ТОРОИДНЫЕ ВАРИАТОРЫ

В тороидном вариаторе (рис. 3.47) между двумя колесами со сферической (тороидной) рабо­ чей поверхностью зажимается ролик. Одно колесо является ведущим, а другое — ведомым. Передача крутящего момента обеспечивается силами трения между рабочими поверхностя­ ми колес и ролика. Изменение положения оси ролика в поперечной плоскости приводит к изменению передаточного числа вариатора, равного отношению радиусов окружностей проходящих через точки контакта колес с роликом.

В зависимости от угла поворота ролика ведомое колесо может вращаться с той же ско­ ростью, что и ведущее (если ролик горизонтален), с большей, или меньшей (если ролик пово­ рачивается). При использовании тороидного вариатора в трансмиссии автомобиля так же, как и в случае клиноременного, необходимо

обеспечить возможность получения заднего хода и отключения вариатора от двигателя с помощью сцепления.

Первый патент на конструкцию трансмис­ сии с тороидным вариатором был получен Чарльзом Хаитом еще в 1877 г. Такие транс­ миссии производства Perbury-Hayes предлага­ лись для автомобилей в 1930-е гг., однако они отличались недостаточной величиной переда­ ваемого крутящего момента и низкой долго­ вечностью из-за отсутствия соответствующих материалов и технологий. Основная проблема заключается в том, что передача крутящего момента целиком зависит от трения в контак­

те ролика с колесами, и чем выше передавае­ мый момент, тем больше должна быть сила трения, причем при очень малой площади кон­ такта. Для увеличения трения давление между деталями вариатора должно быть выше, что может привести к повреждению вариатора.

В 1999 г. компания Nissan начала устана­ вливать на некоторых из своих автомобилей, предназначенных для японского рынка, ко­ робки передач Extroid. В этой коробке передач используется сдвоенный тороидный вариатор, разделяющий поток мощности с целью умень­ шения размеров узла. Коробка передач была сконструирована для продольной установки на мощные заднеприводные автомобили и мо­ жет передавать крутящий момент до 300 Н«м, что на сегодняшний день является рекордом для коробок передач с вариаторами.

Возможность передачи таких усилий обес­ печена применением высококачественных сталей и специальных трансмиссионных масел. Усилия сжатия колес и роликов вариатора составляют величину до 10 т. При таких усилиях сжатия повернуть ролик для изменения передаточного числа вариатора не просто.

Рис.3.47. Схема тороидного вариатора

Рис. 3.48. Коробка передач Mazda с тороид­ ным вариатором

Nissan использует оригинальную систему поворота роликов, в которой ролики поворачиваются ав­ томатически при их небольшом смещении относительно оси вращения. Совместно с вариатором в коробке передач Extroid работает гидротрансформатор. Для включения заднего хода использу­ ется планетарная передача, управляемая с помощью многодискового мокрого фрикционного сцепления.

На Токийском автосалоне 1999 г. компания Mazda продемонстрировала трансмиссию, которая включает в себя два тороидных вариатора, двухступенчатую планетарную передачу и два автоматических сцепления (рис. 3.48). При троганьи автомобиля с места планетарная передача понижает передаточное число, в целях получения высокого крутящего момента. На большой скорости привод на колеса осуществляется непосредственно оттороидного ва­ риатора. Коробка передач включает в себя и главную передачу с дифференциалом и пред­ назначена для поперечной установки на переднеприводные автомобили.