Вариатор: особенности, преимущества, технологии и принципы ремонта

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.

1. Что такое вариатор?
2. Принцип работы вариатора
3. Сравнение с автоматом: чем лучше, чем хуже?
4. Плюсы и минусы вариатора
5. Как настроить вариатор?
6. Советы по эксплуатации
7. Когда менять масло в вариаторе?
8. Как менять масло в вариаторе?

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.

Плюсы вариатора:

1. Плавный ход. Переключение скоростей отсутствует как таковое, так что машина идет максимально плавно, мягко разгоняется и останавливается, без рывков и толчков.
2. Динамика разгона. Отсутствие переключений – залог не просто плавности, но и отсутствия просадок мощности в момент изменения положений элементов АКПП или роботизированной коробки. CVT обеспечивает лучшую динамику, позволяет в полной мере раскрыть потенциал мотора.
3. Увеличенный КПД. Вариатор или робот – что лучше? Коэффициент полезного действия явно говорит в пользу первого варианта, он выше на 5, а то и 10 процентов.
4. Экономичный топливный расход. Объясняется это указанным выше КПД. Минимальное механическое сопротивление, эффективное использование потенциала мотора – все это приводит к тому, что именно CVT является наиболее экономичной трансмиссией.
5. Минимальная выраженность шумов и вибраций. В конструкции минимум подвижных элементов, так что шуметь там особо нечему. Опять же, дополнительный бонус к комфорту поездки.
6. Конструктивная простота. Даже новичку довольно просто понять, как отрегулировать вариатор, разобраться в его конструкции. Простота также увеличивает общий уровень надежности трансмиссии.

Минусы вариатора следующие:

1. Электронный контроль. ЭБУ вариатора ориентируется на показания двигателя, считываемые многочисленными электронными датчиками. Повреждение даже одного из них требует сложного восстановления. Вдобавок, возникает риск не только аппаратной, но и программной ошибки, устранить которую удастся только при обращении в специализированный сервис.
2. Уязвимость для перегрева. Одно из главных правил, как правильно ездить на вариаторе – не ехать слишком долго в режиме “газ в пол”, не буксовать на одном месте, пытаясь выехать из сугроба или грязи. Все это приводит к перегреву, деформациям диска и ремня.
3. Недешевое обслуживание. Масло для вариатора стоит дороже, чем для классических автоматов или механики, а интервалы замены – более частые. Вдобавок, каждые 100-120 тысяч километров нужно менять ремень.

Вся правда о коробках передач. Вариаторы ⁠ ⁠

Вариаторы применяются на многих машинах. Каких сюрпризов ждать от них?

До гениальности просто

Впервые автоматическую бесступенчатую трансмиссию или, в обиходе, вариатор применили на легковом автомобиле еще в 1959 году – то был голландский DAF-600. Первый опыт оказался неудачным, и об этой идее на долгое время забыли. Однако в начале 90-х она вновь была подхвачена автопроизводителями и начала распространяться со скоростью эпидемии.

В качестве сцепления в бесступенчатой трансмиссии используется либо такой же, как в классических «автоматах» гидротрансформатор, либо пакет мокрых – то есть работающих в масляной ванне — дисков. Конструкция же и принцип действия самого вариатора до гениальности просты. Между двумя раздвижными шкивами, один из которых соединен с двигателем, а другой – с ведущими колесами, вращается металлический клиновидный ремень или цепь. В первом случае вариатор называется клиноременным, а во втором – клиноцепным.

Когда половинки V-образного шкива расходятся в стороны, зажатый между их стенками ремень (цепь) плавно сползает вниз на меньший радиус, а когда сходятся – выталкивается вверх, на больший радиус. Соответственно, передаточное отношение меняется плавно, бесступенчато. Чтобы ремень (цепь) не проскальзывал относительно шкивов, его постоянное натяжение обеспечивается за счет синхронности их работы: половинки одного шкива расходятся в стороны ровно настолько, насколько сходятся половинки другого.

Комфорт и расход

Генеральной идеей, с которой выводились на рынок современные вариаторы, был комфорт. Поскольку передаточное отношение в такой трансмиссии меняется плавно, водитель и пассажиры вообще не ощущают «переключений» – автомобиль разгоняется, как троллейбус. По сравнению со старыми четырехступенчатыми «автоматами», которые ощутимо спотыкались при каждом переключении, это действительно выглядело преимуществом.

Вторым посылом было снижение расхода топлива. Ведь со старыми гидромеханическими четырехступками стрелка тахометра при переключениях летала через полшкалы, выходя за границы наиболее эффективных оборотов. Вариатор же выводит двигатель на обороты максимального КПД, а разгон происходит за счет плавного изменения передаточного отношения.

Пиррова победа

Однако по мере того, как гидромеханические «автоматы» совершенствовались и прибавляли в количестве передач, преимущества вариаторов над ними постепенно сходили на нет. Современные шести- и уж тем более восьмиступенчатые «автоматы» по плавности работы приблизились к вариаторам, а в расходе топлива как минимум им не уступают.

Да и с удобством управления тягой у клиноременных вариаторов оказалось не все гладко. Дело в том, что составленный из прислоненных друг к другу пластинок ремень обладает ограниченной гибкостью. Когда на «условно первой» передаче он огибает один из шкивов по минимальному радиусу, иногда «пускает волну», пытаясь распрямиться. Поэтому на «пешеходных» скоростях машина прыгает вперед (или назад) порой резче, чем ожидаешь. Цепь же по сравнению с ремнем гораздо более гибкая, поэтому клиноцепные вариаторы в этом плане лучше.

Но главное, что покупатели без энтузиазма восприняли идею бесступенчатости. Людям не понравилось, что при разгонах двигатель занудно воет на одной ноте, а машина при этом непонятным образом ускоряется. Поэтому некоторые автопроизводители начали прописывать программу управления вариатором так, чтобы шкивы сходились-расходились не плавно, а ступенчато, имитируя переключение передач. То есть, от чего уходили, к тому и вернулись…

Однако диссонанс между монотонным звуком двигателя и нарастающей скоростью – это все лирика. Физика заключается в другом.

Казалось бы, гидротрансформатор или пакет мокрых сцеплений позволяют эффективно справляться с большой стартовой нагрузкой. Но если во всех других типах трансмиссии тяга двигателя передается на колеса за счет зацепления зубчатых шестерен, то в вариаторах — за счет трения (!) плоских стенок ремня (торцов осей цепи) о плоские стенки шкивов…

До тех пор, пока машина свободно катится по дороге и на колеса передается малое усилие, проблем не возникает. Но как только появляется большая нагрузка – например, разгон «педаль – в пол», буксование в вязкой грязи или подъем в гору с тяжелым прицепом, колоссальная сила трения вызывает сильный нагрев ремня и шкивов. До какого-то момента вариатор это терпит, после чего датчик перегрева обрубает тягу двигателя до тех пор, пока коробка не остынет.

А еще у вариаторов задняя передача почему-то намного слабее «условно первой». Например, останавливаешься на полноприводном кроссовере в сыпучем песке, после чего пытаешься тронуться с места. В позиции D машина либо буксует, либо карабкается вперед. Переводишь селектор в R и… ничего. Газ – в полу, мотор натужно урчит, а колеса не крутятся… В ситуациях, когда выбраться или затолкать прицеп в подъем можно только задним ходом, это может стать ловушкой.

Как его убить? Очень просто

Любая техника, которая работает, рано или поздно изнашивается. Вопрос лишь в том, рано или поздно?

Шестеренчатая передача даже при больших нагрузках может служить очень долго. Поэтому «механика», гидромеханический «автомат» и «робот», если они правильно сконструированы, потенциально способны пройти 300 000-500 000 км. Раньше срока в них могут изнашиваться лишь «периферийные» узлы и детали, замена которых не является капитальным ремонтом всего агрегата.

Ограниченный же ресурс вариатора обусловлен принципом его работы – передачей большого тягового усилия путем постоянного трения плоскостей о плоскости. Несмотря на то, что шкивы и ремень (цепь) работают в масле, они все равно трутся друг о друга с большим усилием, а значит – изнашиваются. При этом темп их износа напрямую зависит от нагрузок.

Даже если просто перемещаться из пункта А в пункт Б, 200 000 км – это потенциальный предел, после которого «продолжение банкета» уже не гарантировано. Если же активно «отжигать», таскать тяжелый прицеп или заниматься оффроудом, ресурс вариатора сокращается в разы. Причем в некоторых случаях вариатор можно убить разовой пиковой нагрузкой.

Например, если легко буксующие на льду колеса вдруг цепляются за асфальт, резкий рывок может привести к тому, что ремень (цепь) проскользнет по шкивам, сделав на их гладких стенках запилы. После чего машина начнет спотыкаться об эти риски при каждом разгоне, и вариатор надо будет ремонтировать. А замена ремня (цепи) и шкивов – это уже «капиталка»…

Практика показывает, что если вариатор «устал» по пробегу или пострадал от больших нагрузок, малой кровью его ремонт не обходится. По расценкам специализированных мастерских получается в среднем от 100 000 до 200 000 руб.

Без фанатизма

Таким образом, вариатор – это комфортная трансмиссия с ограниченными «силовыми» возможностями и еще более ограниченным ресурсом, если этими скромными возможностями активно пользоваться.

Однако это не означает, что вариаторы совершенно беспомощны и не позволяют втопить педаль на обгоне, преодолеть легкое бездорожье или «взять на хвост» прицеп. Любой из них на это способен, главное – не злоупотреблять повышенными нагрузками.

То есть, бесступенчатая трансмиссия рассчитана на обывателя, эксплуатирующего машину «без фанатизма». Если Вы именно такой пользователь, а машина с вариатором нравится или предлагается на выгодных условиях, брать ее можно. При эксплуатации в щадящем режиме ресурса вариатора наверняка хватит и вам, и следующему владельцу.

Если же требуете от автомобиля гораздо большего, чем «просто ездить», с вариатором лучше не связываться. И никаких «нравится» или «выгодно» здесь быть не должно.

В следующий раз выясним, насколько хороши или не очень обычные «роботы» с одним сцеплением.

Александр Конов, эксперт по выбору автомобилей

6 лет назад

Почему когда я вижу в названии статьи/видео/пост «ВСЯ ПРАВДА О. » и тому подобное, то я заранее не верю не единому слову?

раскрыть ветку (0)
6 лет назад

6 лет назад

Спасибо, Фольксваген, но мы все равно не станем покупать DSG)

раскрыть ветку (0)
6 лет назад

В 2000 году имел опыт катания на volvo340. Два ремня и четыре барабана стояли под днищем, алюминиевый кардан и диск сцепления от жигулей с некфоторой доработкой. Вот это аппарат был.

6 лет назад

Вообще-то вариаторы разные бывают, — клиноременные, клиноцепные, торроидные. У всех разные характеристики. Ну даже самый распространённый клиноременной, если взять, то машинки Nissan Primera, начала 2000х годов с CVT, до сих пор бегают по дорогам. Так что лично я ничего плохого в CVT коробках не вижу, хороший агрегат, чтобы просто ездить, тем более, что в говна и возить прицепы нужно исчезающе малому количеству автомобилистов.

раскрыть ветку (0)
Похожие посты
10 дней назад

В США подростки выкинули водителя из машины, но не смогли уехать из-за «механики»⁠ ⁠

В США подростки пытались угнать автомобиль, но не смогли на нем уехать из-за механической коробки передач. Об этом сообщают местные СМИ.

Попытка угона произошла в американском штате Мэриленд. Неудавшееся преступление зафиксировала камера наблюдения на АЗС, где было совершено нападение.

Двое юношей подбежали к автомобилю и вытащили из-за руля водителя. Затем они сели в машину и попытались скрыться, но не справились с коробкой переключения передач.

В результате малолетним преступникам пришлось сбегать пешком. Но вскоре они были задержаны полицейскими. Одному из угонщиков 16 лет, а другому 17.

Показать полностью 1
15 дней назад

Противоугонная защита на BMW 80-х годов⁠ ⁠

Поддержать
1 месяц назад

Поломка вариатора Nissan Qashqai⁠ ⁠

Всем привет! Мой первый пост на Пикабу, не судите строго. Нужна помощь.
Машина Nissan Qashqai J10, двигатель MR20DE 2.0л бензин, 4WD, вариатор JF011E, пробег 105000км. Машина эксплуатируется в городе, но на Крайнем Севере (морозы до -50С), ночует в теплом гараже.
На днях появилась проблема, машина стала «пинать», загорелся чек. Поскольку дело было поздно вечером, в сервис попасть не удалось, поехал домой. По дороге домой никаких рывков, пинков не было.
На следующий день по дороге в один из немногих работающих на февральские праздники сервисов снова были просадки по оборотам, как будто машина не может воткнуть передачу. В сервисе ничем помочь не смогли.
В итоге, решил самостоятельно проверить машину с помощью сканера ELM327 и программы CVTz50 и получил следующую картину. Сначала первым заглючил датчик скорости (Р0715), затем ошибку дал соленоид А (Р0746), затем снова датчик скорости.
Как быть? Я тут начитался про ошибку P0746 и чёт совсем огорчился(
Всем заранее спасибо!

Показать полностью 1
4 месяца назад

Турецкий гамбит для механического пианино⁠ ⁠

Современная реконструкция облика автомата

В 18 веке человечество, пожалуй, впервые начало ощущать себя «царем природы». Один за другим сдавались перед пытливыми умами законы физики, химии и биологии, покорялись водные и воздушные стихии. Всем казалось, что вот еще небольшой рывок — и человек сможет подобно богу изменять свойства материи и превращать неживое в живое. Эти идеи породили моду на автоматоны — механические подобия человека и животных, способные имитировать различные действия — играть на музыкальных инструментах, танцевать, писать, рисовать. Разумеется, набор движений был строго ограничен их конструкцией и «перепрограммировать» автоматоны было почти невозможно. Во всяком случае, было проще построить новый. Но на фоне этих механизмов разительно выделяется один автомат, который мог не просто имитировать человека — он мог думать, анализировать и принимать решения. Эта автоматическая шахматная машина называлась «Механический турок» и была создана венгерским изобретателем Вольфгангом фон Кемпеленом во второй половине 18 века.

Снаружи машина выглядела как деревянная скульптура, состоящая из манекена в натуральную величину, прикрепленного к деревянному шкафу размером 1,2х0,6х0,9 метра. Манекен был одет в яркий восточный халат и чалму, лицо украшали могучие усы и брови. Правая рука манекена была вытянута вперед, в левой руке помещалась старинная курительная трубка, а глаза были сфокусированы на верхней части шкафа, где во время игры должна была стоять шахматная доска. С лицевой стороны шкаф состоял из трех дверей и нижнего ящика. По заявлению создателя, Механический Турок был способен играть в шахматы наравне с человеком и даже выигрывать у него. Возможно ли было на основе технологий 18 века создать действующий искусственный интеллект? Не будем нагнетать интригу — разумеется нет. Но от этого «Механический турок» не становится менее интересным феноменом.
В 1769 году фон Кемпелен был принят при дворе императрицы Марии Терезии, где присутствовал при выступлении популярного фокусника и иллюзиониста. Вероятно талантливый инженер Вольфганг сумел увидеть за его трюками нечто такое, что родило в его мозгу идею попробовать себя на этом поприще. Во всяком случае, после завершения выступления Кемпелен пообещал императрице, что он создаст изобретение, которое без всякой магии превзойдет иллюзии фокусника. И спустя полгода представил ко двору своего «Механического турка».

Прежде чем перейти непосредственно к демонстрации, Кемпелен, не скрываясь, показал собравшимся внутренний механизм машины, открывая различные секции шкафа.
Дверь слева содержала сложное механическое устройство, похожее на часовой механизм, которое включало рычаги, колеса, шестерни и маятники. Две другие двери закрывали камеру с передаточным механизмом, где также хранились шахматная доска, фигуры, некоторые инструменты и запасные части. Кемпелен также раскрыл нижнюю часть манекена, где также помещался некий сложный механизм. Этот ритуал впоследствии будет повторяться каждый раз.
Описав внешнюю и внутреннюю конструкцию шахматной машины (последнее — достаточно витиевато и туманно), фон Кемпелен пригласил придворных сыграть с манекеном в шахматы. Во время игры правая рука манекена брала фигуры и перемещала их по шахматному полю, а голова при этом словно сопровождала ход взглядом. Шах королю автомат объявлял троекратным кивком головы. Если противник пытался сжульничать, например, сделать некорректный ход, «Турок» прекращал игру и не двигался, пока ошибка не будет исправлена. Каждые 20 ходов фон Кемпелен объявлял перерыв и заводил механизм ключом. Несколько придворных сыграли против механического человека, и все были легко побеждены.

Новости о первой машине, способной сравняться с человеком и даже превзойти человеческий разум, распространились повсюду. После первого выступления перед императрицей Австрии, фон Кемпелена буквально засыпало приглашениями от других членов королевской семьи, знати и министров. Сын Марии Терезии, император Иосиф II отправил фон Кемеплена вместе со его шахматной машиной в путешествие по Европе, во время которого «Механический турок» встречался с различными противниками, практически неизменно побеждая их. Впрочем, с лучшим шахматистом того времени, Франсуа-Андре Филидором машина справиться всё же не сумела.

Каждый раз фон Кемеплен с готовностью демонстрировал механическую конструкцию «Турка», однако трогать ничего не позволял, отговариваясь чрезвычайной хрупкостью механизма и тонкостью настроек. Принцип работы своего автомата он также разглашать отказывался. Неудивительно, что в таких условиях секрет способности турка к автоматической игре в шахматы раскрыть никто не сумел.

После смерти Кемпелена в 1804 году машина была выкуплена инженером и предпринимателем Иоганном Мелцелем, сделавшим из «Механического турка» настоящее шоу, с которым гастролировал по всей Европе, а затем по США. Он же внёс в нее ряд усовершенствований, в частности добавил звуковой аппарат, способный произносить «шах». Машина играла против Наполеона Бонапарта, Бенджамина Франклина и даже Чарльза Бэббиджа, создателя первого протокомпьютера, обыграв их всех. С подачи Мелцеля эти матчи широко освещались ведущими газетами и журналами.

История о думающей машине, конечно же, была слишком хороша, чтобы быть правдой. Разговоры о том, что «Турок» на самом деле управляется сидящим внутри человеком начались едва ли не с первой демонстрации автомата. Уж очень не давало покоя пытливым умам якобы пустое пространство внутри шкафчика. Там вполне мог разместиться опытный шахматист, который бы наблюдал за игрой с помощью системы зеркал и переставлял фигуры, просовывая руку внутрь манекена. Справедливости ради — последние два утверждения действительности не соответствовали.

Одна из ранних версий «устройства» Турка

Секретом «Турка» занимался, в том числе, и американский писатель Эдгар Аллан По. Он по возможности изучил аппарат Мелцеля и пришел к уверенному выводу, что манекен — не автомат, а марионетка, которой управляет человек, сидящий внутри шкафа во время игры. Его подробный анализ, опубликованный в 1836 году, убедил людей в том, что эта машина не может функционировать сама по себе.

Ключевыми выводами По, которые разгадали тайну шахматной машины, были:

1. Автомат должен работать с некой периодичностью, поэтому шахматная машина Мелцеля тоже должна делать ходы в определенное время, но это не так. То есть в действиях машины отсутствует регулярность, что является важной характеристикой автомата.

2. Механизм машины содержит существенно больше компонентов, чем требуется для нескольких простых движений манекена. Возможно, изобретатель использует эту установку как обман.

3. Настоящая машина, способная играть и способная просчитывать ходы, должна выигрывать все игры, но машина Мелцеля всё же проигрывала некоторые из них.

Некоторые из выводов По могут быть несколько спорными, но главная его мысль была верной. Анализ По привел к серьезному падению популярности ‘Турка», и через некоторое время Мелцель перестал получать приглашения на демонстрацию машины. После его смерти «Турок» был продан с аукциона и попал в музей Филадельфии. Тогда и был по-настоящему раскрыт секрет этой машины. На самом деле нижний ящик и левая боковая часть шкафа (где размещалась установка, похожая на часовой механизм) были сконструированы таким образом, что занимали лишь одну треть пространства, которое, казалось бы, должны занимать. Обе секции не доходили до задней части шкафа, поэтому внутри образовывалось скрытое пустое пространство.

Это секретное пространство было оборудовано подвижным креслом, которое могло перемещаться из одной части шкафа в другую, позволяя игроку оставаться скрытым, когда фон Кемпелен, а позже — Мелцель — открывали разные дверцы машины во время демонстрации.
Разумеется, в таком положении игрок никак не мог наблюдать за шахматной доской. Однако в основание тяжёлых фигур, установленных на шахматной доске, были вмонтированы мощные магниты. Под доской, внутри ящика, под каждым полем находился металлический шарик, надетый на вертикально натянутую нитку. Когда фигуру поднимали, шарик падал, сигнализируя о её перемещении. Как только фигура оказывалась на новом поле, магнит притягивал соответствующий шарик. Рукой манекена игрок управлял через сложную систему рычагов и тросов. Он же манипулировал головой «Турка».

Каждые 20 ходов автомат «заводили», таким образом давай скрытому игроку перерыв, чтобы обдумать ход игры. Теоретически игрок мог при свете потайного фонаря делать записи, но на самом деле для опытного шахматиста даже в таких условиях держать в голове партию — не проблема. И в течение почти 70 лет публичных выступлений «мозг» автомата заменяли несколько очень сильных шахматистов. Их имена неизвестны. Точно установлено лишь, что во время американского турне Мелцель пользовался услугами европейского гроссмейстера Уильяма Шлюмбергера, который выдавал себя за личного секретаря изобретателя.

К сожалению, в июле 1854 года оригинальный «Механический турок» сгорел во время пожара в музее. Сейчас там демонстрируется реплика (она на заглавной картинке поста), подключенная к компьютеру и теперь действительно способная играть в шахматы.

Само название аппарата в каком-то смысле стало нарицательным. Так, в 2005 году была создана интернет-площадка Amazon Mechanical Turk, которая позволяет физическим лицам и предпринимателям привлекать исполнителей для решения задач, которые в настоящее время не в состоянии осилить компьютеры.

Подпишись на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Что такое вариатор на автомобиле – самое простое объяснение устройства, принципа работы и его недостатков

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня подробно разберем еще одну автоматическую коробку передач – вариатор. Объясню, из чего он состоит, как работает и почему многие бояться этой коробки. Начнем с самого главного – что это за «зверь».

Что такое вариатор в машине

Вариатор в автомобиле – это автоматическая, бесступенчатая коробка передач. Простыми словами – КПП, которая не имеет фиксированных передач. То есть, в ней нет шестеренок, которые отвечают за передачу крутящего момента от мотора к колесам.

Если в классической АКПП есть определенный набор шестерёнок, которые включаются и выключаются на определенных скоростях и оборотах двигателя, то здесь подобной конструкции нет. Все передачи виртуальные. Они запрограммированы в ЭБУ и в зависимости от определенных условий, происходит «магия» изменения передаточного числа. На приборке вы можете видеть цифры «1», «2», «3» – это индикаторы выдуманных передач, чтобы вам было спокойно, и вы знали, что как бы включена какая-то скорость.

Хотя нет, обманул, есть планетарная передача. Она отвечает за движение автомобиля задним ходом – это задняя скорость. А передача крутящего момента от силового агрегата к колесам происходит через ремень или ролики.

В первом случае – используется ременная или цепная передача. Во втором случае – вместо ремня применяются ролики, он называется тороидальный. Конструктивно такой вариатор немного отличается от клиноцепного или клиноременного (первого варианта).

Роликовая или тороидальная бесступенчатая КПП отличается от классической ременной наличием роликов в механизме передачи момента. Они используются вместо ремня или цепи. В ней конусообразные пластины неподвижные. Изменение передаточного числа осуществляется за счет изменения положения роликов относительно конусных пластин шкивов.

Для общего сведения. Вариаторные коробки первыми стали использовать на мопедах и скутерах. Позже они появились на снегоходах, легковых и грузовых автомобилях DAF.

Как устроен вариатор

Вариаторная коробка в своей конструкции имеет основные элементы:

1. Два вала: ведущий и ведомый.
2. Два шкива, каждый из которых находиться на одном из валов и состоит из подвижных конусов. Если быть точнее, подвижный всего один конус на каждом из шкивов.
3. Ремень или цепь. Он соединяет два шкива. Через него происходит передача крутящего момента.
4. Планетарный редуктор. Для движения машины задним ходом.
5. Набор фрикционов (сцепление) для нейтральной передачи и задней скорости.

Это основные части вариатора, которые отвечают за передачу крутящего момента от двигателя до колес, «нетралку» и заднюю скорость.

Кроме этого, есть рычаги и винт. К рычагам присоединены противоположные диски шкивов. Они могут двигаться в осевом направлении, изменяя диаметр каждого шкива, изменяя передаточное соотношение.

Шкивы

Каждый из них состоит из двух конусообразных пластин. Одна из них подвижная, двигается в осевом направлении по шлицам на валу.

Обычно подвижными делаются противоположные пластины двух шкивов. Двигая их, меняется расстояние между пластинами, изменяя диаметр шкива. Разный диаметр – разное передаточное число между ними.

Ремень и цепь

Бывает двух видов:

1. Клиновидный ремень, состоящий из металлических пластин.
2. Цепной или клиноцепной. Использует особой конструкции цепь.

Клиновидный или клиноременной

Принцип работы вариатора не допускает применение резиновых или тканевых ремней. При прижатии конусообразного диска он может сложиться, переломиться. КПП начнет «буксовать», прервется передача момента от ведущего к ведомому валу. Все закончиться дорогостоящим ремонтом коробки.

Клиновидный ремень бесступенчатой трансмиссии состоит из одной или двух лент. На них нанизаны металлические сегменты в виде «бабочек» (форма может отличаться от производителя коробки передач). Эти сегменты контактируют с пластинам шкивов. От их формы зависит эффективность передачи момента и износостойкость, долговечность ремня.

Клиноцепной

Она состоит из множества пластинок, соединенные цилиндрическими осями. Подобный тип цепи обеспечивает наименьший угол излома, долговечность. При контакте с поверхностями конусообразных дисков, возникает высокая температура. Поэтому цепь омывается дополнительно смазкой, чтобы продлить срок службы её и всему вариатору.

В отличие от клиновидного ремня, цепь обеспечивает высокий КПД коробке, большой диапазон передаточных чисел. Но стоимость его выше, что увеличивает цену вариаторной КПП.

Тороидальный или роликовый вариатор

Здесь вместо ременного механизма используются ролики. Шкивов нет, вместо них два конусообразных диска, расположенных друг против друга. Один закреплен на ведущем валу, второй на ведомом.

В отличие от ремня, диски неподвижные. Между ними находятся подвижные ролики, которые могут двигаться в сторону ведомого или ведущего вала. Изменение передаточного числа происходит за счет уменьшения или увеличения плоскости касания роликов конусообразных дисков. Крутящий момент передается только за счет силы трения роликов и поверхности конусов дисков.

Как работает бесступенчатая CVT коробка передач

Рассмотрим принцип работы двух типов вариаторов – клиноременного и тороидального (роликового) вариатора.

Ременной или цепной

В этом случае принцип работы одинаковый. Отличие только в применении в качестве передачи крутящего момента ременного или цепного привода. Устройство вариаторной коробки не изменяется.

При помощи подвижного механизма, закрепленного на одном из конусов ведущего и ведомого шкива, происходит изменение эффективного диаметра ремня. То есть, на каждом из шкивов меняется внутренний диаметр. Соответственно, изменяется передаточное число между ведущим и ведомым валами.

Простым языком:При возрастании оборотов двигателя, противоположные конусообразные пластины сдвигаются или раздвигаются, каждая на своем шкиве. Они либо выталкивают ремень наружу при их схождении, либо опускают его вниз, при раздвижении. На картинке показано, как меняется передаточное соотношение при разном положении ремня на шкивах коробки.

Как видно, здесь нет фиксированных передач, потому что нет набора звездочек. Поэтому, вариатор может иметь неограниченное число передач, а значит, широкий диапазон передачи крутящего момента.

В современных вариативных коробках все же есть две звездочки или дополнительный планетарный механизм. Он предназначен для фиксации пониженной передачи или первой скорости, чтобы момент передавался не через ремень, а через шестерни. Это бережёт ремень от проскальзывания и шкивы от царапин при старте автомобиля под нагрузкой. Например, при заезде с места на бордюр, подъем в гору с минимальной скорости или буксование в грязи.

Задняя и нейтральная передача

Когда рассматривали устройство вариатора, то говорили, что в его конструкции есть планетарная передача и набор фрикционов. Так вот, все это хозяйство отвечает за «нейтралку» и заднюю скорость.

Ведущий шкив жестко соединен с водилом планетарной передачи. На ведущем валу установлена солнечная шестерня, которая двумя рядами сателлитов связана с коронной шестернёй. Они своими осями соединены с водилом.

Чтобы обеспечить движение автомобиля прямо, нужно зафиксировать коронную шестерню с солнечной шестернёй. За это отвечает первый пакет фрикционов. Он представляет собой набор пластин. Один ряд которых имеет зубья на внешней части,они соединены с коронной шестерней. На втором ряду зубья расположены на внутренней стороне пластины, они жестко связаны с солнечной шестерней. Весь набор пластин может двигаться в осевом направлении по шлицам.

Как выглядят фрикционные диски и как они работают на планетарном механизме

Таких рядов несколько, пластины чередуются между собой. Между ними есть определенный зазор и они свободно вращаются каждый со своей шестернёй. В этот момент включена нейтральная передача. Под действием гидропривода они смыкаются. За счет силы трения между ними, они фиксируя солнечную шестерню с коронной. Теперь вся конструкция движется как одно целое, обеспечивая движения авто вперед.

При включении задней скорости активируется второй пакет фрикционов и ослабляется первый. Второй набор пластин отвечает за фиксацию солнечной шестерни с корпусом коробки.

Таким образом в работу вступают сателлиты. Коронная шестерня вращается в одном направлении, сателлиты в другом. Так как они жестко связаны с водилом, то оно вращается в противоположном направлении относительно входного вала. Это обеспечивает движение автомобиля задней скоростью.

Тороидальный вариатор

Как известно из его устройства, он имеет два неподвижных конуса, направленных друг против друга. Между ними вращаются ролики, которые изменяют свое положение относительно этих конусов.

Механизм изменения положения роликов у каждого производители свой. В некоторых моделях происходит поворот роликов относительно оси конусов. В других вариаторах ролики смещаются вдоль оси вала, а их поворот относительно конусов происходит за счет прижатия к ним. Ролики самостоятельно изменяют свое положение в плоскости за счет центробежной силы.

Недостатки вариаторов

1. Они не способны «переваривать» большую мощность двигателя. Это связано с механизмом передачи крутящего момента, не зависимо, установлен ремень или цепь. Она легко может проскакивать, задирая конуса – это уже дорогостоящий ремонт.
2. По поводу ремонта. Переборка вариатора стоит очень дорого, иногда сравнима по стоимости с капитальным ремонтом двигателя. В большинстве случаев подобный ремонт не целесообразен, проще найти «контрактную» коробку.
3. Бесступенчатая КПП прихотливая в обслуживании. Её нельзя перегревать, буксовать на одном месте, часто ездить «педаль в пол». Все это ведет к повышенному износу конусов и ремня.
4. Много датчиков управления и контроля работы вариатора. Выход одного из них приведет к выходу из строя всего агрегата.
5. Дорогое обслуживание. В ней необходимо чаще, чем в классическом автомате менять масло. Стоимость работы и самого масла выше, чем у «автомата».

Достоинства CVT

1. Плавный разгон и торможение. Отсутствие рывков, при исправном вариаторе.
2. Современные бесступенчатые КПП умеют экономить топливо лучше классических автоматов. В некоторых случаях экономия достигает уровня механической коробки.
3. Низкий уровень шума при исправном агрегате. Вариатор не имеет фиксированных шестерен передач, поэтому он издает меньше шума при движении автомобиля.
4. Исключена пробуксовка ведущих колес. Это повышает безопасность на обледенелых дорогах. С другой стороны, современные автомобили оснащены системами курсовой устойчивости, авто будет уверено стоять на льду, неважно, какая коробка в нем установлена.

Подведем итог

Многие автолюбители боятся подобных трансмиссий. Зная устройство и принцип работы вариатора, можно легко понять автовладельцев, так как вы знаете, почему у него так много противников. Плюс ко всему, подобная коробка имеет достаточно недостатков. Все они носят финансовый характер, то есть, все что связано с ней, несет затраты больше, чем другие типы КПП.

Например, обрыв ремня приведет к капитальному ремонту вариатора. Чаще её нет смысла ремонтировать, слишком дорого. Многие после этого ищут коробки на разборках, где никто не дает гарантию на них.

Вы являетесь счастливым обладателем вариатора? Напишите в комментариях, как вы с ней живете. Всем будет полезно узнать об этом.

Поделиться:

Источник https://avilon.ru/articles/vso-pro-variator/

Источник https://pikabu.ru/story/vsya_pravda_o_korobkakh_peredach_variatoryi_4636370

Источник https://avtoyoutube.ru/chto-takoe-variator-v-avtomobile.php