И снова про вариатор. Что, зачем и почему?
Правда и вымыслы
Во время полусонного постпраздничного затишья, мы решили вернуться к базовым темам и снова вспомнить о вариаторах, о которых несмотря ни на что продолжают рассказывать сказки и невероятные, противоречащие здравому смыслу, истории.
Начнём с начала. Всем известно, что в любом автомобиле есть коробка передач, которая помогает мотору приспособиться к различным скоростям и нагрузкам. Но вот беда, и механика, и автомат, по сути, набор пар шестерёнок с фиксированным отношением, и чтобы поменять отношение, эти пары нужно переключать, на время смены отсоединяя двигатель от ведущих колёс. При этом возникают рывки и мотор работает ступенчато – то на высоких, то на низких оборотах. Однако есть способ соединить его с колёсами без ступеней, и называется такая трансмиссия – вариатор. Основной и важнейший 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 громоздкие и выдерживают лишь небольшие нагрузки. Поэтому главными проблемами при вживлении вариатора в автомобиль стали уменьшение размеров и увеличение перевариваемого крутящего момента. Разные компании шли разными путями, и не у всех 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 передающего звена в мощных автомобилях не годится. Исследования и эксперименты привели к выводу, что единственный материал, выдерживающий необходимые нагрузки, это сталь.
И сегодня именно стальной ремень, зажатый между двумя парами конусных шкивов, 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, и 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, процесс напоминает плавный эскалатор.