Наша сеть партнеров Banwar
Варіатор - особливий підвид автоматичних коробок передач. Придуманий багато років тому, поширення він отримав лише зараз.
Л щира автомобільні каталоги, багато зустрічали таку фразу: «На автомобіль встановлюється безступінчатий варіатор». Або могли побачити це словосполучення в таблиці технічних характеристик. Що таке механічна коробка передач, знають всі (крім, хіба що, американців), до «автомату» теж давно всі звикли (особливо американці). А ось варіатор - звір маловідомий. А адже він далеко не новинка.
Ви здивуєтеся, але належить це винахід не Хонді і навіть не Мерседесу. Патент на варіатор був виданий в кінці XIX століття! Більш того, перший варіатор придуманий і зовсім в 1490 році. Його автором виявився добродушний бородань Леонардо да Вінчі.
Перший працездатний автомобіль з цим типом трансмісії, правда, з'явився не в епоху Відродження, а пізніше - років через п'ятсот, в 1950-х роках. Варіатор ставилося серійно на автомобілі DAF (в той час під цією маркою випускалися не тільки вантажівки, але і легковика). Потім щось схоже почали робити і на Volvo, але по-справжньому широке поширення варіатори отримали лише зараз.
По суті, варіатор (найбільш поширене англомовне позначення - CVT - continuously variable transmission) - це, вибачте за тавтологію, варіація на тему автоматичної коробки передач. І автомобіль, обладнаний їм, на перший погляд, нічим не видає себе - педалей всього дві і важіль перемикання режимів трансмісії - P, R, N, D - такий же, як і у машини з традиційною АКПП. Все звично. Але працює варіатор абсолютно по-іншому. У ньому немає фіксованих першої, другої, десятої передач. Спробуйте уявити собі, скільки зірок в нашій Всесвіту або скільки піщинок на всіх пляжах Землі разом узятих - у варіатора передач все одно набагато більше. І «перемикання» між ними відбувається плавно і непомітно.
Тому-то тут немає поштовхів при рушанні і «перемиканні». І не дарма ми написали це слово в лапках: перемикань як таких тут і немає. Варіатор безперервно і плавно змінює передавальне число в міру розгону або уповільнення автомобіля.
Варіатори бувають декількох типів: кліноременниє зі шківами змінного діаметру, ланцюгові, тороїдальні ... Перший тип - найпоширеніший. Подивимося, як він улаштований.
Кліноременний варіатор MINI.
Ось наочний приклад: візьмемо два олівці (циліндра), що лежать паралельно на деякій відстані один від одного.
Стягуємо їх гумкою і починаємо крутити один з них. Тут же починає крутитися і другий - з тією ж швидкістю. Але якщо олівці будуть різного діаметру, починається зовсім інша історія - поки один з них, що побільше, зробить один оборот, другий, скажімо, два.
Варіатор влаштований схоже, тільки діаметр «олівців» у нього постійно змінюється. У нього два шківа, кожен з яких зроблений у вигляді пари конусів, звернених гострими кінцями один до одного.
А між шківами затиснутий клиновий ремінь.
Змінюючи радіус огибания ременем ведучого і веденого шківа, можна плавно змінювати передавальне відношення.
Тепер, якщо кожна з пар конусів може рухатися один до одного і назад, ми отримаємо шківи зі змінним робочим діаметром. Адже при раздвижении конусів ремінь, дотичний з ними своїми ребрами, буде як би провалюватися до центру шківа і оббігати його по малому радіусу. А при зближенні конусів - по великому радіусу.
Залишилося тільки забезпечити обидва шківа системою (як правило, це гідравліка, але може бути і якийсь інший сервопривід), яка буде строго синхронно зрушувати половинки першого шківа і розсовувати половинки другого. І якщо один шків знаходиться на ведучому валу (який йде від двигуна), а другий - на відомому (який веде до коліс), то можна організувати зміна передавального відношення в дуже широких межах.
Залишається ще додати вузол, який відповідає за зміну напрямку обертання вихідного вала (для заднього ходу), а це може бути, скажімо, звичайна планетарна передача. І ось готова коробка-варіатор.
До речі, цікаве питання - який тут використовується ремінь? Зрозуміло, простий ремінь з гуми і тканини, на зразок тих, що обертають генератори та інше навісне обладнання, тут не прожив би і тисячі кілометрів. Ремені в кліноременниє варіатора мають складний пристрій.
Ремінь в варіатора, як видно, ніякої зовсім не ремінь, а набірна металева стрічка.
Це може бути сталева стрічка з якимсь покриттям або набір сталевих тросів (стрічок) складного перетину, на які нанизано величезне число тонких поперечних сталевих пластинок трапецевидной форми, краї яких і контактують зі шківами. До речі, саме таким чином вдалося створити штовхає ремінь, передає потужність не тільки тієї його половиною, яка біжить від веденого до ведучого шківа, а й протилежною. Звичайний ремінь при спробі передати стискуюче зусилля просто склався б, а набірний сталевий - знаходить жорсткість.
А ще в якості клинового ременя може виступати широка пластинчаста сталева ланцюг, що стикається з конусами своїми краями. Саме такий «ремінь» працює в варіатора машин Audi.
Ось такий ланцюг використовується в варіатора фірми Audi.
Цікаво, що для змащення ланцюга застосовується особлива рідина, яка змінює своє фазовий стан під сильним тиском, що виникають в місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати значне зусилля, практично не прослизаючи, незважаючи на дуже маленьку площу контакту.
Як саме варіатор буде міняти передавальне число при розгоні, залежить від обраної програми управління. Якщо при розгоні на звичайному автомобілі ми на кожній передачі розкручуємо двигун, потім переходимо на наступну передачу і так далі, то при наборі швидкості автомобіля з варіатором мотор залишається на одних і тих же оборотах (скажімо, на оборотах, відповідних максимальному крутному моменту), зате плавно змінюється передавальне відношення.
Це створює досить дивні відчуття. Тиснемо газ в підлогу, мотор виходить на великі обороти, та так і залишається на них протягом усього розгону, виття як пилосос. Зате темп розгону - високий, та й на перемикання між ступенями час не витрачається.
Втім, в деяких випадках варіатор налаштовують так, щоб розгін з ним більше нагадував збільшення швидкості зі звичайною коробкою передач, з поступовим зростанням оборотів мотора.
Зрозуміло, при спробі заїхати на пагорб і при уповільненні авто, незважаючи на натиснення педалі газу, розумний варіатор не залишить «включеної» високу передачу. Шківи для впевненого штурму висоти швидко пересунутися назад - щоб збільшити крутний момент на виході з коробки.
А ще на деяких машинах можна вибрати режим з кількома «віртуальними» передачами (з 6 або навіть 8), задаються електронікою. Передачами, між якими варіатор буде різко перескакувати, немов класична коробка «автомат». Ще в цьому випадку можна перемикати «передачі» за власним бажанням. Як на «автоматі» з ручним секвентальним (послідовним) режимом.
Таким чином, у варіатора маса переваг. Але є і недоліки. Наприклад, порівняно невелика, за сучасними мірками, «перевариваемая» потужність двигуна. Не дарма такі коробки почали свій хід по світу на машинах малого класу. Та й зараз потужні автомобілі - все часто-густо укомплектовані або «механікою», або класичними «автоматами», або роботизованими коробками.
Правда, прогрес йде. І тут не можна не згадати рекордсменів. Скажімо, на Audi A4 2.0 TFSI кліноременний варіатор Multitronic (з ланцюгом) без проблем справляється з потоком в 200 «коней».
Варіатор Audi може передавати на колеса потужність понад двісті кінських сил.
Можна заперечити, що клас D - це ще не все. Для автомобілів представницького і бізнес-класу, і тим більше для великого позашляховика - 200 сил вже не назвеш такий вже великий величиною. Але досягнення найсучасніших воротарів на цьому не вичерпуються. Так, на кросовер Nissan Murano з 3,5-літровим V6 потужністю 234 кінські сили ставлять кліноременний варіатор X-Tronic. Це одна з найбільших і важких моделей, оснащених варіатором. А що буде завтра?
Другий недолік воротарів - порівняно дороге обслуговування і ремонт, спеціальна, а значить, недешева, трансмісійна рідина. Ремінні варіатори можуть через кожні 100-150 тисяч кілометрів пробігу вимагати заміни ременя. Масло при цьому коштує трохи дорожче, ніж для «автомата», але зате міняти його можна трохи рідше - орієнтовно через 40-50 тисяч кілометрів для різних моделей автомобілів.
І все ж варіатори отримують все більше і більше поширення на машинах самих різних класів, до того ж і коштують вони, зазвичай, дешевше хороших «автоматів» класичного типу.
Оскільки варіатори розташовують нескінченним числом передач, вони дозволяють двигуну працювати на найбільш вигідних режимах - чи потрібна нам (на світлофорних гонках) максимальна потужність, або, навпаки, плавність і найменший витрата палива (при спокійній їзді). Тому моделі з варіаторами відрізняє, за інших рівних, висока економічність, що поєднується з не менш пристойної динамікою.
До речі, останнім часом намітилася тенденція до зростання числа передач у класичних «автоматів». В останніх моделях зустрічається вже 8 передач (на легковий, зауважимо, машині). І робиться це саме для поєднання високої динаміки і економічності. Скоро побачимо автомати з десятьма ступенями або навіть з дванадцятьма? А ось варіатори вже знаходяться там, куди звичайні автомати з їх перемикаються планетарними рядами ніколи не прийдуть. Адже число передач у варіатора нескінченно.
Відео по варіатору, як він крутиться і т.д
Варіаторная безступінчата трансмісія крупним планом 
Ось майже зібраний варіатор Honda HRV. Як не дивно ланцюгової привід масляного насоса досить надійний. 
Ось його "собачка" паркінгу, майже як і у всіх АКПП 
Але сенс безступінчатим трансмісії - в складальному ремені, який передає обертання. Ось він в середині 
Стартовий пакет фрикційних варіатора - витратні деталі 
А буває і так - знімаємо піддон, а в ньому розсип сегментів ременя. З таким ременем машина, звичайно вже нікуди не поїде 
Принцип дії - приводний ремінь проходить різними радіусами в залежності від регульованого відстані між його "тарілочками". Так змінюється "передача" в коробці.
А що буде завтра?
Скоро побачимо автомати з десятьма ступенями або навіть з дванадцятьма?