Jak funguje variátor — DRIVE

Variátor je speciální podtyp automatické převodovky. Vynalezen před mnoha lety, až nyní se rozšířil.

Při listování v automobilových katalozích se mnozí setkali s následující frází: „Na autě je nainstalován plynule měnitelný variátor.“ Nebo jste tuto frázi mohli vidět v tabulce technických specifikací. Každý ví, co je manuální převodovka (snad kromě Američanů), a každý je již dlouho zvyklý na „automatickou“ (zejména Američané). Variátor je ale málo známá bestie. Ale není to zdaleka nové.

Budete se divit, ale tento vynález nepatří Hondě a dokonce ani Mercedesu. Patent na variátor byl vydán na konci 1490. století! Navíc první variátor byl vynalezen v roce XNUMX. Jeho autorem se ukázal být dobromyslný vousáč Leonardo da Vinci.

První provozuschopný vůz s tímto typem převodovky se ale neobjevil v renesanci, ale až později – zhruba o pět set let později. Převodovka CVT byla standardně instalována na vozech DAF (v té době se pod touto značkou vyráběly nejen nákladní automobily, ale i osobní automobily). Pak začali něco podobného dělat u Volva, ale CVT se rozšířily až teď.

Ve skutečnosti je variátor (nejčastější anglické označení je CVT – nepřetržitě variabilní převodovka), omluvte tautologii, variací na téma automatické převodovky. A jím vybavený vůz se na první pohled nijak neprozradí – pedály jsou pouze dva a páka pro přepínání režimů převodovky – P, R, N, D – je stejná jako u vozu s tradiční automatická převodovka. Všechno je známé. Ale variátor funguje perfektně. Nemá pevný první, druhý ani desátý rychlostní stupeň. Zkuste si představit, kolik hvězd je v našem vesmíru nebo kolik zrnek písku je na všech plážích Země dohromady – CVT má stále mnohem více převodů. A „přepínání“ mezi nimi probíhá hladce a neznatelně.

při startování a „přepínání“ nedochází k otřesům. A ne nadarmo jsme toto slovo napsali v uvozovkách: přepínače jako takové zde nejsou. CVT plynule a plynule mění převodový poměr, když vozidlo zrychluje nebo zpomaluje.

Variátorů je více typů: klínový řemen s kladkami proměnného průměru, řetězový, toroidní. První typ je nejčastější. Pojďme se podívat, jak to funguje.

Variátor klínového řemenu MINI.

Zde je jasný příklad: vezměme dvě tužky (válce) ležící paralelně v určité vzdálenosti od sebe. Utáhneme je gumičkou a začneme jednu z nich kroutit. Druhý se okamžitě začne točit stejnou rychlostí. Pokud jsou ale tužky různých průměrů, začíná úplně jiný příběh – dokud jedna z nich, která je větší, udělá jednu otáčku, druhá, řekněme, dvě.

Variátor je koncipován podobně, pouze průměr jeho „tužek“ se neustále mění. Má dvě kladky, z nichž každá je vyrobena ve formě dvojice kuželů s ostrými konci proti sobě. A mezi řemenicemi je vložen klínový řemen.

Změnou poloměru ohybu řemene kolem hnací a hnané řemenice lze plynule měnit převodový poměr.

Nyní, pokud se každý z párů kuželů může pohybovat k sobě a zpět, dostáváme kladky s proměnným pracovním průměrem. Skutečně, když se kužely od sebe oddálí, bude se zdát, že řemen, který je s nimi v kontaktu svými žebry, spadne směrem ke středu řemenice a bude kolem ní obíhat podél malého poloměru. A když se kužely přiblíží k sobě – ​​po velkém poloměru.

Nezbývá než vybavit obě kladky systémem (zpravidla se jedná o hydrauliku, ale může být i jiný servopohon), který bude přesně synchronně posouvat poloviny první kladky a odtlačovat poloviny druhé od sebe. A pokud je jedna řemenice na hnací hřídeli (která pochází z motoru) a druhá je na hnané hřídeli (která vede ke kolům), pak je možné uspořádat změnu převodového poměru ve velmi širokém rozsahu .

Zbývá přidat jednotku zodpovědnou za změnu směru otáčení výstupního hřídele (pro zpětný chod), a tou by mohlo být řekněme běžné planetové soukolí. A nyní je skříň CVT hotová.

Mimochodem, zajímavá otázka – jaký druh pásu se zde používá? Jednoduchý pás z gumy a tkaniny, jako jsou ty, které otáčejí generátory a další nástavce, by zde samozřejmě nevydržel tisíce kilometrů. Řemeny ve variátorech klínových řemenů mají složitou strukturu.

Řemen v CVT, jak vidíte, není vůbec řemen, ale kompozitní kovová páska.

Může to být ocelová páska s nějakým druhem povlaku nebo sada ocelových lan (pásek) složitého průřezu, na kterých je navlečeno velké množství tenkých příčných trapézových ocelových desek, jejichž okraje jsou v kontaktu s kladkami . Mimochodem, přesně tak bylo možné vytvořit tlačný řemen, který přenáší sílu nejen na polovinu, která běží od hnané k hnací kladce, ale i na polovinu opačnou. Běžný pás by se při pokusu o přenos tlakové síly jednoduše složil, ale ocelový pás by ztuhl.

Široký ocelový řetěz v kontaktu s kužely svými hranami může také fungovat jako klínový řemen. To je přesně ten „řemen“, který funguje v převodovkách CVT vozů Audi.

Jedná se o řetěz používaný v převodovkách Audi CVT.

Zajímavostí je, že k mazání řetězu se používá speciální kapalina, která pod silným tlakem, ke kterému dochází v místě kontaktu s kladkou, mění svůj fázový stav. Díky tomu může řetěz přenášet značnou sílu bez prokluzu i přes velmi malou kontaktní plochu.

Jak přesně bude variátor měnit převodový poměr při akceleraci, závisí na zvoleném ovládacím programu. Pokud při akceleraci v běžném autě roztočíme motor na každý rychlostní stupeň, pak přejdeme na další rychlostní stupeň a tak dále, pak když auto s CVT zrychlí, motor zůstane ve stejných otáčkách (řekněme v otáčkách odpovídající maximálnímu točivému momentu), ale převodový poměr se plynule mění.

To vytváří poněkud zvláštní pocit. Sešlápneme plyn na podlahu, motor dosáhne vysokých otáček a zůstane tam po celou akceleraci a kvílí jako vysavač. Míra zrychlení je však vysoká a přepínáním mezi stupni se neztrácí čas.

V některých případech je však variátor nakonfigurován tak, že akcelerace s ním je spíše jako zvyšování rychlosti u klasické převodovky s postupným zvyšováním otáček motoru.

Samozřejmě, když se pokusíte vyjet do kopce a když auto zpomalí, i přes sešlápnutí plynového pedálu, chytrý variátor nenechá vysoký rychlostní stupeň „zapnutý“. Kladky pro sebevědomý útok na výšky se rychle přesunou zpět, aby zvýšily točivý moment na výstupu z boxu.

A u některých vozů si můžete vybrat režim s několika „virtuálními“ rychlostními stupni (6 nebo dokonce 8), nastavenými elektronicky. Převody, mezi kterými bude variátor prudce přeskakovat, jako u klasické automatické převodovky. V tomto případě můžete libovolně přepínat „rychlostní stupně“. Jako na automatickém stroji s manuálním sekvenčním (sekvenčním) režimem.

Variátor má tedy mnoho výhod. Ale jsou tu i nevýhody. Například „stravitelný“ výkon motoru je podle moderních standardů relativně malý. Ne nadarmo začaly takové krabice svůj pochod kolem světa na autech malé třídy. Již nyní jsou výkonná auta často vybavena buď manuálními převodovkami, klasickými automatickými převodovkami, nebo robotickými převodovkami.

Pravda, pokroky se dělají. A zde nemůžeme nepřipomenout držitele rekordů. Například u Audi A4 2.0 TFSI si variátor klínového řemene Multitronic (s řetězem) bez problémů poradí s průtokem 200 „koní“.

CVT od Audi dokáže na kola přenést výkon přes dvě stě koní.

Někdo by mohl namítnout, že třída D není všechno. U vozů manažerské a business třídy a ještě více u velkého SUV se 200 koní už nedá nazvat tak velkou částkou. Tím ale úspěchy nejmodernějších CVT nekončí. Na crossover Nissan Murano s 3. V6 s výkonem 234 koní je tedy nainstalován variátor klínového řemenu. Jedná se o jeden z největších a nejtěžších modelů vybavených CVT. co bude zítra?

Druhou nevýhodou CVT je poměrně nákladná údržba a opravy, speciální, a tedy drahá převodová kapalina. Variátory řemenů mohou vyžadovat výměnu řemene každých tisíc kilometrů. Olej přitom stojí o něco více než u automatu, ale lze jej měnit o něco méně často – přibližně každých tisíc kilometrů u různých modelů automobilů.

A přesto se CVT stále více rozšiřují na vozech různých tříd a kromě toho obvykle stojí méně než dobré „automaty“ klasického typu.

Jelikož mají CVT nekonečně mnoho převodových stupňů, umožňují motoru pracovat v těch nejvýhodnějších režimech – ať už potřebujeme maximální výkon (na semaforových závodech), nebo naopak plynulost a nejnižší spotřebu paliva (při klidné jízdě). Proto se modely s převodovkou CVT, za stejných podmínek, vyznačují vysokou účinností v kombinaci s neméně slušnou dynamikou.

Mimochodem, v poslední době se u klasických automatických převodovek projevuje tendence ke zvyšování počtu převodových stupňů. V nejnovějších modelech je již 8 rychlostních stupňů (na osobním autě, pozn.). A to právě pro spojení vysoké dynamiky a účinnosti. Dočkáme se brzy automatických převodovek s deseti stupni nebo dokonce dvanácti? Ale CVT jsou už v místech, kam klasické automatické převodovky s jejich přepínatelnými planetovými převody nikdy nedojdou. Koneckonců, počet převodových stupňů ve variátoru je nekonečný.