Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

Кутията на вариатора е безстепенна трансмисия, която може плавно да променя предавателното отношение. За разлика от стъпаловидните скоростни кутии (ръчна скоростна кутия, хидромеханична автоматична скоростна кутия или роботизирана трансмисия), вариаторът няма така наречените неподвижни предавки.

Под неподвижни зъбни колела (етапи) трябва да се разбират зъбни колела, които се свързват помежду си. След това ще разгледаме устройството на вариатора и принципа на действие на този тип предаване, както и какви предимства и недостатъци има предаването на вариатора.

Съдържанието на статията

  • CVT скоростна кутия: какво е това и как работи
  • Принципът на действие на вариатора на клиновия ремък и тороидалния CVT
  • Плюсове и минуси на вариатора

CVT скоростна кутия: какво е това и как работи

Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

Така че предаването на CVT или CVT обикновено се съкращава като CVT (от англ. Continuously Variable Transmission), което означава предаване, което непрекъснато се променя.

Вариаторът има редица предимства в сравнение с аналозите. На първо място, този тип скоростни кутии е по-евтин за производство от автоматичната скоростна кутия. Друг вариатор позволява най-ефективното използване на мощността и въртящия момент на двигателя с вътрешно горене.

Благодарение на дизайнерските характеристики е възможно гъвкаво да се променя предавателното отношение. Казано по-просто, двигателят винаги работи в оптимален режим, който напълно отговаря на специфичните условия и натоварвания.

Също така, липсата на момент на превключване на предавките означава, че няма прекъсване в потока на мощността. В резултат на това е възможно да се постигнат високи нива на горивна ефективност и динамика на ускорението, както и да се осигури максимален комфорт при шофиране на автомобил с вариатор на CVT.

Имайте предвид, че има няколко вида вариатори, но в автомобилната индустрия се използват клинови и тороидални вариатори. В същото време вариаторът на клиновия ремък е много по-често срещан.

Първият вариатор от този тип е Variomatic, който е инсталиран на автомобили в самия край на 50-те години, по-късно се появява версията Transmatic, която се появява на конвейера през 1984 година.

Днес вариаторът на клиновия ремък се използва активно от различни световни автомобилни производители (например Toyota Multidrive, Multitronic Audi, Xtronic Nissan и др.). Що се отнася до по-рядко срещаните тороидални CVT, един от най-известните е Nissan Extroid CVT.

Общият дизайн на вариатора предполага наличието на следните основни елементи:

  • Устройство за предаване на въртящ момент от двигателя с вътрешно горене към трансмисията, както и позволява да се изключи редукторът от електроцентралата (подобно на неутрална предавка);
  • Редуктор с променлива скорост и механизъм за задна предавка.
  • CVT система за управление (ECU и набор от сензори);

Има няколко вида така наречения съединител за автоматична скоростна кутия:

  • центробежен автоматичен съединител;
  • електромагнитен съединител;
  • многопластов съединител;
  • Конвертор на въртящ момент;

В този случай най-често срещаното решение е преобразувателят на въртящия момент, тъй като именно газотурбинният двигател ви позволява да постигнете най-плавното преобразуване на въртящия момент, да увеличите комфорта и да увеличите експлоатационния живот на CVT.

Ако говорим директно за устройството на самата кутия за CVT, тогава трябва да започнете с вариатори на клинови ремъци. Такъв вариатор има едно или две ремъчни предавки. Лентовото предаване включва двойка ролки, които са свързани помежду си с помощта на клиновиден ремък.

От своя страна ролката се състои от два конусни диска, които имат способността да се движат и да се раздалечават. Това ви позволява да промените диаметъра на ролката.

Хидравличното налягане може да се използва за сближаване на конусите, а конусите също се събират чрез центробежна сила или чрез сила на пружини. Самите конусни дискове са под ъгъл под 20 градуса, което позволява на колана да се движи по повърхността с минимално съпротивление.

В началния етап вариаторите с клинови ремъци получиха гумен колан, но експлоатационният живот на такъв колан не надвишава 50 хиляди км и коланът също не беше достатъчно гъвкав. В резултат на това възможността за ефективна промяна на предавателното число беше малко ограничена.

Освен това в устройството на вариаторните кутии започна да се използва гъвкав метален колан, направен от няколко стоманени ленти. Предаването на въртящия момент се извършва чрез триене от страничната повърхност на ремъка и ролките.

Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

Препоръчваме също да прочетете статията за това какво представлява X Tronic CVT. От тази статия ще научите за характеристиките и разликите на този тип CVT трансмисия, както и какви силни и слаби страни има посоченият CVT.

Стоманеният колан на вариатора се оказа по-траен, гъвкав, характеризиращ се с увеличен експлоатационен живот, скоростната кутия създава по-малко шум по време на работа. Благодарение на този колан вариаторите са станали масивни.

Също така, някои производители, вместо колан, използват метална вариаторна верига в кутия от този тип (вариатор с V-верига). Веригата дава възможност за още по-голяма гъвкавост и ефективност в сравнение с вариаторите с клинови ремъци. Вариаторът с клинови вериги има най-висока ефективност, тъй като загубите са минимални.

Факт е, че въртящият момент се предава от крайната повърхност на веригата. С други думи, веригата е по-плътно в контакт с конусните дискове. За да се избегне ускорено износване в точките на контакт, конусните дискове са изработени от здрава стомана.

Освен това добавяме, че дизайнът на вариатора не е в състояние да осигури на автомобила възможност за движение назад. За да може автомобил с вариатор да има задна предавка, дизайнерите използват допълнителни устройства. По-конкретно, CVT има планетарна скоростна кутия за заден ход. Планетарната предавка е подобна на класическата хидромеханична автоматична скоростна кутия.

Кутията на вариатора работи под контрола на електронна система. Електрониката е отговорна за синхронната промяна в диаметъра на ролките на вариатора в точно съответствие с режима на работа на двигателя с вътрешно горене. Системата също така контролира съединителя и задната планетарна предавка.

Що се отнася до включването на режими, вариаторът се управлява с помощта на лоста (селектора), който се намира в автомобила. Самите режими са подобни на режимите на автоматична трансмисия (PRNDL, спортен режим, зимен, икономичен и др.), Тъй като производителите се стремят да улеснят и опростят максимално взаимодействието със скоростната кутия за водача.

Също така отбелязваме, че вариаторът може да има и режим на ръчно превключване на предавките (Tiptronic). Въпреки че вариаторната скоростна кутия структурно няма етапи (предавки), обаче, ECU програмно в ръчен режим започва да работи според алгоритъма за включване на предварително програмирани фиксирани предавателни числа (като Tiptronic на автоматична скоростна кутия).

Появата на такава функция на вариатора не е продиктувана от някаква нужда, пряко свързана с работата и подобряването на производителността. Факт е, че за много шофьори проблемът е същата скорост на двигателя по време на ускорението, както и липсата на усещане за смяна на предавка (стъпка). Ръчният режим ви позволява да постигнете ясна смяна "нагоре" или "надолу" по аналогия с механична или автоматична скоростна кутия. 

Принципът на действие на вариатора на клиновия ремък и тороидалния CVT

Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

Работата на вариаторите с клинови вериги и клинови ремъци се основава на синхронна промяна в диаметъра на ролките, в зависимост от режима, в който двигателят работи в определен момент.

Възможността за промяна на диаметъра на ролката се реализира чрез използването на задвижване. Когато автомобилът ускорява, задвижващата ролка на вариатора е с най-малкия диаметър и конусните дискове са изцяло удължени.

На свой ред задвижваният диск има най-голям диаметър, т.е. конусните дискове са напълно компресирани. Веднага след като скоростта на двигателя започне да се увеличава, диаметърът на задвижващата ролка също става по-голям, докато диаметърът на задвижваната ролка намалява.

Поради такава промяна в диаметъра на ролките се получава намаляване на предавателното отношение. Освен това системата за управление на вариатора "избира" такова съотношение на диаметрите, за да поддържа двигателя в диапазона на оборотите, когато максималната мощност и въртящ момент могат да бъдат получени от двигателя с вътрешно горене.

По този начин се постига и поддържа оптимален режим на работа, като същевременно се запазва динамиката едновременно с икономията на гориво. Също така добавяме, както вече споменахме по-горе, в допълнение към клиновия ремък има и тороидални вариатори. И така, по дизайн тороидалният вариатор има два коаксиални вала. Тези шахти имат сферична повърхност.

Между валовете има специални ролки с тороидална (сферична) повърхност. За да промените предавателното отношение, положението на ролките се променя в този тип вариатор. В този случай предаването на въртящия момент се извършва посредством силата на триене, възникваща между повърхностите на ролките и валовете.

Плюсове и минуси на вариатора

Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

След като разбрахте какво означава вариаторна кутия в автомобила и как работи агрегатът, можете да разгледате основните плюсове и минуси на автоматична трансмисия от този тип.

На първо място, сред основните предимства са високите нива на ефективност на трансмисията, както и разхода на гориво и комфорта при каране, тъй като водачът не усеща момента на превключване на предавките. 

Ако говорим за недостатъците, CVT имат сравнително кратък ресурс, те обикновено не се инсталират в тандем с мощни двигатели, тъй като агрегатите не са проектирани за големи натоварвания. С други думи, автомобилите с вариатор CVT не могат да се експлоатират агресивно, такива автомобили са по-подходящи за тихо шофиране.

Ако скоростната кутия е натоварена, животът на трансмисията драстично намалява. Също така, вариаторната кутия е чувствителна към качеството и нивото на маслото. Необходимо е да се сменя маслото във вариатора на всеки 30-40 хиляди км, като се използват само оригинални трансмисионни течности, препоръчани от самия производител на автомобила или кутията.

Какво представлява вариаторната кутия: конструктивни характеристики, предимства и недостатъци

Препоръчваме ви също да прочетете статията за това как да управлявате правилно вариатора. От тази статия ще научите за характеристиките на експлоатацията на вариатор на CVT, както и какво трябва да имате предвид, за да увеличите експлоатационния живот на тази трансмисия.

Друг CVT се страхува от резки стартове, висока скорост на двигателя, шофиране извън пътя, теглене на ремарке или други автомобили, продължително приплъзване в сняг или на лед (особено ако версията на кутията с преобразувател на въртящия момент)

Въпросът как да теглите кола с вариатор в случай на повреда също заслужава специално внимание. Всички правила и препоръки трябва стриктно да се спазват. Трябва също да се отбележи ниската поддръжка на вариатора и високата цена на резервните части.

И накрая, отбелязваме, че като се има предвид гореспоменатия брой функции, CVT обикновено се инсталират на леки автомобили и кросоувъри. На практика тази трансмисия е оптимална за модели, които се експлоатират в града или се използват за шофиране по магистралата без специални товари върху двигателя с вътрешно горене и скоростната кутия.

Подобен...