КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-1-1024x581
  • 03.11.2021
  • 3187

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. Физические и механические принципы,

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.

Физические и механические принципы, лежащие в основе работы вариатора

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.

КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-2

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.

КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-3

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.

Некоторые особенности материалов и конструкции вариаторов

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.

КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-4

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.

Как работает вариатор с момента старта двигателя

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.
КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-5

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

Недостатки конструкции вариаторов

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.

КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-6

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.

Распространённые поломки вариаторов

Нерегулярная замена масла с пропусками интервалов, агрессивное вождение и неблагоприятные климатические условия – всё это может привести к поломкам вариаторов.

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.
КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-7

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

Как сократить износ вариатора и продлить ему жизнь

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.

КАК УСТРОЕН ВАРИАТОР kak-ustroen-variator-8

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.