Вариатор Toyota RAV4. Мифы и реальность
Как известно, в любом автомобиле есть коробка передач. Она помогает мотору приспособиться к разным скоростям и нагрузкам. Но вот беда: и механика, и обычный автомат — по сути набор пар шестерёнок с фиксированным отношением. Чтобы поменять отношение, эти пары надо переключать и на время смены передач отсоединять мотор от ведущих колёс. При этом возникают неизбежные рывки и мотор работает ступенчато — то на высоких, то на низких оборотах. Но есть способ соединить мотор с колёсами без ступеней. Такая трансмиссия называется вариатор, и основной её принцип — бесступенчатое изменение передаточного отношения.
В теории вариатор устроен просто: два раздвижных шкива с коническим ремнём между ними. Раздвигая и сдвигая половинки шкивов, можно менять диаметр, на котором работает ремень. Меняя диаметр, мы меняем и передаточное отношение. Вообще-то вариаторы далеко не новинка. Уже более ста лет их используют во всевозможном оборудовании, например в печатных станках. Однако там они слишком громоздки и выдерживают лишь небольшие нагрузки. Поэтому главными проблемами при вживлении вариатора под капот автомобиля стали уменьшение размеров и увеличение перевариваемого крутящего момента. Разные компании шли разными путями, и не у всех из них дело заканчивалось удачно. Первые вариаторы — и для стационарного оборудования, и для автомобилей — были с резиновым ремнём. И, представьте, это работало, пока мощность мотора измерялась парой-тройкой десятков лошадиных сил, а крутящий момент не превышал 50 Нм. Но очень скоро стало понятно, что резина в качестве главного передающего звена в мощных автомобилях не годится. Многочисленные исследования и эксперименты привели к выводу, что единственным материалом, выдерживающим необходимые нагрузки, является сталь. И сегодня мы поговорим об одной из самых успешных, проверенной годами конструкции — вариаторе Toyota RAV4 со стальным ремнём.
Именно этот ремень, зажатый между двумя парами конусных шкивов, и меняет бесступенчато передаточное отношение трансмиссии. То есть одну пару шкивов крутит двигатель, другая соединена с ведущими колёсами. Когда первая пара максимально раздвинута, вторая, наоборот, сдвинута вплотную. Это при старте. А по мере разгона вторые шкивы расходятся, ремень проваливается на меньший радиус, а первые синхронно сдвигаются — радиус растёт. Поскольку конусы шкивов гладкие, положений ремня (а значит, и передаточных отношений) может быть бесконечное количество — никаких ступеней, в каждый конкретный миг работы мотора можно обеспечить самое оптимальное с точки зрения экономии или самое мощное, если надо разгоняться, передаточное отношение. Что это даёт? Дело в том, что у мотора есть самая выгодная частота вращения — пик мощности. Обороты в стороне от этого пика тоже возможны и, в общем, используются в механических коробках и обычных автоматах, но эффективность силовой установки вне пика ниже. И только вариатор даёт возможность при нажатой в пол педали газа производить разгон точно на максимуме мощности. При этом вместо шагов по ступеням лестницы передач, ситуация больше напоминает плавный эскалатор.
А теперь о самом интересном в конструкции вариатора Aisin, который как раз и стоит на внедорожнике Toyota RAV4.