Авторство вариатора принадлежит гениальному Леонардо да Винчи, а инновационная конструкция датируется 1490 годом. Но практически на 400 лет об этом изобретении забыли, и первые патенты были выданы лишь на заре XX века. Тогда с вариаторами экспериментировали многие, но отсутствие необходимой технологической основы для создания надежного агрегата заставило инженеров прекратить опыты. Лишь в 50-х годах голландец Хуб Ван Доорн, один из совладельцев компании DAF, создал трансмиссию с клиноременным вариатором, получившую название Variomatic, а первым в мире серийным автомобилем с вариатором стал компактный седан DAF 600. После продажи компании DAF шведскому концерну Volvo Ван Доорн основал компанию Van Doorne Transmissie, которая продолжает заниматься совершенствованием вариаторов. С 1995 года она входит в многонациональную семью концерна Bosch.
Оценив гениальность конструкции, в 80-е годы прошлого века сразу несколько фирм начали устанавливать на свои автомобили вариаторные трансмиссии.
Автомат, да не тот
Что же представляет собой вариатор? Принцип работы этого устройства кардинальным образом отличается от любой другой КП тем, что у него нет фиксированных передач, а передаточное число изменяется плавно и незаметно для водителя. Благодаря этому разгон автомобиля осуществляется без рывков при практически постоянных оборотах двигателя. Это не только повышает уровень ездового комфорта, но и положительно влияет на ресурс двигателя и трансмиссии в целом.
Два вала, четыре конуса
Вариаторы бывают нескольких типов: клиноременные, цепные и тороидальные. Наибольшее распространение получил первый из них. Именно такой вариатор использовал Ван Доорн на DAF 600. Принцип его работы прост, как все гениальное. На ведомом и ведущем валах на шлицах закреплены два шкива. Каждый шкив состоит из двух подвижных конусов, обращенных острыми концами друг к другу. Между ними натянут клиновидный ремень. Когда половинки ведущего шкива раздвигаются, а ведомого сдвигаются, ремень на первом из них смещается к центру вала, а на втором, наоборот, перемещается на внешнюю часть рабочей поверхности конусов шкива. Благодаря этому в несколько раз изменяется передаточное отношение, то есть за один оборот ведущего вала ведомый делает, например, два или три. Специальный механизм позволяет синхронно менять рабочий диаметр шкивов, обеспечивая тем самым плавное увеличение или снижение скорости вращения выходного вала, которое передается дальше к колесам. Добавьте к этому еще небольшой механизм реверса, выполняющий функции заднего хода, и вы получите полноценную вариаторную трансмиссию. Естественно, возникает вопрос: что за ремень используется в этой конструкции? Логично предположить, что он должен обладать высокими антифрикционными свойствами, то есть не проскальзывать при вращении и обладать недюжинной силой, чтобы передавать большой крутящий момент. Привычный ремень, который используется для привода навесного оборудования, не в состоянии выдержать такие высокие нагрузки, поэтому в вариаторах ремень представляет собой достаточно сложную конструкцию. Например, на автомобилях Honda и Nissan применяется наборный ремень, состоящий из стальных лент, на которые нанизано огромное число тонких поперечных пластинок трапециевидной формы. Их края контактируют с рабочими поверхностями шкивов. За счет продольных лент обеспечивается вращение ремня, а за счет поперечных трапеций передается усилие от одного шкива к другому. А вот специалисты компании Audi для вариатора Multitronic применили широкую пластинчатую стальную цепь. Для ее смазки используется специальная антифрикционная жидкость, благодаря чему цепь может передавать большое усилие, несмотря на очень маленькую площадь контакта.
В движении
Характер движения автомобиля с вариатором отличается в первую очередь плавностью набора скорости и отсутствием рывков при изменении передаточного усилия. При этом мотор испытывает меньшие нагрузки и работает на пониженных оборотах, что позволяет экономить топливо и выбрасывать в атмосферу меньше вредных веществ. Электронные блоки управления вариаторами позволяют водителю выбирать «виртуальные» передачи, а режим переключения напоминает работу классического автомата или роботизированной КП с двумя сцеплениями.
Минусы
У любой, даже самой идеальной конструкции есть свои недостатки. В частности, передаточные возможности ремня все же ограниченны. На сегодняшний день самым мощным автомобилем с вариатором является Nissan Murano с 256-сильным 3.5 V6. Мотор развивает крутящий момент 334 Нм при 4400 об/мин. Но основной сферой применения подобного типа КП являются машины малого и среднего классов.
Второй недостаток — более высокие эксплуатационные расходы, обусловленные необходимостью использования специальной трансмиссионной жидкости. К тому же вариаторы имеют ограниченный ресурс ремня — порядка 100–150 тысяч километров пробега. Тем не менее технологии не стоят на месте, и на чаше весов достоинства вариатора пока значительно перевешивают его недостатки.
