CVT (Вариатор)

Описание и принцип работы клиноременных вариаторов (CVT)

В последние годы всё чаще слышно про автомобили оснащённые клиноременными вариаторами (CVT). Аббревиатура расшифровывается следующим образом - CVT (Continuously Variable Transmission), что можно перевести как трансмиссия с плавно изменяемым передаточным числом. Этот новый тип трансмиссии устанавливают на автомобили различных марок, включая и все ведущие японские компании по производству автомобилей. Рассмотрим принцип работы и те преимущества, которые даёт новая трансмиссия на примере разработок в этой области у компании NISSAN и ее партнера компании Jatco.

NISSAN лидирует в мире по разработке коробок передач с непрерывно изменяющимся передаточным числом - CVT (фирменное название - Hyper CVT). На выпускаемую в Англии модель MICRA коробка передач CVT устанавливается с 1992 года. Однако CVT, устанавливаемая на автомобили сегмента D c 1997 года - открытие совершенно нового поля деятельности. Этой трансмиссией начали оснащать модели PRIMERA, BLUEBIRD, AVENIR с 1.8 и 2-х литровыми двигателями. Эти машины - не только первые авто из сегмента D, на которые устанавливается CVT, но и первые в мире автомобили с двухлитровым двигателем и такой коробкой передач.

Вариатор CVT предоставляет водителю возможность выбора режимов движения, аналогичных обыкновенным автоматическим коробкам: P-R-N-D-L. В новой коробке CVT М-6 с возможностью выбора фиксированных передаточных отношений, справа от традиционной прорези находится еще одна, по которой рычаг селектора может перемещаться к знакам "плюс" или "минус", означающих повышение или понижение передачи, рис. 2.
При рычаге селектора, находящемся в этой прорези, водитель может пользоваться одним из шести зафиксированных передаточных чисел. Этот рычаг можно просто двигать вперед - назад для переключения на повышающую или понижающую передачу. Новая коробка передач CVT М-6 предлагает водителю больше возможностей при выборе режима движения: спокойное, расслабленное при автоматическом режиме или более динамичное при ручном.

Рис.2. Рычаг селектора CVT M-6

CVT предпочтительней обычной автоматической трансмиссии, так как проще, экономичнее и совершеннее. Как и обыкновенная автоматическая коробка, CVT позволяет водителю не напрягаться выбирая передачи. Но вместо ее фиксированных передаточных чисел, CVT самостоятельно выбирает передачу из бесконечного их количества в соответствии с условиями движения и режимом, выбранным водителем.

Рис.3. Сравнение режимов работы обычной автоматической

трансмиссии и клиноременного вариатора

       Использование традиционной автоматической коробки ведет к повышенному расходу топлива вследствие потерь на внутреннее трение и скольжение в постоянно вращающихся частях планетарных редукторов, к тому же включение и выключение передач может вызывать такие же рывки, как при неудачном переключении передач в ручной трансмиссии.
       В CVT планетарные редукторы и связывающие их элементы заменены двумя шкивами переменного диаметра, связанными сегментированным стальным ремнем. Один из шкивов является ведущим (приводимым во вращение двигателем), а другой - ведомым, от которого идёт привод на колёса. Схему работы CVT можно понять из рисунка 4. Привод включается через электромагнитное сцепление. Система настроена на оптимальное использование режима работы двигателя и обеспечивает идеальную плавность при изменении передаточного числа.
       Чтобы использовать больший крутящий момент двухлитрового двигателя, в новой CVT использован более широкий и крепкий стальной ремень, а система управления шкивами работает под более высоким давлением жидкости в магистрали (до 35 атм.!!!). Привод ведущего шкива регулируется гидротрансформатором, сходным с обычными автоматическими трансмиссиями, вместо электромагнитного сцепления. Этот гидротрансформатор позволяет автомобилю, оснащенному новой CVT, медленно двигаться при отпущенной тормозной педали, что облегчает парковку и троганье на подъемах.

Рис 4. Принцип работы вариатора типа CVT

Чтобы предотвратить традиционный для гидротрансформатора повышенный расход топлива, NISSAN разработал изолирующий его блокирующий механизм. Благодаря ему, разница в расходе топлива автомобилей с ручной трансмиссией и CVT или CVT М-6 очень мала. Поэтому водитель, остановивший выбор на любой из этих трансмиссий, может пользоваться всеми преимуществами обыкновенной автоматической коробки передач, совмещая их с совершенством и низким расходом топлива CVT.

Рис.5. Расстояние, которое проходят автомобили с

обычной автоматической трансмиссией и CVT, на одном литре топлива

Как и все системы новой трансмиссии, блокировка гидротрансформатора, выполняющего роль сцепления, контролируется электроникой. Контрольный блок CVT управляет всеми ее функциями и узлами: гидротрансформатором, гидравлическим масляным насосом, собственно переключением передач, включая заднюю, а также ручным режимом работы CVT М-6.

Рис.6. Вариатор типа CVT в разрезе

Активизированный селектором, ручной режим CVT М-6 выбирает одно из шести заранее запрограммированных передаточных чисел. Пять из них близки к передаточным числам обыкновенной ручной коробки передач, шестая - оптимально подобрана для экономичного движения на высокой скорости. Далее водитель переключает передачи простыми движениями селектора вперед - назад. Например, при включенной пятой передаче, что высвечивается на специальной шкале панели приборов, два движения селектора назад означают переход на третью передачу, одно вперед - на шестую.
Система разрабатывалась вместе с новыми двигателями и шасси автомобиля на огромном количестве дорог Великобритании, Европы и Японии. Время переключения передач оптимизировано и значительно быстрее времени переключения на ручной коробке. На автомобиле, оборудованном CVT М-6, водитель столь быстро и плавно переключает передачи, особенно понижающие, потому что ему не нужно подстраиваться под обороты двигателя и нажимать педаль сцепления.

Рис.7. Сравнение эффективности работы 5-ти ступенчатой

механической трансмиссии и CVT M-6

Как альтернатива, стандартная CVT имеет спортивный режим, управляемый кнопкой на селекторе(кроме CVT М6). В этом режиме трансмиссия работает в районе оборотов двигателя, при которых достигается максимальная мощность и, как следствие, более быстрый разгон и торможение двигателем. Спортивный режим впервые появился на данном вариаторе CVT.

В заключение отметим, что CVT является куда более совершенным типом трансмиссии по сравнению с традиционными автоматическими коробками передач. Совершенство проявляется в более лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде у автомобилей оснащённых клиноременными вариаторами. И в тоже время, CVT проще по конструкции, чем традиционные "автоматы". Думается, что в недалёком будущем автомобили оснащённые CVT полностью вытеснят машины, оснащённые обычными "автоматами" и сильно потеснят машины с "механикой".

Статья подготовлена с использованием материалов сайтов:

http://www.nissan.ru

http://www.nissan.co.jp

http://old.illan.ru

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФОНД ПОДГОТОВКИ КАДРОВ. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ.
Сайт сделан по технологии "Конструктор школьных сайтов".