Вариаторы. Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико

Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор позволяет бесступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.

Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны.

. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. " Спортивный" стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора - спокойное, плавное движение

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, - с ведущими колесами. Шкивы раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно - когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу; если радиусы равны - передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.

В торовых вариаторах вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Один диск (ведущий) соединяется с коленвалом двигателя, другой (ведомый) — с трансмиссией. К дискам прижимаются ролики, которые могут вращаться вокруг горизонтальной оси, передавая крутящий момент, и смещаться относительно вертикальной, соприкасаясь с дисками в разных точках. Изменяя положение роликов, меняем передаточное отношение. Если ролик соприкасается с ведущим диском по малому радиусу, то с ведомым он контактирует по большому — получаем понижающую передачу. При вращении по одинаковым радиусам передача будет прямой, а если ролик прижат к ведущему диску по большему радиусу — повышающей.

Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, чем клиноременные. При этом им присущи недостатки клиноременных, так как усилие передается также за счет трения. Торовый вариатор дороже, ввиду того, что для изготовления его деталей требуется высокопрочная сталь, а для смазки — специальное фрикционное масло.

Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.

Карданная передача

Карданная передача (КП) предназначена для передачи крутящего момента между подвижными относительно друг друга узлами и механизмами.

Карданный шарнир был изобретен итальянским математиком Джироламо Кардано, математическое описание шарнира дал английский математик Роберт Гук.

В общем случае КП состоит из карданных шарниров, карданных валов, и компенсирующего соединения.

Различают карданные шарниры упругие и жёсткие, равных (ШРУС) и неравных угловых скоростей.

1, 2 – валы 3, 5 – вилки 4 - крестовина

Упругие шарниры передают момент между валами с пересекающимися под углом 2-3 градуса осями в результате упругой деформации соединения элементов.

Жёсткие КШ неравных угловых скоростей передают крутящий момент вследствие подвижного соединения жёстких деталей.

При повороте вала 1 вокруг оси на угол α вал 2 поворачивается вокруг своей оси на угол β; tgα =tgβ · cosγ (β ≤ α)

Равенство углов α и β наступает через каждые 90˚ поворота вала 1.

При γ ≈ 15-20˚ следует применять КШ равных угловых скоростей

1 – ведущий вал 2 – карданный шарнир 3 – компенсирующее устройство 4 – ведомый вал

V₃=ω, b=ω ₂ · a

Равенство ω ₁=ω ₂ возможно, если a=b. Это условие выполнимо, если Θ =Ψ, т.е. точка Б лежит на биссектрисе угла 180- γ.

Конструктивно это условие обеспечивается разными способами. Простейшее решение – сдвоенный карданный шарнир

В 1923 г. немецкий изобретатель К.Вайс запантетовал шариковый карданный шарнир с делительными канавками. В 1925 г. появляется кулачковый шарнир «Тракта»