Коробка вариатор — хамелеон из мира коробок передач
Не так давно, объясняя супруге устройство автомобильной трансмиссии, столкнулся с тем, что не смог внятно донести принцип действия вариаторной коробки передач.
Действительно, не так-то просто. Школьный курс физики упорно толкает на аналогии с несколькими шестерёнками разных диаметров, но это ведь из другой оперы.
Сёрфинг по интернету выдал множество статей, доходчиво объясняющих устройство хитроумного механизма, но слишком развёрнуто. Попробуем в двух словах объяснить, что же такое коробка вариатор.
Вариатор или автомат
Немного теории
Механика твердит о том, что окружающий мир дискретен. В каждой формуле мы имеем дело со строго порционными величинами: ньютоны, килограммы, люксы. Единицы дробятся на более мелкие, но в глубине души остаётся твёрдая уверенность в том, что где-то там есть элементарная и неделимая частица.
В то же время, здравый смысл и взрослый опыт убеждает в обратном: мир плавен и гладок. Капельки воды хоть и образуют океан, но каждая из них уникальна. Объединив одну с другой, мы получим что-то новое. Разъединив их заново, никогда уже не добиться исходной формы.
Среди великих учёных и заядлых технарей, слава богу, тоже есть романтики и чутко понимающие природу люди. Один из них — старина Леонардо да Винчи, которому и приписывают первый проект вариатора.
Наконец, практика
что такое коробка вариатор
С многоступенчатой коробкой передач всё понятно: есть валы и оси, на них нанизаны шестерёнки, которые цепляются друг к другу и, соответственно, вращают друг друга. Шестерёнки имеют разный диаметр, за счёт чего крутящий момент, или, если так можно выразиться — количество и мощность движения, варьирует. Но, как и следует из названия, такая коробка имеет ступени, то есть переключается из одного режима в другой дискретно, иными словами — с разрывами. Эти толчки мы и ощущаем, когда едем с приятелем на «Жигулях».
Но как же избежать таких скачкообразных переключений? Сделать их плавными или вообще исключить из уравнения.
Ключевое слово здесь — «вариатор». Знакомые с латынью подскажут: «изменитель». Механизм, способный менять свои параметры. Не по собственной воле, разумеется, а повинуясь приказам электронной системы управления.
Представим себе ту же шестерёнку, но такую, чтобы она могла менять свой диаметр. Нет, она вовсе не из пластилина, а просто имеет конусовидное сечение при продольном разрезе. Ремень плавно блуждает по такому конусу, меняя диаметр обхвата, а вместе с ним меняется количество передаваемого через него движения.
А теперь возьмём два конуса и посадим их на один вал, рядом друг с другом. Симметрично, остриями внутрь. Меняя расстояние между конусами, мы то увеличиваем зазор между ними, то уменьшаем. Наденем на конструкцию плоский и довольно широкий ремень и попробуем повторить фокус.
Ремень то как бы поднимается над конусами, то опускается. На самом деле, он то приближается к оси вращения конусов, то отдаляется от неё. И как следствие — меняется диаметр обхвата, с ним — скорость движения ремня, а дальше — количество передаваемого им движения.
Плоский ремень тут, разумеется, плохая идея и грубая аналогия. В реальности используется клиновый ремень, имеющий в сечении трапецию. Такой ремень как бы проваливается в зазор между вращающимися конусами, если они разведены достаточно широко, и поднимается при приближении конусов друг к другу.
На практике устройство, конечно же, намного сложнее. И ремень — вовсе не ремень, а составная стальная лента. Конусы шкивов разводятся синхронно и по сложнейшему алгоритму.
Да и видов самих вариаторов великое множество. Но теперь Вы знаете основной принцип, и Вам будет намного проще разобраться.