Устройство и принцип работы вариатора CVT

Устройство и принцип работы вариатора CVT.

Вариатор позволяет менять передаточное соотношение. Вариатор обладает достаточно простым механизмом, образующим основу вариатора. Вариатор состоит из ремня, который натянут на два шкива, и имеет форму конуса. Передаточное соотношение изменяется в тот момент, когда один из шкивов меняет свое положение относительно другого шкива. Передаточное соотношение изменяется бесступенчато. Поэтому, инженеры не смогли пройти мимо такого решения.

Стоит сказать, что вариатор появился намного раньше механической коробки и гидромеханики. Вариаторы стали применять в промышленном оборудовании и швейных машинках еще в 19 веке. В двадцатом веке сфера их применения значительно расширилась, и их стали использовать в двухколесных повозках. Вариатор стали использовать на скутерах, мотороллерах и мотоциклах, однако на машинах данное устройство не применялось.

Причина того, что в автомобилях не использовались вариаторы, достаточно проста. Механическое управление вариатором становится невозможным при большом крутящемся моменте. Также при этом ресурс вариатора является недостаточным. В качестве передаточного ремня использовался резиновый ремень, который быстро выходил из строя и терял свою форму, из-за этого он начинал проскальзывать. Поэтому для обеспечения движения шкивов требовалось использовать достаточно сложные механические приспособления. Также была затруднительна реализация сцепления при движении авто. Но, несмотря на все эти сложности, нашлась одна компания, которая не испугалась трудностей, связанных с эксплуатацией вариатора и решилась на выпуск авто с такой системой. Компания эта DAF. Но, так как это авто обладало двигателем в 590  кубических сантиметров, то эта малолитражка была лишь четырехколесным мотоциклом.

Однако в конце семидесятых годов прошлого века компания DAF приобрела торговую марку Volvo. Это событие положило начало нового этапа развития вариаторов. Volvo был вынужден использовать вариатор, так как изменение всего производства оказалось бы намного дороже, чем использование вариаторов. Инженеры Volvo, казалось, сделали невозможное, они увеличили ресурс вариатора на 30 тысяч километров, однако даже с таким увеличением ремень приходилось менять. Но, несмотря на это, этот эксплуатационный срок вариаторов все еще оставался очень маленьким, поэтому в середине восьмидесятых годов прошлого века от использования вариаторов отказались и специалисты Volvo.

 Казалось, что история вариаторов в автомобилестроении закончилась, не успев начаться. Но, это совсем не так. То, что не смогли завершить специалисты Volvo, заинтересовало других специалистов. Неожиданно вариатор всплыл в Японии. Япония в тот период представляла собой страну, которая развивалась гигантскими темпами. Это развитие во многом происходило за счет использования технических новинок. И японцы решили использовать в своих автомобилях вариатор. Вскоре японцы сконструировали автомобиль Subaru, который был оснащен вариатором. Но этот вариатор уже значительно отличался от тех, которые использовали инженеры других компаний.

 Механическое управление вариатором было изменено на гидравлическое, оно было оснащено датчиками и электроникой, а вместо резинового ремня появилась стальная цепь. Причем не просто цепь, а цепь, которая обладала особой конструкцией. Но и это еще далеко не все. Японцы поработали и с разрезным шкивом, сделав его так, что он смог воздействовать на диаметр конуса и на смещение цепи. Японские инженеры смогли решить проблему недостаточного ресурса.

Но все это было хорошо только в Японии. Так как вариатор использовался только в японских авто, непосредственно в самой стране Восходящего Солнца. И все это было до поры до времени, пока не произошло непредвиденное обстоятельство. Автомобиль Honda HR-V, который был оборудован вариатором, так как другого варианта автоматической трансмиссии в нем просто было невозможно представить, начали выходить из строя, не пройдя и ста тысяч километров пробега, хотя компания дилер заверяла, что их машины пройдут 150 тысяч километров в легкую.

Инженеры японской компании мужественно выдержали этот страшный удар и направили все свои силы на то, чтобы усовершенствовать вариатор. И можно смело сказать о том, что это им удалось. Вариатор стали использовать в моделях Nissan и Audi. Постепенно вариатор обрастал усовершенствованиями. Так, стали разрезными оба шкива, цепь вариатора стала многорядной, а также вся конструкция обрела гидротрансформатор и «мокрые» фрикционы. Благодаря усилиям японских инженеров использование вариаторов стало возможно даже во многих седанах бизнес-класса. Поэтому стоит сказать, что вариаторы прошли очень серьезные испытания, со временем становясь только лучше и эффективнее.

Хотя вариатор и позволяет осуществить регулирование мощностного потока в наиболее широких пределах и его КПД обладает вполне неплохими характеристиками, но не все производители автомобилей торопятся устанавливать его вместо классической автоматической коробки.

 Это не происходит потому, как, для этого есть несколько очень весомых причин. Но эти причины относятся больше к психологии человека, чем к технической стороне вариатора. К примеру, автомобили, которые используют вариатор, находятся в постоянном режиме работы мотора на очень высоких оборотах. А многим представителям бизнес-класса это не подходит, потому, как их автомобилями пользуется элита этого мира, которой будет не очень приятно слышать постоянное завывание мотора. Разработчикам пришлось немало потрудиться для того, чтобы вариатор смог имитировать классическую коробку передач.

Также одной из причин, можно назвать недоверие потребителей к вариаторам. Если японцы все новое воспринимают с легкостью, то европейцы очень скептически относятся к новинкам, поэтому долго к ним присматриваются и примеряются. Кроме этого, предыдущие неудачи японских разработчиков еще очень свежи в памяти, а положительных отзывов о работе вариаторов не так уже и много. Также, еще одной причиной является достаточно высокая стоимость оборудования для производства данного узла в автомобилестроении. Для того чтобы составить конкуренцию на рынке тем компаниям, которые уже достаточно давно занимаются производством вариаторов, необходимо вложить просто огромные деньги. Но все задаются вопросом, а вдруг они не принесут прибыли.

Кроме того, что оборудование для производства вариаторов является дорогостоящим, не менее дешевым является и ремонт вариаторов. Управление вариатором осуществляется при помощи электронно-гидравлической конструкции, которая получает информацию от большого количества датчиков. Но особое внимание следует уделять самому основному механизму вариаторов – конусным шкивам и цепи. Именно здесь сосредоточены все тонкости конструктивных особенностей, и именно этот участок является наиболее проблемным.

Такую систему очень тяжело настроить, а если она выйдет из строя, то ее очень тяжело восстановить. Поэтому, при разрыве ремня происходит деформация шкивов, а контроль за работоспособностью этих устройств очень затруднен. Но эти проблемы не так уж и страшны, ремонт вариаторов происходит по проверенной технологии, а произвести тестирование шкивов и цепи возможно. Кстати процент отказов вариаторов также не очень высок и не превышает процент отказов классических автоматов.

 Таким образом, эксплуатировать вариатор можно, необходимо только следовать инструкции и использовать соответствующие жидкости по уходу за вариаторами. Стоит сказать, что обычное масло, на котором есть отметка – «использовать только для вариаторов» применять крайне не рекомендуется.