1. Пристрій і робота варіатора
2. Особливості конструкції тороідного варіатора

Варіатор (повсякденна назва - варіаторная коробка передач) є безступінчатим коробкою передач, тобто забезпечує в заданому діапазоні плавну зміну передавального числа. Варіаторная коробка передач має загальновизнане назва (абревіатуру) CVT - Continuously Variable Transmission (в перекладі - постійно змінюється трансмісія).

Основна перевага варіатора в порівнянні з іншими коробками передач полягає в ефективному використанні потужності двигуна за рахунок оптимального узгодження навантаження на автомобіль з оборотами колінчастого вала, тим самим досягається висока паливна економічність. безперервна зміна крутного моменту, відсутність ривків забезпечують високий рівень комфорту при пересуванні на автомобілі з варіатором.

З огляду на обмежень по потужності варіатори на сьогоднішній день застосовуються тільки на легкових автомобілях, правда діапазон їх використання внаслідок технічного прогресу постійно розширюється. Інший мінус вариаторной коробки передач полягає в досить високій технічної та технологічної складності конструкції.

З усього різноманіття різних видів воротарів на автомобілях знайшли застосування тільки два - кліноременний і тороідний варіатори. Найбільшого поширення набув кліноременний варіатор. Перший кліноременний варіатор Variomatic був встановлений на легковий автомобіль DAF в 1959 році. Його приймач варіатор Transmatic з 1984 року встановлювався на автомобілі Fiat і Ford. В даний час кліноременний варіатор використовується багатьма автовиробниками. Ряд конструкцій воротарів мають власні назви:

• Autotronic від Mercedes-Benz;
• Ecotronic, Durashift CVT від Ford;
• Lineartronic від Subaru;
• Multidrive від Toyota;
• Multimatic від Honda;
• Multitronic від Audi;
• Xtronic, Hyper від Nissan.

Варіатори CVT також встановлюються на деякі моделі автомобілів Chrysler (Dodge, Jeep), Fiat, Mini, Mitsubishi, Opel, Peugeot і ін. Найвідомішим тороідний варіатором є варіатор Extroid, що встановлюється на автомобілі фірми Nissan.

Пристрій і робота варіатора

Варіаторная коробка передач має таке загальне пристрій:

• механізм, що забезпечує передачу крутного моменту і роз'єднання коробки передач від двигуна (нейтральне положення коробки передач);
• власне варіатор (варіаторная передача);
• механізм, що забезпечує рух заднім ходом;
• система управління.

Для передачі крутного моменту і роз'єднання варіатора від двигуна використовуватися такі механізми:

• відцентрове автоматичне зчеплення (варіатор Transmatic);
• електромагнітне зчеплення з електронним управлінням (варіатор Hyper);
• багатодискове мокре зчеплення з електронним управлінням (варіатори Multitronic, Multimatic);
• гідротрансформатор (варіатори Autotronic, Ecotronic, Extroid, Lineartronic, Multidrive, Xtronic).

Найпопулярніше з'єднання двигуна і варіатора за допомогою гідротрансформатора, який забезпечує високу плавність передачі крутного моменту і, відповідно, довговічність коробки передач.

Кліноременний варіатор складається з однієї, рідше двох ремінних передач. Передача включає два шківа, з'єднані клиноподібним ременем. Шків утворюють два конічних диска, які можуть зрушуватися або розсуватися, забезпечуючи тим самим зміна діаметра шківа. Для зближення конусів використовується гідравлічний тиск, відцентрова сила, зусилля пружин. Конічні диски мають кут нахилу 20 °, при якому забезпечується переміщення ременя по поверхні шківа з найменшим опором.

Перші кліноременниє варіатори мали гумовий ремінь, який відрізняла низька довговічність (50000), недостатня гнучкість (мінімальний радіус вигину 90мм) і пов'язаний з нею вузький діапазон регулювання. Більшість сучасних варіаторних коробок передач використовують гнучкий металевий ремінь, який виготовляють з декількох (10-12) смуг стали і пов'язаних з нею фасонних частин у вигляді метелика. Передача обертання здійснюється за рахунок сил тертя між шківами і бічною поверхнею ременя. Ремені даної конструкції мають високу міцність, довговічність, гнучкість (мінімальний радіус вигину 30мм), низький рівень шуму. Саме металевий клиновидний ремінь відкрив дорогу для широкого застосування воротарів на автомобілях. Ремінь виготовляється з металевих пластин конічної форми.

на варіатора Multitronic , Lineartronic замість ременя застосована металева ланцюг. Такі коробки передач мають назву кліноцепной варіатор. Металева ланцюг складається з пластин з'єднаних осями. Така конструкція ланцюга забезпечує кращу гнучкість (радіус вигину 25мм). На відміну від клиноремінного варіатора крутний момент передається торцевою поверхнею ланцюга при її точковому контакті з конічними дисками. У місцях контакту виникають високі напруги, які компенсуються за рахунок виготовлення конічних дисків з високоміцної (підшипникової) стали. Кліноцепной варіатор має найменші втрати при передачі крутного моменту і найвищий коефіцієнт корисної дії.

В силу особливостей конструкції варіаторная передача не може забезпечити реверсивного руху. Для здійснення руху заднім ходом в коробці передач застосовуються додаткові механізми. В якості такого механізму зазвичай використовується планетарний редуктор, пристрій і принцип роботи якого подібний до автоматичній коробці передач .

У вариаторной коробці передач застосовується, як правило, електронна система управління , Яка здійснює синхронне зміна діаметра шківів варіатора відповідно до режимів роботи двигуна, управління зчепленням і забезпечує роботу планетарного редуктора.

Безпосереднє управління варіатором проводиться за допомогою важеля селектора. Режими управління аналогічні режимам автоматичної коробки передач. У вариаторной коробці передач може бути реалізована функція вибору фіксованих передавальних відносин (аналогічна функції Tiptronic ). Ця функція вирішує в основному психологічну проблему, пов'язану з використанням варіатора на автомобілі, а саме - негативне сприйняття водієм постійної частоти обертання двигуна при розгоні. У ряді конструкцій воротарів функція має свою назву: Sportronic у Mitsubishi, Autostick у Chrysler.

Принцип роботи клиноремінного варіатора полягає в узгодженому зміні діаметрів шківів в залежності від режимів роботи двигуна. Діаметр шківа змінюється за допомогою спеціального приводу. На початку руху автомобіля провідний шків варіатора має найменший діаметр (конічні диски максимально розтиснену). Ведений диск при цьому має максимальний діаметр (конічні диски максимально стислі). При збільшенні числа обертів двигуна діаметр ведучого шківа збільшується, а веденого - зменшується, відповідно і зменшується передавальне число. При подальшому розгоні варіатор підтримує оптимальні оберти двигуна, при яких реалізується максимальна потужність і забезпечується найкраща динаміка автомобіля.

Особливості конструкції тороідного варіатора

Тороідний варіатор включає два співвісних вала зі сферичною (тороідний) поверхнею, між якими затиснуті ролики. Зміна передавального числа в тороідний вариаторе проводиться за рахунок зміни положення роликів, а передача крутного моменту за рахунок сил тертя між робочими поверхнями коліс і роликів.