Бесступенчатая трансмиссия — трансмиссия автомобиля с бесступенчатым изменением передаточного отношения. Позволяет плавно изменять передаваемый от двигателя по трансмиссии крутящий момент и частоту вращения в большей части своего силового диапазона (или во всём силовом диапазоне).

Типы бесступенчатых трансмиссий Фрикционная бесступенчатая трансмиссия Трансмиссия, в которой преобразование крутящего момента и частоты вращения осуществляется фрикционными передачами. Под таковыми в первую очередь подразумеваются вариаторы различных конструкций. Гидродинамическая бесступенчатая трансмиссия Трансмиссия, в которой преобразование крутящего момента и частоты вращения осуществляется гидродинамическими передачами. Под таковыми в первую очередь подразумеваются гидротрансформаторы различных конструкций. Гидрообъёмная бесступенчатая трансмиссия Трансмиссия, в которой преобразование крутящего момента и частоты вращения осуществляется гидрообъёмными преобразователями. Конструкция такой трансмиссии предполагает связанные общей линией как минимум один объёмный гидронасос и как минимум один объёмный гидромотор, при этом один из них должен быть управляемый. Электромеханическая бесступенчатая трансмиссия Трансмиссия, в которой преобразование крутящего момента и частоты вращения осуществляется механическими и электрическими передачами. Конструкция такой трансмиссии предполагает некую комбинацию из электрических вращающихся машин, способных работать в качестве электрического генератора и электрического двигателя, при этом одна из электрических машин всегда связана с двигателем внутреннего сгорания автомобиля. Комбинированная бесступенчатая трансмиссия Любая произвольная комбинация вышеупомянутых типов трансмиссий.

Фрикционная бесступенчатая трансмиссия

В основе большинства современных автомобильных вариаторов — клиноременная передача. Левая боковина на ведущем шкиве и правая на ведомом подвижные. Зазор между боковинами в простейшем случае определяется центробежным регулятором, также могут применяться нагрузочные муфты. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.

Ременная передача целесообразна для мопедов и автомобилей особо малого класса; для более тяжёлых машин применяется цепная передача на том же конструктивном принципе.

Такая трансмиссия сама по себе не может ни стоять на месте, ни двигаться задним ходом — потому в большинстве автомобилей с вариаторами имеются гидротрансформатор и один планетарный ряд. Существует гибрид вариатора и робота — вариатор со сцеплением. В мопедах — автоматическое (центробежное) сцепление.

Вариатор не может работать с огромными крутящими моментами — на «низких передачах», используемых для резкого старта и форсирования препятствий, ведущий шкив имеет минимальный размер, и весь крутящий момент передаётся через минимальную площадь ремня. Возможна прокрутка ремня, что очень вредно — царапается шкив, что ускоряет износ всего вариатора. На плохих дорогах бывает и такое: машина буксует на льду, добуксовывает до дороги и цепляется за неё, что тоже может привести к прокрутке. Этому есть несколько решений: Электроника ограничивает мощность мотора в рискованных режимах. Планетарный ряд, расположенный после вариатора, преобразует скорость в силу и этим частично разгружает вариатор (линейка трансмиссий Subaru Lineartronic). Всю нагрузку берёт на себя стартовая передача, действующая в обход вариатора (Toyota Direct-Shift CVT, появившаяся в 2018 — некоторые модели Toyota Corolla, Lexus UX200).

Применение Вариатор в качестве трансмиссии на колёса применяется широко: В автомобилях класса до малого: (DAF 600 и последующие до DAF 66, 1959—1975; Ford Fiesta, 1983—2002; Fiat Uno, 1983—89). Именно на них проявляются преимущества вариатора и не важны недостатки. В мотороллерах.

Вариатор применяется нечасто: В автомобилях классов до семейного (Toyota Corolla, Subaru Legacy), лёгкий и средний кроссовер (Nissan Qashqai, Subaru Forester). Существуют производители (в основном японские), специализирующиеся именно на вариаторных авто.

Вариатор не применяется: В крупных и внедорожных автомобилях. Вариатор на такие нагрузки не способен. В гоночных и спортивных автомобилях. Разработки по гоночным вариаторам, начавшиеся в конце 1980-х, были пресечены правилами гонок. Спорткар повторяет некоторые черты гоночного, и потому вариатора (даже механико-вариаторного гибрида на манер Toyota Direct-Shift CVT) иметь в принципе не может.

История вариаторных трансмиссий Первая бесступенчатая трансмиссия была запатентована в 1886 году. С 1950-х годов бесступенчатые трансмиссии широко применялись для бортовых авиационных электрогенераторов, приводимых в действие вспомогательными двигателями.

Первая автомобильная бесступенчатая трансмиссия c резиновыми клиновыми ремнями была применена в малогабаритных голландских автомобилях DAF (DAF 600), а после продажи отделения DAF, выпускавшего пассажирские автомобили, патент унаследовала Volvo.

В 1987 году клиновые вариаторы с цепным приводом были запущены в массовое производство Ford и FIAT (Ford Fiesta, FIAT Uno). В то же время Subaru наладило производство своей CVT, которую поставляло и поставляет другим автопроизводителям.

В конце 1990-х годов вариаторы начали устанавливать и на машины среднего класса, взамен традиционных гидромеханических АКПП.

Комбинированная трансмиссия

Toyota Direct-Shift CVT Механико-вариаторный гибрид, призванный побороть главный недостаток вариатора — проблемы со стартом и проходимостью. Состоит из вариатора и стартовой зубчатой передачи, действующей в обход вариатора. Последняя работает в самых сложных для вариатора режимах — старте и вытаскивании из грязи.

e-CVT (планетарно-электрический «вариатор» гибридных автомобилей) e-CVT применяется в гибридных автомобилях. В основе трансмиссии лежит узел PSD (Power Split Device, устройство распределения мощности), представляющий собой планетарную передачу, где «солнце» соединено с генератором (MG1), водило — с двигателем внутреннего сгорания, а коронная шестерня — с тяговым электродвигателем (MG2) и через трансмиссию с колёсами.

Поскольку передаточные числа планетарной передачи постоянны, механическая связь между элементами жёсткая, однако распределение потоков мощности изменяется за счёт управления нагрузкой и режимом работы мотор-генератора. Управление осуществляет электронный контроллер гибридной системы: мотор-генератор может работать как генератор или как электродвигатель, вращаясь в широком диапазоне оборотов, что обеспечивает плавное, бесступенчатое изменение скорости автомобиля. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором, не теряется и используется для питания тягового электродвигателя или зарядки батареи. Такая схема реализована в гибридной системе Toyota Hybrid Synergy Drive и аналогичных системах других производителей. Первым серийным автомобилем с такой трансмиссией стал Toyota Prius, поступивший в производство в 1997 году, после чего схема получила широкое распространение в гибридных автомобилях Toyota.

См. также Коробка передач Механическая коробка передач Автоматическая коробка передач Роботизированная коробка переключения передач Преселективная коробка передач Вариатор

Ссылки Как устроен вариатор // drive.ru Устройство и особенности автомобильных вариаторов // icarbio.ru Вариатор. Бесступенчатая трансмиссия // motorpage.ru Вариатор (вариаторная коробка передач). Подробно — что это такое и как вы его можете убить. // Avto blogger.ru, 2017

Литература

Примечания

Категория:Трансмиссия Категория:Автомобили с бесступенчатой трансмиссией