КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР

Бесступенчатое переключение передач в вариаторах требует использования достаточно сложного механизма. При этом, что интересно, его принцип действия – напротив, очень прост. Однако реализация его на практике требует использования уникальных и необычных конструкционных решений – от цилиндров с изменяемыми диаметром до плетёных металлических лент-ремней.

В этой статье мы рассмотрим, как устроен вариатор.

В основе работы вариатора лежит принцип изменения передаточного числа в зависимости от увеличения или уменьшения диаметра вращающихся барабанов. Проще говоря, если взять два цилиндра разного сечения, соединить их ремнём, и начать поворачивать один из них, то второй будет поворачиваться быстрее или медленнее.

Эта технология используется во всех трансмиссиях, но по-разному. Самое простое решение – это переключение передач в велосипедах. На педалях установлено несколько звёздочек разного диаметра, на заднем колесе – так же.

Если на педалях выбрана звёздочка минимального диаметра, а на заднем колесе – максимального, то мощность от каждого движения ног хорошо передаётся колесу. Это удобно для езды на подъём, по плохой дороге или при сильном встречном ветре. Скорость будет низкой, но устойчивость – высокой. По сути, заднее колесо делает один оборот на каждые 2–3 оборота педалей.

Если на педалях выбрана звёздочка максимального диаметра, на заднем колесе – минимального, велосипед будет развивать максимальную скорость. Потребуется, конечно, прилагать усилия. По сути, заднее колесо будет делать 2–3 оборота на каждый оборот педалей.

Этот же принцип лежит и в работе вариатора. Только вместо «звёздочек» используется два цилиндра изменяемого диаметра.

Простейшие модели вариаторов состоят из трёх конструкционных элементов:

• Шкив, присоединённый к двигателю. Именно он приводится в движение мотором.
• Шкив, присоединённый к колёсам. Он ведомый, приводится в движение посредством клиноременной передачи.
• Ремень или металлическая цепь, соединяющая эти два шкива.

Современные вариаторы имеют более сложную конструкцию. В неё входит гидроблок, система подшипников и некоторые другие механические элементы, необходимые для работы бесступенчатой трансмиссии.

На шкивах устанавливаются барабаны с изменяемым диаметром. Это – важнейший элемент конструкции, отличающий вариатор от любого другого типа трансмиссии. Изменение диаметра реализовано через систему из двух подвижных дисков, имеющих конусообразную форму.

Проще говоря, на шкиве (не важно, ведущем или ведомом) устанавливается два конусообразных диска. Один из них жёстко зафиксирован, а второй – может двигаться назад и вперёд по оси вращения. Между этими двумя конусами находится передаточный ремень.

Когда подвижный диск приближается к фиксированному, фактический диаметр цилиндра увеличивается. Когда отдаляется – уменьшается. Взаимное движение дисков на ведущем и ведомом валах позволяет создать столько передаточных чисел, сколько требуется, а переключение между передачами производится плавно и бесступенчато.

Передача вращения от ведущего шкива ведомому осуществляется специальным ремнём. Он выполнен не из резины или подобных материалов. При постоянном изменении передаточного числа и высокой скорости вращения подобный ремень износился бы слишком быстро.

В качестве ремня используется специальная стальная лента. Она состоит из множества отдельных металлических элементов, сплетённых и соединённых между собой. Это позволяет ей свободно изгибаться, после чего быстро восстанавливать свою форму.

Для того, чтобы приводить подвижные диски в движение, используется гидравлический механизм. Только такая конструкция создаёт достаточное усилие. Для управления гидравлическим механизмом используется гидроблок, вынесенный за пределы вариатора.

Гидроблок – это «коробка», внутри которой находится сеть каналов. По ним течёт масло. С каналами связаны несколько насосов и плунжеров, которые и перекачивают этот смазочный материал. Когда требуется уменьшить диаметр барабана, к нему подаётся больше масла, давление в системе возрастает, и диск двигается ближе к центру. Когда требуется увеличить диаметр – масло, наоборот, откачивается.

Итак, как работает вариатор:

1. Когда двигатель стартует, требуется обеспечить высокое тяговое усилие, чтобы сдвинуть автомобиль с места. Следовательно, на ведущем шкиве необходимо создать малый диаметр, а на ведомом – большой.
2. Гидроблок накачивает масло к ведущему шкиву, «подталкивая» подвижный диск к центру. От ведомого, наоборот, откачивает.
3. Ведущий шкив начинает вращаться, увлекая за собой передаточный ремень. Он, в свою очередь, раскручивает ведомый барабан, соединённый с колёсами.
4. После старта и разгона требуется обеспечить высокую скорость. Для этого диаметр барабана ведущего шкива увеличивается, а ведомого – уменьшается.
5. Гидроблок, получив команду, начинает накачивать масло в систему ведомого шкива, подталкивая диск.

Во время движения автомобиля диаметры ведущего и ведомого шкивов могут принимать различные значения, чтобы обеспечить именно ту скорость езды, которая необходима водителю.

В теории вариаторы работают плавно и аккуратно. Но реальность значительно отличается от вычислений. В вариаторах имеется огромное количество пар трения – соединённых подвижных металлических элементов.

Большое количество пар трения приводит к механическому износу вариатора. Поэтому все подвижные элементы, включая вращающиеся шкивы и передаточный ремень, должны погружены в масло. Этот смазочный материал уменьшает износ.

Но даже при погружении в масло образуется множество металлической стружки – в том числе и от стального ремня. Для её улавливания вариатор оснащается магнитами, которые необходимо периодически очищать.

Также масло с течением времени изнашивается. Оно загущается, становится более вязким. И, как следствие, также способно привести к поломке вариатора.

Рассмотрим наиболее частые неисправности и способы их устранения:

• Износ подшипников. Они находятся в месте соединения шкивов и корпусов вариатора. Износ подшипников – естественное явление, избежать которого не получится. Он проявляется, как правило, после 50 000 км пробега, и характеризуется неприятным гулом из трансмиссии. Регулярная полная замена масла поможет сократить износ подшипников.
• Рассинхронизация шкивов. Частая проблема, обусловленная пробками в каналах гидроблока. Он не успевает правильно перекачать масло из одного шкива в другой, вследствие чего наблюдаются проскальзывания ремня. Это ощущается как рывки автомобиля при старте, торможении и переключении скоростей. Решение – промывка гидроблока.
• Заклинивание в холодную погоду. Очень распространённая для России проблема. В холодную погоду масло в вариаторе становится вязким, вследствие чего автомобилю приходится проявлять больше усилий на раскручивание валов. Признаки – сниженная мощность, сниженная скорость, увеличенное потребление топлива. В критичных случаях – полная поломка вариатора. Решение – своевременная замена масла.

Кроме того, вариаторы могут перегреваться при работе, особенно в жаркую погоду. Решение очевидно – очистка и промывка лопастей радиатора от пыли и других загрязнений.

Чтобы сократить износ вариатора, необходимо следовать одному простому правилу: регулярно проводить замену масла. Эта процедура не только обновляет смазочный материал в трансмиссии, но и очищает её элементы от каких-либо загрязнений, включая сгустки, металлическую стружку и пыль.

На основе опыта ремонта вариаторов, мы рекомендуем следующие интервалы полной замены масла в вариаторе:

• Каждые 60 000 км – при пробеге до 100 000 км;
• Каждые 40 000 км – при пробеге более 100 000 км.

Проще говоря, первую замену нужно провести на 60 000 км, вторую – на 100 000 км, третью – на 140 000 км, последующие – каждые 40 000 км пробега.

При полной замене масла также необходимо промывать гидроблок. Это очистит его от сгустков смазочного материала и различных загрязнений, включая металлическую стружку.

Провести полную замену масла в вариаторе с промывкой гидроблока можно в нашем сервисном центре. Эта процедура занимает около 2–3 часов, но способна продлить жизнь бесступенчатой трансмиссии в разы.