Что такое вариатор на автомобиле: его устройство, принципы работы и эксплуатации

Что такое вариатор на автомобиле: его устройство, принципы работы и эксплуатации

На сегодняшний день вариатор обладает многочисленными преимуществами, благодаря которым он заслужил любовь автовладельцев. Однако недостатки, вызывающие разочарование, у него так же имеются. И хотя этот тип трансмиссии увидел свет уже достаточно давно, до сих пор система остается не до конца проработанной даже лидерами автомобильного рынка. Из этой статьи вы узнаете, что такое вариатор на автомобиле, как он устроен, а также расскажем, как правильно ездить на авто с таким типом коробки передач.

Что такое вариатор на автомобиле: плюсы и минусы

Вариатор – CVT (Continuously Variable Transmission) – в переводе с английского означает «трансмиссия с непрерывно изменяющимся крутящим моментом». Впервые принцип бесступенчатой передачи крутящего момента был озвучен еще Леонардо да Винчи. Самыми простыми вариаторами оборудовали мельницы, позже они нашли применение в конструкциях дерево- и металлообрабатывающих станков.

Вариаторные коробки начали устанавливать на автомобили в середине XIX столетия. Идея принадлежала голландскому инженеру Хуберту ван Доорну. Впервые бесступенчатой коробкой передач, которая назвалась Variomatic, были оснащены авто компании DAF. Это произошло в пятидесятых годах XIX века.

Рассмотрим плюсы и минусы вариатора на автомобиле. Авто с подобным типом трансмиссии отличаются:

• возможностью более динамичного разгона (автомобили набирают скорость быстрее в сравнении с авто, оснащенными механическими коробками или коробками-автомат);
• экономичностью (расход топлива в таких транспортных средствах ниже, чем в автомобилях с автоматическими или механическими коробками);
• отсутствием передач, благодаря чему нет рывков переключения (также положительно влияет на динамичность хода);
• увеличенным ресурсом двигателя (благодаря отсутствию перегрузок);
• простотой управления автомобилем (этот тип коробки передач идеален для новичков).

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиль, следует отметить и его недостатки:

• сложные ремонтные работы (причем ремонтировать вариаторную коробку передач следует исключительно у официальных дилеров);
• высокая стоимость ремонта;
• замена цепи между шкивами требуется через каждые 100–150 тысяч километров (достаточно дорогая услуга, предоставляемая не всеми станциями технического обслуживания);
• оснащение сложной электроникой, ремонт и замена которой опять-таки является дорогим удовольствием;
• в автомобиле используется специальное дорогостоящее масло, которое не везде продается;
• каждая модель автомобиля требует использования определенной марки масла (игнорирование данного требования приводит к выходу вариаторной коробки из строя).

Как устроен вариатор на автомобиле

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, следует отметить его главное отличие от других коробок передач, заключающееся в плавном изменении крутящего момента в заданном диапазоне регулирования. В других типах трансмиссий используются ступенчатые преобразования, происходящие при разрыве потока мощности, что отрицательно влияет на равномерность движения транспортного средства.

Устройство вариатора автомобиля достаточно сложное, он состоит из:

1. Приспособления, выполняющего роль сцепления, который обеспечивает коробке состояние, аналогичное нейтральной передаче в других типах трансмиссий.
2. Вариатора.
3. Механизма для реверса, за счет которого направление вращения изменяется на противоположное.
4. Процессора с исполнительным устройством, который управляет работой трансмиссии.

Роль механизмов, передающих крутящий момент с силового агрегата на вариатор и разъединяющих поток мощности, могут выполнять следующие виды автоматических сцеплений:

• центробежные – типа Transmatic;
• электромагнитные – технология Hyper;
• мокрые многодисковые – модели Multitronic и Multimatic;
• гидротрансформаторы.

Наиболее широким спросом пользуется последний механизм, именно его использует большая часть компаний-автопроизводителей. Благодаря ему передача усилия от двигателя осуществляется максимально плавно и без рывков, за счет чего ресурс вариатора увеличивается.

Все элементы трансмиссии управляются за счет электронного блока, который:

• в соответствии с режимом работы двигателя изменяет соотношение между ведущим и ведомым валами вариатора;
• осуществляет управление механизмом сцепления;
• обеспечивает работу реверсного элемента и планетарного редуктора.

Управление автомобилем с вариатором в целом аналогично управлению машиной с автоматической коробкой переключения передач. Водителю необходимо только выбрать один из режимов, дальнейшее происходит без его участия.

Благодаря возможности зафиксировать передаточное соотношение в вариаторе можно пользоваться рядом возможностей, присущих классическим трансмиссиям. Существующие стереотипы не позволяют многим водителям адекватно воспринимать набор автомобилем скорости при неизменной частоте оборотов коленвала.

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

При производстве автомобилей используется два варианта различных по устройству механизмов. Один из них является клиноременным, а второй – тороидным вариаторами, различающимися по конструкции.

Клиноременный

Это наиболее распространенный вид вариатора, используемый компаниями-автопроизводителями.

В клиноременном имеется одна (реже – две) передачи. Ведущий и ведомый валы оснащены шкивами, через которые проходит кольцо клиновидного ремня. Первоначально он изготавливался из армированной резины, в настоящее время при его производстве используются стальные конструкции.

Ведомые и ведущие шкивы представляют собой конусы с наклонными стенками, угол наклона составляет около 70° к оси вала. За счет взаимного перемещения шкивов изменяются радиусы, и, соответственно, передаточное отношение вариатора.

Управляющее усилие, благодаря которому конусы смещаются по отношению друг к другу, достигается за счет пружин, давления жидкости или центробежной силы.

Принцип работы клиноременного вариатора заключается в непрерывном обеспечении передачи мощности, что способствует созданию оптимальных условий для работы двигателя. Ускоряясь или, наоборот, замедляя движение, мотор автомобиля работает на постоянных оборотах. За счет этого существенно экономится бензин, снижается износ и, соответственно, повышается ресурс двигателя.

Из-за значительных нагрузок, испытываемых узлом, клиноременная передача считается самой уязвимой частью этого типа вариатора на автомобиле. На сегодняшний день он представляет собой стальную конструкцию, которая состоит из пакета лент, соединенных друг с другом за счет пластин сложной формы.

Возникающее трение в этом случае обеспечивает передачу усилия на всей площади, на которой боковая поверхность ремня контактирует со шкивом.

Второй тип вариатора на автомобиле, называемый клиноцепным, конструктивно представляет собой стальную цепь, каждое звено которой состоит из нескольких пластинок. Они соединяются за счет цилиндрических втулок-осей, обеспечивающих минимальный радиус изгиба.

Усилие передается благодаря контакту боковой части цепи и рабочих поверхностей конусовидных дисков.

Поскольку площадь соприкосновения незначительна, это сказывается на увеличивающихся нагрузках на детали, изготовленные из высокопрочной стали. Клиноцепной тип вариатора отличается большим КПД в сравнении с прочими аналогичными конструкциями.

Стоимость его также выше, поскольку при его изготовлении используются более дорогостоящие материалы, чем при производстве клиноременного вариатора.

Рассказывая о том, что такое вариаторы на автомобиле, следует отметить, что особенности их конструкции не позволяют механизму вращаться в обратном направлении, обеспечивая задний ход автомобиля. Эта задача решается за счет дополнительного приспособления, в основном трансмиссия оснащается шестеренчатым редуктором планетарного типа. Его принцип действия схож с принципом действия такого же устройства автоматической коробки передач.

Тороидный

Конструкция тороидного вариатора на автомобиле состоит из двух соосных дисков – ведущего и ведомого. В сечении они представляют собой равнобедренные треугольники, боковые стороны которых входят в состав окружности.

Между рабочими дисками расположены два плотно прижатых к ним боковыми частями ролика. Эти детали являются подвижными, способными менять положение за счет синхронного раскачивания вокруг осей, которые перпендикулярны основному валу.

Сила трения, возникающая в зоне контакта, обеспечивает передачу усилия через ролики. При изменении соотношения радиусов частота вращения ведомого вала увеличивается либо уменьшается.

Этим типом вариаторов оборудуются мощные заднеприводные модели. Механизм соединен с планетарным понижающим редуктором, при движении автомобиля на больших скоростях крутящий момент передается напрямую. Переднеприводные транспортные средства оснащаются трансмиссией, совмещенной с дифференциалом и главной передачей.

Принципы вождения автомобиля с вариатором

Если обратиться к опыту адекватных, то есть объективных, а не фанатичных владельцев авто с вариаторной трансмиссией, то можно сделать вывод, что коробки существенно разняться между собой. Ряд вариаторов на автомобилях может эксплуатироваться, в том числе и при возникновении нештатных ситуаций (нештатные в этом случае не означают экстремальные), другие же, напротив, демонстрируют нежный и капризный характер.

Однако существуют общие условия и требования к езде на авто с вариатором. Риск поломки трансмиссии повышается в случае неправильной эксплуатации, а также при достижении автомобилем определенного пробега.

1. Оффроуд – без оптимизма. Эта тактика вождения впервые увидела свет в кроссоверах. Бесступенчатая коробка на внедорожных автомобилях действительно ограничивает потенциал оффроудного режима, поскольку повышенные нагрузки и жесткая эксплуатация отрицательно сказывается на вариаторе. Разумеется, это актуально для различных узлов и агрегатов любого транспортного средства, однако для вариаторов имеет наиболее существенное значение.
2. Буксовать – вредно. Пробуксовка, подъем в крутую гору, езда по пересеченной местности если и не выведут вариатор из строя, то существенно скажутся на его работоспособности. Поскольку подобные действия приводят к нагреву шкивов и ремня. Внезапное появление «зацепа» в результате бесплодных попыток покинуть снежную, грязевую или песчаную ловушку также может негативно отразиться на коробке – проскакивая из-за резкого рывка, ремень или цепь могут образовывать задиры на поверхности шкивов, о которые автомобиль будет спотыкаться при ускорении. Опасность представляют и нагрузки, которые возникают в случае ударов колесами о препятствия или потере «мозгами» сигнала от вышедшего из строя датчика скорости. Такая ситуация грозит переходом трансмиссии на работу в аварийном режиме, при котором шкивы резко занимают промежуточное положение, крайне отрицательно сказываясь на ремне.
3. Резким стартам – отказать! Негативно сказываются на работоспособности вариатора и резкое ускорение с места. На механизм одинаково отрицательно влияют как длительная езда на большой скорости, при которой возникает перегрев деталей, так и продолжительное медленное движение в натяг, например, при буксировке прицепа или при преодолении участка пересеченной местности. Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, учтите, что этот тип трансмиссии не допускает начала движения без предварительного прогрева. Если температура масла не будет приближена к рабочей, то вероятность повреждения внутренних частей трансмиссии очень велика, поскольку в этом случаем ремень или цепь будут пробуксовывать, повреждая шкивы.
4. Чистота и правильная буксировка. Для вариатора имеют значение температурные режимы, оказывающие влияние на состоянии его деталей. До наступления летнего зноя очень важно проверить, не зарос ли войлоком радиатор охлаждения. Обратите внимание на то, в каком состоянии находится масло, его лучше менять через каждые 30–40 тысяч километров пробега. Это требование аналогично тем, что предъявляются к автомобилям, оснащенным гидромеханическим автоматом, эксплуатируемым в городских условиях.

Как проверить вариатор при покупке автомобиля на вторичном рынке

Многие современные автомобили оснащаются вариаторными трансмиссиями. Соответственно, все большее количество таких транспортных средств появляется на вторичном рынке. А значит, вопрос проверки работоспособности коробки при приобретении машины приобретает все большую актуальность. Расскажем о том, как это лучше сделать.

1. Пробег автомобиля.

В первую очередь обратите внимание на текущий пробег автомобиля. Этот параметр нельзя назвать стопроцентно надежным, поскольку недобросовестные умельцы в состоянии существенно его снизить. Однако имейте в виду, что в современных транспортных средствах информация о пробеге хранится в электронном блоке управления двигателем (ЭБУ). С ней можно ознакомиться и на панели приборов.

Не всем известно, что в блоке управления вариатором зачастую содержится собственная информация о пробеге, про нее продавцы могут и забыть. В таком случае проверить пробег можно, прибегнув к помощи специального сканера в автосервисе Eurorepar Авто Премиум.

2. Состояние масла.

К более надежным показателям можно отнести проверку специальной жидкости в вариаторе:

1. В первую очередь проверьте уровень масла. Это делается специальным щупом и в двух состояниях – когда вариатор холодный и после его прогрева.
2. Далее оцените цвет масла, важно, чтобы оно не было темным. Если же жидкость непрозрачная и темная, то либо автомобиль длительное время эксплуатировался без ее замены, либо режим эксплуатации был тяжелым. И тот, и другой вариант не слишком хороши.
3. Обратите внимание на отсутствие посторонних примесей в масле (в нем должны отсутствовать прожилки, мелкие частицы, комочки, сгустки). При их наличии можно смело говорить о сильном износе вариатора автомобиля.
4. И, наконец, стоит оценить запах масла. Если оно пахнет горелым, то автомобиль эксплуатировался неправильно на запредельных режимах.

3. Крепление.

Для проверки того, разбирали вариатор или нет, тщательно осмотрите крепежные болты и другие элементы коробки передач, обратите внимание, нет ли на элементах потертостей, засечек или других следов, свидетельствующих об использовании инструментов. Разумеется, факт разборки трансмиссии не говорит о том, что с ней в настоящий момент существуют проблемы, однако, как минимум, необходимо поинтересоваться, чем была вызвана необходимость вмешательства в работу механизма.

4. История автомобиля.

Поинтересуйтесь прошлым выбранного автомобиля:

• Если транспортное средство ввезено в страну из-за границы, то можно поискать таможенные документы.
• При обслуживании автомобиля у официального дилера можно запросить у него отчет о состоянии авто.
• Попробуйте узнать историю машины через ее VIN-номер.

Благодаря полученным данным вы сможете прямо или косвенно оценить состояние вариатора. Например, вы будете знать, каков реальный пробег автомобиля или получите сведения о замене жидкости в коробке.

5. Проверка в движении.

Проверку работы трансмиссии во время движения автомобиля можно назвать одной из самых информативных.

Работа вариатора на автомобиле в случае его исправности должна быть без резких рывков при трогании с места. Набор хода в таком случае будет плавным.

Дальнейшая езда также не должна сопровождаться толчками или рывками, свидетельствующими о заедании вариаторного ремня.

Имейте в виду, что о нормальной работоспособности вариатора свидетельствует плавность хода автомобиля при любом режиме.

6. Звук вариатора.

Прислушайтесь к тому, как работает вариатор на автомобиле.

На холостом ходу вариатор не должен быть слышен вообще, только звук работы мотора.

При низкой шумоизоляции автомобиля в процессе езды может быть слышен звук работы трансмиссии, однако он должен быть равномерным и тихим. Обратите внимание на отсутствие посторонних резких шумов, щелчков, свиста, подвывания.

Если вы не знаете, как в норме должна работать вариаторная коробка, то попробуйте сравнить звук на двух-трех транспортных средствах. Вполне вероятно, что вы заметите разницу.

Будет неплохо, если оценить работу вариатора вам поможет знакомый эксперт. Ремонт такой трансмиссии весьма недешев, следовательно, покупать автомобиль без предварительной проверки лучше не стоит. Если у вас нет возможности приобрести авто у человека, которого вы знаете и которому доверяете, то стоит в обязательном порядке проверять не только работоспособность коробки, но и другие элементы автомобиля. И делать это следует с проверенным специалистом. А описанными выше приемами вы можете воспользоваться самостоятельно, осматривая покупаемый автомобиль.

Принцип работы вариатора на автомобиле – Устройство CVT

Вариатор CVT (сокращение от Continuous Variable Transmission) — механизм, позволяющий изменять передаточное число трансмиссии без переходов между ступенями. В результате автомобиль плавно реагирует на изменяющиеся условия движения и сигналы водителя.

Изначально это устройство было изобретено Леонардо да Винчи в последние годы XV века. Но выдача официального патента на механизм была зарегистрирована гораздо позже, что негативно сказалось на внедрении этого принципа в технику.

В середине прошлого века на мотоциклах применялась вариаторная коробка передач. К концу века изобретение было востребовано в авиастроении.

Первый автомобиль, оснащенный вариаторной трансмиссией, сошел с конвейера в 1958 году на заводе DAF. Конструкция привода тех времен не отличалась надежностью. Резиновые ремешки быстро изнашивались, и корпус требовал ремонта.

Через некоторое время голландский инженер Хаб Ван Дорн применил гибкое стальное соединение, что повысило надежность механизма. Полноценное производство машин с такой компоновкой трансмиссии началось в 80-х годах прошлого века.

Современные технологии подразумевают использование новых износостойких материалов и специализированных смазочных материалов. Конструктивно усовершенствована конструкция агрегатов, оптимизированы гидравлические узлы и электроника, что позволило повысить производительность оборудования.

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор CVT состоит из следующих элементов:

1. Привод клиноременный, состоящий из шкивов и ремня.
2. Пакет сцепления или преобразователь крутящего момента — предназначен для отключения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
3. Планетарный механизм представляет собой устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим реверса).
4. Дифференциал — устройство для распределения крутящего момента двигателя на ведущие колеса автомобиля.
5. Блок управления трансмиссией представляет собой электронную систему, которая считывает данные датчиков и передает соответствующие сигналы, изменяющие режим работы вариатора. В некоторых моделях вариаторов предусмотрена возможность ручного изменения скорости с помощью настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично автоматической коробке передач. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима.
6. Трещотка — устройство для блокировки движения при парковке (парковке П).
7. Гидравлическая система.
8. Датчики (частоты входного и выходного вала, температура рабочей жидкости, положение селектора).
9. Рамки.

Шкивы механизма CVT управляются гидросистемой, которая должна обеспечивать синхронное движение конусов или роликов бесступенчатой ​​передачи. Состоит из:

• Гидравлический насос;
• Блок гидрораспределителей;
• Гидроцилиндры управления;
• Фильтр.

Насос приводится в действие коленчатым валом двигателя и постоянно работает во время работы двигателя.

Рабочая жидкость CVT

Масло CVT специально разработано для использования в бесступенчатых трансмиссиях. При рабочей температуре масла (от +60ºС до +70ºС) начинают проявляться его фрикционные свойства.

При более высоких скоростях движения автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура выше +80ºC), что сокращает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет дополнительно устанавливаемого корпуса радиатора (масляного радиатора).

На правильную работу вариатора также влияют давление и уровень масла. Снижение его уровня может привести к проскальзыванию ремня (цепи) и фрикционов.

Строение ремня и цепи

Отдельного внимания заслуживают такие детали, как цепь и ремень вариатора. Последняя представляет собой сборную металлическую ленту. Он состоит из нескольких проволок или полос (до 12 штук), которые сложным образом скреплены стальными пластинами (скобами.

Для защиты от износа и скольжения ремешок имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень контактирует с конусами шкивов по краям пластин, обеспечивая необходимые осевые свойства с обеих сторон без потери гибкости и без деформации.

Обычные кожаные или силиконовые ремешки имеют слишком короткий срок службы и поэтому не используются в коробках передач. Ремень вариатора можно заменить только стальной цепью (цепной вариатор), которая также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).

Как работает бесступенчатая CVT коробка передач

Рассмотрим принцип работы двух типов вариаторов: клиноременных и тороидальных (роликовых) вариаторов.

Ременной или цепной

В этом случае принцип работы тот же. Разница лишь в использовании ременной или цепной передачи в качестве передачи крутящего момента. Устройство коробки привода не меняется.

С помощью подвижного механизма, закрепленного на одном из конусов ведущего и ведомого шкивов, изменяется рабочий диаметр ремня. То есть в каждом из шкивов меняется внутренний диаметр. Следовательно, изменяется передаточное число между ведущим и ведомым валами.

По мере увеличения оборотов двигателя противоположные конусообразные пластины перемещаются или раздвигаются, каждая на своем шкиве. Они выталкивают ремень, когда сходятся, или опускают его, когда растягиваются.

Здесь нет фиксированных передач, потому что нет набора звездочек. Поэтому вариатор может иметь неограниченное количество передач, а значит широкий диапазон передачи крутящего момента.

В современных вариаторах по-прежнему две звездочки или дополнительная планетарная передача. Он предназначен для блокировки на пониженной или первой передаче, чтобы момент передавался не ремнем, а шестернями. Это предохраняет ремень от проскальзывания, а шкивы от царапания при запуске автомобиля под нагрузкой. Например, при выезде с остановки на бордюр, подъеме в гору на минимальной скорости или скольжении по грязи.

У каждого производителя свой механизм изменения положения роликов. В некоторых моделях ролики вращаются относительно оси конусов. В других вариаторах ролики перемещаются по оси вала, а их вращение относительно конусов происходит за счет прижатия к ним. Ролики самостоятельно меняют свое положение в плоскости за счет центробежной силы.

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Для принятия решения обязательно надо покататься на таком автомобиле и почувствовать, как он разгоняется, как тормозит, какой шум издает двигатель.

Если вы любите спокойную езду в непринужденном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор оправдает ваши ожидания.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите получать удовольствие от быстрого разгона и высокой скорости, то, скорее всего, лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».

Нулевой или очень маленький пробег (до 50 000 км) автомобиля будет говорить в пользу вариатора. Если у автомобиля большой пробег, у вас могут возникнуть проблемы с вариатором, который потребует дорогостоящего ремонта.

Достоинства и недостатки вариатора

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

Вариаторная трансмиссия имеет свои преимущества и недостатки, о которых следует знать перед покупкой автомобиля с вариатором.

Плюсы и минусы
Обеспечивает очень плавный разгон, вождение и торможение.
На длинных подъемах замедления нет.
Обеспечивает более экономичный расход топлива, чем классическая АКПП.
Привод обеспечивает очень низкий уровень шума и вибрации при работе двигателя.
Обеспечивает быструю реакцию при выборе оптимального передаточного числа.
Устраняет критическую нагрузку на двигатель.
Вариатор исключает пробуксовку ведущих колес.
Имеет более простую конструкцию, чем классический редуктор.

Желательно не перегревать вариатор на полных оборотах двигателя, увлекаясь ездой «газ в пол», длительной пробуксовкой на одном месте. Это может вызвать быстрый износ конических дисков и ремня.

Работа привода контролируется несколькими датчиками контроля, выход из строя любого из них потребует дорогостоящего ремонта.

Коробка передач CVT требует периодической замены трансмиссионного масла, причем чаще, чем в классической коробке передач. Да и стоимость масла для вариатора выше, чем для «автомата».

Каждые 100-120 тысяч пробега нужно менять ремень вариатора.
Ремонт вариатора очень дорог и часто дешевле заменить вариатор на новый, чем ремонтировать старый.

Клиноременные вариаторные трансмиссии

Этот тип трансмиссии чаще всего устанавливается на переднеприводные автомобили. В основе конструкции лежит система, состоящая из двух пар конических дисков и металлической планки. Последний состоит из нескольких пучков стальных полос, которые сложным образом соединяются с металлическими пластинами.

Каждая пара дисков состоит из неподвижного и подвижного элементов, которые фактически являются шкивами. Схема работы устройства следующая:

• Крутящий момент передается с первичного вала на ведущий шкив через гидротрансформатор.
• В гидротрансформаторе момент силы передается после того, как ведущее рабочее колесо подает масло на диск турбины, соединенный с первичным валом.
• Усилие от ведущего шкива к ведомому шкиву передается через ремень и, следовательно, на выходной вал.
• Для движения автомобиля вперед передача крутящего момента на выходной вал осуществляется через планетарную коробку передач с дисковым сцеплением.
• Обратное движение осуществляется реверсивным механизмом (приведение в действие дискового тормоза).
• Через промежуточный вал крутящий момент передается на дифференциал, который дополнительно распределяет усилия трансмиссии на полуось.

Скорость движения автомобиля осуществляется за счет изменения диаметров шкивов. На холостом ходу диаметр шкива трансмиссии вариатора минимален. Диаметр изменяется за счет движения дисков. Например, при сжатии дисков диаметр шкива достигает наименьших размеров, при развинчивании дисков диаметр увеличивается.

Коррекция скоростного режима обеспечивается согласованным изменением диаметров двух шкивов. В таких условиях количество передач практически не ограничено.

Бесступенчатые и тороидальные

Тороидальные передачи менее распространены, чем клиноременные, такие устройства устанавливаются на заднеприводные и полноприводные автомобили с продольным расположением двигателя. Система состоит из ведущего и ведомого дисков, между которыми расположены ролики.

В процессе работы ролики вращаются вокруг горизонтальной оси и одновременно перемещаются по вертикальной оси. Поэтому ролики могут перенаправлять работу, контактируя с разными участками дисков. Перемещаясь по вертикальной оси дисков, ролики изменяют передаточное отношение, а сила трения между ними обеспечивает передачу крутящего момента. То есть система работает следующим образом:

• Top Gear — когда ролики соприкасаются с ведущим диском по краям обода, крутящий момент уменьшается, а скорость увеличивается.
• Низкая передача — когда ролики соприкасаются краями обода с ведомым диском, крутящий момент увеличивается, а скорость снижается.

По надежности непрерывные тороидальные передачи в несколько раз превосходят клиноременные вариаторы. Но если они сломаются, то их нельзя будет починить. В сервисных центрах чаще всего рекомендуют полную замену узла, так как найти запчасти для его восстановления очень сложно.

Что такое автоматический и ручной режим вариатора

Движение в автомобиле с вариатором может осуществляться как в автоматическом режиме, так и с выбором ручного режима. Выбор режима производится селектором, различные расположения обозначены надписями.

Режимы вариатора:

1. “D” – направление движения вперед. Относится к основным режимам, в которых с помощью компьютера изменяется передаточное число с учетом условий движения. Электроника следит за работой как вариатора, так и двигателя, обеспечивая их полноценную работу.
2. “Р” – реверс. Для его реализации были внесены конструктивные изменения в виде установки специальных агрегатов. Включение этого режима допускается только при полной остановке автомобиля.
3. «N» — нейтральная передача, при ее выборе разрывается связь между двигателем и коробкой передач. Его следует выбирать только во время длительной остановки.
4. “P” – режим парковки, при котором ось ведомого конуса блокируется, исключая любое движение. Его следует выбирать только при оставлении автомобиля на стоянке. На многих автомобилях для выбора этого положения селектора помимо нажатия кнопки на рычаге нажмите педаль тормоза и включите стояночный тормоз. Переход в этот режим осуществляется выполнением тех же действий, только в обратном порядке.
5. «+» и «-» — ручное управление, имитирующее переключение ступеней, хотя на самом деле вариатором управляет электроника и постоянный контроль за работой вариатора и ДВС со стороны компьютера.
6. «S» — спортивный режим вождения. Предназначен для более динамичного движения автомобилей при нажатии педали акселератора. Изменение динамических характеристик движения происходит при более медленном изменении передаточного числа, что на выходе дает увеличение тяги наряду с увеличением скорости.
7. «Е» — экономичный режим вождения, противоположный спортивному. В этом режиме осуществляется наиболее полное соединение ДВС с вариатором, что выражается в снижении расхода топлива.
8. «L» — режим, предназначенный для тяжелых условий эксплуатации автомобиля. При выборе этого режима на ведущие колеса подается максимальное передаточное число. Езду с рычагом селектора в положении «L» следует осуществлять при буксировке прицепа или другого транспортного средства, при движении по бездорожью и в других сложных условиях.

Технологии будущего

В современных моделях автомобилей есть вариаторы, работающие за счет трения от цепи, роликов или ремня. Но уже сейчас инженеры ведущих производителей разрабатывают технологии, позволяющие отказаться от этого способа передачи крутящего момента. В их основу положен принцип шестерен, что повысит КПД и срок службы агрегата.

Специальная конструкция профиля зуба снижает давление на плоскость шестерни, обеспечивая плавное изменение передаточного числа. Уже опробована коробка передач CVT с цепью и дополнительным шкивом, не имеющая проблем с уровнем КПД в крайнем положении валов, но этого еще недостаточно. В общем, такая идея имеет место для будущих исследований.

Устройство и принцип работы CVT

Конструктивно вариатор CVT состоит из:

• вариаторная трансмиссия;
• реверсивное устройство для движения задним ходом;
• процессор, управляющий работой компьютера;
• муфта, передающая крутящий момент и отключающая коробку.

Варианты коробочного сцепления CVT:

• центробежный;
• преобразователь крутящего момента;
• мокрый многодисковый;
• электромагнитный.

Чаще других используется версия с гидротрансформатором, обеспечивающая плавную и бесшумную работу.

В конструкции вариатора CVT заложен принцип работы, основанный на изменении передаточного отношения путем выталкивания дисков, образующих входной и выходной шкивы.

Вот так это выглядит на схеме.

Механизм начинает работать после выбора водителем режима путем переключения в соответствующее положение рычага переключения передач.

Управляющий процессор регулирует положение шкивов в зависимости от скорости движения, положения педали акселератора.

Чем отличается вариатор от автомата и робота

Конструкция и принцип работы вариаторной коробки передач (вариатора) отличается от автомата или робота. Все эти механизмы предполагают изменение передаточного числа между трансмиссиями с минимальным участием водителя.

МКПП, АКПП или CVT

Сегодня бесступенчатая трансмиссия достаточно надежна. Времена, когда вариаторные коробки нуждались в частом ремонте, постепенно уходят в прошлое. Первые клиноременные вариаторы приходилось осматривать и заменять каждые 50-60 тысяч километров, современные же приводы такого внимания не требуют. Если говорить о преимуществах современных вариаторов, то стоит отметить:Читайте также: Что такое коробка передач amt

1. Плавная передача автомобиля при разгоне;
2. Быстрый разгон (не нужно тратить время на выбор передачи);
3. Мягкий старт;
4. Низкий уровень шума при работе;
5. Обеспечить топливную экономичность автомобиля;
6. Высокое уважение к окружающей среде подразделения.

Как, наверное, догадался читатель, шкивы вариатора имеют сложное устройство. Ведь в агрегате есть элемент, который меняет свой диаметр, причем достаточно быстро и плавно. Для таких коробок передач характерны следующие неисправности:

1. У них строгий регламент замены масла – каждые 20, максимум 30 тысяч километров;
2. В вариаторах требуется регулярная замена специальной жидкости для правильной работы ременного привода;
3. Автомобиль с вариатором хуже ведет себя при движении по льду или мокрому покрытию;
4. Бесступенчатая трансмиссия не может долго работать на высоких оборотах;
5. Вариатор проще отключить, в отличие, например, от чисто механической трансмиссии;
6. Бесступенчатая трансмиссия дорога в ремонте.

Еще одним недостатком вариатора является то, что это уникальная и довольно сложная система. Выход из строя хотя бы одного элемента влияет на работу всего агрегата. Отчасти поэтому диагностика и ремонт вариаторов становятся для водителя настоящей головной болью: все работы можно доверить только опытному мастеру, а его услуги крайне дороги. Проблемой является уже упомянутый регламент замены технических жидкостей. Отвлеченный водитель может забыть вовремя заменить масло, что приведет к быстрому износу трансмиссии.

Как правильно ездить на машине с коробкой CVT

Чтобы продлить срок службы вариаторной трансмиссии, необходимо правильно эксплуатировать автомобиль с данной конструкцией коробки передач. Владелец должен воздерживаться от выезда за пределы дороги. Пробуксовка колес при движении по снегу или грязи снижает срок службы механизма.

Не натыкайтесь на какие-либо острые препятствия, как можно реже переключайтесь с режима D на R, чтобы снизить скорость износа компонентов.

Не буксируйте машину с вариатором, так как принудительное движение выводит из строя трансмиссию. Если необходима буксировка, пара ведущих колес должна быть поднята.

Нельзя использовать автомобиль в качестве тягача или перевозить прицеп, превышающий установленные нормы.

Разгонная динамика вариатора

Начните с драйва.

При нулевой скорости обороты двигателя находятся на уровне «холостого хода», 700-900 об/мин. При нажатии на педаль газа машина сначала «набирает обороты», еле двигаясь. Набрав обороты, машина начинает двигаться с постоянной тягой, без «дерганий» при переключении передач.

Я бы назвал этот режим «выстрел из рогатки». Те сначала подтягиваем резинку (набираем обороты двигателя), а потом постоянно разгоняем машину с постоянным тяговым усилием.

Соревнования по разгону: вариатор и «автомат».

Если поставить на соревнование две одинаковые машины, с вариатором и с классическим «автоматом» (со сцеплением), то после старта мы увидим следующую картину. Автомобиль с «автоматом» довольно резко тронется и начнет разгоняться, периодически «переезжая» на переключение передач. Автомобиль с вариатором потеряет мощность, как если бы водитель позже нажал на педаль газа. Но после этого машина начнет плавно и уверенно разгоняться и в какой-то момент обгонит «автомат».

Зачем заранее?

В первую очередь «автомат» при переключении передач срывает сцепление, в связи с чем тяга нестабильна. В этот момент двигатель не разгоняет автомобиль. Если среднее время переключения около 0,25с, то умножив на 4 интервала (с 1-й по 5-ю передачу), получим 1 секунду без привода. Для среднего автомобиля, который разгоняется до 100 км за 10-12 секунд, это почти 10% времени.

Во-вторых, при разгоне привод стабильно «держит» скорость двигателя в зоне максимального момента. Разгон автомобиля осуществляется за счет изменения передаточного числа трансмиссии. Классические инжекторные бензиновые двигатели очень «медленны» на оборотах ниже 3,5 т/мин. Его мощность просыпается в зоне 4,5-6,5 тысяч оборотов. Автомат хоть и старается поддерживать скорость в высоких зонах при активном разгоне, стрелка тахометра все же плавает в широком диапазоне частот, не всегда захватывая области наибольшего крутящего момента.

С какой скоростью вариатор разгонит машину?

Поскольку сам вариатор (точнее, его программа) определяет, когда прекратить увеличивать скорость и начать «давать тягу» колесам, то это один из самых важных вопросов при вождении данного типа автомобиля. «Старые» вариаторы всегда давали полный газ, заставляя двигатель «расти», даже если водителю требовалось лишь немного газа. Этот безусловный недостаток был исправлен в вариаторах нового поколения 2007-2010 гг.

При плавном нажатии на педаль газа трансмиссия лишь слегка набирает обороты, разгоняя автомобиль слабо, на малых оборотах двигателя. При достаточно сильном нажатии обороты сразу уходят в зону самого оптимального момента (в моей машине это 4,5 тонны оборотов) и тянешь, пока не ослабишь давление на педаль акселератора. При «кручении педалей до земли» коробка сразу устанавливает предел «красной зоны», то есть максимальный крутящий момент, и удерживает его до момента начала педали.

Таким образом, водитель управляет частотой вращения двигателя во время разгона скоростью нажатия на педаль акселератора. Это очень логично и понятно. Чем быстрее вы хотите ускориться, тем быстрее вы нажмете на педаль газа.

Как правильно обслуживать авто с вариатором

Характеристики вариаторной трансмиссии требуют от владельца соблюдения определенных правил. Необходимо обеспечить:

• своевременная замена масла. Используйте марки смазки, предоставленные производителем, или аналогичные с проверенными характеристиками;
• регулярная компьютерная диагностика, для выявления ошибок в работе механизма и электрооборудования;
• установка новых агрегатов взамен изношенных.

Владелец должен соблюдать программу технического обслуживания, установленную производителем и указанную в руководстве по эксплуатации машины.

Рабочая температура накопителя должна поддерживаться в пределах от 70 до 105 градусов. Превышение этого показателя свидетельствует о неудовлетворительном охлаждении оборудования.

Популярные заблуждения

В вариаторе установлен ремень

В большинстве конструкций используется ремень, состоящий из большого количества стальных пластин, удерживаемых вместе ремнем. Но некоторые производители предпочитают использовать цепь. Она выглядит почти так же, как цепь ГРМ двигателя. Только контакты с конусами. Крутящий момент передается концами стержней, соединяющих пластины. Такой вариатор называется цепным. Цепные вариаторы используются, например, в Subaru и Audi.

Если ехать «на круизе», то вариатор будет работать с постоянным передаточным отношением

Это неправда. При движении с круиз-контролем на постоянной скорости вариатор даже на небольшом уклоне будет изменять передаточное число, увеличивая обороты двигателя. Круиз-контроль с гидромеханической АКПП прибавил бы газа, то есть открыл бы дроссельную заслонку, а обороты двигателя остались бы неизменными.

У машин с вариатором медленный разгон

CVT обеспечивает самое быстрое ускорение, которое может дать двигатель. Просто чтобы получить такой результат, надо не забывать полностью нажимать на педаль газа. В этом режиме (кик-даун) мотор быстро достигает оборотов, соответствующих максимальной мощности, и создается большее ускорение за счет переменного передаточного числа в вариаторе. Это самый эффективный разгон. Любая другая коробка передач в паре с тем же двигателем будет менее эффективна при разгоне.

Другое дело, что двигатель воет почти на одной ноте. Монотонность производит впечатление слишком длительного разгона, отсюда путаница.

С вариатором не выбраться из грязи или снега «враскачку»

Вариатор позволяет относительно быстро переключаться с переднего на задний ход и обратно. А новые модели вариаторов, как, например, в Toyota RAV4, имеют механическую первую передачу, что еще больше упрощает «раскачку», ведь переключение вперед-назад происходит без участия бесступенчатой ​​трансмиссии.

Вариатор ненадежен и неремонтопригоден

Нет более страшного и распространенного мифа о вариаторах. Но на деле годы эксплуатации и автомобили с большим и очень большим пробегом доказывают обратное. Большинство вариаторов проходят 150 000 км и более. Проблемы возникают либо у любителей “джипов”, либо у стритрейсеров. Вариатор больше живет при спокойной манере езды, без экстремальных ускорений. И его тоже нужно регулярно менять. Только при этих условиях вариатор можно приравнять по надежности к гидромеханическим машинам. Также не забывайте следить за чистотой радиаторов, охлаждающих рабочую жидкость вариатора. В морозы желательно прогревать вариатор, как и сам мотор. В месте, где конусы и ремень соприкасаются.

Допустим, вариатор начинает показывать первые признаки износа. Появились рывки при езде, скрежет на малых оборотах, не очень плавный разгон и в целом изменилось поведение вариатора. Если ремонт начинать на ранней стадии повреждения крупных деталей, то можно сделать относительно недорогой ремонт. Конечно ремонт вариатора не из дешевых, но обычно он стоит 50 000-70 000 рублей. Эта сумма включает замену ремня, шлифовку или замену конуса, замену подшипника и капитальный ремонт клапана насоса. В большинстве случаев простые гидромеханические машины дешевле в ремонте.

Как ремонтируют вариатор

Ремонт вариатора требует обращения на специализированные СТО с опытными мастерами и необходимым оборудованием. Замена любой детали механизма невозможна без разборки и разборки узла.

Цена ремонта коробки CVT зависит от серьезности неисправности. Например, минимальные затраты на промывку клапанов гидроблока и замену масла (а это обязательная процедура обслуживания) составят:

• от 6 тысяч рублей – за трансмиссионную жидкость;
• от 10 тысяч рублей при необходимости замены клапанов;
• от 20 тысяч рублей – замена гидроблока.

Если новый автомобиль находится на гарантийном обслуживании, возможен бесплатный ремонт коробки вариатора в сервисном центре соответствующей марки.

Ремни, подшипники и другие детали подлежат замене. Шкивы иногда можно отремонтировать. Но часто приходится менять гибкую связь с диском и подшипниковыми узлами. В результате стоимость такого ремонта сравнима с полной заменой узла, более удобного с точки зрения надежности и долговечности трансмиссии.

Как продлить жизнь вариатору

Чтобы продлить жизнь вариаторной коробке, владельцу следует соблюдать график обслуживания трансмиссии, установленный производителем: регулярно менять масло и проверять оборудование.

Необходимо соблюдать правила вождения, сводящие к минимуму износ узлов автомобиля. При первых признаках неисправности проведите диагностику в автосервисе. В этом помогут мастера Центра ремонта вариаторов.

Что такое вариатор и как он работает

Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission – бесступенчатая трансмиссия), достаточно много автомобилей выпускается именно с такой трансмиссией. Когда вы выбираете новую машину (или даже Б/У) перед вами обязательно встанет такой выбор что брать — вариаторную трансмиссию, гидротрансформаторную или роботизированную? Если обычный «автомат» изучен «вдоль и поперек» (если возникают проблемы, то они все известны), с роботом тоже все понятно (пока не стоит в его сторону смотреть). То вот третий тип вроде и надежный, но мало кто знает, что это такое, какой принцип его работы, основные плюсы и минусы. То есть это такая «темная лошадка». Сегодня я постараюсь простым языком раскрыть тему, рассказать чего стоит бояться, а чего нет. Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный

История вариатора

Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.

Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.

Минусы вариатора

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками. Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Читайте также: Подробности маршрута международного ралли «Шёлковый путь» 2021 года

Вариатор Audi может передавать на колёса мощность свыше двухсот лошадиных сил

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра? Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 40—50 тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа. Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

Если же температура понизилась до -30 и ниже, от поездок на автомобиле с вариаторной коробкой лучше отказаться. Если ехать нужно, тогда машину потребуется долго греть на холостых, затем допускается езда исключительно в щадящем режиме.

Пару слов — про масло и фильтра

Не могу промолчать и не высказаться про этот пункт подробнее. Масло в CVT также является очень важной составляющей в работе всего устройства в целом, как собственно и масляный фильтр. Многие производители, официальные дилеры могут вас заверять, что оно здесь залито на весь срок службы. ЭТО КРАЙНЕ НЕ ВЕРНО! Масло и фильтр являются расходными материалами и многие производители говорят что нужно менять их раз в 60 000 км, а в сложных условиях (коими являются наши Российские реалии – морозы, снег, жара, дожди, грязь и пробки в мегаполисах) стоит менять еще чаще, лично я бы советовал через 40 000 км.

ЧТО БУДЕТ ЕСЛИ НЕ СМЕНИТЬ? Масло изнашивается и зачастую пригорает (от большого пробега), образуя внутри отложения, которые могут забивать различные каналы и фильтра. Основной фильтр также может забиваться отложениями, металлической пылью и прочими «продуктами работы». В итоге падает давление от масляного насоса до магистралей гидроблока и собственно самих конусов, которые сводятся на валах. Вариатор начинает буксовать, пинаться, или даже может встать в аварийный режим.
ПОЭТОМУ замена масла, фильтра и при необходимости чистка гидроблока ПРОСТО НЕОБХОДИМЫ для нормальной работы вариаторной трансмиссии. Если будете проводить интервал замены раз в 40 – 50 000 км, не перегревать «коробку» проходить может очень долго.

Что такое вариатор?

Если робот, по сути, является той же самой механикой с той лишь разницей, что выжиманием сцепления и переключением передач занимается электроника, то коробка CVT (она же вариатор) кардинально отличается от своих собратьев.

Основная особенность CVT в том, что она подстраивается под требуемые условия и непрерывно вычисляет нужное передаточное число. Таким образом, в автомобиле с установленным вариатором имеется бесконечное количество передач. Такая особенность позволяет значительно экономить топливо и оптимизировать энергозатраты.

Бесступенчатые трансмиссии бывают двух видов:

• Клиноременные (устанавливаются на 90% машин с таким типом коробки);
• Тороидальные.

Принцип работы клиноременной КПП

Если говорить простым языком, устройство работает следующим образом. Существует два шкива: один ведущий, подключающийся к силовому агрегату, другой – ведомый, подключаемый к приводам колес. Валы соединяются ремнем или цепью.

Шкивы не литые, а сделанные из двух конических половинок, которые могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр этой конструкции.

Принцип работы довольно простой: допустим, наш автомобиль «трогается» с места и ему нужно больше сил. Чтобы снизить нагрузку на мотор, конусы на ведущем вале расходятся, и он уменьшается в диаметре. Ведомый шкив, наоборот, должен быть максимального диаметра, поэтому его конусы сводятся. Таким образом, двигатель совершает оптимальное количество оборотов в каждом конкретном случае, что снижает нагрузку на него.

Читайте также: Система крепления автокресла Isofix

При повышении скорости, соответственно, изменяются и диаметры шкивов – ведущий увеличивается, а ведомый уменьшается. Все это необходимо для стабилизации работы силового агрегата, а также для уменьшения тягового усилия.

Изменением диаметров на каждом из шкивов занимается электронная система, получающая данные из бортового компьютера и ЭБУ.

Плюсы такого варианта в более низкой стоимости и в простоте конструкции, из-за чего цена трансмиссии чуть ниже, чем на другие типы вариаторов.

Тороидный вариатор — устройство и принцип работы

Тороидный тип вариатора
имеет совершенно другой принцип работы. Здесь усилие передается при помощи специальных роликов которые зажаты между валами, они имеют тороидную форму (отсюда и название) и расположены на одной оси. Чтобы в такой конструкции изменить передаточное число нужно изменить положение роликов. Для максимальной тяги нужно повернуть роликовые зажимы в сторону ведомого вала, в таком положении диаметр контакта ролика и вала будет минимальный, а у ведомого – максимальный.

При наборе скорости нужно уменьшение числа и увеличение вращения, ролики отводятся в другую сторону (ведущего вала), при этом диаметры меняются противоположно.

Устройство клиноременной коробки CVT

Поскольку тороидальный вариант достаточно дорог в производстве и применяется только на премиумных автомобилях, имеет смысл рассказать об устройстве только клиноременного типа.

Как и робот, вариатор устанавливается либо продольно, либо поперечно. Основные его компоненты:

• Система сцепления. Простейшее устройство, предназначенное для соединения двигателя с трансмиссией и, при необходимости, ее отключения (так называемая «нейтралка»).
• Гидротрансформатор, использующийся также и в обычной АКПП.
• Валы с изменяющимися конусами.
• Ремень или цепь для их соединения. Кстати, оба компонента изготавливаются только из прочных металлов, поскольку на них приходится большая нагрузка.
• Масло, применяющееся для снижения трения между валами, а также для нагнетания давления.
• Насос, создающий то самое давление. Оно необходимо для правильной работы конусных частей. Иногда он может отсутствовать (в таких случаях за изменение диаметра шкивов отвечает либо гидравлика, либо пружина).
• Гидроблок, выполняющий функцию подачи масла по различным каналам к обоим шкивам. Кстати, если при работе вариатора возникают различные толчки или пробуксовки, чаще всего это свидетельствует о поломке гидроблока.
• Система фильтров, не позволяющая масляным каналам забиваться отложениями и металлическим мусором.
• Радиаторы, отводящие тепло от коробки передач. К сожалению, без них такая трансмиссия довольно быстро перегревается, особенно во время пробуксовки или езды по бездорожью.
• Электронная система управления, получающая команды от ЭБУ и изменяющая диаметр каждого из валов в зависимости от скорости и нагрузки.
• Устройство, отвечающее за включение реверсного хода.

Устройство вариаторной коробки передач

Конструктивно вариатор состоит из следующих компонентов:

• механизм, выполняющий роль сцепления. Позволяет передавать крутящий момент, а при необходимости рассоединять КПП от силового агрегата;
• вариаторная передача;
• планетарный редуктор с пакетом фрикционов, позволяющий двигаться автомобилю задним ходом;
• электронная система управления.

Существует большое количество вариаторных передач, но на автомобилях наибольшее распространение получили клиноременные вариаторы. Механизм состоит из ремня, выходного и выходного шкивов, а также механизмов, изменяющих диаметр шкивов в рабочей зоне ремня.
Первые варианты вариаторов оснащались резиновым ремнем, но такая конструкция крайне ненадежная. В устройстве современных агрегатов применяется либо гибкий металлический ремень, либо цепь. В клиноременном вариаторе крутящий момент передается за счет пары трения боковая часть ремня — рабочая поверхность шкивов. Цепь же контактирует с конусной поверхностью шкивов торцевой частью.

Преимущество клиноцепного вариатора в гибкости (имеет меньший радиус изгиба) и меньших механических потерях на трение. Цепь работает за счет точечного контакта с поверхностью конусов, поэтому в местах соприкосновения очень высокая механическая нагрузка. Для повышения износостойкости конусы шкивов изготавливаются из высокопрочных сплавов стали.

Принцип работы

Почему вариаторные коробки передач называют бесступенчатыми? Лишь потому, что изменение передаточных чисел между выходным и ведущим шкивами происходит настолько плавно, что заметить отчетливую границу перехода невозможно.

Читайте также: Шаг в будущее, или характеристики и обзор электрокара Hyundai Kona Electric, продажи и цена

Чтобы добиться прямой передачи, при которой скорость вращение входного и выходного шкивов будет одинаковой, нам нужно уравнять диаметры обеих шкивов. Если мы увеличим диаметр ведомого шкива, а d ведущего оставим прежним, то получим понижающую передачу. Ведомый вал вращается медленней ведущего, за счет чего увеличивается крутящий момент. Именно в режиме понижающей передачи автомобиль с вариатором трогается с места. Для увеличения скорости движения машины происходит обратное изменение диаметров шкивов. Именно на этом и построен принцип работы вариатора (Continuously Variable Transmission).

Механизм сцепления

В процессе развития устройства вариатора производителями использовались разные виды механизмов, среди которых:

• автоматическое сцепление центробежного типа (распространено на скутерах, мотоциклах);
• электронно управляемый электромагнитный механизм;
• многодисковая муфта. Имеет принцип работы аналогичной тому, что используется для блокировки отдельных рядов планетарной передачи АКПП гидротрансформаторного типа.

• Также работа многодискового мокрого сцепления используется для блокировки дифференциалов, интеллектуального подключения полного привода. По такому же принципу работает «мокрое» сцепление на DSG;
• гидротрансформатор. Надеемся, вы знакомы с устройством и принципом работы автоматической коробки передач гидротрансформаторного вида, поэтому конструкцию рассматривать не станем.

Использование гидротрансформатора позволяет значительно снизить нагрузку на вариатор в момент старта с места. Проскальзывание до момента блокировки гидротрансформатора увеличивает ресурс рабочей поверхности конусов, уменьшает растягивание ремня/цепи. Именно это решение впервые позволило автомобилю с вариатором относительно безболезненно переносить поездки по бездорожью.

Стоит помнить, что вариатор в безопасности лишь до момента блокировки гидротрансформатора. Если на вашем автомобиле он блокируется после 10 км/час, то буксовать в снегу, грязи без риска уменьшить ресурс вариаторной КПП можно лишь до превышения этого порога

Задняя передача

Ведущий и ведомый валы в вариаторе вращаются строго в направлении вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому единственный рациональный способ реализации задней передачи – планетарный редуктор. Когда коренная и солнечная шестерни заблокированы, входной вал вращается в одном направлении с входным шкивом, который соединен с водилом.

Если заблокировать только коренную шестерню, водило, а вместе с ним и входной шкив, будет вращаться в обратную сторону. Для наглядного представления об устройстве и работе планетарного редуктора в вариаторе предлагаем посмотреть видео.

Система управления

Принцип работы вариатора в режиме реверсной передачи возможен благодаря использованию 2-х пакетов фрикционов. Один из них при необходимости блокирует между собой коренную и солнечную шестерни (движение вперед), а второй – корпус вариатора и коронную шестерню (задняя передача). Стальные и фрикционные диски сжимаются давлением масла, которое накачивается в систему маслонасосом и подается к соответствующим каналам через гидроблок (мехатроник).

Также давление масла используется для смещения подвижной части шкива, что позволяет регулировать его диаметр. Для правильной работы коробки передач CVT крайне важно, чтобы изменение диаметров происходило максимально синхронно. Поэтому конструкторы уделяют большое внимание производительности маслонасоса вариаторных КПП.

Перенаправление потока масла к соответствующим каналам осуществляется соленоидами, которые по команде электронного блока управления вариатором открываются либо закрываются. Для управления работой коробкой передач ЭБУ использует данные с датчиков скорости, ДМРВ, датчика открытия дроссельной заслонки, ДТОЖ.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Принцип работы вариатора

Простейший конусный вариатор Эванса содержит два параллельных шкива конической формы, вершины конусов при этом направлены в противоположные стороны. Вращение с одного шкива на другой передаётся ремнем.

Если сдвинуть жесткий ремень на приводном конусе в сторону его основания, то для сохранения своей длины ремень сдвинется и на втором конусе, но за счет разнонаправленности конусов – на более узкий его участок. При этом передаточное число по мере движения приводного ремня будет плавно увеличиваться.

Чаще всего встречающийся в современных автомобилях клиноременной вариатор отличается в деталях от описанной схемы, но принцип, лежащий в основе данных устройств – общий: плавное изменение передаточного числа путём изменения диаметра приводного шкива.

Несколько слов о масле и фильтрах

Большинство производителей заверяет, что масло в коробку передач вариатора заливается навсегда. Однако этот факт в корне неверен. Наши дороги и погодные условия (снег, дождь, сильные морозы, плохие дороги и пробки) создают повышенную нагрузку на устройство, поэтому фильтры и масло рекомендуется менять каждые 40000 километров пробега.

Если этого не сделать, то на элементах конструкции начнут скапливаться масляные отложения, а фильтр забьется различным мусором. В результате упадет давление в насосе, что приведет к появлению толчков и рывков во время движения, а в особо тяжелых случаях вариатор просто перестанет работать.

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Несколько слов скажем и о ремнях. Безусловно, обычные резиновые ремни, устанавливающиеся на привод генератора, применять нельзя. Они рассчитаны на более низкую нагрузку и будут быстро изнашиваться.

В качестве ремня выступает стальная лента со специальным покрытием, либо несколько этих лент со сложным сечением и нанизанными пластинами.

Читайте также: Шумоизоляция арок автомобиля своими руками снаружи

Такие свойства позволяют передавать толкающее усилие не только частью, которая обращена к ведущему валу (в противном случае такой ремень просто сложился бы).

В некоторых автомобилях применяется стальная цепь, смазывающаяся специальной жидкостью для уменьшения эффекта скольжения. Такая конструкция способна передавать большее усилие и рассчитана на высокие нагрузки, однако и стоимость ее немного выше.

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

Если робот (роботизированная трансмиссия) оборудована джойстиком, который и отвечает за включение нужных режимов, то вариатор ничем не отличается от обычной коробки-автомат, к которой мы все привыкли. Тем не менее, одна особенность все же существует. В некоторых автомобилях вариатору можно дополнительно задать режим, при котором не будет изменяться передаточное число (в этом случае устройство превратиться в обычную АКПП). Для некоторых водителей, которые в силу стереотипов не могут грамотно оценивать параметры при разгоне машины, такой вариант предпочтительнее. Дело в том, что при набирании скорости автомобилем с установленной автоматической коробкой двигатель увеличивает обороты постепенно. При работе вариатора силовой агрегат сразу набирает нужную скорость вращения, а далее изменяется только передаточное число. В результате этого мотор звучит чуть громче обычного, а водителю из-за одинакового количества оборотов ДВС трудно проследить динамику.

Чем хороша CVT?

• Отсутствие потерь в разгонной динамике на переключение передач. При интенсивном разгоне автомобиля с вариатором стрелка тахометра зависает на одном месте – в зоне максимальной мощности двигателя. Таким образом, разгон получается наиболее эффективным.
• Снижение расхода топлива. Если вы движетесь с постоянной скоростью, умеренно разгоняетесь, вариатор подбором передаточного числа устанавливает минимальные обороты двигателя. Такая работа мотора не только позволяет увеличить акустический комфорт в салоне, но и снизить потребление горючего.
• Снижение вредных выбросов в атмосферу.
• Плавность движения. Благодаря линейной, а не ступенчатой смене передаточного отношения, автомобиль как при разгоне, так на торможении сохраняет плавность хода.
• Компактность. Небольшие размеры позволяют устанавливать вариаторы как на полноприводные авто, так и на переднеприводные машины.

Плюсы ясны, но насколько серьезные минусы?

К сожалению, как и многие устройства в мире технике, вариаторы не лишены недостатков. CVT изначально задумывалась в качестве коробки передач для малолитражек, хэтчбеков, среднеразмерных седанов и небольших кроссоверов. Клиноременные и даже клиноцепные вариаторы крайне плохо переносят резкие изменения режимов движения. Постоянные чередования динамичных разгонов, замедления и пробуксовка ведущих колес приводят к повреждению поверхности конусов, растягиванию цепи/ремня. Задиры провоцируют появление подергиваний, ускоренный износ ремня/цепи. Также к перебоям в работе вариатора и потере ресурса приводит падение давление масла. Из-за этого начинают проскальзывать фрикционные пакеты. В итоге масло очень быстро стареет, а гидроблок забивается взвесью с фрикционных накладок (пыль, которая попадает в жидкость ATF).

Плюсы и минусы вариатора

Сравнивать CVT мы будем с автоматической коробкой, поскольку робот, как было сказано выше, является механикой, а другие типы трансмиссии не так популярны.

Основные плюсы CVT:

• Отсутствие толчков и рывков во время движения.
• Двигатель работает с плавным изменением мощности в зависимости от ситуации.
• Фактически бесконечное число передач, что позволяет оптимально расходовать топливо.
• Низкий уровень шума при работе.
• Высокая управляемость и отклик.
• Грамотная оптимизация всех ходовых систем машины.

Теперь о недостатках. Самым главным из них является высокая стоимость ремонта, поскольку конструкция устройства состоит из множества дорогих элементов. Нельзя не сказать и о том, что в нашей стране очень мало сервисных центров, берущихся за такую работу.

Кроме того, в вариатор следует периодически заливать около десяти литров специального масла, необходимого для правильной работы трансмиссии. Такая жидкость стоит достаточно дорого и продается либо в представительствах компании, либо в специализированных салонах. Сами понимаете, что такие салоны есть далеко не в каждом городе. В некоторых случаях для сокращения затрат на ремонт и обслуживание, лучшим выбором будет приобрести контрактный вариатор.

Зачем нужен вариатор

Двигатель внутреннего сгорания проявляет себя по-разному в зависимости от оборотов, на которых работает: так, максимальный крутящий момент реализуется на одних оборотах, а максимальная мощность на других – причем в диапазоне, редко используемом, например, при городской езде. И почти наверняка расход топлива в этих режимах работы двигателя не будет оптимальным (хотя, справедливости ради, нужно отметить, что расход зависит от множества факторов помимо числа оборотов двигателя).

Любая коробка передач нужна в автомобиле в первую очередь для того, чтобы изменять в широком диапазоне крутящий момент — а следовательно, и тяговое усилие и скорость вращения колёс автомобиля. При этом получает коробка передач этот крутящий момент с коленчатого вала двигателя, имеющего четко ограниченный рабочий диапазон.

При разгоне, когда нам нужна максимальная динамика, мы уводим двигатель в режим повышенных оборотов и стараемся в нем оставаться, пока необходимость в максимально быстром ускорении не отпадёт. При плавном ускорении на загородной трассе мы так же будем переключаться по мере необходимости. Именно по этой причине для более полного использования возможностей двигателя выгодно внедрить большее число «коротких» ступеней с узким рабочим диапазоном – чем сейчас и занимаются производители традиционных трансмиссий – но этот подход неизбежно ведёт к увеличению стоимости, сложности и веса коробки передач.

Принципиально же иной подход к этому вопросу состоит в разработке системы, позволяющей в заданном диапазоне передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число трансмиссии. Именно такой системой и является вариатор.

Источник https://autoservice-ap.ru/blog/chto-takoe-variator-na-avtomobile/

Источник https://topautomobil.ru/variator-cvt/

Источник https://iga-motor.ru/avto-import/princip-raboty-variatornoj-korobki-peredach.html