Вариатор или бесступенчатая трансмиссия, что это и зачем.
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.
Первый вариатор был придуман 1490 году не безызвестным Леонардо Да Винчи, а запатентован лишь в 1886 году. Первым массовым автомобилем с вариатором стал DAF 600, который впоследствии стал принадлежать Volvo за ним были Ford Fiesta и Fiat Uno.
Как говорит "Википедия" Вариатор - передаточное устройство между двигателем и движителем (колёсами, гребным винтом и т. п.), которое способно плавно изменять коэффициент передачи (отношение скоростей вращения ведущего и ведомого валов) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
Какова же основная идея?
Внешне находясь в салоне машины вариатор себя никак не выдает, тот же селектор передач, что и на автомате (P,N,R,D) те же две педали, но суть совсем в другом. У обычного автомата как и у ручной коробки есть фиксированный набор передач: 1,2. 5,6 и т.д. Вариатор же лишен этого, можно сказать что количество передач вариатора близиться к бесконечности.
Как же это сказывается на автомобиле: нету привычных всем толчков при трогании и "переключении", если быть точнее то и самого переключения нет т.к. вариатор плавно изменяет передаточные числа в зависимости от скорости автомобиля.
Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные…
У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.
Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по большому радиусу.
Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.
Ну и не нужно забывать про узел отвечающий за направление вращения выходного вала (скажем обычная планетарная передача) для заднего хода и в целом готова коробка-вариатор.
Отдельный вопрос какой ремень используется в вариаторах, я думаю всем понятно что обычный резиновый или тканевой ремень вращающий генераторы и иже с ними, тут не пригоден.
Ремень в вариаторе имеет 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.
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.
Но есть у вариатора и один существенный недостаток. малая мощность передачи. Поэтому на сегодняшний день при всех достоинствах вариатора, классические автоматы и механика встречаются гораздо чаще. На сегодняшний день самыми мощными машинами с вариаторами являются 200х сильная Audi A4 и 234 сильный Nissan Murano.
И не знаю можно ли отнести к недостаткам высокую стоимость обслуживания: каждые 100-150 тысяч вариатор может требовать замены ремня, да и масло стоит несколько дороже чем для автомата, но зато реже меняется: каждые 40-50 тысяч.
