С помощью чего передается вращение между шкивами вариатора

Вариатор

Передача вращающего момента в вариаторах происходит за счет сил трения — независимо от типа конструкции, регулирование передаточного отношения, как правило осуществляется путем переноса точек контакта элементов передачи. Рассмотрим несколько основных конструктивных схем вариаторов.

Лобовой вариатор

Принципиальная схема вариатора с перекрещивающимися валами (или лобового) показана на рисунке.

Ось ведомого вала перпендикулярна оси ведущего. На ведущем валу закреплен диск. Каток с фрикционными накладками установлен на шлицах ведомого вала. Получается, что каток может линейно перемещаться вдоль оси ведомого вала. Если каток вариатора прижат диску то вращение будет передаваться от ведущего вала к ведомому. Причем соотношение скоростей в вращающих моментов будет зависеть от расположения точки касания.

Чем ближе эта точка к центру тем медленнее будет вращаться выходной вал, и тем выше будет вращающий момент на нем.

• где n₁ — частота вращения ведущего вала
• n₂ — частота вращения ведомого вала
• X — расстояния от центра ведущего диска до точки касания
• r — радиус ведомого катка

Передаточное отношение вариатора (отношение, угловых скоростей, частот вращения, моментов) можно вычислить по формуле:

Диапазон регулирования лобового вариатора определяется минимальным и максимальным значением Х:

Представленная конструкция вариатора позволяет реализовать изменять и направление вращения ведомого вала. Если точку касания диска переместить в противоположную сторону от центра ведущего диска, то направление вращения ведомого вала изменится.

Вариатор с раздвижными конусами

Вариаторы этого типа получили широкое применяют в трансмиссиях автомобилей, мотоциклов, станков. Устройство вариатора с раздвижными конусами показано на рисунке.

Валы установлены в корпусе на подшипниках. Оси вращения ведущего и ведомого валов расположены параллельно.

На ведомом и ведущем валу расположены конические диски, которые могут перемещаться вдоль осей вращения.

Между дисками зажат стальное или армированное резиновый ремень. При вращении ведущего вала, вращение через ремень передается ведущему валу.

Получается, что диски образуют два шкива, между которыми расположен ремень, благодаря конструкции рабочий диаметр шкивов может изменяться, а значит будет меняться и передаточное отношение.

Отношение частот вращения валов вариатора будет зависеть от расположения точек касания дисков и конуса.

Чем дальше точка касания от оси вращения ведущего вала, и чем ближе к оси вращения ведомого, тем выше будет частота вращения ведомого вала.

Передаточное отношения вариатора с раздвижными конусам можно вычислить по формуле:

Диапазон регулирования можно вычислить, используя зависимость:

Вариатор с постоянными конусами и промежуточным диском

Устройство вариатора показано на рисунке.

На ведомом и ведущем валу вариатора закреплены конические барабаны, между которыми, на оси расположен каток. С помощью винта каток может перемещаться по оси. Пружина позволяет обеспечить надежное прижатие барабанов и катка.

Передаточное отношение вариатора будет зависеть от расположения точки касания катка и барабанов:

Диапазон регулирования будут определяться как:

Торовый вариатор

Конструкция торового вариатора показана на рисунке.

На валах расположены торовые чашки со сферическими поверхностями. Между чашечками установлены ролики, через которые вращающий момент передается от ведомого вала к ведущему.

Регулирование передаточного отношения осуществляется за счет изменения угла наклона роликов. Если ролики перпендикулярны дискам, то передаточное число будет равно 1.

Двухступенчатые вариаторы

Для диапазонов регулирования выше 10 рекомендуется применять двухступенчатые вариаторы, содержащие две фрикционные передачи. Разработаны конструкции с регулированием двух и четырех шкивов. В зависимости от способа перемещения дисков различают:

• вариаторы с принудительным перемещением двух дисков на ведущем и ведомом валах или на промежуточном валу и с двумя плавающими дисками;
• с принудительным перемещением двух дисков и с двумя подгруженными дисками;
• с принудительным перемещением четырех дисков.

КПД двухступенчатых вариаторов с плавающими дисками не составляет 60-85%. Применение схемы с четырьмя принудительно перемещаемыми дисками позволяет повысить КПД вариатора.

Применение вариаторов

Вариаторы используют в качестве бесступенчатой трансмиссии:

• автомобилей;
• сельскохозяйственных машин;
• волочильных станков; ;
• прокатных станов;
• токарно-винторезных станков;
• фрезерных станков;
• текстильных и других станков с намоточными устройствами.

Надежность вариаторов

Основным вектором развития вариаторов является повышение КПД, надежности и ресурса. Одна из главных задач — повышение долговечности ремня, при сохранении должных фрикционных свойств.

Другой важной задачей является поддержание хорошего качества поверхности и геометрии дисков.

Ресурс ремня вариатора

При работе вариатора в ремне возникают циклически изменяющиеся напряжения. Под действием циклического деформирования в элементах ремня необратимые возникают усталостные изменения — появляются микротрещины, надрывы, которые в итоге приводят к разрыву ремня.

Для повышения надежности работы вариатора для производства ремней используются современные износостойкие полимеры, композиционные материалы, применяется армирование, также разрабатываются конструкции с металлическими «цепными» ремнями.

Ресурс вариаторов современных автомобилей, по заверениям производителей, может достигать 150 — 200 тысяч километров, при грамотном обслуживании.

Масло для вариатора

Правильное подобранное масло позволяет значительно повысить ресурс и надежность вариатора.

Масло, залитое в вариатор должно обеспечивать следующие функции:

• смазывание поверхостей подвижных деталей;
• отвод тепла от нагретых элементов;
• удаление мелких частиц износа из зоны контакта трущихся деталей;
• предотвращении коррозии металлических поверхностей;
• сохранять характеристики в широком диапазоне рабочих температур.

Получается, что с одной стороны масло должно смазывать подвижные детали, с другой — не допускается проскальзывания ремня. Добиться этого помогает специальное масло низкой вязкости с присадками, отличающееся, от того, что заливают в в редукторы, коробки передач и т.д.

Важным фактротом надежности вариатора является и своевременная замена масла. На современных автомобилях масло в вариаторе рекомендуется менять не реже, чем каждые 30 тысяч километров пробега.

Вариатор (CVT) — бесступенчатая вариаторная коробка передач

Вариатор (CVT) — бесступенчатая коробка передач, которая в определенном диапазоне позволяет добиться максимально плавного изменения передаточного числа. Главным отличием вариаторной коробки передач от аналогов является достаточно эффективное использование мощности ДВС.

Коробка CVT (от англ. Continuously Variable Transmission, «все время изменяющаяся трансмиссия») позволяет наилучшим образом изменять крутящий момент от ДВС, передаваемый на колеса, с учетом нагрузок на двигатель, скорости движения ТС и т.д. В результате вариатор позволяет добиться высокой топливной экономичности.

Отличительные особенности, устройство и принцип работы вариатора

Начнем с того, что существует несколько типов вариаторных КПП, однако на автомобилях используется клиноременный и тороидный вариатор, при этом клиноременной вариатор встречается намного чаще.

Устройство современной коробки-вариатора включает в себя такие элементы:

• Специальный механизм, который отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на вариатор, а также разъединяет коробку и ДВС при постановке на нейтральную передачу;
• Сама коробка-вариатор (другое название «вариаторная передача»), а также отдельный механизм, который позволяет автомобилю двигаться назад;
• Электронная система управления коробкой с входными и выходными датчиками;

Что касается самой КПП, клиноременной вариатор включает в себя одну или две ременные передачи. Такая передача фактически является двумя шкивами, которые соединяются при помощи клиновидного ремня. Шкив образует пара конических дисков, причем диски могут сдвигаться и раздвигаться. Так удается менять диаметр самого шкива.

Чтобы сдвинуть конусы, задействовано гидравлическое давление, усилие пружины и центробежная сила. Конические диски расположены под углом наклона 20°. Это позволяет ремню перемещаться по поверхности шкива, при этом сопротивление минимально.

На начальном этапе такие вариаторы оснащались ремнем из резины, однако ресурс самого ремня оказывался небольшим. Сегодня вместо резины устанавливается металлический ремень вариатора. Такой ремень прочный и гибкий, при работе КПП создается меньше шума, а также решение служит заметно дольше, чем резиновый аналог.

Данный тип отличается от клиноременного вариатора тем, что крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи во время ее точечного контакта с коническими дисками. При этом сами конические диски выполнены из прочной стали, а клиноцепной вариатор имеет наилучший КПД.

Что касается управления вариатором, система электронная, производит синхронное изменение диаметра шкивов с учетом режимов работы двигателя автомобиля. Также осуществляется управление сцеплением и планетарным редуктором.

Еще добавим, что тороидный вариатор отличается от описанных выше ременных и цепных аналогов тем, что имеет два соосных вала. Такие валы имеют сферическую или тороидную поверхность. Между валами зажимаются ролики.

Чтобы изменить передаточное число в таком вариаторе, необходимо менять положение роликов. При этом крутящий момент передается посредством сил трения между рабочими поверхностями.

Как работает вариатор в автомобиле

Если говорить о принципе работы вариаторной коробки, диаметр шкива вариатора постоянно изменяется. Изменение реализует сервопривод. Когда автомобиль только трогается с места, ведущий шкив вариатора имеет самый малый диаметр, то есть конические диски полностью разведены.

Как видно, вариатор путем уменьшения и увеличения диаметров шкивов позволяет двигателю работать в оптимальном режиме, чтобы получить максимум мощности и добиться лучшей динамики.

Плюсы и минусы вариатора

Прежде всего, такая трансмиссия является бесступенчатой. Это значит, что во время езды отсутствует необходимость переключаться на так называемы «ступени», при этом происходит постоянное преобразование крутящего момента, нет задержек между переключениями со ступени (передачи) на ступень.

В результате достигается максимальный комфорт при езде на машине с вариатором. Однако данное решение не лишено недостатков. Прежде всего, установка такой трансмиссии предполагает определенные ограничения по мощности и крутящему моменту, то есть вариатор не ставят на автомобили с мощным двигателем. Еще одним минусом является сложность устройства самой вариаторной коробки передач, низкая ремонтопригодность и дороговизна самого ремонта вариатора.

Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) «классического» типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.

Плюсы и минусы контрактного мотора или коробки. Преимущества контрактных агрегатов, возможные нюансы и недостатки после покупки контрактного мотора и КПП.

Что такое КПП в автомобиле: назначение коробки передач, виды коробок передач, принцип работы, отличительные особенности трансмиссий.

Почему начинает капать или течет моторное масло на стыке двигателя и КПП. Как точно определить причину утечки смазки, способы диагностики и ремонта.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.

Как устроен вариатор

Вариатор — особый подвид автоматических коробок передач. Придуманный много лет назад, распространение он получил только сейчас.

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 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 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 . 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.

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.

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.

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 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.

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.

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».

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, V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор . 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 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 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.

КАК РАБОТАЕТ ВАРИАТОР CVT

Впервые патент на вариатор CVT был зарегистрирован в далёком 1886 году, эта технология совершенствовалась и оттачивалась. Сегодня многие производители автомобилей, включая General Motors, Audi, Honda, Mitsubishi, Toyota и Nissan, разрабатывают трансмиссии по технологии CVT.
В данной статье мы познакомимся, как работает вариатор CVT в типичной заднеприводной машине, а также по ходу ответим на некоторые вопросы:
Насколько эффективен вариатор CVT по сравнению с обычной планетарной автоматической трансмиссией?
Из чего он состоит и как эти части работают вместе? Какие преимущества дает вариатор CVT по сравнению с классическим автоматом? Какие недостатки? Какие впечатления производит бесступенчатая трансмиссия CVT на ходу?
Какие производители используют CVT?
Где используют вариаторы CVT кроме автомобилей?
Во-первых, сравним вариатор CVT с традиционным автоматом.
ОСНОВЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ КПП
Если Вы читали нашу статью «Как работает автомат», то Вам известно, что основная задача автомата – позволить двигателю работать в узком диапазоне входных скоростей и получать широкий диапазон скоростей на выходе.
Без трансмиссии машины ехали бы на одном передаточном числе, которое подбиралось бы исходя из желаемой скорости передвижения. Если такая скорость была бы 120 км/ч, то передаточное число соответствовало бы 3-й передаче современной механики.
Полагаем, что Вы никогда не пытались ездить только на 3-й передаче. А если попробовать, то станет очевидно, что машина совсем не ускоряется на средних оборотах, а на высоких скоростях двигатель ревет около красной зоны. Такая машина очень быстро бы ломалась.
Итак, КПП максимально эффективно использует крутящий момент двигателя для работы на определенной скорости.
В традиционном автомате шестерни передач буквально зацепляются. Комбинация планетарных передач создает все необходимые передаточные числа, обычно для 4-х передач вперед и одной задней передачи. Когда осуществляется переключение передач в таком автомате, водитель чувствует легкие толчки при включении каждой передачи.
ОСНОВЫ ВАРИАТОРА CVT
В отличие от традиционного автомата бесступенчатые трансмиссии не имеют внутри набора разных шестерен, что означает отсутствие зацепляющихся друг с другом зубчатых колес. Самый распространенный вариатор CVT работает на замысловатой системе из шкивов, позволяющей реализовывать бесконечное количество передаточных чисел между максимальными и минимальными значениями без дискретных шагов или переключений.
Далее рассмотрим различные типы вариаторов CVT: клиноременные, тороидные и гидростатические.
КЛИНОРЕМЕННЫЙ ВАРИАТОР CVT
Если заглянуть внутрь автоматической трансмиссии, мы увидим сложный мир шестерен, тормозов, сцеплений и управляющих устройств. Постоянно изменяющаяся трансмиссия по сравнению с этим миром – сама простота. Большинство вариаторов CVT состоят из трех основных компонентов:
Очень прочный металлический или резиновый ремень
Переменный "ведущий" шкив
Выходной "ведомый" шкив
Вариатор CVT имеет также различные микропроцессоры и датчики, но первые три элемента выполняют всю основную работу.
Шкивы с изменяемым диаметром – сердце любого вариатора CVT. Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, расположенных лицом друг к другу. Ремень ездит в желобке между этими конусами. Ремни из резины выполняются в форме клина. Сечение такого ремня напоминает форму V и увеличивает коэффициент трения такого ремня о шкив.

Шкивы с изменяемым диаметром

Когда оба конуса расположены далеко друг от друга (диаметр увеличивается), ремень опускается ниже в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда конусы сближаются (диаметр увеличивается), ремень поднимается в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива увеличивается. Вариаторы CVT могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или напряжение пружин для создания усилия, необходимого для смещения конусов относительно друг друга.
Шкивы с переменным диаметром всегда идут парами. Один шкив является ведущим и соединяется с коленным валом двигателя. Ведущий шкив также называют входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя входит в трансмиссию. Второй шкив называют выходным шкивом, так как он передает энергию к карданному валу.
Когда оба конуса расположены далеко друг от друга (диаметр увеличивается), ремень опускается ниже в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда конусы сближаются (диаметр увеличивается), ремень поднимается в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива увеличивается. Вариаторы CVT могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или напряжение пружин для создания усилия, необходимого для смещения конусов относительно друг друга.
Шкивы с переменным диаметром всегда идут парами. Один шкив является ведущим и соединяется с коленным валом двигателя. Ведущий шкив также называют входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя входит в трансмиссию. Второй шкив называют выходным шкивом, так как он передает энергию к карданному валу.

Расстояние между центром конусов и местом контакта желоба и ремня называется радиусом основания делительного конуса. Когда конусы расходятся, ремень опускается, и радиус основания делительного конуса уменьшается. Когда конусы сходятся, ремень поднимается, и радиус основания делительного конуса (далее радиус) увеличивается. Соотношение радиусов основания делительного конуса ведущего шкива к ведомому определяет передаточное число. Когда один шкив увеличивает радиус, другой уменьшает свой радиус, чтобы поддерживать натяжение ремня. Изменение радиусов шкивов зависит друг от друга, что создает бесчисленное множество передаточных соотношений – от низкого до высокого и любого между ними. Например, радиус ведущего шкива мал, радиус ведомого шкива велик, тогда уменьшается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “низкой” передаче. Когда радиус ведущего шкива велик, то радиус ведомого шкива мал, тогда увеличивается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “высокой” передаче. Следовательно, в теории вариатор CVT реализует бесконечное число "передач" и может их выбирать в любое время на любой скорости двигателя и машины.
Эта простота и бесступенчатая природа вариатора CVT делают его идеальной трансмиссией не только для машин, но для многих других технических устройств и орудий. Вариаторы CVT используются во многих мощных инструментах и прессах для сверлильных станков. Их успешно применяют в тракторах, снегоходах и моторных скутерах. Во всех этих случаях трансмиссия работает при помощи резинового ремня высокой плотности, который может скользить и вытягиваться, что снижает его эффективность.
Применение новых материалов сделало вариатор CVT еще надежнее и производительнее. Важным шагом вперед стало использование металлических ремней для соединения шкивов. Эти гибкие ремни, состоящие из ряда (обычно 9 или 12) тонких стальных лент, фиксируют очень прочные пластины металла.

Металлические ремни не скользят и служат гораздо дольше, что позволяет вариатору CVT выдерживать больший крутящий момент двигателя. Они также тише, чем приводимые резиновыми ремнями вариаторы CVT.
ТОРОИДНЫЙ ВАРИАТОР CVT
Другой вариант вариатора CVT – тороидная система вариатор CVT – заменяет ремни и шкивы на колеса и ролики.

Nissan Extroid с тороидным вариатором CVT

Эта система на первый взгляд кажется отличной от клиноременного вариатора, но все ее компоненты выполняют аналогичные функции и приводят к одному результату – к постоянно изменяющейся трансмиссии. Вот как она работает: Один диск соединяется с двигателем. Это эквивалент ведущего шкива.Другой диск соединен с карданным валом. Это эквивалент ведомого шкива.Ролики или колеса, расположенные между дисками, выполняют задачу ремней, передавая мощность с одного диска на другой.

rotation — вращение, equal — ровно, slower — медленнее, faster — быстрее. Колеса могут вращаться вокруг двух осей. Они вращаются вокруг горизонтальной оси или наклоняются наружу или внутрь относительно вертикальных осей, что позволяет колесам соприкасаться с дисками в разных областях. Когда колеса контактируют с ведущим диском около центра, они вынуждены контактировать с ведомым диском около обода, что приводит к уменьшению скорости и увеличению крутящего момента (то есть низкая передача). Когда колеса контактируют с ведущим диском около обода, они вынуждены контактировать с ведомым диском около центра, что приводит к увеличению скорости и уменьшению крутящего момента (то есть высокая передача или овердрайв). Простой наклон колес непрерывно меняет передаточное соотношение механизма.
ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ВАРИАТОР CVT
Клиноременный вариатор CVT и тороидный вариатор CVT – примеры фрикционных вариаторов CVT, которые работают за счет изменения радиуса контактных точек между двумя вращающимися объектами. Но есть еще один тип вариатора CVT, известный как гидростатический вариатор CVT, который использует насосы переменного объема для варьирования потока жидкости в гидростатические моторы. В данном устройстве вращательное движение коленвала двигателя приводит в действие гидростатический насос. Этот насос преобразует вращательное движение в поток жидкости. В свою очередь ведомый гидростатический двигатель на выходе преобразует поток жидкости обратно во вращательное движение.

Гидростатический вариатор CVT

Часто гидростатическую трансмиссию сочетают с планетарной передачей и сцеплением для создания гибридной системы, называемой гидромеханической трансмиссией. Гидромеханическая трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к колесам тремя разными способами. На малых скоростях мощность передается гидравлически, а на больших — механически. Между этими крайними положениями трансмиссия использует и гидравлику, и механику для передачи крутящего момента. Гидромеханическая передача идеальна для спецтехники в тяжелых условиях работы, например, в сельскохозяйственных тракторах.
ПРЕИМУЩЕСТВА ВАРИАТОРА CVT
Постоянно изменяющиеся трансмиссии становятся все более популярными не просто так. Их выделяют несколько преимуществ, которые нравятся и водителям и сторонникам экологии. Таблица ниже описывает ключевые черты и преимущества вариатор CVT.
Постоянное, бесступенчатое ускорение от полной остановки до скорости трассы -Исключает "толчки переключения" – делает езду более гладкой
Позволяет двигателю постоянно находиться в оптимальной мощностной зоне независимо от скорости движения — Улучшает расход топлива
Лучшая реакция на команды водителя, такие как изменение положения дроссельной заслонки и скорости — Исключает поиск оптимальной передачи при потере скорости, особенно когда машина едет в гору.
Меньшие потери мощности в вариаторе CVT, чем в обычной автоматической трансмиссии — Лучшее ускорение
Более оптимальные обороты двигателя на любой скорости — Лучший контроль вредных выхлопов
Позволяет реализовывать автоматические версии механических трансмиссий — Замена неэффективного гидротрансформатора
Теперь рассмотрим ощущения водителя при езде в машине с вариатором CVT.