машине, резкие нагрузки коробке противопоказаны. Всегда прогревайте автомобиль, особенно в холодное время года.

Покорять бездорожье с вариаторной КПП не желательно, так она от этого быстро вырабатывает свой ресурс. С этой коробкой не стоит буксовать, тогда ремонт вариатора вам точно обеспечен. Буксировка вариатору также противопоказана и, при серьезной поломке, автомобиль необходимо эвакуировать специальным транспортом.

Источник: service-akpp24.ru

Заявка на патент США для тороидального привода с полным приводом Заявка на патент (заявка № 20040198549, выданная 7 октября 2004 г.) Настоящее изобретение относится к тороидальной трансмиссии на все колеса для транспортного средства в соответствии с преамбулой пункта 1 формулы изобретения. Из уровня техники известны плавно регулируемые вариаторы с фрикционными колесами, снабженные по меньшей мере двумя тороидальными дисками с тороидальными контактными поверхностями с бегущими между ними роликами. Такие вариаторы с фрикционными колесами обладают высоким крутящим моментом в дополнение к плавно регулируемому изменению поступательного движения.

[0003] В соответствии с предшествующим уровнем техники в полноприводных трансмиссиях также используются плавно регулируемые фрикционные вариаторы. Кроме того, раздаточная коробка используется для подачи крутящего момента или мощности от дифференциала передней и задней оси. Кроме того, необходим длинный боковой вал, соединяющий распределитель всех колес с передним или задним межколесным дифференциалом. Таким образом, такая конструкция требует много места для установки, кроме того, что она тяжелая и дорогая.

[0004] Настоящее изобретение основано на задаче создания полноприводной трансмиссии, содержащей плавно регулируемый фрикционный вариатор и требующей меньшего количества компонентов, чем полноприводная трансмиссия согласно известному уровню техники.

[0005] Эта задача решается за счет признаков пункта 1 формулы изобретения. Дальнейшие конструкции и преимущества вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.

[0006] Поэтому предлагается использовать два выходных диска фрикционного колесного вариатора для разделения крутящего момента и мощности, при этом два выходных диска соединены не жестко, а через один или несколько подшипников.

[0007] Согласно изобретению каждая пара дисков вариатора с фрикционными колесами может получать питание независимо.

[0008] В соответствии с изобретением концепция устраняет необходимость в распределителе на все колеса, таком как тороидальный дифференциал. Кроме того, для передачи мощности больше не требуется длинный боковой вал, что обеспечивает простую и компактную конструкцию.

[0009] Изобретение поясняется более подробно ниже посредством прилагаемых чертежей. Они показывают:

[0010] ИНЖИР. 1 представляет собой схематическое изображение тороидальной трансмиссии на все колеса в соответствии с предшествующим уровнем техники; и

[0011] ИНЖИР. 2 представляет собой схематическое изображение предпочтительного варианта осуществления тороидальной трансмиссии на все колеса для транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением.

[0012] Согласно фиг. 1, полноприводная тороидальная трансмиссия содержит фрикционный колесный вариатор 1 согласно известному уровню техники, два выходных диска которого 2, 2′ жестко связаны друг с другом, трансмиссионную ступень 3, а также суммирующую трансмиссию 4, где выходной мощность от фрикционного вариатора 1 и мощность привода суммируются и передаются на раздаточную коробку 5. На ВЫСОКОМ уровне привода нет раздвоения мощности; мощность целиком передается на суммирующую передачу 4 через вариатор 1, который циркулирует в блоке. Затем раздаточная коробка 5 распределяет крутящий момент и мощность на заднюю ось 6 и переднюю ось 7, каждая из которых, в свою очередь, снабжена соответственно дифференциалами 8 и 9.. Длинный боковой вал 10 предназначен для передачи мощности на переднюю ось 7, что невыгодно требует большого конструктивного пространства.

[0013] Согласно фиг. 2, полноприводная тороидальная трансмиссия не содержит раздаточной коробки. Это возможно благодаря тому, что два выходных диска 2, 2′ фрикционного колесного вариатора 1 не связаны друг с другом жестко, а связаны друг с другом через опорный подшипник 11, при этом выходной диск 2 соединен с передней осью 7, а второй выходной диск 2′ соединен с задней осью 6, так что крутящий момент и мощность распределяются на обе оси фрикционным колесным вариатором 1.

[0014] Подшипники 11 опираются согласно изобретению на стенку корпуса между выходными дисками 2, 2′. Пока оба выходных диска 2, 2′ вращаются с одинаковой скоростью, обороты и силы реакции без потерь передаются через втулки от одной пары дисков к другой паре дисков. Если они вращаются с разной скоростью, например, если под одной осью автомобиля лед, то осевые усилия воспринимаются стенкой корпуса через подшипник 11.

[0015] Согласно изобретению обе пары дисков вариатора 1 с фрикционными колесами могут приводиться в действие или приводиться в действие по отдельности. Это означает, что предусмотрены два отдельных устройства возбуждения и два отдельных устройства контактного давления, по одному для каждого из двух выходных дисков 2, 2′. Кроме того, входные и выходные обороты обеих дисковых пар измеряются в рамках процесса возбуждения.

[0016] Муфта 12 переднего хода и тормоз 13 заднего хода трансмиссии показаны на фиг. 2, согласно изобретению. Передаточный уровень 14 может быть предусмотрен между выходными дисками 2, 2′ и соответствующими осями 6, 7 транспортного средства.

[0017] В рамках дополнительных вариантов осуществления трансмиссии согласно изобретению может быть предусмотрено разветвление мощности, при этом для этой цели требуются дополнительные переключающие элементы.

[0018] Справочные номера

[0019] 1 вариатор фрикционного колеса

[0020] 2, 2′ выходные диски

[0021] 3 уровень передачи

[0022] 4 суммирующая передача

[0023] 5 раздаточная коробка

[0024] 6 задний мост

[0025] 7 передний мост

[0026] 8 дифференциал

[0027] 9 дифференциал

[0028] 10 боковой вал

[0029] 11 опорный подшипник

[0030] 12 муфта переднего хода

[0031] 13 задний тормоз

[0032] 14 уровень передачи

Новейшие технологии тороидальных трансмиссий обеспечивают бесперебойную подачу мощности и улучшенную топливную эффективность в вариаторах

Новые разработки для легковых автомобилей и электромобилей представлены на крупной конференции по трансмиссии  

24 июня 2016 г. … Torotrak Group, ведущий разработчик и поставщик технологий снижения выбросов транспортных средств и повышения эффективности использования топлива, недавно представила новые достижения в технологии CVT (Continuously Variable Transmission), которые обещают повышение энергоэффективности и производительности в легковых автомобилях. , включая электромобили. Ожидается, что разработки Torotrak, обеспечивающие более широкий диапазон передаточных чисел и бесперебойную подачу мощности, будут способствовать дальнейшему росту популярности бесступенчатых трансмиссий, глобальные продажи которых, по прогнозам, к 2020 году уже достигнут 12 миллионов в год.

Выступая на Международном конгрессе VDI 2016 года «Привод для транспортных средств» во Фридрихсхафене, Германия, 22 июня, Джон Фуллер, директор по концепциям и интеллектуальной собственности Torotrak Group, представил презентацию под названием «Высокоэффективный «полностью тороидальный» тяговый привод CVT. – Технологические усовершенствования и применение к переднеприводным автомобилям

, обсуждение последних достижений, оптимизирующих технологию вариаторов для рынка легковых автомобилей.

Объединив свой обширный опыт в области трансмиссий главного и вспомогательного привода, компания Torotrak разработала концепцию вариатора с передаточным числом до 12, приводимого в действие недорогой исполнительной системой. Вариатор подходит как для переднеприводных, так и для заднеприводных платформ и должен обладать высокой масштабируемостью, при этом традиционная гидравлическая версия уже продемонстрировала мощность более 300 кВт.

«Рыночные предпочтения смещаются от обычных автоматов к вариаторам», — прокомментировал Фуллер. «Наше решение может ускорить эту тенденцию, удовлетворяя потребности переднеприводных, а также потенциально заднеприводных компоновок, где высокие уровни крутящего момента и ограничения компоновки могут быть более сложными для традиционной технологии CVT».

Опыт Torotrak Group в области вспомогательных приводов привел к снижению стоимости системы, в частности, за счет использования экономически эффективного управления передаточным отношением вариатора с использованием технологии PitchSteerTM компании. Это обеспечивает широкий диапазон передаточных чисел, что может повысить эффективность автомобиля различными способами: во-первых, за счет уменьшения количества рассеиваемой энергии при трогании с места и, во-вторых, за счет обеспечения работы двигателя на более низких скоростях при крейсерской скорости. Кроме того, широкий диапазон передаточных чисел вариатора позволяет создавать простые и эффективные конструкции трансмиссии, которые максимально используют «разделение мощности», при котором только часть движущей силы передается вариатором, а оставшаяся часть передается по прямому механическому пути.

Трансмиссия также может быть настроена как IVT (бесступенчатая трансмиссия) с «переключенной нейтралью», что может дополнительно улучшить экономию топлива за счет устранения необходимости в неэффективном пусковом устройстве транспортного средства, которое теряет мощность при пробуксовке. Система может быть настроена в соответствии с предпочтениями водителя на отдельных рынках, например, чтобы дать знакомое ощущение от вождения гидротрансформатора.

Фуллер также объяснил, как электромобили (EV) могут извлечь выгоду из последних разработок вариаторов. «Увеличивая крутящий момент на колесах на низких скоростях автомобиля, тороидальный вариатор может улучшить преодолеваемые подъемы и производительность или стать средством для создания электрической трансмиссии уменьшенного размера, которая имеет меньшую стоимость и вес», — сказал он. «С вариатором, сконфигурированным для достижения эффективности, превышающей 95%, также есть потенциал для увеличения запаса хода электромобиля».

В презентации Torotrak Group также рассматривалось влияние тороидальных вариаторов и бесступенчатых трансмиссий при использовании в автономных транспортных средствах. Обеспечивая непрерывный крутящий момент за счет плавного переключения передач, технология способна преодолеть неприятное ощущение прерывания крутящего момента, к которому очень чувствительны пассажиры таких автомобилей.

О Torotrak
Torotrak (LSE: TRK) является новатором и поставщиком низкоуглеродных автомобильных технологий, уделяя особое внимание механическим решениям, повышающим эффективность и снижающим выбросы CO2 в транспортных средствах. К ним относятся нагнетатель с переменным приводом V-Charge, ряд безредукторных тяговых трансмиссий Torotrak и система рекуперации энергии Flybrid, в которой используется механический маховик для захвата кинетической энергии во время торможения и эффективного возврата ее на колеса. Команда инженеров компании работает с проверенными глобальными технологическими партнерами первого уровня, чтобы обеспечить проверенный путь от прототипов до производства. В число клиентов входят крупные производители транспортных средств и их поставщики в секторах легковых, тяжелых и внедорожных автомобилей, а также ведущие команды автоспорта. www.torotrak.com
 

Torotrak Media Contact
Пол Чаддертон из Market Engineering
[email protected]

Torotrak Group Контактное лицо:
Софи Рэгг, специалист по маркетингу
[email protected]
+44 (0) 1327 855190
 

Ресурсы
Изображения можно загрузить из нашей редакции без регистрации.