Бесступенчатый вариатор 4×2 что это

Вся правда о бесступенчатом вариаторе CVT: принцип работы, надежность, обслуживание, болячки, ресурс, плюсы и минусы

В статье мы рассмотрим всю правду о бесступенчатой вариаторной коробке передач CVT (Continuously Variable Transmission) и расскажем, каким принципом работы, конструкцией, надежностью, интервалами технического обслуживания, распространенными болячками, предельным ресурсом, плюсами/минусами обладает подобный тип автоматической трансмиссии.

РЕКОМЕНДУЕМ К ПРОЧТЕНИЮ: В КАКИХ ДВИГАТЕЛЯХ KIA ВОЗНИКАЮТ ЗАДИРЫ?

Вариатор CVT (Continuously Variable Transmission) — это бесступенчатый тип коробки передач, обеспечивающий автоматическое переключение передаточных чисел, которое подбирается согласно текущей нагрузке на узлы и, в соответствии текущими оборотами двигателя. Вариаторная трансмиссия, как правило, имеет внешнее управление, а так называемые передачи (если точнее, то передаточные числа) оптимально подбираются при помощи электронного блока управления, который эффективно использует мощность силового агрегата. На сегодняшний день широкую популярность на рынке получили два вида вариаторов: тороидные и клиноременные.

С обзором «механики» УАЗ Патриот — Dymos T032E, вы можете ознакомиться здесь.

ВИДЫ, УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ БЕССТУПЕНЧАТЫХ ВАРИАТОРОВ CVT

Клиноременный вид вариатора включает в себя несколько ременных передач, как правило, от одной до двух. Шкивы созданы коническими дисками, которые сужаются и разъезжаются изменяя свой диаметр, а также передаточное число. Современные компании, которые производят разные виды вариаторов разработали свои уникальные конструкции клиноременных устройств. Например, в коробке передач с типом действия MultiTronic вместо ремня используется специальная цепь, а производитель автомобилей компания Хонда устанавливает ремень, который создан из металлических пластин. Однако принцип действия первого и второго устройства не меняется.

Как мы сказали ранее, в основе вариаторной установки размещается клиновидный ремень, который в разрезе трансмиссии выглядит в виде трапеции и входит в шкив боковой поверхностью зубцов. С течением времени, когда происходит изнашивание поверхности зубцов, благодаря своему оригинальному виду, он врезается глубже в сам шкив. При этом износ практически не влияет на работоспособность узла, он все равно остается в оптимальной сцепке со шкивом.

Для того, чтобы автомобиль тронулся с места, применяется простое сцепление или гидротрансформатор небольшого размера. При трогании автомобиля, гидротрансформатор блокируется. Электронная система из сервоприводов обеспечивает управление дисками шкивов, а также контролирует главный блок управления, основные и вспомогательные датчики, отвечающие за работу трансмиссии.

Передаточное число в такой коробке передач, как вариатор изменяется при помощи ведущего шкива, который при помощи своей крайней поверхности и под воздействием центробежной силы плавно сжимает и выталкивает ремень клиновидного типа, как можно дальше от центра шкива. При этом ведомый шкив осуществляет противоположные действия и разжимается, а ремень тем временем плавно погружается в центру самого шкива. При увеличении оборотов двигателя, происходит усиленное сжимание главного шкива и разжимание ведомого. Таким образом происходит изменение передаточного числа от коленчатого вала к заднему колесу.

Вышеописанную процедуру изменения передаточного числа вариатором мы продемонстрировали ниже на изображении.

Другой вид вариаторной трансмиссии, которая называется тороидная конструктивно устроена по иному. Тороидная трансмиссия включает в себя диски соосного типа и ролики, которые передают крутящий момент от одного диска к следующему. Процесс изменения передаточного числа в такой трансмиссии происходит под воздействием смены положения роликов, а также их радиусов, по которым они приводят в движение диски. В тороидном виде вариаторной установки все усилие расположено в определенной рабочей области или пятне контакта и для поворота роликов необходимы специальные устройства, которые преодолевают прижимную силу ролика к поверхности диска.

ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ, РЕСУРС, ПЛЮСЫ И МИНУСЫ ВАРИАТОРА CVT

Начнем с недостатков, которые имеются в вариаторных трансмиссиях. К минусам таких трансмиссий относятся в первую очередь ременные приводы для клиноременного вида вариаторов, а для тороидного – рабочая область контакта диска и ролика, где показатель давления равен аж 10-ти тоннам. Исходя из вышеописанных недостатков в вариаторных коробках передач не зря используются высокотехнологичные трансмиссионные масла, износостойкие детали и узлы, которые обеспечивают высочайшую надежность функционирования системы в целом. Благодаря специальным материалам, ресурс и надежность вариаторов сопоставим с классическими автоматическими коробками передач (АКПП), в народе известные, как «гидроавтомат». В среднем, предельный ресурс бесступенчатой вариаторной коробки передач при своевременном регламентном обслуживании составляет порядка 250-300 тысяч километров пробега до наступления серьезных поломок.

В связи с тем, что высокие нагрузки на ремень и/или рабочую область (пятно контакта) напрямую влияют на ресурс того или иного вариатора, то такие трансмиссии не могут функционировать с моторами большой мощности, а также на транспортных средствах, которые участвуют в перевозке грузов. Отметим, что для грузовых автомобилей вариаторы не применяются, так как непригодны. Для легковых автомобилей, вариаторы отлично сочетаются и считаются трансмиссиями будущего. Вариаторные коробки передач постоянно дорабатываются и совершенствуются, поэтому множество недостатков таких установок выявленных в прошлом уже канули в лето.

При сопоставлении характеристик автомобиля по динамике, которые оснащены вариатором, у владельцев таких машин возникают вопросы: “Почему на одном и том же транспортном средстве разгон с вариаторной трансмиссией осуществляется с отставанием в сравнении с машиной оснащенной механической коробкой передач?” Ответ прост, все дело в привычке водителя, так как многие автовладельцы привыкают к тому, что автомобиль с вариатором все время находится в одном монотонном режиме. Как правило, водители, особенно со стажем привыкли, что звук мотора нарастает по мере необходимости переключения селектора коробки передач, поэтому сегодня компании, которые производят вариаторные трансмиссии делают специальную настройку электронного блока управления устройства таким образом, чтобы осуществлялись небольшие рывки и повышенный звук двигателя при наборе скорости. Заметим, чтобы вариатор в сочетании с двигателем быстрее набирал скорость или раскручивался, применяется специальная настройка блока управления, которая позволяет оптимизировать разгон на 25-30 процентов.

ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ, ИНТЕРВАЛЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И БОЛЯЧКИ ВАРИАТОРА CVT

Официальных рекомендаций или правил применимо к эксплуатации вариаторных трансмиссий нет, не в технических документациях к автомобилям, не в мануалах. Отметим, что по отзывам автовладельцев и экспертов, современные вариаторы неплохо выдерживают езду по пересеченной местности, бездорожью также, как и автомат классического типа. Если вариатор обслуживать с такой же периодичностью, как и обычный автомат, то прослужит он верой и правдой. Давайте разберем эксплуатацию вариатора на примере современного кроссовера средних габаритов с мощностью двигателя от 2.0 до 2.5 литров и снаряженной массой до 1800 килограмм.

На долговечность вариаторной коробки передач в первую очередь влияют два фактора: самый главный – это стиль и манера вождения, а дополнительным моментом является своевременная замена трансмиссионного масла и расходных компонентов устройства. Замена трансмиссионных жидкостей в соответствии с регламентом в суровых условиях эксплуатации, то есть при систематической езде по пересеченной местности на высоких скоростях или в нагруженном состоянии, осуществляется через 50-60 тысяч километров пробега.

При эксплуатации автомобиля, на примере, кроссовера в обычных условиях (городской/загородный циклы движения), то срок замены трансмиссионных жидкостей не регламентирован, то есть вариатор является, как и классический автомат – не обслуживаемым весь срок функционирования транспортного средства. Заметим, что у некоторых моделей, как правило, легковых, замена масла в трансмиссии осуществляется каждые 60-80 тысяч километров пробега исходя из рекомендаций завода-изготовителя.

При появлении у автомобиля оснащенного вариаторной трансмиссией разного рода подергиваний при переключении селектора в режим «D» — “Drive”, при этом ощущаются задержки при трогании транспортного средства с места или обнаружились подтормаживания во время движения/разгона («вариатор начал тупить»), то необходимо морально готовится к дорогостоящему ремонту узлов, а может даже и к замене коробки передач.

Кроме того, возникают ситуации, когда вариатор банально заклинивает и он замирает, в каком то одном передаточном режиме. В подобных случаях автовладельцу придется менять шаговый мотор. Если же вариатор напрочь отказывается осуществлять включение того или иного режима («D», «N», «P»), то в этом случае потребуется ремонт или замена блокировки селектора, а возможно и самого селектора.

Со слов специалистов, всем обладателям автомобилей, которые оснащены вариатором CVT нужно учитывать тот факт, что через 100-120 тысяч километров пробега, даже при правильной эксплуатации трансмиссии, потребуется замена толкающего (приводного) ремня. Стоить этот компонент не мало, но если замену не произвести в срок, то он может довольно скоро вывести из строя всю бесступенчатую трансмиссию. Заметим еще и то, что содержание вариатора CVT после 6 лет непрерывной эксплуатации может обходится автовладельцу совсем не дешево.

Таким образом, вариатор CVT является технологически усовершенствованным типом трансмиссий по сравнению с классическим гидромеханическим «автоматом». В отличие от обычного «автомата», вариатор CVT обладает лучшей динамикой, меньшим расходом топлива и обеспечивает более плавную езду. Кроме того, вариаторные трансмиссии по своей конструкции намного проще «автоматов». Что касается надежности, то на сегодняшний день вариаторные коробки передач все еще значительно уступают традиционным АКПП.

ИСТОЧНИК МАТЕРИАЛА — НАШ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!

Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

«Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.

История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП. После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.

За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Принципиальная конструкция

Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.

На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.

Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.

Старинный вариант

Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.

Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.

Варьируем материал ремня

Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.

Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.

Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.

Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.

Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.

На фото: Nissan Micra K11

Тянущий вариант и гидротрансформатор

Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.

Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.

Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…

На фото: вариатор Jatco jf011e

Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.

Вариации на тему

Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.

На фото: Subaru Justy

Вариант с цепью

Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.

Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.

В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.

Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.

Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.

Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.

Вариации в форме тора

Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.

Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.

Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.

На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.

Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.

Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.

На фото: вариатор Nissan Extroid

Варианты без трения

Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.

Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.

В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.

Вариатор: особенности, преимущества, технологии и принципы ремонта

Современные авто комплектуются различными типами трансмиссий, узлов, передающих крутящий момент, создаваемый двигателем, на колеса. Механика, автоматы, роботизированные коробки – вариантов множество. В последнее время, однако, популярность набирает CVT, встречающийся как на седанах, так и на кроссоверах, даже некоторых внедорожниках. Вариатор-коробка: что это простыми словами? Почему она столь распространена? По какому принципу функционирует? Эти и другие вопросы требуют подробного разбора.

Вариатор: что такое?

Итак, что такое вариатор? Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission, то есть, «постоянно изменяющаяся передача») — это тип автоматической трансмиссии, обеспечивающий передачу крутящего момента от ДВС на колеса при сохранении стабильности его оборотов. В отличие от аналогов, CVT работает бесступенчато, переключение скоростей как таковое отсутствует, передаточное число корректируется предельно плавно, в зависимости от набора скорости или торможения транспортного средства.

Конструктивные особенности и принцип действия вариатора

Понимание того, как работает вариатор, позволит исключить ошибки при его эксплуатации, продлить срок службы вне зависимости от интенсивности нагрузок.

Конструкция CVT сформирована следующими элементами:

• Модуль для асинхронизации ДВС и трансмиссии, срабатывающий при начале движения.
• Непосредственно CVT.
• Редуктор, позволяющий задействовать режим заднего хода.
• ЭБУ.
• Гидравлический насос.

Первое время непросто понять, как отличить вариатор от автомата, ведь в салоне авто, рядом с водительским креслом, можно увидеть вполне привычный рычаг или селектор с буквами “R”, “D” и другими, характерными для классического гидротрансформатора. Под капотом, конечно, все устроено совершенно по-другому. CVT представлены тремя классами, клиноременными, тороидными, цепными. Понять, чем отличается коробка-вариатор, лучше всего на первом примере, именно клиноременной тип является наиболее распространенным, многие новые автомобили комплектуются такой трансмиссией.

Механизм сформирован тремя основными элементами, парой шкивов, один из которых является ведущим, а другой – ведомым, и ремнем, соединяющим их. Конструктивно шкивы – это конические диски, обращенные друг к другу вершинами. Конусы не статичны, а перемещаются в направлении друг друга, за счет чего происходит плавное изменение диаметра шкива и, следовательно, передаточного числа. Изменение диаметра происходит по команде электронного блока управления, следящего за работой мотора.

Понять, как пользоваться вариатором, сможет даже неопытный водитель, трансмиссия относится к числу наиболее простых в освоении. Владельцу, однако, нужно знать, как проверить коробку-вариатор, чтобы исключить чрезмерное снижение уровня масла и износ металлического ремня, соединяющего шкивы. Использовать CVT с изношенным, растянувшимся, деформировавшимся ремнем опасно, это не просто снижает динамические характеристики, но и может привести к более серьезным повреждениям механизмов.

Чем отличается вариатор от автомата?

Подытоживая сказанное, чем отличается вариатор от автомата, нужно отметить сам факт отсутствия переключения скоростей, с одного передаточного числа на другое. Никаких рывков, толчков, связанных с переходом между шестернями различного диаметра, нет, ремень по шкивам движется максимально плавно, что обеспечивает больший комфорт поездки.

Вариатор отличается от автомата плавностью работы – передач здесь нет, а крутящий момент передается через ремень, скользящий по конусам и меняющий соотношение их оборотов. Ресурс вариаторов сопоставим с ресурсом гидромеханических автоматов. Но вариаторы не любят бездорожья и пробуксовок, перегреваются и быстрее выходят из строя.

Такая схема, однако, не может удерживать автомобиль на месте, а также заставить колеса вращаться в обратном направлении, так что CVT модифицируют вспомогательными элементами, в частности, уже отмеченным редуктором.

Плюсы и минусы вариатора

Для лучшего понимания особенностей трансмиссии, необходимо изучить плюсы и минусы вариатора. В первую очередь, нужно отметить, чем хорош вариатор.

Вариатор

Вариатор — бесступенчатая коробка передач, которая завоевывает все большую популярность. Главной отличительной чертой вариатора является очень плавное изменение передаточного отношения, равномерный разгон и торможение, большая экономичность. Вариаторы имеют достаточно простое устройство, но обладают не таким большим «запасом прочности», как механические коробки передач и классические «автоматы».

В статье рассмотрим схематичное строение вариатора, принцип работы, разберем плюсы и минусы вариаторных коробок и коснемся вопроса, как обслуживать вариатор, как правильно ездить на машине с вариатором, а что делать нельзя.

Что такое вариатор

Вариатор или CVT-коробка (continuously variable transmission) — это разновидность автоматической коробки передач, которая передает крутящий момент от двигателя к колесам при постоянных оборотах двигателя. Вариаторная коробка передач уникальна тем, что она является бесступенчатой: она позволяет переключать скорости не по ступеням, а очень плавно, постепенно увеличивая или уменьшая передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторная коробка позволяет переключать передачи разными способами:

• автоматически,
• вручную,
• по заданной программе.

Устройство вариатора

Рассмотрим схематичное устройство вариаторной коробки.

Вариаторная коробка передач состоит из:

• устройства для асинхронизации двигателя и коробки (используется в момент трогания с места);
• самго вариатора;
• устройства для обеспечения реверса (обычно это редуктор);
• электронного блока управления;
• гидронасоса.

Виды вариаторов

Есть несколько видов вариаторных коробок:

• клинноременная,
• тороидная,
• цепная.

Рассмотрим устройство первых двух, являющихся наиболее популярными.

Клинноременный вариатор

Это наиболее распространенный тип вариаторных коробок. Клинноременный вариатор состоит из двух шкивов (ведущего и ведомого), соединенных между собой клиновидным ремнем из металла.

Каждый из шкивов состоит из двух дисков конусовидной формы, обращенных друг к другу острыми концами. Эти конусы могут двигаться навстречу друг другу и обратно. Во время движения конусов относительно друг друга плавно меняется диаметр шкива, что приводит к к увеличению или уменьшению силы трения при перемещении ремня и изменению радиуса огибания ремнем шкивов и тем самым — к плавному изменению передаточного числа.

Диаметр шкивов синхронно регулируется электронным модулем управления в зависимости от работы силового агрегата.

Ремень в клиноременной коробке вращается только в одну сторону, что обеспечивает движение автомобиля только вперед. Для езды задним ходом предусмотрено редукторное устройство, которое отвечает за изменение направления вращения выходного вала.

Ремень в клиноременном вариаторе имеет непростое строение и представляет собой наборную металлическую ленту, состоящую из стальных лент меньшего размера и имеющих сложное сечение. На этих лентах в большом количестве располагаются тончайшие поперечные металлические пластинки трапециевидной формы, которые своими краями обращены к шкиву. Такое строение позволяет сохранять жесткость ремня в любой момент времени и на всем протяжении его длины.

Для смазки ремня используется специальная жидкость, которая изменяет свое фазовое состояние под действием возрастающего давления в месте соприкосновения со шкивом. Это позволяет стальному ремню сохранять сцепление со шкивом без проскальзываний, несмотря на крайне малую площадь контакта.

Тороидный вариатор

Состоит из двух дисков клиновидной формы, направленных друг к дугу узкими концами. Диск, идущий от двигателя, является ведущим, диск, направленный к кардану — ведомым. Между этими дисками располагаются ролики, которые вращаются вокруг своих осей и двигаются от одного диска к другому.

Крутящий момент передается за счет силы трения, которая возникает между поверхностями дисков и роликов. Положение роликов определяет передаточное число в вариаторе. Сейчас тороидные коробки практически не применяются при сборке автомобилей из-за своей сложной технологии и низкой надежности, уступив более практичным клинноременным коробкам.

Достоинства и недостатки вариатора

Вариаторные коробки передач практически не устанавливаются на грузовые автомобили из-за повышенных нагрузок на двигатель.

Вариаторная коробка передач имеет свои плюсы и минусы, которые необходимо знать перед покупкой автомобиля с вариатором.

Достоинства вариатора

• Обеспечивает очень плавный разгон, езду и торможение.
• Отсутствует замедление скорости в затяжных подъемах.
• Обеспечивает более экономичный расход топлива, чем классическая коробка автомат.
• Вариатор обеспечивает очень низкий уровень шума и вибрации при работе двигателя.
• Обеспечивает быстрый отклик при подборе оптимального передаточного отношения.
• Исключает критическую нагрузку на двигатель.
• Вариатор исключает пробуксовку ведущих колес.
• Имеет более простую конструкцию, чем классическая коробка передач.

Недостатки вариатора

• Вариатор желательно не перегревать максимальными оборотами двигателя, увлекаясь ездой «педаль газа в пол», или или длительной буксовкой на одном месте. Это может привести к быстрому износу конусных дисков и ремня.
• Работа вариатора контролируется несколькими датчиками управления, выход любого из них их строя потребует дорогого ремонта.
• Вариаторная коробка передач требует периодической замены трансмиссионного масла, причем чаще, чем в классической коробке. И стоимость масла для вариатора выше, чем для «автомата».
• Каждые 100-120 тысяч пробега нужно менять ремень вариатора.
• Ремонт вариаторной коробки стоит очень дорого и часто дешевле заменить вариатор на новый, чем отремонтировать старый.

Чем вариатор отличается от «автомата»

Внешне машина с вариатором и классическим автоматом не имеют различий. Вариаторная коробка передач имеет такие же режимы работы, как и автомат. Различия начинают чувствоваться только во время движения.

При ускорении автомобиль не издает характерных звуков, идущих от нарастающих оборотов двигателя. Звук работающего мотора практически не меняется во время езды, несмотря на торможения и быстрый разгон. Водителя без опыта управления машины с вариатором это сильно сбивает с толку. При этом возникает чувство, что автомобиль как бы «тупит», плохо отзывается на нажатие педали газа, а во время быстрого разгона что-то сильно сдерживает автомобиль. Но эти чувства обманчивы. Автомобиль с вариатором разгоняется также, как и автомобиль с автоматом.

Такой непривычный отклик связан с тем, что у вариатора нет так называемых ступеней передач, по сути она только одна. Передаточное число увеличивается и уменьшается абсолютно плавно. При разгоне работа двигателя осуществляется максимально эффективно: обороты соответствуют скорости автомобиля в текущий момент. Это приводит к ощущению «зависания» двигателя.

При ступенчатой коробке передач при разгоне происходит нарастание оборотов двигателя с последующим переходом на более высокую ступень передачи. Машина с вариатором позволяет двигателю работать на одних и тех же оборотах плавно меняя передаточное отношение.

Чтобы сделать вариаторы более «привычными», некоторые производители применяют эффект нарастания шума двигателя соответственно увеличению скорости машины.

В время езды с постоянной скоростью вариатор выбирает максимально эффективное передаточное отношение, при котором расходуется минимум топлива. Поэтому автомобили с вариатором, являются очень экономичными.

Эффективность вариатора при разгоне сменяется неэффективностью при торможении, так как вариатор подбирает оптимальное передаточное отношение, но при этом выключается торможение двигателем, при котором желательно уменьшить передаточное отношение.

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Для принятия решения нужно обязательно проехать на таком автомобиле и почувствовать как он набирает скорость, как замедляется, какой шум двигателя при этом.

Если вам нравится расслабленная езда в спокойном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор вполне оправдает ваши ожидания.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите наслаждаться быстрым разгоном и высокой скоростью, скорее всего лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».

В пользу вариатора будет говорить нулевой или совсем небольшой (до 50 000 км) пробег автомобиля. Если автомобиль с большим пробегом, то у него могут иметься проблемы с вариатором, что потребует дорогого ремонта.

Как продлить жизнь вариатору

Срок службы вариатора, как и любой другой коробки передач, будет зависеть от двух групп факторов:

• Стиль вождения.
• Своевременное качественное обслуживание вариаторной коробки — замена трансмиссионного масла и ремня.

Как правильно ездить на машине с вариатором

Управление машиной с вариатором в целом схоже с управлением автомобилем с классическим «автоматом». Но, машина с вариатором более чувствительна к перегревам и перегрузкам, поэтому, чтобы продлить вариатору жизнь, нужно строго соблюдать правила обращения с вариаторной коробкой.

• Трогаться с места нужно очень плавно, при попытке резкого старта возникает пробуксовка ремня в вариаторе, что при частом повторении вызовет поломку ремня.

• При трогании с места на режиме Drive нельзя нажимать одновременно педаль тормоза и газа, так как это ведет к быстрому нагреву трансмиссионного масла. Иногда так поступают в машинах с «автоматом», чтобы сделать старт более резким. В машине с вариатором такой принцип не работает и лишь ведет к износу коробки передач.
• На машине с вариатором лучше не допускать пробуксовки колес как во время трогания с места, так и во время движения. Такая пробуксовка может возникать в зимний период, когда поверхность дороги покрыта снегом и наледью. При излишнем нажатии на педаль газа пробуксовка может резко начаться и резко прекратиться, что приведет к ударным нагрузкам в коробке и значительной пробуксовке ремня. Лучше пускать машину медленно и внатяг. По той же причине лучше не давать машине буксовать длительное время на одном месте.
• На автомобиле с вариатором лучше избегать плохих грунтовых дорог, где придется буксовать. Любая подобная нагрузка ведет к перегрузке трансмиссии, так как излишний крутящий момент с двигателя сразу уходит в пробуксовку ремня вариатора.
• На машине с вариатором нельзя буксировать другую машину. Особенно плачевно может сказаться на вариаторе попытки вытащить другую машину, застрявшую в грязи.
• Во время езды лучше не ставить переключатель в положение N (нейтралка). Это не приведет к экономии топлива, но отрицательно сказывается на вариаторе.
• Во время кратковременной остановки (например, на светофоре) лучше включать положение N (нейтралка) или P (Parking). Вариатор имеет достаточно простое строение по сравнению с «автоматом» и «роботом», поэтому во время недолгих остановок лучше отключать механическое напряжение от двигателя к вариатору. В «автомате» и «роботе» так лучше не делать, чтобы лишний раз не переключать их сложные механизмы.

Как правильно обслуживать вариатор

Работа вариатора при правильной эксплуатации автомобиля рассчитана на очень длительное время, поскольку ломаться в клинноременном вариаторе практически нечему. Для поддержания нормальной работы вариаторной коробки нужно проводить ее периодическое техобслуживание.