Как работает вариатор CVT

Говорят, старую собаку нельзя научить новым командам. Но вариатор - continuously variable transmission (CVT) или постоянно изменяющаяся трансмиссия, принципы которого Леонардо да Винчи сформулировал более 500 лет, сегодня вытесняет традиционную планетарную автоматическую трансмиссию в некоторых машинах.

Далее рассмотрим различные типы вариаторов CVT: клиноременные, тороидные и гидростатические.




Клиноременный вариатор CVT
Если заглянуть внутрь автоматической трансмиссии, мы увидим сложный мир шестерен, тормозов, сцеплений и управляющих устройств. Постоянно изменяющаяся трансмиссия по сравнению с этим миром – сама простота. Большинство вариаторов CVT состоят из трех основных компонентов:
Очень прочный металлический или резиновый ремень
Переменный \"ведущий\" шкив
Выходной \"ведомый\" шкив
Вариатор CVT имеет также различные микропроцессоры и датчики, но первые три элемента выполняют всю основную работу.




Шкивы с изменяемым диаметром – сердце любого вариатора CVT. Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, расположенных лицом друг к другу. Ремень ездит в желобке между этими конусами. Ремни из резины выполняются в форме клина. Сечение такого ремня напоминает форму V и увеличивает коэффициент трения такого ремня о шкив.

Когда оба конуса расположены далеко друг от друга (диаметр увеличивается), ремень опускается ниже в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда конусы сближаются (диаметр увеличивается), ремень поднимается в желобе, а радиус петли ремня вокруг шкива увеличивается. Вариаторы CVT могут использовать гидравлическое давление, центробежную силу или напряжение пружин для создания усилия, необходимого для смещения конусов относительно друг друга.

Шкивы с переменным диаметром всегда идут парами. Один шкив является ведущим и соединяется с коленным валом двигателя. Ведущий шкив также называют входным шкивом, потому что именно через него энергия двигателя входит в трансмиссию. Второй шкив называют выходным шкивом, так как он передает энергию к карданному валу.

Расстояние между центром конусов и местом контакта желоба и ремня называется радиусом основания делительного конуса. Когда конусы расходятся, ремень опускается, и радиус основания делительного конуса уменьшается. Когда конусы сходятся, ремень поднимается, и радиус основания делительного конуса (далее радиус) увеличивается. Соотношение радиусов основания делительного конуса ведущего шкива к ведомому определяет передаточное число. Когда один шкив увеличивает радиус, другой уменьшает свой радиус, чтобы поддерживать натяжение ремня. Изменение радиусов шкивов зависит друг от друга, что создает бесчисленное множество передаточных соотношений – от низкого до высокого и любого между ними. Например, радиус ведущего шкива мал, радиус ведомого шкива велик, тогда уменьшается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “низкой” передаче. Когда радиус ведущего шкива велик, то радиус ведомого шкива мал, тогда увеличивается скорость вращения ведомого шкива, что приводит к “высокой” передаче. Следовательно, в теории вариатор CVT реализует бесконечное число \"передач\" и может их выбирать в любое время на любой скорости двигателя и машины.

Эта простота и бесступенчатая природа вариатора CVT делают его идеальной трансмиссией не только для машин, но для многих других технических устройств и орудий. Вариаторы CVT используются во многих мощных инструментах и прессах для сверлильных станков. Их успешно применяют в тракторах, снегоходах и моторных скутерах. Во всех этих случаях трансмиссия работает при помощи резинового ремня высокой плотности, который может скользить и вытягиваться, что снижает его эффективность.