«На автомобілі встановлений безступінчастий варіатор» – багато хто з нас зустрічав таку фразу, гортаючи автомобільні каталоги. Або ви можете побачити це словосполучення в таблиці технічних характеристик. Що таке механічна коробка передач знають всі (крім американців), до автоматичної теж всі давно звикли (особливо американці). Але варіатор відносно невідомий. Але це не новинка.
Ви здивуєтеся, дізнавшись, що цей винахід не належить Honda і навіть не Mercedes. Патент на варіатор був виданий в кінці 19 століття! Більш того, перший варіатор був винайдений в 1490 році. Його автором був добродушний бородань Леонардо да Вінчі.
Однак перший працездатний автомобіль з таким типом трансмісії з’явився не в епоху Відродження, а пізніше – приблизно через п’ятсот років, в 1950-х роках. Варіатор серійно встановлювався на автомобілі DAF (в той час під цією маркою випускалися не тільки вантажівки, але і легкові). Тоді Volvo почала випускати щось подібне, але по-справжньому поширені варіатори набули тільки зараз.
Насправді варіатор (також безступінчаста коробка передач) є, вибачте за тавтологію, різновидом АКПП. І на перший погляд оснащений ним автомобіль нічим себе не видає – педалей всього дві і важіль перемикання режимів коробки передач – P, R, N, D – такий же, як у автомобіля зі звичайним автоматом. спосіб передавання. Все знайоме. Але варіатор працює зовсім по-іншому. У ньому немає фіксованих першої, другої, десятої передач. Спробуйте уявити, скільки зірок у нашому всесвіті або скільки піщинок на всіх пляжах Землі разом узятих – у варіатора все одно передач набагато більше. А «перемикання передач» відбувається плавно і непомітно.
Тому немає ривків при старті і «перемиканні». І не дарма ми взяли це слово в лапки: зрушень як таких немає. Варіатор безперервно і плавно змінює передавальне число при розгоні або гальмуванні автомобіля.
Варіатори бувають декількох типів: клинопасові з регульованими шківами, ланцюгові, тороїдальні… Перший вид найпоширеніший. Давайте подивимося, як це працює. Ось хороший приклад: візьмемо два олівці (циліндри), які лежать паралельно на деякій відстані один від одного. Стягуємо їх гумкою і починаємо вивертати одну з них. Другий починає обертатися одразу — з тією ж швидкістю. Але якщо олівці різного діаметру, то зовсім інша справа, тоді як один з них, більший, зробить один оберт, другий, скажімо, два.
Виглядає варіатор так, але діаметр «олівців» постійно змінюється. Має два шківи, кожен з яких виконаний у вигляді пари звернених один до одного конусів із загостреними кінцями. А між шківами затиснутий клиновий ремінь.
Тепер, якщо кожна з пар конусів може рухатися один до одного і назад, ми отримаємо шківи зі змінним діаметром. Адже при роз’єднанні конусів ремінь, який стикається з ними своїми ребрами, як би опуститься до центру шківа і обійде його по невеликому радіусу. А при зближенні конусів – по великому радіусу.
Залишилося тільки забезпечити обидва шківа системою (як правило, це гідравліка, але може бути і якийсь інший серво), яка буде строго синхронно зміщувати половинки першого шківа і штовхати половинки другого. А якщо один шків знаходиться на ведучому валу (який йде від двигуна), а другий – на веденому валу (який йде на колеса), то можна організувати зміну передавального числа в дуже широкому діапазоні.
Залишається лише додати блок, який відповідає за зміну напрямку обертання вихідного вала (для заднього ходу), і це може бути, скажімо, звичайна планетарна передача. І коробка варіатора готова.
До речі, цікаве питання – який тут ремінь? Звичайно, звичайний гумово-матеріальний ремінь, на кшталт тих, що крутять генератори та інше навісне обладнання, тут не прослужить і тисячі кілометрів. Ремінь у клинопасових варіаторах має складне розташування.
Це може бути сталева стрічка з певним покриттям або набір сталевих канатів (стрічок) складеного перерізу, на які нанизано величезну кількість тонких поперечних сталевих пластин трапецієподібної форми, краї яких входять в зачеплення зі шківами. Власне, саме таким чином вдалося створити штовхаючий ремінь, який передає потужність не лише на ту його половину, яка йде від веденого до ведучого шківа, а й на протилежну. Звичайний ремінь, намагаючись передати стискаючу силу, просто згорнеться, а зшитий сталевий набуває жорсткість.
До речі, широкий пластинчастий сталевий ланцюг також можна використовувати як клиновий ремінь, торкаючись своїми краями конусів. Саме такий «ремінь» працює в варіаторах автомобілів Audi.
Цікаво, що для змащування ланцюга використовується спеціальна рідина, яка змінює свій фазовий стан під впливом сильного тиску, що виникає в місці контакту зі шківом. Завдяки цьому ланцюг може передавати значне зусилля, майже не прослизаючи, незважаючи на дуже малу площу контакту.
Те, як варіатор буде змінювати передавальне число при розгоні, залежить від обраної програми управління. Під час прискорення на звичайному автомобілі ми розганяємо двигун на кожній передачі, потім переходимо на наступну передачу і так далі. Коли машина з варіатором розганяється, двигун залишається на тих же обертах (скажімо, на обертах, що відповідають максимальному крутному моменту), але передавальне число змінюється плавно.
Це створює дещо дивне відчуття. Ви натискаєте педаль газу в підлогу, двигун виходить на високі обороти, і залишається на них протягом усього розгону, виючи, як пилосос. Але швидкість розгону висока, і час на перемикання передач не витрачається.
Однак в деяких випадках варіатор налаштовують так, щоб розгін з ним більше нагадував збільшення швидкості зі звичайною коробкою передач, з поступовим збільшенням обертів двигуна.
Звичайно, коли ви намагаєтеся піднятися в гору або пригальмувати машину, розумний варіатор не залишить включеною високу передачу, незважаючи на натиснуту педаль газу. Шківи швидко повернуться назад для впевненого штурму висоти – для збільшення крутного моменту на виході коробки передач.
А на деяких автомобілях можна вибрати режим з декількома «віртуальними» передачами (з 6 або навіть 8), які задаються електронікою. Передачі, між якими варіатор буде різко стрибати, як у класичної АКПП. У цьому випадку ви також можете перемикати «передачі» за бажанням. Як на автоматичній коробці з ручним секвентальним режимом.
Таким чином, варіатор має масу переваг. Але є й недоліки. Наприклад, відносно невелика, за сучасними мірками, «перетравлена» потужність двигуна. Недарма такі коробки передач почали свій хід по світу на автомобілях малого класу. І навіть зараз потужні автомобілі дуже часто комплектуються або механічними коробками передач, або класичними автоматами, або напівавтоматами.
Homever, прогрес є. І тут неможливо не згадати рекордсменів. Наприклад, клинопасовий варіатор Multitronic (з ланцюгом) на Audi A4 2.0 TFSI без проблем справляється з потоком в 200 «коней».
Можна стверджувати, що клас D — це ще не все. 200 к.с. вже не можна назвати такою великою кількістю для автомобілів представницького і бізнес-класу, а особливо для великого позашляховика. Але на цьому досягнення найсучасніших варіаторів не обмежуються. Так, кросовер Nissan Murano з 3,5-літровим V6 потужністю 234 к.с. оснащений клинопасовим варіатором X-Tronic. Це одна з найбільших і важких моделей, оснащених варіатором. А що буде завтра?
Другий недолік варіаторів – відносно дороге обслуговування і ремонт, спеціальна, а тому недешева трансмісійна рідина. Ремінні варіатори можуть вимагати заміни ременя кожні 100-150 тисяч кілометрів. При цьому масло коштує трохи дорожче, ніж для АКПП, але замінювати його можна трохи рідше – приблизно через 40-50 тисяч кілометрів для різних моделей авто.
І все ж варіатори стають все більш поширеними на автомобілях різного класу, до того ж вони зазвичай дешевше хороших автоматичних коробок передач класичного типу.
Так як варіатори мають нескінченну кількість передач, вони дозволяють двигуну працювати в найбільш сприятливих режимах – чи потрібна максимальна потужність (на світлофорних гонках), або, навпаки, плавність і найменша витрата палива (при спокійній їзді). . Тому моделі з варіаторами відрізняються, за інших рівних умов, високою економічністю в поєднанні з не менш пристойною динамікою.
До речі, останнім часом спостерігається тенденція до збільшення кількості передач у класичних автоматичних коробках передач. В останніх моделях вже 8 передач (зауважимо, на легковому автомобілі). І це зроблено саме для поєднання високої динаміки та ефективності. Чи скоро ми побачимо автоматичні коробки з десятьма або навіть дванадцятьма передачами? Але варіатори вже є, куди звичайні АКПП з перемикаються планетарними передачами ніколи не дійдуть. Адже кількість передач у варіатора нескінченна.
Це переклад. Оригінал можна прочитати тут: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html
