КЛИНОРЕМЕННЫЕ ВАРИАТОРЫ

Впервые на серийном автомобиле трансмиссия с клиноременным вариатором DAF Variomatic была использована в 1950 г. В трансмиссии Variomatic использовался бесконеч­ ный резиновый приводной ремень, зажатый между коническими поверхностями шкивов. Расстояние между двумя половинками шкивов изменялось, поэтому изменялся рабочий ра­ диус ведущего шкива, а это в свою очередь заставляло изменять радиус ведомого шкива, по­ ловины которого сжимались пружиной. Такая конструкция обладала существенными недос­ татками. Резиновые ремни, расположенные под днищем автомобиля, быстро разрушались, и их замена являлась довольно сложной операцией. Величина передаваемого крутящего момента была небольшой и поэтому такую конструкцию можно было применять только на автомобилях с маломощными двигателями. Кроме того, автомобиль с такой трансмисси­ ей мог двигаться задним ходом с той же скоростью, что и вперед, а это было довольно опасно. Голландский инженер Ван Доорн усовершенствовал конструкцию клиноременного вариато­ ра, заменив резиновый ремень стальным, состоящим из набора отдельных пластин специ­ альной формы.

Принципиальным отличием этой конструкции является то, что такой ремень может пере­ давать не только тяговые, но и толкающие усилия. Ван Доорн использовал свою разработку в конструкции трансмиссии Transmatic, которая могла передавать крутящие моменты вели­ чиной до 150 Н«м. Трансмиссии с вариаторами не имеют нейтральной передачи, и поэтому при остановке автомобиля необходимо отсоединять двигатель от трансмиссии с помощью какого-либо устройства. В трансмиссиях Variomatic и Transmatic для этой цели использова­ лось центробежное сцепление, которое автоматически выключалось и включалось. Трога- нье с места и остановка автомобилей с этими трансмиссиями сопровождались резкими рывками. Компания Subaru (Япония), использовавшая коробку передач с клиноременным вариатором на автомобиле Justy, применила электромагнитное порошковое сцепление с компьютерным управлением. Аналогичное решение использует и компания Nissan на ав­ томобилях Micra с вариатором. Для ограничения скорости заднего хода применяют специ­ альные ограничительные устройства.

Компания Honda разработала свою собственную конструкцию вариатора со сталь­ ным ремнем и шкивами. Для троганья с места и остановки используется многодиско­ вое, мокрое сцепление, управляемое компьютером. Эта трансмиссия устанавливается на автомобиль среднего класса Civic, приводимый в движение 1,6-литровым двигателем, развивающим максимальный крутящий момент 140 Н м. Среди особенностей трасмис- сии следует отметить компьютерный контроль (от электронной системы управления), да­ вления для управления положением половин обоих шкивов вариатора. Эта система обеспечивает оптимальное давление без чрезмерного его увеличения. Слишком силь­ ное «сжатие» снижает механическую

эффективность, а также приводит к преж­ девременному износу ремня и увеличе­ нию шумности работы. Программирова­ ние вариатора на автомобиле Civic обес­ печило хорошее соотношение с режима­ ми экономичной работы двигателя, и это привело к повышению топливной эконо­ мичности автомобиля с вариатором при испытаниях в городском цикле движения, на 15 % по сравнению с топливной эконо­ мичностью автомобиля с обычной четы­ рехступенчатой автоматической короб­

кой передач. Рис. 3.43. Стальной ремень Transmatic

В 1995 г. немецкая компания ZF продемонстрировала автоматическую коробку передач с клиноременным вариатором Ecotronic, в которой использовался гидротрансформатор.

Такое решение усложняет и удорожает конструкцию, но обеспечивает плавное трога- нье с места и интенсивный разгон автомобиля. Наличие гидротрансформатора дает воз­ можность уменьшить диапазон передаточных чисел вариатора, что снижает его размеры и габариты автоматической коробки передач. В настоящее время ZF производит три ва­ рианта таких коробок передач. Наиболее мощный вариант из этого семейства коробок CFT25 имеет стальной ремень шириной 30 мм, планетарную передачу для обеспечения заднего хода, которая включается с помощью многодискового, мокрого сцепления. Ко­ робка передач может передавать крутящий момент до 250 Н«м, что дает возможность ис­ пользовать такие коробки передач на автомобилях среднего класса VW Passat, Ford Mondeo и др. Управление коробками передач ZF осуществляется с помощью компьюте­ ра, программное обеспечение которого обеспечивает адаптивное управление различ­ ными режимами движения.

Автомобили с современными автоматическими коробками передач, использующими ва­ риатор со стальным ремнем, обладают гораздо лучшими показателями топливной экономич­ ности и плавностью работы по сравнению с обычными гидромеханическими автоматами. Надежность и долговечность современных коробок передач с такими вариаторами также довольно высока. Однако широкое применение таких коробок сдерживается в силу не техни­ ческих, а, скорее, психологических проблем. Водители привыкли, что при разгоне автомобиля с обычной механической или автоматической коробками передач они ощущают увеличение частоты вращения двигателя. Автомобиль с вариатором может интенсивно разгоняться и при постоянной частоте вращения двигателя, потому что вариатор поддерживает эту час­ тоту, которая необходима для лучшего разгона. Такая работа обеспечивает наиболее опти­ мальный разгон, но из-за непривычного звука у водителя создается впечатление, что прие­ мистость автомобиля недостаточна.

Для решения этой проблемы некоторые производители были вынуждены адаптировать управляющие системы своих вариаторов для искусственного создания ряда фиксированных передаточных чисел, преодолев, таким образом, психологическую проблему. У водителей та­ ких автомобилей появилась возможность выбора между ручным последовательным (сек- вентальным) переключением передач с фиксированными значениями или бесступенчатым автоматическим управлением. Впервые такая конструкция была использована компанией Nissan в 1997 г. в коробке передач Hyper CVT-M6 (рис. 3.44).

Компания Audi при создании коробки передач с вариатором Multitronic (рис. 3.45) использовала другой принцип. При разгоне обеспечивается увеличение оборотов двигателя с увеличением скорости автомобиля. Такой режим разгона не является са­ мым эффективным, но дает возможность решить психологические проблемы. При экстремальном разгоне управляющая электроника переключает вариатор на опти­ мальный режим работы. Новый подход обеспечил возможность автомобилю Audi A6 с коробкой передач Multitronic показать лучшие результаты по топливной эконо­ мичности и интенсивности разгона по сравнению с таким же автомобилем, но имею­ щим механическую коробку передач. Кроме автоматического режима Multitronic под­ держивает режим секвентального переключения передач с шестью фиксированными передаточными числами. В конструкции используется мокрое многодисковое сцепле­ ние для обеспечения возможности старта с места. Приводной ремень Audi представ­ ляет собой многозвенную цепь, которая передает крутящий момент за счет трения между торцами осей пластин, составляющих цепь, и поверхностями шкивов (рис. 3.46). Гидравлическая система управления вариатором обеспечивает оптимальное усилие сжатия шкивов, не допуская проскальзывания цепи и обеспечивая необходимую дол­ говечность вариатора.

Рис. 3.44. Коробка передач Hyper CVT-M6

6. Заказ № 1031. 161

Рис.3.45. Схема коробки передач Multitronic:1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — вариа­ тор; 4 — цепь; 5 — гидронасос; 6 — управляющий блок; 7 — блок электроники

Рис. 3.46. Схема работы вариатора Multitronic: 1 —цепь