Variátor (převodovka)

Variátor Variátor je typ převodovky se spojitě (plynule) proměnným převodovým poměrem, tedy s plynulou změnou převodového poměru mezi vstupní a výstupní hřídelí variátorové převodovky v obou směrech (nahoru i dolů).

Jako variátor se označují pouze převodovky pracující na mechanickém principu; jiným řešením převodu se spojitě měnitelným převodovým poměrem může být hydrodynamický měnič nebo elektrický přenos výkonu.

Použití

u strojních zařízení (stroje) * u některých automobilů * u některých skútrů a motocyklů * u golfových vozíků

Konstrukce variátorů

Párová kuželová kola

Princip funkce

:Principem funkce je přenos točivého momentu a otáček jako u řemenice. Rozdílem v tomto případě (na rozdíl od klasické řemenice) je ten, že se využívá proměnného poloměru (průměru) řemenice na straně hnaného i hnacího kola.

Konstrukce

:Konstrukce využívá páru kuželových kol (na straně hnací i hnané), které dohromady tvoří drážku pro vedení řemenu. Kola jsou orientována vrcholy proti sobě tak, aby bylo vytvořeno úžlabí pro řemen. +more Změnou vzdálenosti mezi kužely je dosaženo změny poloměru (průměru) přes který je veden řemen. Poloha kuželů na straně hnané i hnací hřídele musí být taková, aby obvodová vzdálenost převodu, byla shodná s délkou (obvodem) řemenu.

Image:Variator_A. png|Schema variátoru s párovými kuželovými koly. +more Image:Variohoog. gif|Řemen na vnějším obvodu kužele/kola. Image:Variolaag. gif|Řemen na vnitřním obvodu kužele/kola. Image:GearBoxRotRotVar. gif|Princip variátoru (levé kolo má konstantní úhlovou rychlost).

Protilehlá kuželová kola

Princip funkce

:Princip je ve využití dvou rotujících kuželů, které jsou zrcadlově uloženy ve dvou osách, ve stejné rovině. Přenos mezi povrchem jednotlivých kuželů je realizován řemenem nebo vloženým kolem.

Přenos řemenem

::Přenos se realizuje řemenem, který je veden vodícími saněmi, které zajišťují polohu řemenu v poloze, odpovídající požadovanému převodu. Vodící saně se pohybují mezi levým a pravým okrajem kuželů, přičemž, je-li řemen na největším poloměru (průměru) jednoho kužele, je zároveň na nejmenším poloměru (průměru) druhého kužele a naopak. +more Změnou polohy řemene, na obvodu kuželů, kolmo na jejich osu, je možno měnit převodový poměr.

Přenos vloženým kolem

::Přenos se realizuje vloženým kolem, které je posouváno mezi kužely, a to tak, je-li vložené kolo na největším poloměru (průměru) jednoho kužele, je zároveň na nejmenším poloměru (průměru) druhého kužele a naopak. Změnou polohy vloženého kola v rovině os kuželů, je možno měnit převodový poměr. +more Osa, po které se posouvá vložené kolo, je pevná.

S jedním kuželem

::Řešení s jedním kuželem je modifikovaná verze předchozího příkladu. V tomto případě je funkce vloženého kola změněna, a toto kolo je uloženo na drážkové hřídeli, která umožňuje přenos kroutícího momentu a zároveň posuv kola ve směru osy. +more Tím je umožněna změna dotykového bodu kola s povrchem kuželu, a tím i změna převodového poměru. V tomto případě je průměr D1 konstantní.

Image:Variator_B. png|Schema variátoru s protilehlými kuželovými koly, přenos řemenem. +more Image:Variator_C. PNG|Schema variátoru s protilehlými kuželovými koly, přenos vloženým kolem. Image:Variator_CB2. png|Schema variátoru s jedním kuželem. File:EvansFrictionConeHagley01. jpg|Variátor s vloženým řemenem místo vloženého kola. File:Evans friction cone - Hagley Aug 2009. jpg|Variátor s vloženým řemenem místo vloženého kola.

Talířovitá konstrukce

Přenos vloženým kolem

:: Přenos se realizuje vloženým kolem, které je posouváno na spojnici os talířovitých kol. Konstrukce dovoluje jak plynulou změnu převodového poměru ale i změnu směru otáčení. +more Osa, po které se posouvá vložené kolo je pevná.

:: - pokud je vložené kolo mezi osou vstupní a výstupní hřídele (značeno zeleně) je směr otáčení vstupní a výstupní hřídele shodný.

:: - pokud je vložené kolo vně za osou hřídele (značeno červeně) je směr otáčení hřídelí protiběžný.

Image:Variator_D.png|Schema variátoru s talířovitými koly, přenos vloženým kolem

Sférická konstrukce

Přenos vloženým kolem

:: Konstrukční řešení je velmi blízké konstrukci planetové převodovky. Mezi unašeči na vstupní a výstupní hřídeli je vloženo kolo, které zapadá do kruhového vybrání v ploše unašečů. +more Úhlem natočení vloženého kola je možno měnit poměr poloměrů (průměrů) na vstupní a výstupní straně unašečů a tím i plynule měnit převodový poměr. Pro konstrukci je nutno použít alespoň tří vložených kol.

Přenos vnějšími kužely

:: Konstrukce principiálně vychází z konstrukce variátoru s jedním kuželem. Řešení však spočívá v tom, že jsou použity tři nebo více vnějších kuželů, které jsou rovnoměrně rozmístěny po obvodu vloženého kola. +more Změnou polohy vloženého kola (ve směru osy se pohybuje na drážkované hřídeli) se dosahuje změny převodového poměru. V tomto případě je průměr D1 konstantní. Pro přenos kroutícího momentu z vnějších kuželů je použito další vložené kolo, které se kuželů dotýká stále ve stejném místě (nemá tedy proměnný převodový poměr). Toto kolo může být nahrazeno i ozubeným převodem.

Image:Variator_E. png|Schema sférického variátoru, přenos vloženým kolem Image:Variator_F3. +morepng|Schema sférického variátoru, přenos vnějšími kužely Image:QuattroCONI. jpg|Nákres sférického variátoru, přenos vnějšími kužely Image:Duo-QuattroCONI. JPG|Dvojitý sférický variátor přenos vnějšími kužely .

Variátory s kuželovými satelity

Variátor CVT s kuželovými satelity

CVT

Jde o spojitě měnitelný převod s tuhými frikčními členy uspořádanými jako planetové soukolí. Jeho satelity mají tvar hladkých komolých kuželů, s nimiž v záběru je úzké centrální kolo a na obvodu úzký věnec. +more Centrální kolo i věnec se při změně převodového poměru posouvají v axiálním směru navzájem protisměrně, což je umožněno pohyblivostí os kuželů v radiálním směru. V zájmu neutralizace axiálních sil na ložiska se tento variátor realizuje jako symetricky zdvojený, viz obrázek vpravo.

Hladké neozubené satelity mají tvar dvojitých komolých kuželů. Hřídele těchto dvojkuželů 4 jsou do skříně 9 namontovány prostřednictvím kyvných ramen, aby mohly měnit svou vzdálenost od osy rotace. +more Zvnějška jsou dvojkužele 4 v kontaktu s dvojicí symetricky umístěných, axiálně posuvných věnců 3. spojených prostřednictvím bubnu 8 s výstupní hřídelí 2. Obdobně jsou zevnitř dvojkužele 4 v záběru s dvojicí hladkých centrálních kol 5 navzájem protisměrně posuvných na vstupní hřídeli 1. Disky centrálních kol i věnce musí být úzké, aby se příliš nelišily převodové poměry na jejich okrajích. Pro přenos většího točivého momentu je však žádoucí zvětšit styčnou plochu. Proto jsou obě centrální kola 5 složena ze tří kotoučů. Prostřední kotouč 7 je upevněn na náboj centrálního kola. Krajní kotouče 6 jsou navzájem propojeny ozubeným diferenciálem vyrovnávajícím odlišné převodové poměry kotoučů 6. Obdobně jsou řešeny věnce 3.

U této koncepce je axiální posuv věnců i centrálních kol ovládán hydraulicky. Regulační systém řídí přítlak frikčních členů podle přenášeného momentu a též kompenzuje vliv odstředivé síly na tlak v obvodových válečcích. +more V zájmu rovnoběžného posuvu věnců i při nestejných pasivních odporech jsou válečky individuálně plněny paralelními pístkovými čerpadly.

Variátor IVT

IVT

Mechanické ovládání přítlaku i převodového poměru znázorňuje následující obrázek. Jde v tomto případě o systém s přepínatelnými režimy CVT (Continuously Variable Transmission - spojitě měnitelný převod s omezeným převodovým rozsahem) a IVT (Infinitely Variable Transmission), u nějž je rozsah převodových poměrů neomezený, ale má horší účinnost.

Funkce mechanismu pro změnu převodu: Když servomotor pootočí ozubeným kolem 1, odvalí se satelit 2 uvnitř korunového kola 3, takže pootočí centrálním kolem 4 vůči sousednímu centrálnímu kolu 5 spojenému se vstupní hřídelí, která je umístěna v nejvnitřnější z dutých hřídelí a spojena s centrálním kolem 4. Vzájemné natočení těchto hřídelí vede k pootočení kola 6 a s ním spojeného šroubu s pravým a levým závitem. +more To má za následek změnu vzájemné vzdálenosti centrálních třecích kol 7 a 8. Obdobně je nastavována vzájemná vzdálenost věnců 9 a 10.

Funkce mechanismu pro ovládání přítlaku: Zatímco při změně převodu je vzájemný axiální pohyb třecích centrálních kol opačný než u věnců (místo vzájemného přibližování jde o vzájemné oddalování a naopak), tak při změně přítlaku se věnec i jemu příslušné centrální kolo posouvají souhlasně (jde o mikropohyb). Ten je do systému vnesen diferenciálem, jehož unášeč 11 je poháněn přes šnekový převod příslušným servomotorem.

Mechanický systém regulace pomocí servomotorků je energeticky úspornější než systém hydraulický.

Variátor s kuželovými satelity díky velkému množství kontaktních třecích plošek nepotřebuje extrémně vysoké Hertzovy tlaky, což je výhodné z hlediska životnosti. Je prostorově i hmotnostně úsporný, snáší dobře vysoké otáčky, má příznivou účinnost a je schopen přenášet výrazně vyšší výkon než jiné spojitě měnitelné převody.

Literatura

Vosátka J. : New Concept of Continuously Variable Transmission, Journal of Middle European Construction and Design of Cars (MECCA) 1/2005, ČVUT Praha * Hampl J. +more, Vítek J. : A New Concept of Infinitely Variable Transmission for Mechanically Powered Gyronuses, MECCA 1 + 2 2006, ČVUT Praha.

Související články

planetová převodovka * převodovka ** motocyklový variátor * hydrodynamický měnič

Externí odkazy

Kategorie:Převodovka