Устройства коробки вариатор (CVT), принцип работы
Что такое вариатор? Чтобы дать ответ на этот вопрос, давайте вспомним, сколько скоростей имеют механическая и автоматическая коробки передач. Первая – пять, вторая — до девяти – ответят грамотные водители. Так вот, вариатор имеет ступеней переключения скоростей намного больше, по сути – бесконечное количество.
Итак, вариатор – это бесступенчатая трансмиссия, которая даёт водителю возможность изменять передаточное число не рывками, а плавно, в соответствии с оборотами двигателя и внешней нагрузкой, что позволяет использовать мощность мотора максимально эффективно и обеспечить комфорт во время движения.
На современные автомобили устанавливают вариаторы двух типов: клиноременной и тороидный, хотя в технике подобных конструкций существует великое множество.
Вариаторы клиноременного типа известны достаточно давно. Главными деталями этого вариатора являются раздвижные шкивы и трапецеидальный в сечении ремень, который их соединяет.
Устройство клиноременного вариатора
Схема клиноременного вариатора
1 — маховик с демпфером крутильных колебаний, 2 — фрикцион заднего хода, 3 — промежуточная передача, 4 — вариатор, 5 — электронный блок управления, 6 — гидравлический блок управления, 7 — фрикцион переднего хода, 8 — планетарный механизм
Составляющими клиноременного вариатора являются одна или две ременные передачи, в которых шкивы образуются из конических дисков, которые за счёт своего сдвигания или раздвигания способны изменять диаметр и, соответственно, передаточное число.
Различные автопроизводители выпускают вариаторы, отличающиеся друг от друга конструктивными особенностями. Так, в Audi (трансмиссия Multitronic) ремень заменён цепью, а в Honda передаточный ремень состоит из металлических пластин. Но принцип работы во всех вариациях остаётся неизменным.
Чтобы автомобиль сдвинулся с места, используют обыкновенное сцепление или же компактный гидротрансформатор, который блокируется вскоре после начала движения. Управление дисками, из которых состоят шкивы, происходит при помощи электронной системы из сервоприводов, а также датчиков и блока управления.
Начнём с того, что попроще. Почему ремень имеет клиновидную форму? Трапециевидный в разрезе ремень входит в шкивы только боковыми своими поверхностями, оставаясь при этом в хорошей сцепке с ними.
Каким образом изменяется передаточное число? Ведущий шкив, который вращается при помощи коленвала, устроен таким образом, что под воздействием центробежных сил его щёки плавно сжимаются и выталкивают трапециевидный ремень всё дальше от центра шкива.
Тороидный вариатор
Схема тороидного вариатора
Тороидный вариатор имеет другое устройство. Он состоит из дисков и роликов, которые передают крутящий момент от диска к диску. Чтобы изменить передаточное число, необходимо поменять положение роликов и радиусы, по которым ролики обкатываются вокруг дисков. И поскольку основное усилие сосредотачивается в пятне контакта, поворот роликов требует применения особых устройств, способных преодолеть силу, с которой ролик прижимается к диску.
К примеру, в вариаторе Extroid от Ниссан применяется специальная система, в которой управляемый при помощи электроники гидравлический прецизионный механизм передвигает обоймы с роликами вниз или вверх на микроскопические величины, а ролик, из-за возникшего относительно дисков сдвига, поворачивается далее самостоятельно.
Клиноременной и тороидный вариаторы: особенности и слабые места
Принцип устройств, называемых ныне вариаторами, не является новоизобретённым. Идеи о бесступенчатых трансмиссиях приходили в головы конструкторов ещё тогда, когда на транспорте начали применяться поршневые ДВС. А развитие современных технологий производства материалов и достижения электроники позволили усовершенствовать конструкции вариаторов, которые сегодня получают всё большее распространение на автомобильном транспорте. При этом принцип их работы, несмотря на новые конструкторские находки, остаётся неизменным.
Несмотря на множество исследований и испытаний, современные вариаторы пока не удалось избавить от некоторых проблем, которые весьма существенно влияют на их работу.
Так, «слабым звеном» в работе клиноременного вариатора является ремень, а в тороидном – пятно контакта ролика с диском, в котором сила давления может достигать десяти тонн. С этими проблемами пытаются бороться путем использования специальных высокотехнологичных материалов, что в значительной степени повышает надёжность вариаторов, приближая её к показателям надёжности гидромеханических автоматов.
Современным рекордом для вариатора клиноременного типа является двигатель мощностью в 220 л.с. и 300 Нм, на которые способен шестицилиндровый двигатель Audi A6, оснащённой трансмиссией Multitronic. Тороидный вариатор-рекордсмен установлен на Nissan Gloria и Cedric, оснащённых 3-литровыми двигателями Extroid с показателями 240 л.с. и 310 Нм.
Несмотря на невозможность применения бесступенчатых передач на грузовиках, их применение на легковых автомобилях, по мнению экспертов, имеет большое будущее, которое обеспечат совершенствующиеся технологии производства материалов.
Сравнение динамических характеристик автомобилей, оснащённых вариаторами, может вызвать недоумение: на одной и той же модели легкового автомобиля разгон без вариатора происходит быстрее, чем с вариатором. Казалось бы, повышенная эффективность использования мощностей двигателя должна привести к противоположному результату! Оказывается, в случае адекватной настройки блока, разгон автомобиля с вариатором происходит, всё же, быстрее, чем без него.
В завершение хотим отметить, что, в сравнении с традиционными коробками-автоматами, вариаторы являются значительно более совершенным типом трансмиссии. Их преимущество проявляется в значительно более высоких показателях динамики разгона, экономии топлива, плавному процессу езды. Весте с тем, конструкция вариаторов проще, чем у автоматических коробок, что сказывается на их стоимости и надёжности. Думается, что оснащённые вариаторами автомобили достаточно скоро вытеснят машины с «автоматами» и заметно потеснят «механику».
Вариаторная коробка передач: принцип работы и неисправности 🥇
В мире существует великое многообразие коробок переключения передач, при этом некоторые из них считаются безобидными, а некоторые серьезно недолюбливают в автомобильном сообществе.
Если послушать некоторых “бывалых“ автоэкспертов, то они скажут бежать от вариаторных коробок передач как можно дальше.
Читай также: Коробка “Автомат“: принцип работы и основные проблемы
Сегодня мы разберемся в том, что же из себя представляет вариаторная коробка передач и так ли все плохо с ее надежностью. Вариаторные коробки также называют бесступенчатыми, или же можно встретить обозначение таких коробок, как CVT. У каждого производителя вариаторная коробка имеет свое название, но глобальный принцип работы от этого не особо меняется.
Изначально вариатор является способом передачи крутящего момента при помощи клиновидного ремня и двух раздвижных шкивов. При этом если говорить об автомобильном вариаторе, то его конструкция является чуть более сложной.
Принцип работы вариатора
Вариаторная коробка передач: советы по уходу, плюсы и минусы / depositphotos
Читай также: Как ездить на автомате: инструкция как правильно трогаться и тормозить
Когда увеличиваются обороты двигателя, то гидротрансформатор передает крутящий момент на первичный вал, который связан с двигателем.
На этом валу установлен специальный шкив, который при воздействии на поверхность привода начинает сходиться.
После этого, из-за силы трения между клиновидным ремнем и шкивом, крутящий момент передается на ведомый шкив, который уже связан с приводом колес. Когда половинки ведомого шкива максимально сведены, то это можно условно классифицировать как низшую передачу. При повышении оборотов, диаметр ведущего и ведомого шкивов меняются и соответственно происходит изменения передаточного числа, которое максимально увеличивается.
Задняя передача на вариаторной коробке обеспечивается присоединением планетарного механизма к ведомому валу. Регулировку диаметров ведущего и ведомого шкива обеспечивает специальная электронная система
Виды автомобильных вариаторов
Вариаторная коробка передач: советы по уходу, плюсы и минусы / depositphotos
Читай также: Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации
На сегодняшний день существуют вариаторы двух типов:
- клиноременные
- клиноцепные.
Клиноременные вариаторы, соответственно передают крутящий момент при помощи специального ремня, в то время, как клиноцепные, передают крутящий момент за счет специальной цепи, при ее точечном контакте с коническими дисками.
Плюсы и минусы вариаторов
Вариаторная коробка передач: советы по уходу, плюсы и минусы / depositphotos
Читай также: Что такое Типтроник: принцип работы, плюсы и минусы
Вокруг вариаторов ходит очень много слухов и легенд, которые, как правило, отпугивают людей от покупки автомобиля с CVT. У данной коробки, как и у всех остальных есть свои плюсы и свои минусы, исходя из которых каждый сам для себя делает выбор о необходимости покупки авто с вариатором.
Главные плюсы вариатора:
- плавность переключений
- экономичность
- тишина в салоне во время работы
- скорость переключения передач
Минусы вариатора:
- Граничный порог мощности, после которого эту коробку нельзя устанавливать на автомобили
- Плохая переносимость резких стартов и езды по бездорожью
- Обслуживание этой коробки зачастую приходится делать чаще, чем ее конкурентов, а цена на это обслуживание – дороже.
Чтобы ездить на авто с вариатором долго и счастливо, необходимо соблюдать несколько простых правил:
Своевременное обслуживание коробки и регулярная замена масла.
Стоит понимать, что обычное масло ATF для гидромеханических автоматов абсолютно не подходит для вариаторной коробки передач
Бережная эксплуатация вариатора. Эта коробка не любит резких стартов и агрессивной езды в принципе. Также вариатор очень чувствителен к перегреву, поэтому стоит вовремя прочищать радиаторы охлаждения трансмиссии и не перегружать коробку.
Граничный уровень нагрузки на коробку вариатор можно узнать из инструкции по эксплуатации автомобиля.
Подпишись на наш Telegram-канал, если хочешь первым узнавать главные новости
Вам также может быть интересно:
- Как правильно тормозить двигателем
- Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
- Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать
- Теги:
- коробка передач
- советы
- автомат
- виды
- вариатор
Приводы с регулируемой скоростью | Надежные преобразователи частоты
Щелкните изображение, чтобы увеличить его
Приводы с регулируемой или переменной скоростью обеспечивают простое и точное управление скоростью в различных приложениях.
Регулировка скорости легко выполняется путем перемещения рычажного регулятора по дуге или поворота маховика винтового регулятора, что обеспечивает простой способ точного управления выходной скоростью как отношением входной скорости.
Zero-Max разрабатывает и производит однонаправленные и реверсивные приводы с регулируемой скоростью, которые принимают любой входной сигнал с вращающимся источником питания со скоростью до 2000 об/мин. Однонаправленные приводы с переменной скоростью вращаются в одном направлении, а наши реверсивные приводы с переменной скоростью имеют выходной вал, который может работать в прямом, нейтральном или обратном направлениях. Модели привода с регулируемой скоростью доступны с выходом при вращении по часовой стрелке или против часовой стрелки. Мы также предлагаем приводы с регулируемой скоростью и угловыми редукторами для приложений с более низкой скоростью и более высоким крутящим моментом. Привод Zero-Max — это самый универсальный и экономичный вторичный привод в мире.
A Прочная конструкция и точная регулировка скорости
Внешне приводы Zero-Max с регулируемой скоростью состоят из прочного герметичного литого корпуса, входного вала, выходного вала и регулируемого регулятора скорости. Скорость выходного вала точно и легко регулируется с помощью рычага управления с удобным механизмом блокировки или винтового регулятора для удержания скорости на желаемом уровне.
Компактный и простой в обращении.
Простота установки. Никакой специальной проводки или обучения.
Простое управление с помощью рычажного или винтового управления. Повторяемый
Используйте приводы с регулируемой скоростью в любом месте машины. Принимает ввод до 2000 об/мин. Идеальный вторичный контроллер.
Обеспечивает постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей.
Снижение скорости 4:1. Часто привод можно использовать без дополнительного снижения скорости.
Как работают преобразователи частоты Zero-Max
Общий принцип работы приводов с регулируемой скоростью Zero-Max обеспечивает бесступенчатую регулировку скорости за счет изменения расстояния, на которое четыре или более односторонних муфт поворачивают выходной вал, когда они последовательно перемещаются вперед и назад. Количество ходов сцепления в минуту определяется входной скоростью. Поскольку один оборот входного вала заставляет каждую муфту двигаться вперед и назад один раз, очевидно, что входная скорость будет определять количество ходов или импульсов, которые муфты производят на выходном валу в минуту.
Например, при четырех сцеплениях, работающих последовательно, и входном сигнале 1800 об/мин выходной вал вращается 7200 раз в минуту (1800 x 4) или 120 раз в секунду (7200 ÷ 60). Если входная скорость упадет до 900 об/мин, вал будет вращаться только 3600 раз в минуту, а максимальная выходная скорость уменьшится вдвое.
На рисунке 1 видно, что входная часть, состоящая из вала (A), эксцентриков (B) и шатунов (C), преобразует вращательное движение в поступательное движение. В нулевом положении основные звенья (D) поворачиваются в точках (H) и (J) без перемещения муфт. При любом значении, отличном от нуля, муфты (E) преобразуют прямолинейное движение обратно во вращательное и приводят в движение выходной вал (F). Тяга управления (G) качается по дуге (K) при перемещении рычага управления.
В любой точке дуги (K) создается разная выходная скорость, поскольку направление хода шатуна изменяется с вертикального (рис. 1, положение нулевого числа оборотов) на горизонтальное (рис. 2, положение максимальной скорости), изменяя длину ходы, которые основные звенья передают обгонным муфтам.
Надежные, не требующие особого ухода редукторы с регулируемой скоростью
Преобразователи частоты идеально подходят для пользователей и производителей оригинального оборудования.
Благодаря недорогой проверенной конструкции было продано более 1 000 000 скоростных приводов.
- Идеален для танцоров / постоянного изменения скорости.
- Оставить привод на одном уровне. Нет ежедневной езды на велосипеде.
- Точное удержание скорости. Отсутствие периода «приработки» / работа на постоянной скорости.
- Переход к нулевому выводу. Идеально подходит для использования в качестве сцепления.
- Простота обслуживания. Заводская смазка.
- Герметичный корпус. Использование в большинстве атмосфер. Может быть установлен в любом положении.
- Универсальные варианты вала/управления/двигателя.
- Бесступенчатая регулировка. Диапазон скоростей 0-400 об/мин с входом 1800 об/мин.
Аксессуары и дополнительные функции для привода с регулируемой скоростью
Компания Zero-Max предлагает аксессуары для привода и дополнительные функции редуктора с регулируемой скоростью, которые помогут вам добиться желаемых рабочих характеристик: редукторов и двигателей в наличии.
Для приводов моделей Y, QX и ZX доступны C-образные фланцевые адаптеры для подключения двигателей, поставляемых заказчиком, к выбранному вами приводу.
Рычажное управление входит в стандартную комплектацию всех приводов с регулируемой скоростью. Дополнительные элементы управления включают в себя винтовое управление, удлиненное винтовое управление, удлиненное рычажное управление, удлиненный вал управления, а также плоские и перфорированные рычаги управления.
Направление вращения вывода должно быть указано и не зависит от направления ввода. Номера моделей, оканчивающиеся на «1», относятся к выходу против часовой стрелки, «2» — к выходу по часовой стрелке, а «3» — к реверсивному.
Универсальный регулятор скорости для всех применений
Приводы с регулируемой скоростью Zero-Max работают как первичные или вторичные приводы и доступны с несколькими вариантами управления и расположением вала.
Приводы с регулируемой скоростью включают:
Текстильное оборудование, такое как ткацкие станки
Оборудование для пищевой промышленности, такое как прессы для гамбургеров
Сельскохозяйственное оборудование, для укладки готовых листов
Металлообрабатывающее оборудование
Упаковочные системы, автоматизированные швейные системы, конвейерные и специализированные машины
Более 70 лет производственного опыта Сделайте имя Zero-Max надежным
Более полувека производственного опыта сделала Zero-Max ведущим производителем приводов с регулируемой скоростью на сегодняшний день. Zero-Max начался, когда изобретатель Стерлинг Стайберг разработал механический трансмиссионный привод с регулируемой скоростью для автомобильных стеклоочистителей. Его конструкция позволяла изменять выходную скорость привода от постоянного входа от нуля до максимума (таким образом, Zero-Max).
Ознакомьтесь с нашими редукторами с регулируемой скоростью и трансмиссиями с переменным передаточным числом, чтобы ознакомиться со спецификациями продукции, или свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваше применение.
Мы предлагаем стандартные и индивидуальные или модифицированные решения для удовлетворения ваших потребностей в управлении скоростью.
Выберите отрасль ниже, чтобы увидеть конкретные примеры того, как наши приводы с регулируемой скоростью помогают повысить точность и управляемость.
Вариатор, устройство и принцип работы. Какие бывают вариаторы. Виды вариаторов и их устройство
Если говорить о технических характеристиках автомобиля, то можно услышать такое понятие, как бесступенчатый вариатор. Однако для большинства водителей такое слово является чем-то новым и загадочным. Что же, попробуем выяснить, что такое вариатор и какую роль он выполняет в автомобиле.
Устройство вариатора, типы вариаторов
На самом деле вариатором называют особый вид АКПП, который изобрели, как это странно не звучало, уже в 19 веке. Кроме того, историки утверждают, что Леонардо да Винчи изобрел первый шрифт такого типа в 15 веке.
Примерно во второй половине ХХ века появились первые автомобили с вариатором.
Изначально ими занимались инженеры из компании DAF, они добавляли их в конструкцию своих легковых и грузовых автомобилей. После этого производители автомобилей «Вольво» переняли этот тип трансмиссии и стали оснащать свои машины.
В принципе вариатор это та же АКПП. Да и внешне невозможно отличить, какой тип устройства установлен на транспортном средстве – вариатор или коробка-автомат. Это связано с тем, что визуально на автомобилях с вариатором установлены такие две педали и коробка передач. Но транспортное средство, имеющее в своем арсенале такое устройство, работает немного по-другому.
Если говорить конкретно, то на автомобилях с вариатором фиксированных передач нет и они переключаются очень плавно и практически незаметно, поэтому такое устройство часто называют бесступенчатой коробкой. К тому же отсутствуют толчки, которые обычно ощущаются, когда машина поднимается с места. Также с помощью вариатора происходит незаметное и непрерывное изменение инвертора при разгоне или разгоне автомобиля.
Если после выше прочитанной информации вы задались вопросом какую коробку лучше выбрать — «автомат» или вариатор, то ответ на этот вопрос неоднозначен. Разберем виды вариаторов, принципы их работы и посмотрим, какими преимуществами они обладают. На сегодняшний день наиболее распространенными и популярными вариаторами можно назвать тороидальные, гидростатические, цепные и клиноременные вариаторы, имеющие шкивы переменного диаметра.
Клинорем вариатор и его устройство
Клиноременный вариатор самый известный, но начать предлагаю с него. Оснащается ведомой или клиновидной планкой и шкивом. Коробка такого типа не бесступенчатая, и ее работа зависит от количества оборотов устройства. Например, если вы подниметесь под гору, автоматически возрастет нагрузка на заднее колесо, однако PE не изменится. Большинство специалистов считают такой параметр недостатком клиноременного вариатора.
Ремни этого типа называются клиновидными из-за того, что они в разрезе имеют форму трапеции и заделываются в шкив боковыми частями. При надевании этих боковин ремень способен еще глубже входить в шкив, что делает сцепку максимально качественной.
На клиноременном вариаторе передаточное число изменяется за счет совместной работы ведущего и ведомого шкивов. Если говорить другими словами, то элементы ведущего шкива, вращаемые коленчатым валом, пластичны и плавно сжимаются, тем самым отодвигая ремень дальше от центра. При такой процедуре ведомый шкив способен прожиматься и ремень, плавно утопая в нем, приближается к центру. Поэтому передаточное число варьируется от коленчатого вала и головки к заднему колесу.
Ведущий и ведомый шкив отличается тем, что на первом вместо роликов установлена пружина.
Что касается принципа действия вариатора клиноременного типа, то его также можно объяснить методом двух однотипных карандашей. Для этого нужно поставить их на стол параллельно друг другу. Далее следует стянуть их резинкой, а затем скрутить одну из них. Несомненно, второй предмет начнет крутиться одновременно с ним и, что интересно, с той же скоростью. Однако если у карандашей диаметр сечения будет другим, то ситуация больше не повторится.
Карандаши разного диаметра все равно будут вращаться, но немного иначе. Пока карандаш большого сечения сделает один оборот, тот, что меньшего, успеет сделать два.
Принцип действия аналогичен карандашам, имеют различные варианты исполнения. Однако, как уже было сказано выше, клиноремные типы устройств имеют два шкива, которые выполнены в виде конусов, из-за чего вариатор все время меняет диаметр карандашей. Обычно шкивы обращены друг к другу своими концами, а ремень зажимается между ними.
При относительном взаимном движении шкивы очень похожи на карандаши, которые все время меняют свой диаметр. Эти шкивы часто оснащены гидравлической системой, хотя иногда подключается сервопривод. В результате половинки обоих шкивов синхронно движутся и смещаются. В том случае, если один расположен на приводном валу, идущем от двигателя, а второй на приводном, идущем к колесам, смена ПК будет происходить гораздо шире.
Кроме того, в вариаторах этого типа иногда предусмотрено устройство, отвечающее за изменение направления вращения вала при включении задней передачи.
Ремень вариатора и его конструкция
Кстати, на таком вариаторе очень необычный ремень. Он сделан из смеси ткани и резины и совсем не похож на ремни, вращающие разнообразные генераторы или другое навесное оборудование. Ведь обычный ремень не выдержал тысячи километров.
Ремнив вариаторах имеют довольно сложную конструкцию. Как правило, это стальная лента, покрытая железными элементами. На наборе этих стальных тросов в поперечнике много тонких пластин, которые по форме напоминают трапецию. Края этих лент соприкасаются со шкивами. Именно благодаря такой системе был изобретен толкающий ремень, который обеими половинками передает мощность от одного шкива к другому.
Тороидальный вариатор, устройство и принцип
Этот вариатор вместо шкивов и ремней оснащен роликами и колесами.
Такая система немного другая, но, по сути, все ее элементы выполняют точно такие же функции, что и вариатор клиноремного типа, и тоже дают один результат – постоянное изменение передачи.
Работает тороидальный вариатор по следующей схеме. Один диск связан с двигателем, а второй — с карданным валом. Первый диск является ведущим валом, а другой — ведомым. Между дисками (а не ремнем) находятся ролики и колеса, передающие мощность друг другу.
Колеса вращаются вокруг двух валов — горизонтального и вертикального. В результате колеса соприкасаются с дисками в самых разных областях. При соприкосновении колес у центра с ведущим диском они соприкасаются у обода с ведомым, это увеличивает крутящий момент и снижает скорость. Это называется высокой передачей или овердрайвом.
Гидростатический вариатор, устройство и принцип
Оба вышеописанных типа вариаторов, управляемые радиусом точек, которые соприкасаются между двумя вращающимися объектами.