Устройство вариатора

Устройство и принцип работы вариатора CVT

Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент. Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный. В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше – то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая. Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.

Перемещение происходит за счет давления рабочей жидкости. Причем гидравлическое управление реализовано, как правило, только на ведущем шкиве, ведомый же изменяет свой диаметр за счет натяжения ремня и возвратной пружины. Таким образом, незначительно изменяя давления рабочей жидкости, можно изменять положение шкивов и эффективный диаметр контакта ремня, тем самым в достаточно широком диапазоне изменяя передаточное отношение в трансмиссии. И, что немаловажно, делать это бесступенчато и плавно. Именно в принципе работы вариатора заключаются все его основные преимущества и недостатки.

Тороидный вариатор

Состоит из двух противоположно направленных конусовидных дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами. Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков, изменяют передаточное отношение. При контакте роликов с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым – по наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого вала. При центральном положении происходит прямая передача.

Цепной вариатор

Встречается менее редко, чем тороидный и является разновидностью клиноременного вариатора, в котором ремень CVT заменен на стальную цепь. Наиболее известным устройством подобного типа является вариатор Multitronic, которому посвящена наша отдельная статья.

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

1. Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня.
2. Пакет фрикционных муфт или гидротрансформатор – предназначены для отсоединения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
3. Планетарный механизм – устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим заднего хода).
4. Дифференциал – устройство для распределения крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.
5. Блок управления трансмиссией – электронная система, которая считывает данные с датчиков и передает соответствующие сигналы, меняющие режим работы вариатора. Ряд моделей cvt предусматривают возможность ручного переключения скорости при помощи настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично АКПП. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима.
6. Храповик – устройство для блокировки движения во время стоянки (P-паркинг).
7. Гидравлическая система.
8. Датчики (скорости входного и выходного валов, температуры рабочей жидкости, положения селектора).
9. Корпус.

Шкивами вариаторного механизма КПП управляет гидравлическая система, которая должна обеспечивать синхронное перемещение конусов или роликов бесступенчатой передачи. Она состоит из:

• Гидравлического насоса;
• Блока гидравлических клапанов;
• Управляющих гидроцилиндров;
• Фильтра.

Насос приводится во вращение от коленчатого вала двигателя и находится в постоянной работе, пока работает двигатель.

Рабочая жидкость CVT

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

При повышенных скоростях автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура более +80ºC), что уменьшает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет корпуса дополнительно установленного радиатора (маслоохладителя).

На корректность работы CVT также влияет давление масла 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. Последний представляет собой сборную металлическую ленту. Она состоит из нескольких тросов или полос (до 12 штук), которые скрепляются стальными пластинами (скобами) сложной формы.

Для защиты от износа и проскальзывания ремень имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень соприкасается с конусами шкивов краями пластин, что обеспечивает нужные толкающие свойства обеих сторон без потери гибкости и возникновения деформаций.

Обычные кожаные или силиконовые ремни имеют слишком малый срок службы, а потому в КПП не применяются. Ремень вариатора может заменить только стальная цепь (цепной вариатор), что также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).

Вариатор в мировом автомобилестроении

В мировой практике вариаторы все чаще устанавливаются на современные автомобили. Очень популярен CVT в японском и немецком автомобилестроении.

Многие производители, разрабатывая новые модели бесступенчатых КПП, позиционируют их на рынке под собственными названиями, но сущность механизма, в целом, остается неизменной. Наиболее популярны следующие модели:

• Для японских автомобилей – Multimatic (Honda), Multidrive (Toyota), Lineartronic (Subaru), Xtronic (Nissan);
• Для немецких моделей – Multitronic (Audi), Autotronic (Mercedes-Benz);
• В США вариаторы известны, как Durashift CVT или Ecotronic (Ford).

Отечественные автолюбители относятся к CVT довольно скептически. Это обусловлено рядом недостатков:

• Передача крутящего момента в вариаторе происходит за счет силы трения, а потому их не используют в автомобилях с мощными двигателями;
• Высокая стоимость обслуживания – дорогостоящее масло и фильтр;
• Плохая ремонтопригодность;
• Буксировать автомобиль, на котором установлен вариатор CVT, можно только на эвакуаторе, либо с помощью частичной погрузки ведущей оси.

Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:

• Плавность движения;
• Хорошая динамика разгона;
• Экономичный расход топлива;
• Простота конструкции;
• Низкий вес;
• Относительно невысокая стоимость.

Автомобили, на которых установлен вариатор CVT, в большей степени предназначены для передвижения по городу, где механизм полностью раскрывает свои плюсы, обеспечивая максимальный комфорт. Они стали хорошей альтернативой гидромеханической АКПП, хотя срок службы вариатора чуть ниже и редко превышает 150 000 км.

Устройство вариатора

С каждым годом в автомобильной отрасли происходят существенные изменения: разрабатываются все новые устройства и аппараты для облегчения вождения и улучшения качества поездки. Постепенно все общепринятые приборы заменяются наиболее удачными изобретениями. Не стала исключением и всеми известная коробка передач.

Если вы страстный автолюбитель, то наверняка не раз сталкивались с названием – бесступенчатый вариатор. Эта новинка наших дней была придумана много лет назад. Еще одаренным Леонардо да Винчи в 1490 году. Но воплотить ее в жизнь смогли только в 1950 годах. Первым легковым автомобилем с такой трансмиссией стала 600-я модель от фирмы «DAF». В ней установили вариатор под названием «Variomatic», затем эстафету перехватила компания «Volvo». Сейчас многие автомобильные компании стали поставлять на рынок свои автомобили именно с такой трансмиссией.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Эта трансмиссия обладает большими возможностями, это подтверждает и тот факт, что до 1994 года на гонках болидов Формулы-1 ее нельзя было использовать.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

• «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
• «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы вариатора и его устройство

Бесступенчатая коробка плавно изменяет крутящий момент в заданных промежутках регулирования. Это достигается за счет ее особой конструкции, которая состоит из следующих компонентов:

• вариатора;
• механизма сцепления;
• аппарата для передачи реверса;
• процессора с исполнительным устройством.

В качестве автоматического сцепления выступают разные виды устройств. Без них крутящий момент сразу же передавался бы на колёса, а так указанный узел будет отвечать за плавную передачу движения. Сцепление может быть:

• центробежным – технология «Transmatic»;
• мокрым многодисковым – представители «Multimatic» и «Multitronic»;
• электромагнитным — вариатор «Hyper»;
• гидротрансформаторным.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Работа вариатора осуществляется с помощью электронного блока. Он отвечает за следующие функции:

• управление сцеплением;
• изменение передаточного отношения между валами вариатора;
• контролирование работы планетарного редуктора;
• обеспечение действия реверсивного аппарата.

К электронному блоку передается информация от множества датчиков. Поэтому его работа взаимосвязана с показателями оборотов двигателя, давления в шинах, ABS и т. д. Сбор информации фильтруется в аппарате, и он автоматически настраивается на нужное передаточное число.

Но вариаторы не могут самостоятельно производить задний ход авто, поэтому для этих целей предусмотрен планетарный редуктор. Принцип действия, которого схож с работой в автоматической коробке.

Водитель при управлении транспортом с CVT проделывает практически те же действия, что и при использовании АКПП. Но они немного упрощаются, он выбирает только режим, а остальное выполняет за него удобное устройство вариатора. Также оно позволяет повторить некоторые манипуляции, возможные в привычных КПП. Например, можно зафиксировать определенное передаточное соотношение. Некоторые водители не чувствуют разгона машины, и потому относят постоянную частоту оборотов коленвала к недостаткам аппарата, но к этому надо привыкнуть и со временем удобство бесступенчатой коробки станет очевидным.

Виды вариаторов

Существуют несколько разновидностей. Они отличаются между собой по своей конструкции.

Клиноременной механизм

Это самый распространенный агрегат. В основном он состоит из одной передачи, реже из двух. Такой вариатор имеет два шкива, которые между собой соединяются клиновидным ремнем. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Вначале между ними закладывалась армированная резина, но затем ее заменили стальные пластины. Они способны передавать больший крутящий момент, обладают меньшим радиусом изгиба и долговечны.

Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными.

Принцип действия

При раздвижении шкивов лента уходит внутрь, когда они сближаются — ремень приобретает форму клина. В последнем случае радиус шкива увеличивается, а вместе с ним становиться больше и передаточное число, а в предыдущем варианте все наоборот. В промежутках между этими состояниями ремень становится прямым. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор

Вместо ремня в такой конструкции используется цепь. Отсюда и название вида. Звено такого устройства представляет собой несколько пластинок, которые между собой объединяются цилиндрическими осями. Они обеспечивают наименьший радиус изгиба. Цепь изготовлена из высокопрочной стали, так как при работе постоянно находится в контакте с конусовидными дисками и претерпевает сильные нагрузки. Такая работа сопровождается высокими температурами, и чтобы их снизить в вариаторе предусмотрели охлаждение жидкости в принудительном порядке.

За счет использования цепи удалось уменьшить радиус изгиба, он может быть 25 мм, поэтому такой вид вариатора имеет больший диапазон передаточных чисел. Клиноцепной вид отличается от своих аналогов наибольшим КПД, но из-за этого имеет и самую высокую стоимость. Такой вариатор был впервые применен на моделях Audi.

Тороидный вид вариатора

Он не содержит ни цепи, ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.

Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.

Достоинства и недостатки вариатора

Любое изобретение имеет какие-то недоработки, не стал исключением и CVT. Его слабые стороны пытаются устранить, а пока они существуют, стоит о них знать:

1. Такие коробки передач не устанавливают на мощные авто, хотя уже есть несколько экземпляров именно с ними.
2. Ремонт CVT требует больших материальных затрат, и к тому же его осуществляют не на всех СТО. Очень сложно найти специалиста, который бы хорошо разбирался в устройстве данного типа.
3. Работа вариатора зависит от показаний множества датчиков, и если вдруг выйдет из строя хотя бы один из них, то это может привести к неправильной работе всей системы трансмиссии.
4. Такой аппарат требует заполнения внутренней его части специальной жидкостью, которая отличается высокой стоимостью в сравнении с аналогами, предназначенными для АКПП. А также ее уровень необходимо постоянно контролировать.
5. Трансмиссия испытывает большие нагрузки.
6. С данной коробкой передач существуют определенные ограничения по буксировке автомобилей, а также при использовании прицепов.

Но машина с вариатором имеет множество существенных преимуществ:

1. Удобство поездки на автомобиле с бесступенчатой КПП.
2. Плавность движения машины – стремительный разгон и торможение не вызывает рывков, как при использовании других коробок передач.
3. Стабильность показателей при достаточно продолжительном движении.
4. За счет оптимальной нагрузки на двигатель и продуманности работы автомата происходит существенная экономия топлива.
5. Уровень вредных веществ, создаваемых отработанными газами ниже, чем в автомобилях с АКПП И МКПП.
6. Безопасность езды на обледенелых дорогах, так как вариатор исключает пробуксовку колес.
7. Электронное управление работой двигателя увеличивает срок его износа, предотвращает от частых ремонтов.
8. Авто с вариатором ездит намного тише, чем с обычными коробками.

Новинки вариаторов

С каждым годом все больше автопредприятий ставят на свои модели CVT. При этом постоянно улучшая их характеристики и внедряя в агрегаты новые технологии. Одним из последних изобретений является общее детище компании Nissan и JATCO — облегченный и уменьшенный вариатор. Он выполнен в виде аппарата клиноременного типа совмещенного с новой коробкой передач. Данный вид отличается своими серьезными характеристиками:

• имеет наибольшее передаточное число. Его диапазон увеличен на двадцать процентов от обычного вариатора, поэтому он способен быстрее набирать скорость и тормозить. Это число 7.3:1. Оно выше, чем на автоматической коробке передач с семью ступенями;
• масса нового изобретения уменьшена на 13%;
• оснащен ASC. Эта система подбирает наилучшее передаточное число во время движения, при разгоне и торможении.

Вариатор фирмы JATCO

Сейчас представители компании «Porsche» подтверждают, что ведут разработки по совершенствованию вариатора. Они улучшают характеристики комфортности поездки, разгона и торможения. Увеличивают КПД и уменьшают расход топлива. Хотят сделать такой вариант бесступенчатой трансмиссии, при котором вариатор станет схож с 8-ми ступенчатой АКПП.

Стремление усовершенствовать вариатор и проводимые новые разработки его видов еще раз доказывают, что за ним будущее. Возможно, скоро он полностью заменит привычные механизированные, роботизированные и автоматизированные коробки передач. В особенности делается упор на его гибридные виды, при которых мотор будет работать в оптимальном режиме, а получаемая энергия будет сохраняться в накопителе, а затем расходоваться на движение авто.

Как это устроено: коробка-вариатор

Уже давно известно, что трансмиссия в автомобиле позволяет равномерно распределять крутящий момент, который вырабатывает силовой агрегат. Это необходимо для плавного или динамичного разгона транспортного средства. Водитель задействует определенный диапазон оборотов мотора, предотвращая выход его на повышенный режим.

Что касается механической коробки передач, об ее устройстве и о том, как ее на дольше сохранить, мы уже говорили. И это уже, кажется, заезженная тема. Поговорим о cvt: что это за механизм, его работа и стоит ли брать автомобиль с подобной трансмиссией.

Что такое коробка вариатор

Это разновидность автоматической коробки передач. Она относится к категории бесступенчатых трансмиссий. Ее особенность заключается в том, что вариатор обеспечивает плавное изменение передаточных чисел в настолько малом диапазоне, который невозможно достичь в механике.

Ею оснащаются автомобили, работающие под управлением электронного блока управления. Это устройство равномерно распределяет нагрузки, поступающие от двигателя, в соответствии с сопротивлением, которое оказывается на ведущие колеса транспорта.

Переключение передач осуществляется плавно – водитель порой даже не замечает, как изменяется режим работы механизма. Это повышает комфорт во время поездки.

Принципиальное устройство

Конструкция механизма довольно сложная, из-за чего ее производство затратное в материальном отношении. К тому же из-за сложности конструкции бесступенчатая трансмиссия не способна обеспечивать равномерное распределение нагрузок в отдельных типах двигателей.

Ключевое отличие бесступенчатой коробки от механического аналога – в ней отсутствует сцепление. На сегодняшний день вариаторы постоянно модернизируются, и уже существует несколько принципиально отличающихся модификаций. Тем не менее, основные элементы коробки такие:

• Основной механизм трансмиссии – гидротрансформатор. Это агрегат, принимающий на себя крутящий момент, который вырабатывает двигатель и передает его на исполняющие элементы;
• Шкив первичной передачи (связан с гидромуфтой) и шкив вторичной передачи (передает усилия на ходовую часть авто);
• Передача усилий осуществляется через ремень, а в некоторых случаях – цепь;
• Электроника управляет изменением режимов работы механизмов;
• Отдельный узел, который активируется, когда включается задняя передача;
• Вал, на котором закреплен шкив трансмиссии и главная передача;
• В большинстве модификаций также установлен дифференциал.

Стоит отметить, что эти элементы не дают понимания того, по какому принципу работает коробка передач. Все зависит от модификации устройства, о чем пойдет речь немного позже, а сейчас рассмотрим, по какому принципу функционирует механизм.

Как это работает

Существует три основных типа передач, которые используются в транспорте и имеют схожий с cvt принцип работы:

• Электропередача. В этом случае устройство используется только для узкопрофильного транспорта. Мотор приводит в движение динаму генератора, которая вырабатывает необходимую энергию для работы трансмиссии. Пример такой коробки передач – БелАЗ;
• Передача от гидротрансформатора. Этот тип передач отличается плавностью работы. Гидромуфта раскручивается насосом, который подает масло под большим давлением в зависимости от оборотов мотора. Такой механизм лежит в основе всех современных автоматических коробок передач;
• Передача гидрообъемного типа. Старая технология, но в некотором типе транспорта она все еще применяется. Принцип такой коробки – ДВС приводит в движение масляный насос, который подает напор на гидродвигатели, соединенные с ведущими колесами. Пример подобного транспорта – некоторые модели комбайнов.

Что же касается вариаторов, то, хотя они работают по несколько схожему принципу, все же имеются существенные отличия. В конструкцию классического вариатора входит гидромуфта, раскручиваемая силовым агрегатом машины. Только передача момента на ведомый вал коробки осуществляется при помощи промежуточного элемента. Чаще всего производители таких трансмиссий используют в механизме прочный ремень. Однако встречается и цепная передача.

Передаточное число изменяется путем изменения диаметра ведущего и ведомого шкивов. Когда водитель на селекторе трансмиссии выбирает соответствующий режим езды, блок управления фиксирует данные, поступающие от колес и узлов мотора. На основании этих данных электроника в подходящий момент сдвигает стенки активных шкивов, благодаря чему их центральный диаметр увеличивается (такая особенность устройства этих деталей). Передаточное число увеличивается, и колеса начинают вращаться быстрее.

Когда включается задняя передача, механизм не работает в режиме реверса, а активирует дополнительное устройство. В большинстве случаев это планетарный редуктор.

Разгонная динамика вариатора

По сравнению с классической автоматической коробкой передач вариатор со старта будет вести себя вяло, словно водитель медленно нажимает педаль газа. Автомат же будет более резким на старте. При этом во время перехода на следующую передачу машина будет дергаться. Но если говорить о дистанции, то при одинаковых моторах и габаритах авто у вариатора больше преимуществ.

Причина в том, что при переходе с передачи на передачу автомат теряет тягу. Вариатор же во время работы меняет передаточное число плавней, благодаря чему отсутствует разрыв в передаче тяги. Мотор при этом работает на оборотах, при которых передается максимальный крутящий момент. Автомат же часто захватывает менее тяговые обороты мотора, из-за чего страдает общая динамика авто.

Вариаторы старого выпуска (до 2007, а некоторые модификации до 2010 года) изменяли передаточные числа, когда обороты мотора повышались почти до максимума. С внедрением индивидуальных блоков управления для трансмиссии этот недостаток был устранен. Новое поколение вариаторов подстраиваются под спортивный режим, и при резком нажатии на акселератор сразу переходит на изменение передаточных чисел на максимально эффективных оборотах мотора.

При этом тяга сохраняется на протяжении всего изменения передаточных чисел коробки. Или пока водитель не перестанет жать на педаль акселератора. Таким образом, на динамику автомобиля имеет непосредственное влияние сила нажатия на педаль газа.

Эмуляция ручной коробки на вариаторе

Под ручным переключением в вариаторе подразумевается установка рычага КПП для принудительного повышения/понижения передаточного числа трансмиссии. Если говорить о классических автоматах, то при перемещении ручки в сторону «+» или «-» блок управления дает команду на изменение передачи.

Так как у вариаторов нет ступенчатого перехода с передачи на передачу, то данный процесс несколько отличается. Даже если на приборной панели электроника покажет указанную водителем передачу, электронный блок управления современного вариатора все равно будет следить за тем, чтобы стрелка тахометра не заходила в красную зону (не допустит работы мотора на предельных оборотах). То же произойдет, если водитель дает команду электронике удерживать передаточное число на низких оборотах,– трансмиссия не даст мотору заглохнуть из-за критически низких оборотов.

Если говорить о динамике автомобиля, то в ручном режиме на автомате водитель сможет улучшить разгон транспорта, корректируя переход на другую передачу, но в случае с вариатором это не улучшит разгон машины. Причина в том, что «ручной режим» задействует также и менее эффективные для разгона зоны оборотов мотора.

Присутствие в современных вариаторах данной опции – просто маркетинговый ход для тех автомобилистов, которые любят «контролировать» процесс использования крутящего момента. Для максимально эффективной динамики в случае с вариатором лучше использовать автоматический режим (положение на селекторе «D»).

Особенности движения автомобиля с такой трансмиссией

Рассмотрим особенности движения автомобиля на трансмиссии вариаторного типа. Владельцу такого автомобиля необходимо помнить:

1. С вариатором не получится побуксовать на старте. Причина в том, что электроника все время контролирует максимально эффективное передаточное число в соответствии с оборотами двигателя и нагрузкой на него.
2. Вариатор поможет водителю на сколькой дороге в момент старта. За счет плавного нарастания тяги колеса не будут буксовать, если водитель не рассчитает усилия на педаль газа.
3. При выполнении обгона на машине с вариатором сильнее нажать на газ нужно будет не в момент выполнения маневра, как на механике или автомате, а непосредственно перед этим, так как трансмиссия работает с небольшой задержкой.
4. На вариаторе овладевать управляемым заносом сложнее за счет все той же «запоздалой» реакции коробки на нажатие газа. Если на механике для заноса необходимо резко нажать на газ после поворота рулевого колеса, то в случае с вариатором это нужно сделать непосредственно при повороте руля.
5. Так как трансмиссия данного типа постоянно подбирает оптимальное передаточное число в соответствии с оборотами мотора, это приводит к идеальному сочетанию между тягой и низким расходом топлива. Эта система позволяет мотору работать в таком режиме, словно машина едет по ровной трассе за городом. Если машина оснащена круиз-контролем, то экономия топлива будет более ощутимой.

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

Современные автомобили, оснащаемые вариатором, могут получить один из двух типов трансмиссии:

• Клиноременной;
• Тороидный.

Их отличия в особенностях конструкции, хотя принцип работы остается прежним. Рассмотрим эти типы привода по отдельности.

Клиноременный

Большинство автомобилей с вариатором получают именно такой тип КПП. Зачастую в таких трансмиссиях используется одна ременная передача (иногда встречаются модификации с двумя передачами). В таком механизме используется два шкива с клиновидными кольцами. На них надевается ремень с идентичным профилем в виде клина. Изначально производители использовали армированную резину. В современных трансмиссиях используются стальные аналоги.

Каждый шкив (расположены на ведущем и ведомом валу) имеет наклоненные наружу стенки с углом наклона относительно оси вала в 70 градусов. В процессе изменения передаточного числа стенки шкивов сдвигаются или расходятся, благодаря чему изменяется диаметр шкива. Стенки шкивов приводятся в движение за счет пружин, центробежной силы или сервоприводов.

Данная часть агрегата в клиноременных вариаторах является самой уязвимой, так как она больше всего подвергается нагрузке. По этой причине в современных трансмиссиях данного типа используются стальные конструкции с пластинами сложной формы.

Среди клиновидных приводов встречаются вариаторы, оснащенные цепью. Количество звеньев в нем большое, благодаря чему она плотно прилегает к стенкам шкива. Такой тип вариатора отличается высоким КПД по сравнению с другими аналогами, но из-за большой силы трения требуется использовать максимально прочный материал, что делает цепь для такого вариатора очень дорогой.

Тороидный

Это более сложные конструкции. Такими вариаторами чаще оснащаются заднеприводные автомобили с мощным силовым агрегатом. Для максимально эффективной передачи крутящего момента на большой скорости используется понижающий планетарный редуктор, который передает тягу напрямую. В переднеприводных машинах такой вариатор соединяется с главной передачей и дифференциалом.

В конструкции тороидного вариатора тоже имеется два диска, только их оси совпадают. В разрезе эти диски выглядят в форме равнобедренных треугольников (имеют сферическую форму). Между боковыми частями этих дисков устанавливаются ролики, которые изменяют свое положение за счет сжатия рабочих дисков.

Когда ведущий диск сильнее прижимает ролик к ведомому, передается больший крутящий момент, и ведомый диск вращается быстрее. Когда усилие снижается, ведомый диск вращается медленнее.

Виды клиноременных вариаторов

После появления трансмиссии вариаторного типа начали вести разработки в области повышения ее эффективности. Благодаря этому сегодня автовладельцам предлагается самая ходовая модификация, которая показала себя максимально эффективной среди аналогов – клиноременные вариаторы.

Такую модификацию коробок передач каждый производитель называет по-своему. Например, в Ford стоит Transmatic, Ecotronic или Durashift. Аналогичной трансмиссией, только под названием Multidrive оснащает свои авто концерн Toyota. На машинах Nissan тоже стоит клиноременной вариатор, но название ему – Xtronic или Hyper. Аналог всем упомянутым вариаторам является Autotronic, который стоит во многих моделях Mercedes.

В таких вариаторах основные элементы остаются идентичными, только принцип сцепления мотора и главной передачи немного отличается. В большинстве бюджетных моделей используются такие вариаторы, как Xtronic, Multidrive и другие. В основе таких модификаций стоит гидротрансформатор.

Существуют более дорогие варианты:

• Электронное сцепление на основе электромагнитного воздействия механизмов. Такие вариаторы называются Hyper;
• Еще один вариант автоматического сцепления – Transmatic. В нем используется центробежная сила гидравлической жидкости;
• Если в названии трансмиссии стоит приставка Multi, то часто в таких модификациях используется несколько дисков сцепления мокрого типа.

Когда приобретается новый автомобиль, и в его технической документации указывается, что трансмиссия CVT, это не всегда означает наличие гидротрансформатора. Но в большинстве случаев коробка будет оснащена именно этим механизмом.

Преимущества и недостатки CVT

У каждого типа трансмиссий есть свои приверженцы, поэтому в большинстве случаев, по мнению одного какая-то функция считается достоинством, а другого – наоборот недостатком. Если рассматривать надежность, то вариаторная коробка не нуждается в каком-то особенном обслуживании – просто вовремя менять масло и эксплуатировать в соответствии с рекомендациями производителя.

Вот еще некоторые достоинства:

• Транспорт имеет плавную динамику при изменении передаточных чисел, что делает управление им максимально комфортным;
• Чтобы быстро набрать скорость, достаточно просто утопить педаль газа;
• Водитель не мешкает, переключая скорости – особенно удобная функция для начинающих;
• При исправном механизме он будет работать бесшумно;
• Отбор мощности мотора находится в оптимальном диапазоне, что не дает мотору перегружаться или выходить на максимальные обороты;
• Если на механике переключить повышенную передачу рано, мотор испытывает увеличенную нагрузку. Чтобы компенсировать ее, дроссельная заслонка открывается сильнее, и в цилиндры поступает больше топлива, однако в таком режиме оно сгорает не так эффективно. Из-за этого в выхлопную систему попадает больше несгоревших веществ. Если в машине имеется катализатор, то остатки догорят в нем, что заметно сократит рабочий ресурс детали.

У автомобилей, оснащенных вариатором, имеется и несколько существенных недостатков:

• При пробуксовке колес коробка может неправильно распределять нагрузки. Например, такое часто происходит на гололеде;
• Не любит высокие обороты, поэтому водитель должен быть внимательным, в какой момент трансмиссия уже не повышает передаточное число;
• Естественный износ активных шкивов;
• Регламент замены смазки в механизме строго ограничен – в зависимости от рекомендаций производителя этот период может быть 20 тысяч, а может быть и 30 000 км.;
• Вариатор легче сломать, чем механическую коробку;
• Очень дорогая в ремонте из-за того, что правильно работу сможет выполнить только специалист, который возьмет приличную плату за свои услуги.

Основные неисправности

Поломка вариаторной коробки – настоящая проблема для автомобилиста. Однако при должном следовании рекомендаций завода-изготовителя она работает достаточно стабильно. Вот что в ней может выйти из строя:

• Связующее тело, через которое передается усилия от ведущего на ведомый шкив. В одних случаях это ремень, а в других – цепь;
• Нарушение работы электроники – потеря контакта, выход из строя датчиков;
• Механические поломки гидромуфты;
• Выход из строя элементов селектора;
• Поломка редукционного клапана маслонасоса;
• Ошибки в блоке управления. Эта проблема легко определяется в результате полной диагностики автомобиля на стенде.

Что касается электроники, то компьютер сразу покажет, в чем неисправность. А вот с механическими поломками диагностика усложняется. Вот что может указать на проблемы с вариатором:

• Нестабильное движение автомобиля, сопровождающееся рывками;
• При выборе нейтральной скорости машина продолжает двигаться;
• Затрудненное или невозможное ручное переключение скоростей (если такая опция присутствует в трансмиссии).

Причины поломки вариатора

Любой механизм рано или поздно выходит из строя из-за естественного износа его деталей. То же касается и вариатора. Хотя этот тип коробки считается довольно выносливым, все же автомобилисты сталкиваются с ее неисправностями.

Ключевой фактор, влияющий на срок службы агрегата, является своевременное обслуживание трансмиссии. Регламент планового ТО указывает производитель транспортного средства. Также необходимо учитывать рекомендации по эксплуатации такого типа трансмиссии. В список корректного обслуживания вариатора входит:

• Своевременная замена трансмиссионного масла и всех расходных материалов КПП;
• Своевременный ремонт или замена вышедших из строя деталей коробки;
• Корректный стиль вождения (на вариаторе не рекомендуется использовать дрифт, спортивную езду с частыми разгонами и резкими остановками, динамическая езда на непрогретой коробке).

Другими причинами поломок вариатора являются естественный износ или брак во время производства деталей или всего агрегата. Второе встречается очень редко, и это больше касается бюджетных моделей авто.

Чаще всего вариатор выходит из строя из-за использования плохого масла. В работе такой трансмиссии ключевая роль возложена на качество смазки, поэтому автовладельцу нужно серьезно относиться к регламенту замены трансмиссионной жидкости.

Если в машине установлен вариатор старого образца, то зачастую масло в нем нужно менять через каждые 30-50 тысяч километров пробега. Если в транспортном средстве используется более современная трансмиссия, то замена масла может потребоваться через 60-80 тысяч км. Причем на этот интервал влияет именно пробег, а не моточасы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания.

Эксплуатация вариатора

Коробка CVT капризная, но если к ней приспособиться, она будет долго служить. Вот что нужно знать автомобилисту, транспортное средство которого передвигается за счет подобной трансмиссии:

• Коробка не любит агрессивную езду. Скорее для нее подходит «пенсионерский» стиль или размеренное движение с умеренным ускорением;
• Трансмиссия данного типа не выдерживает высоких оборотов, поэтому если у водителя есть привычка «притопить» по трассе на длинной дистанции, лучше остановиться на механике. По крайней мере, ее дешевле ремонтировать;
• На вариаторе нельзя резко стартовать и позволять, чтобы ведущие колеса буксовали;
• Такая трансмиссия не приспособлена для хозяйственного автомобиля, который часто перевозит тяжелый груз или буксирует прицеп.

Когда авто с cvt попадает в грязь и застряет, не стоит пытаться выехать самостоятельно. Лучше воспользоваться помощью посторонних, так как в этом случае невозможно избежать пробуксовки колес.

Что лучше: вариатор или автомат?

Если сравнивать эти два типа коробок, то сразу стоит обратить внимание на то, что автоматический аналог присутствует на рынке намного больше, чем вариатор. По этой причине уже достаточное количество механиков разбирается в устройстве и тонкостях работы акпп. А вот с вариаторами дело обстоит значительно хуже – настоящего специалиста найти гораздо сложнее.

Вот еще некоторые достоинства у автоматической трансмиссии:

• Устроена она проще, чем cvt, а в автомагазинах предостаточно запчастей на нее;
• Что касается вождения, то коробка работает по принципу механики – передачи четкие, но отвечает за их переключение ЭБУ;
• Рабочая жидкость для автомата дешевле, чем для вариатора. Можно даже сэкономить, купив более дешевый вариант, так как на рынке присутствует большое разнообразие масел для автоматов;
• Электроника подбирает оптимальный показатель оборотов, на котором можно переключать повышенную передачу;
• Ломается автомат реже вариатора, особенно что касается сбоев электроники. Это обусловлено тем, что блок управления контролирует лишь четверть работы трансмиссии. Все остальное выполняет механика;
• У автомата намного больший рабочий ресурс. Если водитель аккуратно эксплуатирует узел (своевременно меняет масло и избегает постоянного агрессивного вождения), то механизм прослужит не менее 400 тысяч, и не будет нуждаться в капитальном ремонте.

Однако, несмотря на достоинства, у автомата есть и несколько ощутимых недостатков:

• Эффективность трансмиссии ниже, так как большая часть крутящего момента уходит на раскручивание гидротрансформатора;
• Переключение скоростей не такое плавное – водитель все равно ощущает, когда машина перешла на другую передачу;
• Разгон автомобиля не имеет настолько качественный показатель, как у вариатора – там скорость плавно набирается;
• У автоматов самая большая емкость для масла. Обычная механика требует около трех литров смазки, вариатор – до восьми, а вот автомат – около 10л.

Если объективно сравнивать, то эти недостатки с лихвой покрываются выносливостью и надежностью подобных агрегатов. Однако все зависит от того, что от своего автомобиля ожидает его владелец.

Итак, автомобиль, оснащенный коробкой вариатор, предназначен для спокойного городского передвижения. С такой трансмиссией водитель сможет почувствовать себя за рулем сухопутной яхты, чем пилотом спорткара.

В заключение – как определить, где какая коробка:

Если продавец отрицает, что проводились ремонтные работы, а агрегат явно разбирался, от покупки такого автомобиля следует отказаться. Когда рассказано, какие работы были проведены, продавцу придется поверить на слово.

История автомобиля

Такого рода проверку можно выполнить, если продавец первый владелец машины. Когда автомобиль сменил нескольких хозяев, то историю авто проверить практически невозможно. К параметрам, которые касаются прошлого автомобиля, относятся:

1. Проверка VIN-номера;
2. Если машина обслуживалась исключительно у официального дилера, то все работы будут отражены в отчете. При этом невозможно проверить, осуществлялся ли ремонт трансмиссии в гаражных СТО;
3. При покупке ввезенного транспортного средства из заграницы необходимо проверить таможенные документы (пробег и другое техническое состояние авто).

Подобная проверка позволит получить дополнительную косвенную информацию о состоянии вариатора.

Проверка в движении

Обязательной является проверка работоспособности вариатора. Это делается во время тестовой поездки в разных режимах, чтобы послушать ил понаблюдать характер работы трансмиссии. Такая проверка самая информативная по части состояния вариатора.

Исправная трансмиссия обеспечивает самую плавную динамику транспортного средства без рывков и ощутимых ступенчатых изменений передаточного числа. В противном случае рывки и толчки свидетельствуют о повреждении ремня привода вариатора.

Звук вариатора

По звуку тоже можно определить состояние трансмиссии автомобиля. Например, исправного вариатора на холостом ходу ДВС вообще не слышно. Во время езды звук коробки можно услышать, но при плохой шумоизоляции кузова.

Щелчки, гул, свист, резкий шум и другие звуки не характерны для исправного вариатора. Так как по звуку определить неисправность трансмиссии неопытному автомобилисту крайне сложно, лучше на осмотр автомобиля пригласить специалиста, особенно разбирающегося в работе вариаторной коробки передач.

Видео на тему

Вот пять факторов, которые помогут продлить срок службы вариатора:

Источник https://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/korobka-peredach-cvt.html

Источник http://autoleek.ru/korobka-peredach/variator/ustrojstvo-variatora.html

Источник https://avtotachki.com/kak-eto-ustroeno-korobka-variator/