Юный техник, 2009 № 09 | страница 34
Простейший фрикционный вариатор. Ведомый диск перемещается при помощи внешнего управляющего механизма.
Автоматический вариатор. При возрастании крутящего момента на валу ведомого диска пружина раскручивается и перемещает ведущий диск.
Дисковый вариатор заменили клиноременным — из двух шкивов (ведомого и ведущего), связанных клиновым ремнем. Ведущий шкив состоит из двух частей.
Одна из них соединена с валом жестко, а другая сидит на нем свободно и связана с ним пружиной. Когда сопротивление вращению возрастает, пружина закручивается и раздвигает половинки ведущего шкива. Ремень опускается вглубь и начинает вращаться на меньшем диаметре. За счет этого увеличивается крутящий момент, и скорость вращения возрастает.
Такие автоматические клиноременные вариаторы прекрасно вписываются в колесо скутера, мотоцикла, небольшого трактора. Но для автомобиля, где мощность достигает десятков и сотен киловатт, они недостаточно надежны (пробег около 20 тыс. км) и, главное, неэкономичны: потери на трение у них раз в пять больше.
Поэтому от клиноременных вариаторов отказались еще 70 лет назад. Однако изобретатели продолжали над ними думать. Самый главный их недостаток — потери на трение, — как показывает теория, сильно уменьшить нельзя. Каждый, даже самый малый, участок клинового ремня в процессе работы немного поворачивается, проскальзывает относительно шкива. На это расходуется мощность. Она не может быть меньше 10 % от передаваемой, а из-за несовершенства материалов и формы ремня дополнительно возрастает еще в 2–3 раза. Казалось бы, путь тупиковый. Но…
Голландские инженеры, братья Хубер и Вим ван Дорны, понимая, что причина проскальзывания кроется в натяжении и изгибе ремня, предложили вариатор, в котором заменили тянущий ремень толкающим. В нем проскальзывания нет, а значит, и нет связанных с ним потерь.
Ремень, изобретенный братьями Ван Дорн, состоит из гибкой ленты, на которую нанизаны фигурные стальные пластины. От ведущего шкива до ведомого пластины движутся плотной сплошной стопой. Затем, дойдя до ведомого шкива, пластины рассыпаются по ленте и свободно возвращаются назад.
Проскальзывания у пластин почти нет. КПД вариатора братьев Ван Дорн может достигать 99 %. Потери в 10 раз меньше, чем у клиноременного вариатора, и втрое меньше, чем у коробок передач. Ресурс нового вариатора равен сроку службы автомобиля.
Все ведущие автомобильные фирмы уже приобрели у наследников братьев патенты и развернули массовый выпуск легковых автомобилей с бесступенчатыми автоматическими вариаторами. Их ставят за отдельную плату, составляющую около 10 % стоимости автомобиля, на модели, обычно оснащаемые автоматическими коробками передач.
