Кто придумал вариатор: История бесступенчатой коробки передач — NovaInfo 28

История бесступенчатой коробки передач — NovaInfo 28

1. Якупов А.А.

   Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова

NovaInfo 28, скачать PDF
Опубликовано 9 декабря 2014
Раздел: Технические науки
Язык: Русский
Просмотров за месяц: 11
CC BY-NC

Аннотация

Вариаторы из года в год набирают популярность и находят применение на все более широком спектре автомобилей. Технология разработанная еще Леонардом да Винчи ставится на самые современные автомобили. Что же послужило такому стечению событий? Как вариаторы из использования в мельничных устройствах дошли до применения в автомобилях с гибридными силовыми установками?

Ключевые слова

ВАРИАТОР, БЕССТУПЕНЧАТАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ, ЧАРЛЬЗ ХАНТ, ТОРОИДНЫЙ ВАРИАТОР, ХУБЕРТ ВАН ДООРН, DAF-600, VAN DOORN TRANSMISSIE, РЕКУПЕРАЦИЯ

Текст научной работы

Бесступенчатая коробка передач, вариатор , вид трансмиссии, основанной на передаче крутящего момента трением. Из этого факта всплывают огромные плюсы такой передачи – низкий шум, бесконечное число передаточных чисел, плавная динамика работы. Когда же и кем был придуман первый вариатор?

Над созданием вариатора задумывался сам Леонардо да Винчи. Хоть этот вариатор и отличается от современного, которого мы знаем, вариатора, принцип работы у него был абсолютно такой же. Леонардо да Винчи намеревался использовать его в мельничном деле. Но этот вариатор не нашел применения и его идея осталась «пылится», так и не воплотившись в реальность.

Первый патент на вариатор был получен в 1886 году. Это был тороидный вариатор, его разработал Чарльз Хант. В тороидном вариаторе между двумя колесами со сферической (тороидной) рабочей поверхностью зажимается ролик. Одно колесо является ведущим, а другое — ведомым. Передача крутящего момента обеспечивается силами трения между рабочими поверхностями колес и ролика.

Тороидные вариаторы, компании Perbury – Hayes, применялись на автомобилях в 1930-е годы, однако обладали значительными недостатками (небольшая величина крутящего момента, низкая долговечность), что не позволило им долго просуществовать.

Несмотря на это, работы над вариаторной трансмиссией не прекращались. Конструкторы автомобильной компании DAF (ныне принадлежащей Volva) продолжали работать над вариатором, и уже в 1958 году появился первый серийный автомобиль, оснащенный вариаторной коробкой передач названный Variomatic. Его разработчиком был голландским инженером Хуберт ван Доорн.

DAF-600 малолитражный автомобиль, с 590 кубовым двигателем, и был первым серийным автомобилем, оснащенным ременным вариатором. Variomatic – ременный вариатор, который обладал опять таки теми же недостатками: низкий крутящий момент – не выдерживал нагрузок, если объем двигателя превышал 1000 см³ и малая долговечнсоть – 30 000 км., для самого ремня.

С ростом мощности автомобилей, начали обнаруживаться те самые явные недостатки вариатора. С 80-х годов, вариаторы начали устанавливать на мототехнику, гидроциклы и снегоходы. Двигатели таких транспортных средств, как правило, не нуждаются в больших мощностях, и вариаторная трансмиссия как нельзя, кстати, подходила для данной техники.

В автомобилях же начали применятся клиновые вариаторы с цепным приводом. Стальной ремень был разработан тем же голландским инженером Хубертом ван Доорном, который оснавал свою компанию Van Doorn Transmissie. В 1987 году они были массово запущены такими автомобильными гигантами, как Ford и Fiat. В то же время Subaru запустило производство своего вариатора, которое поставляло и поставляет другим автопроизводителям.

В 1989 году был продан первый автомобиль с вариатором на территории США. Это автомобиль – Subaru Justy GL. Это ознаменовало переход вариаторной индустрии на новый, мировой, уровень.

Что касается одной из мировых тенденций в автомобилестроении, гибридных автомобилей, и здесь вариаторы находят свое применение. Часть серийно выпускающихся гибридных автомобилей, марки Toyota Prius , так же оснащались вариаторными коробками передач, которые позволяют работать транспортными средству на наиболее выгодных режимах, что особенно необходимо при рекуперации энергии.

Читайте также

• Применение комбинированного водяного пожарного ствола СРП-50р для тушения пожаров в торгово-развлекательных центрах

  1. Мальцев А. Н.
  NovaInfo 116, с.28-29, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Тушение производственных зданий путем применения «сухой воды» (novek 1230) в установках автоматического пожаротушения

  1. Мальцев А.Н.
  NovaInfo 116, с.27-28, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Основные проблемы при тушении пожаров в театрально-зрелищных учреждениях

  1. Мальцев А.Н.
  NovaInfo 116, с.25-26, 11 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Переход органов государственной власти на отечественное программное обеспечение

  1. Шишов Н.В.
  NovaInfo 116, с.22-25, 10 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

• Трехмерная модель стенда для ремонта двигателей пожарных автомобилей

  1. Покровский А. А.
  NovaInfo 116, с.21-22, 8 июня 2020, Технические науки, CC BY-NC

Список литературы

1. Пронин Б.А., Ревков Г.А., Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы)- изд. 3-е, перераб. и доп. – М.:Машиностроение , 1980 .- 320 с., ил.
2. Есипенко Я.И. Механические вариаторы скорости. –Государственное издательство технической литературы УССР. –К.,1961.-218с.
3. Вариатор, CVT, бесступенчатая коробка передач; URL: http://www.po4emu.ru/drugoe/history/index/tehnika/stat_tehnika/67.htm (дата обращения: 8.12.2014)
4. Вариатор; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%E0%F0%E8%E0%F2%EE%F0 (дата обращения: 8.12.2014)
5. Бесступенчатая трансмиссия; URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%C1%E5%F1%F1%F2%F3%EF%E5%ED%F7%E0%F2%E0%FF_%F2%F0%E0%ED%F1%EC%E8%F1%F1%E8%FF (дата обращения: 8. 12.2014)

Цитировать

Якупов, А.А. История бесступенчатой коробки передач / А.А. Якупов. — Текст : электронный // NovaInfo, 2014. — № 28. — URL: https://novainfo.ru/article/2710 (дата обращения: 09.11.2022).

Поделиться

Вариатор. Коротко и ясно

• 22.08.2019
• /
• Полезное, Как это устроено
• /
• Яков Фрудгарт

---

С разборкой конечно я погорячился, но рассказать об этом можно спокойно и без гаечных ключей. Все мы с вами привыкли уже к механике и автомату в автомобилях, но вариатор хоть и часто ставится на современные авто — у множества владельцев есть предрассудки и фобии.

Минутка истории

Вот как вы думаете, когда появился в нашем мире вариатор? Не угадали скорее всего. Придумал вариатор Леонардо наш да Винчи в целом 1490 году, а вот запатентовали его в 19 веке. Первый же автомобиль на вариаторной трансмиссии выкатился в путь свой всего в 1950х годах из ворот завода DAF. Именно так, вам не показалось. Раньше эти ребята выпускали и легковые автомобили. Потом вариаторы пробовали выпускать на Volvo, но не получилось. Эра рассвета вариаторных трансмиссий началась только в наше время.

Что ты такое?

По факту вариатор это CVT (continuously variable transmission), очередные вариации на тему автоматических трансмиссий. Внутри автомобиля это выглядит как привычный нам автомат: педали две, селектор P-R-N-D. Только работает он не так как автомат. Фиксированных передач там нет в принципе. Чисто теоретически вариатор выдаст вам любое количество фиксированных передач, и незаметно «переключится» на любую из них. Да и тронется с места автомобиль незаметно. Почему так?

Всё просто. Вариатор непрерывно и плавно меняет передаточные числа по мере разгона или торможения автомобиля за счёт своей конструкции.

Техничка

Принцип работы вариаторов простой. Плавно меняется крутящий момент в заданных промежутках регулирования, исходя из конструкции вариатора. А состоит в базе вариатор из:

• вариатора.
• механизма сцепления.
• аппарата для передачи реверса.
• исполнительного устройства.

Роль сцепления играют разные устройства, в зависимости от производителя вариатора. Без сцепления момент бы сразу уходил на колёса, и никакой плавности бы вы и не заметили. На текущий момент сцепление в вариаторе может быть:

• центробежное сцепление — Transmatic.
• мокрое многодисковое — Multitronic и Multimatic.
• электромагнитное — Hyper.
• гидротрансформаторное.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Вариаторов бывает несколько видов, различающихся по конструкции.

Самый распространённый вариатор — клиноременной. Этот вариатор имеет одну или две передачи. В нём два шкива, которые соединены ремнём между собой. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными. Между шкивами расположены стальные пластины, которые могут передавать больший крутящий момент и обладают малым радиусом изгиба и большой долговечностью. Работает это так: когда шкивы раздвигаются — лента уходит внутрь.

При сдвижении шкивов обратно лента принимает форму клина. Радиус шкива увеличивается вместе с передаточным числом. В обратом случае — всё наоборот. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор отличается от предыдущей версии только тем, что в конструкции используется цепь. Она находится из высокопрочной стали, и такие вариаторы требуется принудительно охлаждать. Цепь, кстати, позволила уменьшить радиус изгиба и такая трансмиссия имеет больший диапазон чисел. Такой вариатор сильно дороже. Но и кататься на таком вариаторе интереснее. Проверяли.

Тороидальный вариатор не содержит ни цепи ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.

Общие слова

Управляется вариаторная коробка при помощи электронного блока управления. Его задача синхронно изменять диаметры шкивов ориентируясь на работу двигателя, управлять сцеплением и контролировать работу планетарного редуктора.

Автомобиль с такой трансмиссией будет разгоняться плавнее и с тише. Вариатор без электронных помощников не будет откатываться назад при остановке в гору, и позволит плавно тронуться (да, я знаю про помощников у АКПП. Но кроме этого я знаю, что они есть не во всех машинах. А вариатору помощник не нужен). Правда производители заявляют, что вариаторные автомобили экономичнее обычных, автоматных. Тут уже надо проверять и сравнивать. По крайней мере мои любимые «Звёздные» производители ставят вариаторы практически на все автомобили, и кататься на них действительно хорошо. И в рыхлом снегу и в хорошей грязи. Посмотрим, что будет дальше.

---

RotoPrecision Inc. — гидродинамические вариаторы скорости VarSpe

Для получения дополнительной информации
обратитесь в службу поддержки приложений
.

О Вар-Спе (3 МБ)
Основной каталог (12 МБ)
Вариаторы ATEX (438 КБ)
Применение насосов (411 КБ)

• Веб-сайт Вар-Спе

www. varspe.com

Джузеппе Спеджорин, основатель Var-Spe и изобретатель гидродинамического вариатора скорости, родился в 1924 г. провинция Виченца, Италия. Его страсть к механик родился в послевоенное время когда пошел работать для компании, специализирующейся на ремонте самолетов двигатели. Он был очарован изменением скорости в промышленные процессы и осознали растущую потребность в рынок для адаптации скорости двигателей к производственным процессам. Это положило начало долгая история технологических инноваций в Var-Spe что продолжается и сегодня.

Технология, изобретенная и запатентованная Var-Spe, включает изменение скорости электродвигателя. благодаря инновационному подходу, который полностью отличается от всех других альтернативных решений.

Скорость изменяется физически за счет использования свойств жидкости и без электричества. Технология Вар-Спе основан на принципе гидростатической трансмиссии. Состоит из двух блоков, включая двигатель переменного рабочего объема. насос и гидравлический двигатель постоянного рабочего объема, оба с радиальные поршни. Входной вал передает постоянный скорость восходящего двигателя к ряду поршней, которые сжимать и расширять масло внутри цилиндров. По изменяя расход и давление масла, скорость вращение, передаваемое на выходной вал, изменяется как Что ж.

• Высокий крутящий момент даже при низких оборотах
• Широкий диапазон изменения скорости от нуля до пределов электродвигателя
• Эксплуатация в агрессивных и агрессивных средах, включая воду, пыль, температуру и кислота
• Долгий срок службы, так как отсутствуют трущиеся элементы и компоненты меньше подвержены износу
• Надежность
• Точная регулировка скорости путем изменения хода поршня
• Возможна регулировка «на лету», включая нулевую скорость вращения с мотор работает
• Экономичность и длительный срок службы, так как электродвигатель всегда работает с одинаковой скоростью
• Настройка проста и интуитивно понятна, программирование не требуется
• Простота установки и запуска

• Доступны диапазоны мощности от 0,37 кВт до 22 кВт

• Выход с нулевым числом оборотов при работающем двигателе
• Регулировочный маховик даже при выключенном двигателе
• Линейность между оборотами маховика и выходной скоростью
• Доступен в горизонтальном и вертикальном положениях установки
• Точная и воспроизводимая регулировка даже после очень длительного времени (без внутреннего фрикционного элемента)
• Доступен ограничитель скорости
• Вращение выхода по часовой и против часовой стрелки
• Системы ручной и дистанционной регулировки скорости
• 100% итальянское производство, включая все компоненты
• Материал высшего качества
• Полная заводская проверка каждой установки

Вариатор скорости Var-Spe подходит для многих типов приложений и секторов. благодаря широкому диапазону скоростей, высокому крутящему моменту на низких оборотах, прочности, надежности, стойкости к давлению и использованию в тяжелых условиях. Типичные приложения включают в себя:

• Конвейеры (ленточные, цепные, роликовые)
• Подающие винты
• Системы дозирования
• Насосы и смесители
• Системы намотки и размотки
• Карьеры и камень
• Пищевая/Фармацевтическая
• Химическая, нефтегазовая промышленность
• Деревообработка
• Переработка отходов

Вариатор Var-Spe является идеальным решением для потенциально взрывоопасных и взрывозащищенные среды в соответствии с директивой Atex 95 (94/9/EC). Они простые, прочные и надежные. Благодаря гидростатической технологии они не требуют сложных и дорогих устройств контроля. Вся продукция Var-Spe может поставляться в соответствии с директивой ATEX. Для сред Atex, зона 1/21 или зона 2/22, газ и пыль, в соответствии со следующими классификациями:

• Ex II 2 GDbc IP65 T135°C X
• Ex II 2 GDc IP65 T180°C
• Ex II 3 GDc IP65 T135°C

За дополнительной информацией обращайтесь Поддержка приложения.

Серия uGears STEM — Brain Spice

Главная / Товары / Вариатор — uGears STEM Series

Возраст 8+ — $39,95

Возраст 8+

Количество:

Соберите его и узнайте, как работает вариатор.

В комплекте с моделью идет QR-код к учебному пособию о механизме, принципе его работы, основных характеристиках, формулах. А также интересные задания.

Погрузитесь в дополненную реальность и посмотрите, как работает Вариатор. Взаимодействуйте с моделью через специальное AR-приложение от Ugears 9.0003

Узнайте о вариаторе и узнайте, как он работает

Вариатор — это устройство, которое передает и регулирует крутящий момент двигателя путем изменения передаточного числа. Передаточное число может изменяться автоматически, вручную или по заданной программе. Термин, который больше знаком большинству водителей и автолюбителей, — бесступенчатая трансмиссия или вариатор. С помощью деревянного пазла Вариатор своими руками из коллекции STEM lab вы сможете изучить и постигнуть одну из самых важных частей автомобиля, не испачкав руки в машинном масле!

Кто и когда изобрел вариатор

Корни современных автомобильных вариаторов восходят к 1879 году, когда американский предприниматель и пионер автомобильной промышленности Милтон Отелло Ривз изобрел устройство для лесопиления, которое он затем назвал вариатором. -скоростная передача. Позже он начал устанавливать эту трансмиссию на свои автомобили. Вариатор Reeves также использовался несколькими другими производителями.

Применение

Вариатор применяется в механизмах, в которых необходимо плавное изменение непрерывного диапазона передаточных чисел: автомобили, мотороллеры, снегоходы, квадроциклы, конвейеры, металлорежущие станки и т.п. о том, как он используется в различных типах оборудования, попробуйте приложение AR, которое поставляется с моделью Ugears STEM.

3D-пазл Конструкция вариатора и принцип его работы

Механический пазл Variator из коллекции лаборатории STEM Ugears представляет собой полностью функциональную деревянную копию вариатора с фрикционным конусом с ременным приводом. Конусный вариатор изменяет передаточное отношение, перемещая колесо или ремень вверх и вниз по оси конического ролика. В модели комплекта Ugears Variator ремень, приводимый в действие вручную через редуктор, передает вращение на ведомые конусные шкивы. Используйте вилку трансмиссии для переключения передач и наблюдайте, как скорость ведомого конусного шкива падает или увеличивается, в то время как скорость ведущего конусного шкива остается неизменной. Благодаря открытой конструкции модели вы сможете видеть весь процесс.

Механизм вариатора состоит из:

• Ключ
• Ведущий конусный шкив
• Ведомый конусный шкив
• Переходник
• Ремень
• Педаль
• Корпус
• Вилка коробки передач

Головоломки Ugears STEM предназначены для разных возрастных групп с особым упором на обучающий компонент. Сборка модели будет интересной и не займет много времени.

Наборы лабораторных моделей STEM поставляются со всем необходимым в коробке.

Как и в случае с остальными наборами деревянных моделей Ugears, сборка лабораторных моделей STEM — увлекательное и комплексное занятие: все, что вам нужно для сборки, изучения и открытия, поставляется в коробке. Там вы найдете:

• Высококачественные деревянные доски с предварительно вырезанными деталями и другие стандартные принадлежности. Сборка не требует клея или дополнительных инструментов. Детали выходят из досок при легком нажатии.
• Пошаговая иллюстрированная инструкция по сборке.
• Практические лабораторные работы с использованием вашей модели.
• QR-код для загрузки карманного учебного пособия о вашей модели, ее механизме, принципе работы, основных характеристиках, физико-механических формулах и занимательных практических заданиях.
• QR-код для загрузки AR-приложения.