Как известно, основными креативщиками в поиске новых технологий считаются люди ленивые, но любознательные. Говорят, что впервые на тернистый путь прогресса ступила та доисторическая обезьяна, которая взяла обычную палку и нашла для нее массу полезных применений. Таким образом, не просто труд сделал из нее человека, а сам нестандартный подход к этому процессу заложил основы технического прогресса.

Думаю, что первый инженер, задумавшийся о самой идее автоматической коробки передач, был человек, воспринимающий автомобиль в основном с точки зрения средства передвижения. Ведь первые автоматы обладали таким количеством врожденных недостатков, что только полное нежелание участвовать в сложном процессе манипуляций с рычагом и педалями, позволили этому устройству получить широкое распространение.

В отличии от изобретателя первого гидротрансформатора, человек, внедривший в машину вариатор, был настоящим автомобилистом, не желающим терять даже крупицу драгоценной мощности двигателя. Надо сказать, что такой подход к автоматической трансмиссии оказался весьма верным, особенно для двигателей малого объема. Считается, что вариатор позволяет наиболее эффективно и плавно передавать крутящий момент от двигателя к колесам автомобиля. Правда, есть у этой системы и некоторые недостатки, основным из которых является ограничение по величине передаваемого крутящего момента. Другими словами, отлично зарекомендовавший себя на небольших машинках с рабочим объемом до 2 литров, он страдает повышенным износом с увеличением мощности и массы автомобиля. Встречаются, правда, и исключения. Например, Nissan Murano с 3,5-литровым двигателем V6 мощностью 234 лошадиные силы. На нем установлен клиноремённый вариатор X-Tronic . Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

 

 

 

 

Второй недостаток вариаторов – сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Кроме того, ограничен и ресурс (в среднем 100-150 тысяч километров пробега) самого основного элемента этой системы – наборного ремня или цепи, в зависимости от конструкции.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа.

 

Принцип работы вариатора

Сама конструкция вариатора весьма проста и впервые засветилась еще на рисунках легендарного Леонардо да Винчи. Позже, прообраз вариатора применялся в качестве передачи переменного усилия на различные механизмы, в частности от ДВС на генератор и т.д. А вот впервые на серийных автомобилях, эта система появилась в 1950-х годах, на легковых DAF (сейчас под этой маркой выпускаются только грузовики). Потом, эта конструкция перекочевала на Volvo, но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили только сейчас.

Итак, что же представляет собой его конструкция? Образно можно представить ее в виде двух параллельных конусов, направленных вершинами в противоположные стороны, между которыми натянут приводной ремень. Перемещаясь по одному из них, ремень плавно изменяет крутящий момент и скорость вращения другого.

Автомобильный вариатор устроен похоже, но у него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов – по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах. Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

 

 

 

 

Но, основной деталью вариатора, помимо раздвижных шкивов, является соединяющий их ремень. Вариации последнего различны практически для каждой марки автомобиля. Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

 

 

 

 

На ходу

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

 

 

 

 

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона – высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка «автомат». Ещё в этом случае можно переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

 

Эксплуатация

Многорежимный вариатор предлагает несколько вариантов работы тандема двигатель-трансмиссия. Первый обозначается буквой Е и является экономным режимом, при котором потребление бензина будет минимально. Прямо противоположен ему режим S, подразумевающий работу двигателя на оборотах близких к максимальному крутящему моменту и соответствующем расходе топлива и износе основных узлов. Как промежуточный вариант есть режим D. В этом режиме потребление бензина больше, чем в Е, а момент меньше, чем в S. А чтобы сохранить ... Читать дальше »