Вариатор тороидальный: Тороидальный вариатор

Содержание

Тороидальный вариатор

Вам может быть интересны также другие типы вариаторов:

В далеком 1878 году, задолго до изобретения ременного вариатора, в качестве игрушки, был изобретён тороидальный вариатор английским изобретателем Ч. Хантом. С тех пор о нём забыли до 1930-хх годов. Схема впервые была использована на практике забытым автомобильным брендом Austin. Его неоднократно пытались совершенствовать, но материалы не позволяли создать ролики подходящей прочности. Возвращение тороидальной коробки произошло благодаря японской компании Jatco в сотрудничестве с концерном Nissan в 1999 году. Тогда плодом их труда стала легендарная машина модели Skyline. Своё название устройство получило из-за поверхностей, напоминающих середину тора, которые образует пара шкивов.

Работа осуществляется за счёт пары роликов, касающихся разных диаметров ведущего и ведомого шкивов, имеющих форму полутора. В итоге передаточное отношение изменяется.

Основные особенности тороидного вариатора

Он имеет ряд отличительных свойств:

Для этого вида коробок нельзя применять обычное масло. Сложная субстанция на огромных скоростях вращения превращается в пленку, способствующую увеличению фрикционных взаимодействий.
Материал роликов – дорогостоящая углеродистая сталь. В точке прижима к тороидной поверхности возникает усилие до 10000 кг.
Этот тип коробок очень дорогой в обслуживании, но он позволяет при компактных размерах выжать максимум крутящего момента.

Где применяются такие вариаторы

Одним из самых знаменитых применений является передача усилия с турбины двигателя на электрогенератор в английском истребителе вертикального взлёта Hurrier. Огромная стоимость изготовления позволяет устанавливать его только на самые дорогие элитные автомобили. Конструктора часто называют его излишеством и желанием изобретателей выделиться на общем фоне. КПД этой коробки не настолько велик, чтобы можно было платить за присутствие 2-5% крутящего момента. Поэтому их использование является вопросом финансовых возможностей и целесообразности. В России этот вид трансмиссии является наименее изученным в силу его недоступности.

Extroid тороидальный вариатор — Тороидальный вариатор,

Многие производители наряду с механическими, автоматическими и роботизированными коробками переключения передач предлагают своим клиентам трансмиссии вариаторного типа

В салоне припаркованного автомобиля вариатор легко перепутать с обычным автоматом или роботизированной коробкой — отсутствует педаль сцепления, селектор напоминает классический рычаг «автомата» — но на ходу почти сразу становится понятно, что это совершенно другая система.

При этом не только по особенностям поведения автомобиля вариатор стоит особняком: относительно высокая цена, фактическая непригодность к ремонту и множество окружающих клиноременные КПП ограничений — всё это заставляет удивляться, зачем же их нам предлагают обычно не склонные к необдуманным решениям автопроизводители?

Попробуем разобраться.

Зачем нужен вариатор

Двигатель внутреннего сгорания проявляет себя по-разному в зависимости от оборотов, на которых работает: так, максимальный крутящий момент реализуется на одних оборотах, а максимальная мощность на других — причем в диапазоне, редко используемом, например, при городской езде. И почти наверняка расход топлива в этих режимах работы двигателя не будет оптимальным (хотя, справедливости ради, нужно отметить, что расход зависит от множества факторов помимо числа оборотов двигателя).

Любая коробка передач нужна в автомобиле в первую очередь для того, чтобы изменять в широком диапазоне крутящий момент — а следовательно, и тяговое усилие и скорость вращения колёс автомобиля. При этом получает коробка передач этот крутящий момент с коленчатого вала двигателя, имеющего четко ограниченный рабочий диапазон.

При разгоне, когда нам нужна максимальная динамика, мы уводим двигатель в режим повышенных оборотов и стараемся в нем оставаться, пока необходимость в максимально быстром ускорении не отпадёт. При плавном ускорении на загородной трассе мы так же будем переключаться по мере необходимости. Именно по этой причине для более полного использования возможностей двигателя выгодно внедрить большее число «коротких» ступеней с узким рабочим диапазоном — чем сейчас и занимаются производители традиционных трансмиссий — но этот подход неизбежно ведёт к увеличению стоимости, сложности и веса коробки передач.

Принципиально же иной подход к этому вопросу состоит в разработке системы, позволяющей в заданном диапазоне передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число трансмиссии. Именно такой системой и является вариатор.

История

Первые наброски бесступенчатой вариаторной трансмиссии (СVT — Continuous Variable Transmission — Постоянно Изменяемая Трансмиссия) можно найти в работах Леонардо да Винчи, датированных примерно 1490 годом. Неизвестно, нашёл ли применение тогда этот принцип, но в Европе к теме вернулись уже в 19 веке — в 1886 году выдан европейский патент на тороидальный вариатор.

В 1910 году мотоцикл Zenith с патентованной вариаторной трансмиссией Gradua-Gear настолько успешно участвовал в гонках Hill Climb, что трансмиссии подобного типа были запрещены в этих гонках для сохранения конкурентоспособности традиционных КПП.

В 1912-ом на мотогонках Tourist Trophy та же судьба постигла британцев Rudge-Whitworth с их системой Rudge Multigear. Официальная формулировка также содержала отсылку к необходимости поддержания интриги в гонке.

Запреты вариаторов в спорте продолжались до конца века — так, в 1994 году вариаторы были запрещены в Формуле-1 ввиду опасений, что одна из команд может в будущем получить огромное преимущество, разработав достаточно эффективную трансмиссию на вариаторном принципе.

История вариатора на легковом автотранспорте начинается с 1928 года. Именно тогда третий по величине британский автопроизводитель Clyno Engineering Company устанавливает на автомобиль вариаторную трансмиссию собственной разработки — впрочем, не очень надёжную и эффективную ввиду отсутствия на тот момент необходимых технологий и материалов.

В 1958 году голландский производитель DAF, ныне известный нам по грузовым автомобилям, презентовал легковую машину DAF 600 с вариатором собственной конструкции Variomatic, которая после приобретения патентов компанией Volvo стала называться VDT (Van Doorne Transmissie— в честь владельца компании DAF Губерта Ван Дорна, самостоятельно разработавшего систему). Машина была интересна ещё и тем, что обеспечивала возможность торможения двигателем — для перевода трансмиссии в этот режим достаточно было переключить тумблер на приборной панели. Именно DAF является первым массовым автомобилем с вариаторной трансмиссией.

В конце 80х годов доработанный японскими инженерами вариатор продолжил наступление в нише компактных автомобилей. Знаковым автомобилем стала нацеленная в том числе на американский рынок Subaru Justy с электронным управлением вариатором. Несмотря на ограниченную популярность модели, вариаторы на автомобилях марки продолжали использоваться и в дальнейшем.

Nissan, также начавший эксперименты с бесступенчатыми трансмиссиями на малолитражке March в 1990х, в итоге стал устанавливать на полноразмерные автомобили — примером тому была Nissan Altima с 3,5 литрами под капотом. До того одним из недостатков вариатора считалась именно неспособность работать с большими крутящими моментами.

В результате непрерывного совершенствования вариаторов сегодня мы можем наблюдать надежно работающие вариаторы как на мощных Nissan и Audi, так и на конструкциях, далеких от автомобильного мира: например, трансмиссия вариаторного типа ставится на японский основной боевой танк Type 10 весом в 48 тонн и мощностью силовой установки 1200 л.с.

Принцип работы вариатора

Простейший конусный вариатор Эванса содержит два параллельных шкива конической формы, вершины конусов при этом направлены в противоположные стороны. Вращение с одного шкива на другой передаётся ремнем.

Если сдвинуть жесткий ремень на приводном конусе в сторону его основания, то для сохранения своей длины ремень сдвинется и на втором конусе, но за счет разнонаправленности конусов — на более узкий его участок. При этом передаточное число по мере движения приводного ремня будет плавно увеличиваться.

Чаще всего встречающийся в современных автомобилях клиноременной вариатор отличается в деталях от описанной схемы, но принцип, лежащий в основе данных устройств — общий: плавное изменение передаточного числа путём изменения диаметра приводного шкива.

Техническое устройство вариаторной трансмиссии

В клиноременном вариаторе каждый приводной шкив состоит не из одного, а из двух усеченных конусов, направленных друг на друга. Между ними зажат ремень клиновидного сечения, который при движении этих «полушкивов» навстречу друг другу буквально выдавливается на внешний радиус приводных конусов и одновременно переходя на меньший радиус ведомого вала. Плавной и согласованной регулировкой расстояния между полушкивами — а, как следствие, и выбранного передаточного отношения- в современных автомобильных вариаторах занимается электроника. Помимо электронного управления, в современную вариаторную трансмиссию входит и устройство, обеспечивающее возможность движения задним ходом (чаще всего для этого используется планетарная передача) и узел, компенсирующий отсутствие в вариаторе нейтральной передачи. Производители используют в этом качестве почти все типы сцепления из присуствующих на рынке:

гидротрансформатор (используется чаще всего), встречается на вариаторах Autotronic (Мерседес), Ecotronic (Форд), Extroid и Xtronic (Ниссан; первый чаще встречается на дорогих авто, второй — в бюджетном сегменте), Lineartronic (Субару), Multidrive (Тойота).
многодисковое сцепление моктрого типа используется в вариаторах Multitronic (Хонда), Multimatic (Ауди)
электромагнитное сцепление с электронным управлением встречается на системах Hyper (Ниссан)
центробежное автоматическое сцепление ставится на вариаторы Transmatic (старые ДАФ, Форд и Фиат)

Также некоторыми производителями активно используются тороидальные вариаторы, где ремня нет, а функцию передачи крутящего момента от одного вала к другому выполняют ролики разной формы. Наиболее известен двойной тороидальный вариатор Extroid CVT, который ставился на мощные топовые модели Nissan. К сожалению, высокая стоимость и малая распространенность данного типа вариатора не позволяет считать его конкурентом традиционной клиноременной системы.

Виды ремней вариатора

Главная технически сложная деталь клиноременного вариатора — это, собственно, ремень. Он должен быть крайне жестким и одновременно гибким — чтобы, будучи зажатым гидравликой в приводе иметь возможность работать на разных диаметрах шкивов. Категорически нельзя ему сжиматься или растягиваться. Простые автомобильные ремни — наподобие ремня генератора или газораспределительного механизма — под такие требования не подходят (хотя в вариаторе снегохода, например, используется именно резинотканевый ремень). Чаще всего в автомобильных вариаторах встречается наборный металлический ремень близкого к треугольному сечения. В ряде агрегатов этот ремень применяется как «толкающий» — стальная конструкция ремня при сжатии приобретает дополнительную жесткость, что позволяет передавать вторичному валу большую мощность. Впрочем, иногда проблемы передачи большой мощности с помощью вариатора решают применением вместо ремня широкой цепи, входящей в зацеп с половинами приводных шкивов своими боковыми частями. Дополнительное сцепление цепи, как и в клиноременном вариаторе, обеспечивается специальной трансмиссионной жидкостью, меняющей свою вязкость под давлением в точке контакта ремня и полушкива. Эта жидкость дороже обычного трансмиссионного масла и крайне важна для вариатора.

Ограничения вариаторной трансмиссии и примеры их преодоления

Несмотря на наличие в системе ремня, назвать его расходником нельзя — большая часть производителей даёт на свои вариаторы гарантию в 150-200 тысяч километров. При этом несвоевременная замена жидкостей, выезды на бездорожье, резкие нагрузки и удары неизбежно приводят к снижению срока эксплуатации узла — о чем те же производители часто «забывают» написать. Иногда для продления этого срока замену ремня и валов произвести возможно, но чаще узел заменяется в сборе. Основная беда вариатора заложена конструктивно — цепь или ремень, растянувшийся ввиду неправильного обслуживания или эксплуатации, начинает проскальзывать на шкивах, образуя на них задиры. Со временем даже небольшое разрушение ремня вариатора приводит к катастрофическим последствием для всех узлов вариатора. Помимо этого могут вызвать гибель трансмиссии и проблемы с датчиками скорости или шаговым мотором, управляющим всей системой. Иногда от продолжительного движения на высоких скоростях могут отказать подшипники полушкивов. Также вариаторы, изначально созданные под спокойную езду, плохо переносят резкие старты ввиду повышенной нагрузки на ремень/цепь. Отсюда же вытекают ограничения по буксировке как других автомобилей, так и прицепов, что в принципе — не проблема, если речь идёт о небольшом автомобиле. Кстати, о буксировке автомобиля с вариатором тоже следует сказать отдельно — для этого придётся включать двигатель, чтобы приводной ремень в вариаторе смазывался в движении — но ещё лучше вообще отказаться от буксировки авто на тросе. Вариатор, как система, в немалой степени зависящая от трения, склонен к перегреву при эксплуатации в снегу или на бездорожье. Вне дорог автомобиль с вариатором эксплуатировать вообще не стоит — ударные нагрузки и проскальзывание колес смертельно опасны для ремня вариатора. Все эти технические недостатки постепенно преодолеваются. Сложнее с другим —восприятием водителем вариатора, как некорректно работающего устройства традиционного типа. При необходимости резкого ускорения вариатор, до того находившийся в режиме минимального расхода топлива, сначала дожидается смены режима работы двигателя на оптимальный для разгона. При этом он постоянно меняет передаточное число, чтобы не мешать двигателю перенастраиваться. После чего, позволяя двигателю оставаться на зачастую некомфортных для слуха водителя высоких оборотах, вариатор начинает плавно менять диаметр шкивов в трансмиссии, обеспечивая плавный, но максимально эффективный разгон с сохранением двигателя в неизменном режиме работы с максимальной отдачей крутящего момента. Разгон получается оптимальным, но ускорение без привычного изменения тембра работы двигателя с набором скорости рождает заставляет неискушенного пользователя подозревать автомобиль в некорректной работе узлов и отсутствии динамики. Именно для борьбы с этим субъективным восприятием поведения автомобиля с вариатором производители идут на всяческие ухищрения: добавляют лепестковые подрулевые переключатели виртуальных передач (например, в системе Sportronic у Mitsubishi), изменяют программы управления разгоном так, чтобы выход на оптимальные обороты двигателя происходил постепенно. По сути всё это — скорее дань человеческому консерватизму и маркетинговый компромисс — характеристики авто при этом, пусть и незначительно, но страдают. Ровно по этой же причине рычаг управления режимами вариатора на многих автомобилях до сих пор стилизуют под рукоятку АКПП, хотя можно было бы обойтись и рядом кнопок.

Быть или не быть вариаторам

КПД трансмиссий вариаторного типа — едва ли не выше, чем у всех конкурентов и составляет 75%. При этом необходимо понимать, что одновременно получить рекордную экономичность и непревзойдённую динамику одной лишь установкой вариаторной трансмиссии — невозможно.

Что это такое. Принцип работы. Топ 3.. вида вариаторов

Конструкцией вариатора предусмотрена плавная передача крутящего момента от двигателя на колеса автомобиля. Что такое вариатор и основное отличие вариаторной коробки от других аналогов – отсутствие передач. Передаточные отношения здесь меняются как в автоматическом, так и в ручном режиме. Вариатор – это упрощенное название автоматической коробки передач вариаторного типа. Еще ее обозначают латинскими литерами CVT, расшифровка — Continuously Variable Transmission, дословный перевод – трансмиссия бесступенчатая.

Как работает вариатор

Автомобили, оборудованные вариаторной трансмиссией, внешне очень похожи на машины с коробкой автомат. Что такое вариатор на автомобиле? По аналогии с другими трансмиссиями, в конструкцию коробки передач CVT тоже входят две педали, селектор переключения режимов. Режимы вариатора имеют те же обозначения:

Р – паркинг.
R – реверс.
N – нормаль.
D – драйв.

На первый взгляд устройство трансмиссий совпадает. Однако, принцип работы вариатора CVT отличается от традиционной АКПП. Здесь полностью отсутствуют фиксированные передачи, нет нумерованных первой, второй и прочих скоростей. Коробка вариатор обладает огромным количеством передач, переход с одного режима на другой осуществляется совершенно незаметно и плавно. В процессе эксплуатации транспортного средства, оснащенного вариатором, водитель не ощущает рывков, толчков и пинаний. Независимо от того, трогается машина, разгоняется или тормозит, вариатор постепенно меняет передаточное отношение без резких движений, рывков.

Разновидности коробок-вариаторов

В зависимости от конструкции механизма и области применения, вариаторы CVT подразделяются на следующие виды:

Клиноременной вариатор.
Цепной.
Тороидальный.

Самый распространенный вариант исполнения – клиноременной вариатор.

Немного теории:

чтобы понять принцип действия клиноременной передачи, рекомендуется представить два шкива сложной конструкции, взаимно отдаленные на небольшое расстояние;
каждый шкив вариатора состоит из двух конусообразных дисков, верхушки которых сходятся и расходятся;
оба шкива огибает специальный ремень.

Устройство вариаторной коробки передач

В состав каждого шкива входят по два конуса 20°, которые отцентрированы вершинами относительно друг друга. Клиновидный ремень вариатора входит в меж-конусное пространство. Свое название ремень получил, благодаря оригинальной форме сечения в виде буквы V. Такой профиль позволяет увеличить площадь контакта, силу трения между ремнем и шкивами вариатора.

Сближение конусов приводит к увеличению диаметра шкива. Соответственно, при их разведении – он уменьшается (эффект переменного рабочего диаметра шкива). Шкивы переменного диаметра расположены строго попарно. Один из них – ведущий (входной), он является продолжением коленчатого вала силового агрегата. Ведущий шкив вариатора передает вращение на второй (ведомый) шкив, элементы коробки передач, трансмиссию, колеса автомобиля.

Существует термин «радиус основного тона», он характеризует расстояние от ремня до центров клиновидных шкивов. Когда шкивы вариатора разведены и находятся максимально далеко друг от друга, этот параметр минимален. При максимальном сближении конусов ремень перемещается к наружному краю, увеличивая радиус. Отношение радиусов основного тона, ведущего и ведомого шкивов, регулируется специальным устройством бортового компьютера.

Интересно: Если на одном из шкивов вариатора увеличивается радиус охвата, на другом, он синхронно уменьшается. Благодаря данному эффекту, ремень находится постоянно в натянутом состоянии. При взаимном изменении радиусов создается бесконечное множество передаточных отношений – от минимального до максимально высокого. Например, если радиус основного тона на ведущем шкиве очень маленький, на ведущем он приближается к максимуму. При этом скорость вращения выходного вала низкая, что соответствует пониженной передаче автомобиля. Для увеличения скорости машины достаточно сблизить конусы ведущего шкива вариатора.

Изменяя радиусы охвата на ведущем и ведомом шкивах, можно получить бесконечное множество значений передаточного числа вариатора. В коробке передач CVT шкивы, размещенные на ведущем и ведомом валах, оборудованы специальным гидроприводом, при помощи которого конусообразные половинки синхронно сдвигаются/раздвигаются. При этом передаточное число вариатора изменяется в широких диапазонах.

Чтобы обеспечить движение автомобиля в режиме заднего хода, в конструкцию коробки вариатор включен набор шестерен (планетарный механизм). При помощи включения зубчатых зацеплений в заданном порядке, выходной вал вариатора может изменять направление вращения.

Помимо трех основных компонентов, описанных выше, в состав системы электронного управления вариатора также входят различные датчики, микропроцессоры. Бортовой компьютер, встроенный в трансмиссию, управляет положением конусообразных шкивов вариатора, исходя из нагрузок и скорости передвижения транспортного средства.

Устройство клиновидного ремня

Ремень в клиноременном вариаторе CVT отличается сложным устройством. Благодаря использованию новейших материалов, ремни вариаторов очень надежны и эффективны. Вместо цепей и резиновых ремней, огибающих шкивы, в коробках вариатор применяются гибкие металлические ремни клиновидной формы (наборные металлические ленты).

Схема устройства металлического ремня вариатора:

Основой высокопрочного ремня вариатора служат тонкие полоски упругой стали (количество полос равно 9 – 15 штук), которые скреплены при помощи пластин сложной формы. Эти детали имеют форму трапеции, они плотно нанизаны на стальные ленты. Материал изготовления скрепляющих пластин – углеродистая легированная сталь высокой прочности.

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

Сверхвысокая прочность ремня вариатора.
Отсутствие эффекта проскальзывания.
Повышенная жесткость изделия при передаче усилий на сжатие (толкающий ремень).
Способность передавать максимальный крутящий момент от силового агрегата на ходовую часть.
При работе вариатора ремень не издает много шума.

Общий вид клиновидного ремня CVT:

Образец цепи, установленной в вариаторе авто фирмы АУДИ:

Клиновой ремень вариатора Audi изготовлен в виде широкой цепи, состоящей из отдельных стальных пластин.

Интересно: Для технического обслуживания клиновидной цепи вариатора используется специальный масляный состав. Смазочная жидкость способна изменять свои характеристики под воздействием повышенного давления в местах контакта пластин с поверхностью шкива. В результате чего, цепь вариатора CVT передает заданные усилия без проскальзывания и трения даже в условиях маленькой площади контакта.

Особенности управления коробкой вариатором

Когда автомобиль, оснащенный стандартной коробкой автомат, набирает скорость, приходится раскручивать обороты двигателя перед включением каждой передачи. Автомобиль с вариатором разгоняется при постоянных оборотах силового агрегата. На основании программы управления, выбранной водителем, вариатор самостоятельно изменяет передаточное число трансмиссии.

При подъемах на возвышенность, преодолениях преград или торможениях водитель нажимает на педаль газа, а вариатор автоматически снижает передачу. В это время диски шкивов синхронно передвигаются (сходятся/расходятся), занимают заданное положение, чтобы обеспечить требуемую величину момента кручения выходного вала вариатора.

При помощи электроники, коробка вариатор CVT может резко переключаться, например, перескакивая с виртуальной шестой на восьмую передачу. Или, по желанию водителя, можно постепенно переходить на следующий режим с имитацией последовательного переключения.

Где применяются вариаторы CVT

Благодаря простоте конструкции и комфортности управления, коробки передач вариаторного типа устанавливаются на автомобилях известных производителей: AUDI, INFINITY, NISSAN и др.

Вариаторы также нашли широкое применение в следующих механизмах и технических устройствах:

Сверлильные станки.
Тракторы и прочие сельхоз машины.
Мотороллеры.
Снегоходы.

Коробка вариатор, плюсы и минусы

При сравнении КПП вариаторного типа с классической коробкой автомат, выясняется, что АКПП состоит из многочисленных шестерен, валов, синхронизаторов, муфт, тормозов, гидравлической системы, плиты с масляными каналами и пр. Вариатор отличается простотой конструкции. В его состав входят только три основных компонента: ведущий и ведомый шкивы, а также приводной ремень.

Коробки вариаторы набирают популярность среди автопроизводителей и владельцев автомобилей, благодаря большому количеству достоинств:

Возможность набирать и снижать скорость без переключения режимов.
Плавность передвижения автомобиля при изменении скоростей вариатора.
Стабильность показателей мощности, вне зависимости от скорости машины.
Существенная экономия топлива.
Чуткая реакция электронной системы вариатора на изменения характера дороги (движение по скользкой дороге, на подъем, под уклон).
Отсутствие вынужденного замедления (авто не снижает скорость даже при преодолении подъемов).
Минимальные потери мощности вариатора, в сравнении с АКПП.
Отличная динамика разгона.
Стабильность оборотов двигателя.
Меньшие выбросы вредных веществ.
Простота устройства, минимальное количество рабочих элементов.

Благодаря сравнительно небольшому количеству составляющих, вариатор имеет намного меньший вес, чем аналогичная коробка автомат.

Вариаторы обладают простой конструкцией, но это не исключает необходимости регулярного технического обслуживания. Больше всего хлопот и неприятностей доставляет ремень вариатора CVT. Кроме компьютерной диагностики, здесь требуется производить замену клиновидных или цепных ремней после каждого пробега, равного 50 – 60 000 км. Бывают случаи, когда ремень вариатора нужно менять намного раньше. Все зависит от марки машины, модели вариатора, условий эксплуатации автомобиля.

Наряду с очевидными преимуществами, коробка вариатор обладает определенными недостатками:

Вариатор плохо переносит усиленные нагрузки.
Его редко устанавливают на внедорожники, которые эксплуатируются на тяжелых трассах.
Сравнительно небольшой срок эксплуатации.
Трудно найти квалифицированного специалиста по ремонту и восстановлению работоспособности вариаторов.
В мастерских автосервиса часто предлагают полностью заменить поломанный вариатор на новый дорогостоящий механизм. Стоимость нового вариатора составляет более 30% от общей цены на автомобиль.

Внимание: Многие водители отмечают в поведении вариатора некоторую медлительность при переключении передач – эффект задумчивости. Не всех автовладельцев удовлетворяет задержка в одну-две секунды.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
сложность настроек;
высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Как работает тороидальный вариатор

Глядя на схему тороидального устройства, может показаться, что оно не относится к механизмам вариаторного типа. Здесь отсутствует ременная передача, шкивы не перемещаются относительно друг друга (не сходятся и не расходятся), валы стоят неподвижно. Но, если проанализировать принцип действия данного механизма, получается, что он очень похож на классический вариатор:

Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
Передаточное число изменяется, в зависимости от угла наклона роликов и места контакта с дисками.

Благодаря двум степеням свободы, ролики вариатора могут крутиться вокруг своей оси, а также совершать наклоны в вертикальном направлении. В результате происходит их контакт с дисками на различных уровнях.

Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

 «Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.

История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП… После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.

За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Принципиальная конструкция

Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.

На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.

Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.

Старинный вариант

Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.

Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.

Варьируем материал ремня

Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.

Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.

Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.

Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.

Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.

На фото: Nissan Micra K11

Тянущий вариант и гидротрансформатор

Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.

Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.

Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…

На фото: вариатор Jatco jf011e

Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.

Вариации на тему

Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.

На фото: Subaru Justy

Вариант с цепью

Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.

Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.

В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.

Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.

Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.

Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.

Вариации в форме тора

Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.

Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.

Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.

На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.

Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.

Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.

На фото: вариатор Nissan Extroid

Варианты без трения

Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.

Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.

В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.

На фото: зубчатый вариатор К.С. Иванова, фото: sovmash.com

Что дальше?

В общем и целом у вариатора есть куда развиваться помимо банального улучшения износостойкости ремня, цепи и конусов у классических конструкций и усовершенствования поверхностей торов и роликов у тороидальных. Теоретически это один из самых перспективных видов трансмиссий для ДВС, и исчезнет он, наверное, вместе с самим ДВС, в результате постепенного отказа от ДВС как основного двигателя и перехода на электрическую тягу.

Читайте также:

Как устроен вариатор — ДРАЙВ

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый. Посмотрим, как он устроен.

Клиноремённый вариатор MINI.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй — с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история — пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр «карандашей» у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Изменяя радиус огибания ремнём ведущего и ведомого шкива, можно плавно менять передаточное отношение.

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.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой вовсе не ремень, а наборная металлическая лента.

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.

Вот такая цепь используется в вариаторах фирмы Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

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.

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками.

Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Вариатор Audi может передавать на колёса мощность свыше двухсот лошадиных сил.

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят 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. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 40—50 тысяч километров для разных моделей автомобилей.

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.

Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

Вариатор. Коротко и ясно

С разборкой конечно я погорячился, но рассказать об этом можно спокойно и без гаечных ключей. Все мы с вами привыкли уже к механике и автомату в автомобилях, но вариатор хоть и часто ставится на современные авто — у множества владельцев есть предрассудки и фобии.

Минутка истории

Вот как вы думаете, когда появился в нашем мире вариатор? Не угадали скорее всего. Придумал вариатор Леонардо наш да Винчи в целом 1490 году, а вот запатентовали его в 19 веке. Первый же автомобиль на вариаторной трансмиссии выкатился в путь свой всего в 1950х годах из ворот завода DAF. Именно так, вам не показалось. Раньше эти ребята выпускали и легковые автомобили. Потом вариаторы пробовали выпускать на Volvo, но не получилось. Эра рассвета вариаторных трансмиссий началась только в наше время.

Что ты такое?

По факту вариатор это CVT (continuously variable transmission), очередные вариации на тему автоматических трансмиссий. Внутри автомобиля это выглядит как привычный нам автомат: педали две, селектор P-R-N-D. Только работает он не так как автомат. Фиксированных передач там нет в принципе. Чисто теоретически вариатор выдаст вам любое количество фиксированных передач, и незаметно «переключится» на любую из них. Да и тронется с места автомобиль незаметно. Почему так?

Всё просто. Вариатор непрерывно и плавно меняет передаточные числа по мере разгона или торможения автомобиля за счёт своей конструкции.

Техничка

Принцип работы вариаторов простой. Плавно меняется крутящий момент в заданных промежутках регулирования, исходя из конструкции вариатора. А состоит в базе вариатор из:

вариатора.
механизма сцепления.
аппарата для передачи реверса.
исполнительного устройства.

Роль сцепления играют разные устройства, в зависимости от производителя вариатора. Без сцепления момент бы сразу уходил на колёса, и никакой плавности бы вы и не заметили. На текущий момент сцепление в вариаторе может быть:

центробежное сцепление — Transmatic.
мокрое многодисковое — Multitronic и Multimatic.
электромагнитное — Hyper.
гидротрансформаторное.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Вариаторов бывает несколько видов, различающихся по конструкции.

Самый распространённый вариатор — клиноременной. Этот вариатор имеет одну или две передачи. В нём два шкива, которые соединены ремнём между собой. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными. Между шкивами расположены стальные пластины, которые могут передавать больший крутящий момент и обладают малым радиусом изгиба и большой долговечностью. Работает это так: когда шкивы раздвигаются — лента уходит внутрь. При сдвижении шкивов обратно лента принимает форму клина. Радиус шкива увеличивается вместе с передаточным числом. В обратом случае — всё наоборот. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор отличается от предыдущей версии только тем, что в конструкции используется цепь. Она находится из высокопрочной стали, и такие вариаторы требуется принудительно охлаждать. Цепь, кстати, позволила уменьшить радиус изгиба и такая трансмиссия имеет больший диапазон чисел. Такой вариатор сильно дороже. Но и кататься на таком вариаторе интереснее. Проверяли.

Тороидальный вариатор не содержит ни цепи ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.

Общие слова

Управляется вариаторная коробка при помощи электронного блока управления. Его задача синхронно изменять диаметры шкивов ориентируясь на работу двигателя, управлять сцеплением и контролировать работу планетарного редуктора.

Автомобиль с такой трансмиссией будет разгоняться плавнее и с тише. Вариатор без электронных помощников не будет откатываться назад при остановке в гору, и позволит плавно тронуться (да, я знаю про помощников у АКПП. Но кроме этого я знаю, что они есть не во всех машинах. А вариатору помощник не нужен). Правда производители заявляют, что вариаторные автомобили экономичнее обычных, автоматных. Тут уже надо проверять и сравнивать. По крайней мере мои любимые «Звёздные» производители ставят вариаторы практически на все автомобили, и кататься на них действительно хорошо. И в рыхлом снегу и в хорошей грязи. Посмотрим, что будет дальше.

Пять вещей, которые нельзя делать на вариаторе — Российская газета

Автомобилей с вариаторными трансмиссиями на российском рынке становится все больше. Можно сказать, что этот тип трансмиссии пошел в народ после того, как ею стали комплектовать свои массовые модели компании Nissan, Renault и АвтоВАЗ. При этом такие коробки не зря считают «нежными» в сравнении с теми же гидромеханическими «автоматами». В этой статье мы расскажем, что точно не нужно делать, если вы хотите продлить жизнь вариаторной трансмиссии вашего автомобиля.

Чтобы лучше понять смысл наших рекомендаций, объясним в двух словах суть конструктива вариаторной коробки передач (CVT). Вариаторы бывают нескольких типов: (клиноременные со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные). Ремень или цепь ходит по шкивам с переменным рабочим диаметром, позволяя изменять передаточное отношение плавно в широких пределах. Отсюда известная особенность CVT — такая коробка значительно капризнее к нагрузкам, чистоте и температуре масла, чем «автоматы» и «роботы». Так каких же ошибок следует избегать?

Редкая смена масла

Чистое масло необходимо вариаторным трансмиссиям, как свежий воздух человеку. Ведь работа узла на грязном или некондиционном масле заметно ускоряет старение ремня/цепи и конусов.

Грязь и пыль от фрикционов забивает каналы, как свиной жир. К тому же загрязненное масло хуже выполняет антифрикционные действия, что может спровоцировать проскальзывание ремня на конусах вариатора.

Помните также о том, что цепь хоть и крепче ремня, но требовательнее к качеству масла. Соответственно, если автопроизводитель рекомендует менять масло в вариаторе каждые 60 тыс. пробега, то при интенсивной эксплуатации этот лимит имеет смысл уменьшить вдвое или как минимум на треть. Понятно также, что лить в такую коробку можно только то масло, которое рекомендовано производителем.

Агрессивная езда

Нередко проблемы с вариаторными коробками возникают, если владелец практикует активную, а подчас даже экстремальную езду с резкими стартами, кик-даунами, выкручиванием двигателя до отсечки.

Как следствие, ремень или цепь могут проскальзывать и его протектор истирать хонингованные поверхности конусов. Этот процесс вполне можно уподобить следам шипов от покрышек, которые автомобиль оставляет на асфальте при резком старте. Длительные поездки на высоких скоростях машинам с вариаторными коробками тоже не рекомендованы, поскольку такой стиль езды рано или поздно приговорит подшипники валов и вызовет перегрев системы.

Пробуксовка

Автомобили с вариатором не любят пробуксовки, особенно длительные, при езде в тяжелых внедорожных условиях. Что происходит в таких случаях? Если автомобиль забуксовал в грязи, песке или снегу, обороты двигателя, связанного с вариатором, остаются примерно на одном уровне, меняются лишь передаточные числа CVT. Скорость вращения колес при этом может достигать нескольких десятков, а то и сотню км/ч.

Когда же одно или несколько колес наконец оказываются на твердой поверхности, скорость их вращения резко падает. А разница в оборотах при таком раскладе гасится именно вариатором. Читай — происходит экстремальное воздействие на ключевые элементы коробки: начиная от ремня или цепи вариатора, заканчивая ведущим и ведомым шкивами.

Логично, что срок службы трансмиссии значительно сокращается, возможны также растяжение и обрыв ремня вариатора. Кроме того, штурм скользких холмов провоцирует излишний разогрев масла, как следствие идет нагрев шкивов и ремня/цепи, которые могут опять-таки проскакивать, задирая поверхности шкивов. Добавим, что современные вариаторные коробки, дооснащенные гидротрансформатором, хоть и минимизируют негативные последствия пробуксовок, исключая жесткую связку двигателя и трансмиссии при старте, не способны сгладить рывки, возникающие с резким усилением сцепления на сильно раскрученных колесах.

Буксировка

Буксировать тяжелые прицепы и другие автомобили, особенно при движении в горку на машинах с вариаторами также не рекомендуется. Как и в случае с пробуксовкой на бездорожье, на шкивы, ремень или цепь идут сильные температурные воздействия. Кроме того, в мануалах ряда моделей не случайно упоминается, что при буксировке прицепа не следует превышать скоростные ограничения, скажем, не выше 70 км/час вне населенных пунктов и не более 90 км/ч на автомагистралях.

Если все же буксировать прицеп или тащить на «галстуке» другую машину остро необходимо, помните, что следует избегать резких нажатий на «газ». Наконец, в качестве буксируемого объекта автомобиль с вариатором также использовать не следует. Точнее, буксировка автомобиля с вариатором допустима, лишь если у последнего включен двигатель. В противном случае имеем масляное голодание узла, ведомый вал коробки будет вращаться от колес, и ремень или цепь буквально проточат неподвижный и не смазываемый вал от двигателя. Поэтому транспортируем машину с вариатором либо на эвакуаторе, либо методом частичной погрузки.

Спешка зимой

Зимой, при температуре воздуха ниже минус 15 градусов, следует уделить повышенное внимание прогреву не только мотора, но и вариаторной трансмиссии. В противном случае вы начинаете движение, когда масло в коробке излишне густое.

Поверхности конусов будут смазываться недостаточно, соответственно, ремень или цепь могут проскальзывать и оставлять микрозадиры. Кроме того, при отсутствии должного прогрева увеличивается нагрузка на привод насоса, а тот будет нагнетать излишнее давление в системе.

Так могут выйти из строя клапаны гидроблока или резиновые уплотнения. И, кстати, прогреть вариатор можно и нужно также и в движении. Примерно первые пять километров в морозное утро едем неспешно, плавно, избегая резких стартов и ускорений. Еще один быстрый способ прогрева вариатора — включение режим D или R на стоянке одновременно с постановкой машины на «ручник» или уперев колеса в бордюр. Такой способ может показаться радикальным, однако он рекомендован, если машина засела в снегу (например, в нерасчищенном дворе), и вам нужно выехать их ловушки, сохранив здоровье CVT.

Torotrak обрисовывает в общих чертах достижения в своем полнотороидальном вариаторе с тяговым приводом с использованием PitchSteer; Приложения для электромобилей, а также

На Международном конгрессе VDI 2016 «Трансмиссия для транспортных средств» во Фридрихсхафене, Германия, Джон Фуллер, директор по концепциям и интеллектуальной собственности компании Torotrak Group, представил и обсудил последние достижения компании в области оптимизации ее технологии полнотороидального вариатора для рынка легковых автомобилей. в бесступенчатых трансмиссиях (CVT).

Вариаторы с главным приводом Torotrak сочетают в себе вариатор с полным тороидальным тяговым приводом и другие традиционные компоненты трансмиссии.Объединив свой обширный опыт в области трансмиссий с главным и вспомогательным приводами, Torotrak разработал концепцию вариатора с диапазоном передаточных чисел до 12, управляемую недорогой исполнительной системой.

Torotrak ожидает, что разработки, которые обеспечат более широкий разброс передаточных чисел и бесперебойную подачу мощности, будут еще больше стимулировать популярность вариаторов, которые, по прогнозам, достигнут к 2020 году глобальных продаж в 12 миллионов в год.

Вариатор подходит как для переднеприводных, так и для заднеприводных платформ и должен быть хорошо масштабируемым, при этом традиционная гидравлическая версия уже продемонстрировала уровни мощности, превышающие 300 кВт.

Рыночные предпочтения смещаются от обычной автоматики к вариаторам. Наше решение может ускорить эту тенденцию, удовлетворяя потребности как переднего привода, так и потенциально заднеприводной компоновки, где высокие уровни крутящего момента и ограничения упаковки могут быть более сложными для традиционной технологии CVT.
—Джон Фуллер

Torotrak представил PitchSteer в ноябре 2105 года (более ранняя публикация) как недорогой метод управления, который снижает требования к мощности срабатывания регулируемого привода Torotrak для таких устройств, как нагнетатели, например, Torotrak V-Charge.

В то время компания заявила, что, по ее мнению, PitchSteer, а также DriveDisconnect, который обеспечивает возможность нулевой выходной скорости в самом вариаторе, чтобы обеспечить функциональность разъединяющей муфты без потери стоимости или веса, также могут быть использованы в другие приложения, такие как вариаторы главного привода и бесступенчатые трансмиссии.

В вариаторе использование PitchSteer обеспечивает широкий диапазон передаточного числа, что может улучшить эффективность автомобиля различными способами: во-первых, за счет уменьшения количества рассеиваемой энергии при трогании с места и, во-вторых, за счет того, что двигатель будет работать на более низких скоростях во время крейсерского движения.

Кроме того, широкий разброс передаточных чисел вариатора позволяет использовать простые и эффективные конструкции трансмиссии, которые максимально используют разделение мощности, при котором только часть движущей силы передается вариатором, а остальная часть передается по прямому механическому пути.

Трансмиссия также может быть сконфигурирована как IVT (бесступенчатая трансмиссия) с нейтральной передачей, которая может дополнительно улучшить экономию топлива за счет устранения необходимости в неэффективном пусковом устройстве транспортного средства, которое теряет мощность при скольжении.

Система может быть выполнена в соответствии с предпочтениями водителя на отдельных рынках, например, для создания привычных ощущений от вождения преобразователя крутящего момента.

Фуллер сказал, что электромобили также могут извлечь выгоду из последних разработок вариаторов.

Увеличивая крутящий момент колеса на низких скоростях транспортного средства, тороидальный вариатор может улучшить способность преодолевать подъемы и производительность или быть средством для создания уменьшенной электрической трансмиссии, которая имеет более низкую стоимость и вес.С вариатором, настроенным на достижение КПД более 95%, также есть потенциал для увеличения диапазона электромобилей.
—Джон Фуллер

В презентации Torotrak Group также было рассмотрено влияние тороидальных вариаторов и бесступенчатых трансмиссий при использовании в автономных транспортных средствах. Обеспечивая постоянный крутящий момент за счет плавного переключения передач, технология позволяет преодолеть неприятное ощущение прерывания крутящего момента, к которому люди в таких транспортных средствах очень чувствительны.

Схематический чертеж трех тороидальных вариаторов: одиночный ролик …

Контекст 1

… приводной ролик, вращающийся внутри тороидальной полости, используется для передачи крутящего момента от ведущего диска на ведомый, посредством средства срезающего действия эластогидродинамической масляной пленки; кроме того, наклон приводного катка позволяет выполнять маневры переключения передач. Что касается тороидальных вариаторов, которые фактически представлены на рынке для автомобильных применений, основное геометрическое различие заключается в положении центра наклона ролика (точка O на рисунке 1), который может совпадать или не совпадать с центром тороидальной полости.В первом случае получается так называемый полнотороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (б)), во втором случае получается полутороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (а)). …

Контекст 2

… для тороидальных вариаторов, которые фактически представлены на рынке для автомобильной промышленности, основное геометрическое различие заключается в положении центра наклона ролика (точка O на рисунке 1), которое может совпадать или не с центром тороидальной полости. В первом случае получается так называемый полнотороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (б)), во втором случае получается полутороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (а)).На Рисунке 1 (c) показана новая запатентованная тороидальная геометрия [12], так называемый полный тороидальный вариатор с двумя роликами (или DFTV); два ролика, вращающихся в противоположных направлениях, расположены внутри тороидальной полости с целью уменьшения потерь вращения при контакте ролика с диском; Кроме того, коническая форма ролика позволяет уравновесить нормальные силы, что делает ненужным использование упорного роликового подшипника. …

Контекст 3

… для тороидальных вариаторов, которые фактически представлены на рынке для автомобильной промышленности, основное геометрическое различие заключается в положении центра наклона ролика (точка O на рисунке 1), которое может совпадать или не с центром тороидальной полости.В первом случае получается так называемый полнотороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (б)), во втором случае получается полутороидальный вариатор (см. Рисунок 1 (а)). На Рисунке 1 (c) показана новая запатентованная тороидальная геометрия [12], так называемый полный тороидальный вариатор с двумя роликами (или DFTV); два ролика, вращающихся в противоположных направлениях, расположены внутри тороидальной полости с целью уменьшения потерь вращения при контакте ролика с диском; Кроме того, коническая форма ролика позволяет уравновесить нормальные силы, что делает ненужным использование упорного роликового подшипника….

Контекст 4

… в первом случае получается так называемый полнотороидальный вариатор (см. Рис. 1 (b)), во втором случае получается полутороидальный вариатор (см. Рис. 1 (а)) ). На Рисунке 1 (c) показана новая запатентованная тороидальная геометрия [12], так называемый полный тороидальный вариатор с двумя роликами (или DFTV); два ролика, вращающихся в противоположных направлениях, расположены внутри тороидальной полости с целью уменьшения потерь вращения при контакте ролика с диском; Кроме того, коническая форма ролика позволяет уравновесить нормальные силы, что делает ненужным использование упорного роликового подшипника.Таким образом, можно объединить основные преимущества двух тороидальных геометрий с одним роликом (т.е. SHTV и SFTV), что приведет к значительному повышению общей эффективности передачи [13,14]. …

Новейшие технологии тороидальных трансмиссий обеспечивают бесперебойную подачу энергии и повышенную топливную экономичность в приложениях CVT

пт, 24 июня 2016 г. 17:00 CET

Новые разработки для легковых и электромобилей, представленные на крупной конференции по трансмиссиям

24 июня 2016 г. … Torotrak Group, ведущий разработчик и поставщик технологий снижения выбросов от транспортных средств и топливной экономичности, недавно представила новые достижения в технологии бесступенчатой трансмиссии (CVT), которые обещают повышенную энергоэффективность и производительность в легковых автомобилях, включая электромобили. Ожидается, что разработки Torotrak, обеспечивающие более широкий разброс передаточных чисел и бесперебойную подачу мощности, будут способствовать дальнейшему стимулированию популярности бесступенчатых трансмиссий, которые, как уже прогнозируется, к 2020 году достигнут глобальных продаж на уровне 12 миллионов в год.

Выступая на Международном конгрессе VDI «Трансмиссия для транспортных средств» в 2016 г. во Фридрихсхафене, Германия, 22 июня, Джон Фуллер, директор по концепциям и интеллектуальной собственности Torotrak Group, выступил с презентацией под названием « ‘Высокоэффективный вариатор с полным тороидальным тяговым приводом. — Технологические усовершенствования и применение в переднеприводных автомобилях , обсуждая последние достижения, оптимизирующие вариаторную технологию для рынка легковых автомобилей.

Объединив свой обширный опыт работы с трансмиссиями с главным и вспомогательным приводами, Torotrak разработал концепцию вариатора с передаточным числом до 12, управляемую недорогой исполнительной системой.Вариатор подходит как для переднеприводных, так и для заднеприводных платформ и должен быть хорошо масштабируемым, при этом традиционная гидравлическая версия уже продемонстрировала уровни мощности, превышающие 300 кВт.

«Рыночные предпочтения меняются от традиционной автоматики к вариаторам», — прокомментировал Фуллер. «Наше решение может ускорить эту тенденцию, удовлетворяя потребности как переднего привода, так и потенциально заднеприводной компоновки, где высокие уровни крутящего момента и ограничения упаковки могут быть более сложными для традиционной технологии CVT.”

Опыт Torotrak Group в области вспомогательных приводов привел к снижению стоимости системы, в частности, за счет использования экономичного управления передаточным числом вариатора с использованием технологии PitchSteerTM. Это обеспечивает широкий диапазон передаточного числа, что может улучшить эффективность транспортного средства различными способами: во-первых, за счет уменьшения количества рассеиваемой энергии при трогании с места и, во-вторых, за счет того, что двигатель может работать на более низких скоростях во время крейсерского движения. Кроме того, широкий разброс передаточных чисел вариатора позволяет использовать простые и эффективные конструкции трансмиссии, которые максимально используют «разделение мощности», при котором только часть движущей силы передается вариатором, а остальная часть передается по прямому механическому пути.

Трансмиссия также может быть сконфигурирована как IVT (бесступенчатая трансмиссия) с «нейтральной передачей», которая может дополнительно улучшить экономию топлива за счет устранения необходимости в неэффективном пусковом устройстве транспортного средства, которое теряет мощность при скольжении. Система может быть выполнена в соответствии с предпочтениями водителя на отдельных рынках, например, для создания привычных ощущений от вождения преобразователя крутящего момента.

Фуллер также объяснил, как электромобили могут извлечь выгоду из последних разработок вариаторов.«Увеличивая крутящий момент на колесах на низких скоростях автомобиля, тороидальный вариатор может улучшить способность преодолевать подъемы и характеристики, или может быть инструментом для уменьшенной электрической трансмиссии, которая имеет более низкую стоимость и вес», — сказал он. «С вариатором, сконфигурированным для достижения КПД, превышающего 95%, также есть потенциал для увеличения диапазона электромобилей».

На презентации Torotrak Group также было рассмотрено влияние тороидальных вариаторов и бесступенчатых трансмиссий при использовании в автономных транспортных средствах. Обеспечивая постоянный крутящий момент за счет плавного переключения передач, технология позволяет преодолеть неприятное ощущение прерывания крутящего момента, к которому люди в таких транспортных средствах очень чувствительны.

О компании Torotrak
Torotrak (LSE: TRK) — новатор и поставщик низкоуглеродных транспортных технологий, специализирующийся на механических решениях, повышающих эффективность и снижающих выбросы CO2 в транспортных средствах. К ним относятся нагнетатель с переменным приводом V-Charge, ряд безредукторных трансмиссий с тяговым приводом Torotrak и система рекуперации энергии Flybrid, в которой используется маховик с механическим приводом для захвата кинетической энергии во время торможения и эффективного возврата ее к колесам.Команда инженеров компании работает с проверенными технологическими партнерами мирового уровня, чтобы обеспечить проверенный маршрут от прототипов до производства. В число клиентов входят крупные производители автомобилей и их поставщики для легких, тяжелых и внедорожных автомобилей, а также ведущие команды автоспорта. www.torotrak.com

Torotrak Media Contact
Пол Чаддертон из Market Engineering
[email protected]
+44 (0) 1295 277050

Контактное лицо группы Torotrak
Софи Рэгг, сотрудник по маркетингу
Софи[email protected]
+44 (0) 1327 855190

Активы
Изображения можно загрузить в нашем отделе новостей без регистрации.
Или свяжитесь с [email protected].
Чтобы загрузить этот пресс-релиз в формате PDF, нажмите здесь

Теги:

заряженных электромобилей | Бесступенчатые трансмиссии Torotrak повышают эффективность и производительность

Бесступенчатые трансмиссии Torotrak повышают эффективность и производительность

Размещено 7 июля 2016 г. Чарльзом Моррисом и в рубрике Newswire, The Tech.

Torotrak Group внесла несколько улучшений в свою технологию бесступенчатой трансмиссии (CVT), обеспечивая более широкий диапазон передаточных чисел и плавную передачу мощности.

Вариаторы главного привода

Torotrak сочетают в себе вариатор с полным тороидальным тяговым приводом и другие традиционные компоненты трансмиссии. Вариатор подходит как для переднеприводных, так и для заднеприводных платформ. Он разработан с учетом высокой масштабируемости и был продемонстрирован на уровнях мощности более 300 кВт.

Torotrak ожидает, что глобальные продажи вариаторов к 2020 году достигнут 12 миллионов в год.

«Рыночные предпочтения меняются от традиционной автоматики к вариаторам», — сказал Джон Фуллер, директор по концепциям и интеллектуальной собственности. «Наше решение может ускорить эту тенденцию, удовлетворяя потребности как переднеприводных, так и потенциально заднеприводных схем, где высокие уровни крутящего момента и ограничения упаковки могут быть более сложными для традиционной технологии CVT».

В частности,

электромобилей могут извлечь выгоду из последних разработок вариаторов.

«Увеличивая крутящий момент колеса на низких скоростях транспортного средства, тороидальный вариатор может улучшить способность преодолевать подъемы и производительность, или может быть инструментом для уменьшенной электрической трансмиссии, которая имеет более низкую стоимость и вес», — сказал Фуллер.«С CVT, сконфигурированным для достижения КПД, превышающего 95%, также есть потенциал для увеличения диапазона электромобилей».

Источник: Torotrak через Green Car Congress

Теги: Torotrak Group

% PDF-1.4 % 313 0 объект > эндобдж xref 313 82 0000000016 00000 н. 0000002009 00000 н. 0000002229 00000 н. 0000003024 00000 н. 0000003693 00000 н. 0000003755 00000 н. 0000003777 00000 н. 0000004411 00000 н. 0000006738 00000 н. 0000007093 00000 п. 0000007651 00000 н. 0000007885 00000 н. 0000008284 00000 н. 0000008507 00000 н. 0000008960 00000 н. 0000009177 00000 н. 0000009981 00000 н. 0000010274 00000 п. 0000010371 00000 п. 0000010652 00000 п. 0000010674 00000 п. 0000011396 00000 п. 0000011609 00000 п. 0000012359 00000 п. 0000012583 00000 п. 0000012964 00000 п. 0000013182 00000 п. 0000013880 00000 п. 0000013902 00000 п. 0000014831 00000 п. 0000014853 00000 п. 0000015748 00000 п. 0000015770 00000 п. 0000016634 00000 п. 0000016656 00000 п. 0000017537 00000 п. 0000017559 00000 п. 0000018345 00000 п. 0000018367 00000 п. 0000019142 00000 п. 0000019267 00000 п. 0000019398 00000 п. 0000019519 00000 п. 0000019639 00000 п. 0000019869 00000 п. 0000020086 00000 п. 0000020688 00000 п. 0000020889 00000 п. 0000032437 00000 п. 0000032481 00000 п. 0000032592 00000 п. 0000032704 00000 п. 0000032776 00000 п. 0000032843 00000 п. 0000032865 00000 п. 0000032896 00000 п. 0000032989 00000 п. 0000033031 00000 п. 0000033065 00000 п. 0000033094 00000 п..NRPN ׿ W: 5C5R1} 0

Прогноз эффективности передачи мощности для двухрежимного полутороидального IVT

Бесступенчатая трансмиссия (IVT) — один из методов, используемых для увеличения охвата передаточного числа. В этой статье была разработана технология динамического анализа поведения для бесступенчатой трансмиссии, использующей полутороидальный вариатор в качестве устройства переключения. Коэффициент тяги тягового усилия, используемого для полутороидального бесступенчатого трансмиссионного трансмиссии, сильно варьируется в зависимости от скорости скольжения контактной поверхности, контактного давления и температуры жидкости.В этой статье для определения коэффициента использовались значения измерений, полученные на четырехвалковой машине, а затем они были применены к анализу динамического поведения. Использование идентифицированного коэффициента тяги позволило прогнозировать характеристики передачи мощности полутороидального вариатора. Чтобы воспроизвести упругую деформацию в реальных условиях эксплуатации, в исследовании использовался метод конечных элементов (МКЭ) для моделирования. Эта модель также использовалась для визуализации фрикционного состояния тяговых поверхностей во время работы. Получено изменение состояния вращения на поверхности тяги для разницы в соотношении скоростей.Для управления передаточными числами применялось управление с обратной связью на основе механизма переключения полутороидального вариатора. Были смоделированы и другие компоненты бесступенчатой трансмиссии, такие как сцепление и планетарная передача, и была разработана технология для анализа динамического поведения бесступенчатой трансмиссии, включая режим циркуляции мощности. Используя эту модель, в это время можно рассчитать усиленный крутящий момент вблизи нейтральной точки редуктора и рассчитать крутящий момент внутренней циркуляции. Модель смогла предсказать эффективность передачи мощности IVT.Результаты показали, что эффективность бесступенчатой трансмиссии снижалась по мере приближения передаточного числа к нейтральной точке редуктора в режиме циркуляции мощности, но эффективность вариатора в то время составляла около 90%. Прогнозы эффективности передачи мощности IVT были в пределах 5% от измеренных значений для каждого передаточного числа.

URL записи:
Наличие:
Дополнительные примечания:
- Реферат перепечатан с разрешения SAE International.
Авторов:
- Танака, Масахиро
- Сайто, Тошихиро
- Миямото, Кодзи
Конференция:
Дата публикации: 2018-4-3

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

Регистрационный номер: 01728889
Тип записи: Публикация
Исходное агентство: SAE International
Номера отчетов / статей: 2018-01-1060
Файлы: TRIS, SAE
Дата создания: 8 октября 2018 12:56

% PDF-1.7 % 300 0 объект > эндобдж xref 300 158 0000000016 00000 н. 0000004061 00000 н. 0000004275 00000 н. 0000004327 00000 н. 0000004354 00000 п. 0000004401 00000 п. 0000004437 00000 н. 0000005089 00000 н. 0000005279 00000 н. 0000005452 00000 п. 0000005586 00000 н. 0000005723 00000 н. 0000005858 00000 п. 0000005994 00000 н. 0000006130 00000 н. 0000006264 00000 н. 0000006399 00000 н. 0000006533 00000 н. 0000006670 00000 н. 0000006804 00000 н. 0000006941 00000 н. 0000007079 00000 п. 0000007217 00000 н. 0000007387 00000 н. 0000007526 00000 н. 0000007665 00000 н. 0000007804 00000 н. 0000007943 00000 п. 0000008080 00000 н. 0000008219 00000 п. 0000008356 00000 п. 0000008541 00000 н. 0000008695 00000 н. 0000008849 00000 н. 0000008921 00000 п. 0000008993 00000 н. 0000009043 00000 н. 0000009115 00000 н. 0000009165 00000 н. 0000009237 00000 п. 0000009286 00000 п. 0000009358 00000 п. 0000009408 00000 п. 0000009480 00000 п. 0000009529 00000 н. 0000009601 00000 п. 0000009651 00000 п. 0000009723 00000 н. 0000009772 00000 н. 0000009843 00000 н. 0000009893 00000 н. 0000009964 00000 н. 0000010013 00000 п. 0000010084 00000 п. 0000010134 00000 п. 0000010205 00000 п. 0000010254 00000 п. 0000010324 00000 п. 0000010374 00000 п. 0000010444 00000 п. 0000010493 00000 п. 0000010565 00000 п. 0000010615 00000 п. 0000010664 00000 п. 0000011349 00000 п. 0000011977 00000 п. 0000012743 00000 п. 0000013454 00000 п. 0000014206 00000 п. 0000014956 00000 п. 0000015665 00000 п. 0000016314 00000 п. 0000016473 00000 п. 0000016629 00000 п. 0000016795 00000 п. 0000016943 00000 п. 0000017100 00000 п. 0000018288 00000 п. 0000019476 00000 п. 0000019635 00000 п. 0000019713 00000 п. 0000042492 00000 п. 0000042923 00000 п. 0000043349 00000 п. 0000044252 00000 п. 0000063040 00000 п. 0000063541 00000 п. 0000063968 00000 п. 0000064867 00000 п. 0000083401 00000 п. 0000083705 00000 п. 0000084041 00000 п. 0000084934 00000 п. 0000087463 00000 п. 0000087734 00000 п. 0000088101 00000 п. 0000089141 00000 п. 0000091413 00000 п. 0000091626 00000 п. 0000091669 00000 п. 0000092147 00000 п. 0000092414 00000 п. 0000107973 00000 п. 0000125899 00000 н. 0000126269 00000 н. 0000126534 00000 н. 0000141691 00000 н. 0000155734 00000 н. 0000156083 00000 н. 0000156311 00000 н. 0000156388 00000 н. 0000257680 00000 н. 0000259679 00000 н. 0000259884 00000 н. 0000278301 00000 н. 0000278781 00000 н. 0000279208 00000 н. 0000280107 00000 н. 0000280166 00000 н. 0000280249 00000 н. 0000280332 00000 н. 0000280404 00000 н. 0000280501 00000 н. 0000280575 00000 н. 0000280615 00000 н. 0000280689 00000 н. 0000280931 00000 н. 0000280973 00000 п. 0000281060 00000 н. 0000281102 00000 п. 0000281144 00000 н. 0000281266 00000 н. 0000281308 00000 н. 0000281382 00000 н. 0000281424 00000 н. 0000281498 00000 п. 0000281532 00000 н. 0000281579 00000 н. 0000281666 00000 н. 0000281820 00000 н. 0000281867 00000 н. 0000281954 00000 н.