Розбіг по радіусу
Більш коректним формулюванням для технічної характеристики трансмісії скутера була б така: «автоматична безступінчата». Насправді, мова йде про такий тип трансмісії як кліноременний варіатор, який з'явився досить давно, але в силу своїх особливостей найбільший розвиток отримав саме на ськутерной техніці, а також на снігоходах.
Пристрій такої трансмісії куди простіше класичної ручної коробки перемикання передач, і вже тим більше горезвісних «автоматів», якими оснащують автомобілі (до речі, деякі представники чотириколісного світу також мають варіатор, але інший, ніж на скутерах). Зрозуміти, як працює варіатор, дуже просто, якщо згадати систему зміни передавальних відносин на велосипедах: кілька зірочок спереду, трохи позаду, а з'єднані вони ланцюгом.
Правда, ніяких зірочок у клиноремінного варіатора немає, зате є два шківа V-об-різного перетину, що складаються з двох конусоподібних половин. Ці половинки, іменовані щоками, можуть наближатися або віддалятися один від одного. Поєднує шківи гнучкий ремінь, що має в перетині форму рівнобедреної трапеції. Залежно від положення щік шківів відносно один одного ремінь шків може перебувати або ближче до осі шківа (всередині), або ж ближче до зовнішньої кромці шківа (зовні). Чим ближче до осі шківа знаходиться ремінь, тим менше радіус, по якому ходить ремінь, або, як прийнято говорити, робочий радіус шківа. Тепер уявімо в дії систему з двох шківів і ременя. Якщо «робочі радіуси» у кожного з шківів однакові, то при обертанні одного інший буде обертатися точно з такою ж швидкістю. Якщо ж ми будемо обертати шків, робочий радіус якого більше, то інший (радіус якого менше) буде обертатися швидше. Тут в пору знову згадати «велосипедні зірочки», просто в вариаторе більшою зірочці відповідає більший робочий радіус шківа, а меншою зірочці - менший радіус.
Варіації на РУЧКУ
Отже, з загальними принципами зміни передавального відносини все повинно бути ясно, тепер саме час приступити до механізму цієї зміни, тобто як змусити шківи зрушуватися і розсуватися саме тоді, коли це потрібно. Для цього відразу обмовимося, що в скутерного вариаторе прийнято виділяти провідний шків (перебуває на коленвалу) і ведений (знаходиться на валу зчеплення). У надрах ведучого шківа перебувають спеціальні важки циліндричної форми (іноді також звані роликами). Ці облиті пластиком металеві втулки поміщені в спеціальні канавки, в яких вони можуть рухатися в радіальному напрямку. Якщо переміщати важки в провідному шківі від центру назовні, то вони неминуче будуть зрушувати щоки шківа разом. Насправді, зрозуміло, рухається лише одна щока шківа, але це не принципово. При обертанні шківа важки під дією відцентрової сили прагнуть назовні і, зрушуючи щоки шківа, виштовхують назовні ремінь. Чим швидше обертається шків, тим сильніше відцентрова сила, що діє на важки, і тим далі назовні стискають щоки шківа виштовхнуть ремінь. Ведений шків не має важків, зате має більшу пружину, яка постійно прагне стиснути його щоки разом і виштовхнути ремінь назовні. Як і ведучий шків, ведений має лише одну рухливу частину-зовнішню (іменовану в іноземній літературі torque driver). Саме торкдрайвер рухається або назовні, долаючи опір пружини і даючи можливість ременя «провалитися» усередину шківа, або, навпаки, усередину, ближче до зафіксованої частини шківа. Таким чином, зміна робочих радіусів шківів відбувається завжди синхронно. Коли в провідному шківі ремінь виходить назовні, то в підпорядкованому, долаючи опір пружини, ремінь, навпаки, просувається всередину, ближче до осі шківа.
Для більш повного розуміння процесу подивимося, як веде себе варіатор скутера при різних режимах роботи двигуна. На холостому ходу частота обертання ведучого шківа мінімальна. На важки хоч і діє певна відцентрова сила, її недостатньо, щоб вивести ремінь назовні. Адже для цього потрібно подолати опір великий пружини веденого шківа! Але ось «газ» відкритий, обороти коленвала підскакують, і тепер відцентрової сили, що діє на важки, вже досить, щоб виштовхнути ремінь в провідному шківі трохи назовні.
Передавальне відношення змінюється. Швидкість обертання веденого шківа значно збільшується, що змушує спрацювати відцентрове зчеплення. Скутер рушає з місця. Обороти двигуна виходять на свій робочий рівень, тим часом ремінь продовжує просуватися все далі і далі назовні в провідному шківі, а в підпорядкованому - глибше. Тобто обороти залишаються незмінними, а передавальне відношення поступово змінюється, змушуючи скутер їхати все швидше і швидше. У цьому, до речі, ховається одна з великих достоїнств варіатора - розгін відбувається при постійних обертах, тому можна налаштувати всю систему так, що протягом розгону двигун буде працювати зі своєю максимальною потужністю (наприклад, на механічній коробці передач досягти такого нереально). Нарешті, ремінь досягає свого максимального конструктивного радіуса в провідному шківі і мінімального - у відомому. Однак, як правило, вдається розігнатися ще трохи швидше, але вже за рахунок збільшення оборотів двигуна, а не за рахунок трансмісії.
Коли газ закривається під час руху, якийсь час відбувається гальмування двигуном, поки не вимкнеться відцентрове зчеплення. Як тільки воно вимикається, під дією великої пружини веденого шківа ремінь приймає своє початкове положення, як при роботі на холостому ходу.
До речі, про зчепленні. Пристрій це, хоч і виконує самостійні функції, дуже тісно пов'язане з самим варіатором: при неправильній роботі зчеплення ще не були правильно працювати і варіатор і навпаки. Скутерного відцентрове зчеплення - це майже завжди три колодки типу гальмівних на барабанному гальмі, які під дією відцентрової сили виходять назовні і зачіпляються з барабаном зчеплення. Сам вузол зчеплення закріплений на відомому шківі варіатора і обертається, а ось барабан зчеплення - на валу, який за допомогою нескладного редуктора передає момент на заднє колесо. Таким чином, щоб змусити скутер їхати, треба змусити крутитися барабан зчеплення. Відбувається це, як тільки ведений шків набере достатню швидкість обертання, щоб відцентрова сила стала досить велика, і колодки могли подолати силу пружності пружин, що перешкоджають їх вільному руху назовні. Ці ж пружинки і «вимкнуть» зчеплення, стиснувши колодки разом, коли швидкість обертання веденого шківа впаде нижче критичного для спрацьовування зчеплення рівня. Як бачимо, система проста, як пістолет Макарова. І діє практично бездоганно, зводячи управління силовим агрегатом до викручування ручки «газу» (звідси, до речі, пішла назва одного популярного скутерного журналу: Twist'n'go - «Крути і їдь!»). Що не в останню чергу визначило нинішню хвилю популярності скутерів.
НЕ буксує!
Існує кілька параметрів, які визначають правильну роботу варіатора і свідчать про його гарній налаштування. По-перше, ремінь не повинен прослизати в шківах. Мінімальна прослизання там, зрозуміло, неминуче, але воно повинно бути таким, щоб власник скутера його не помічав. Прослизання ременя подвійно шкідливе для ськутерной трансмісії. Це і зниження ККД, і підвищений знос деталей (прослизання ременя в провідному шківі загрожує також розплавленої через перегрів пластиковою оболонкою важків). Характерний симптом прослизання -вибег оборотів при старті з місця, який не супроводжується очікуваним прискоренням ( «реве, але не їде»). Від чого залежить прослизання ременя? Перш за все, від жорсткості великий пружини веденого шківа. Чим жорсткіше пружина, тим сильніше натягнеться ремінь, перш ніж він просунеться назовні в провідному шківі, а отже, тим менше він і прослизає. Однак жорсткість пружини не повинна бути надмірною, інакше впаде максимальна швидкість. Є й інші чинники, також позначаються на прослизанні ременя. Це, наприклад, його знос. Тут метод боротьби, зрозуміло, один - своєчасна заміна.
По-друге, робочі обороти мотора повинні бути приблизно постійними при розгоні і при максимальному відкритті газу точно відповідати оборотам максимальної потужності двигуна. Саме так можна добитися максимально швидкого розгону. Зрозуміло, що варіатор будь-якого скутера спочатку (на заводі) налаштований оптимальним чином і працює саме так, як ми описали вище. Вірніше, майже так. Справа в тому, що в заводських налаштуваннях найчастіше використовують важки, які трохи важче оптимальних. Це трохи погіршує динамічні якості при розгоні «в підлогу», але зате додає зручності, надаючи трансмісії більш еластичну характеристику. З цієї причини найзавзятіші борці за частки секунди при розгоні заміняють стандартні важки більш легкими (як правило, на полграммаграмм легше в залежності від кубатури апарату). Але тут треба не перестаратися, інакше є ризик втратити і в розгоні, і в максимальній швидкості. Про це ми поговоримо докладніше трохи пізніше, як і про тюнінг, і про інших налаштуваннях варіатора.