Принцип работы вариатора на автомобиле: плюсы и минусы

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

1. Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня.
2. Пакет фрикционных муфт или – 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

Ремень вариатора

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).

Типы вариаторов

Во многих узлах и агрегатах нашли широкое применение различные конструкторские решения вариаторов, которые плавно изменяют передаточное число от двигателя к колесам, но в автомобилестроении ужились пока только два их типа:

1. Клиноременной;
2. Тороидный.

Клиноременной

В основу устройства клиноременного вариатора входят два шкива конической формы и одна или двух ременная передача.

Ремень имеет клиновидную форму и может быть изготовлен из резины, набора металлических пластин или цепи. Но это только влияет на надежность работы всей системы, но никак на принцип ее работы.

Конструктивно предусмотрено раздвигание и сдвигание шкивов, благодаря чему и происходит изменение их диаметров.

Резиновый ремень.

Благодаря клиновидной формы ремня, последний соприкасается со шкивом боковыми сторонами, что обеспечивает надежную передачу вращательного момента продолжительное время (для резиновых ремней 50 000 км, но это еще не предел).

Изменение передаточного числа происходит за счет сдвигания и раздвигания, ведущего и ведомого шкивов.

При малых оборотах двигателя диски ведущего шкива разжаты, соответственно имеют малый диаметр. Ведомые диски, наоборот, сжаты и имеют больший диаметр.

При увеличении оборотов двигателя под воздействием центробежных сил и различных приводов, диски ведущего шкива сжимаются, а ведомого, наоборот, разжимаются, при этом уменьшается передаточное число.

Чтобы диаметры шкивов изменялись синхронно с возникающими нагрузками на двигатель, в автомобиле с коробкой CVT предусмотрена электронная система управления, которая также совместно управляет и работой планетарного редуктора и сцепления.

Планетарный редуктор обеспечивает движение автомобиля задним ходом, так как конструктивно вариатор не может обеспечить такое движение.

Благодаря электронной системы управления, после выхода автомобиля на крейсерскую скорость, CVT трансмиссия поддерживает те обороты двигателя, которые наилучшим образом будут подходить для хорошей динамики движения автомобиля.

Во время различных экспериментов было установлено, что оптимальный угол наклона внутренних стен шкива должен быть 20 градусов.

В разных устройствах сдвигание и раздвиганье шкивов происходит за счет гидравлики, пружин или центробежных сил.

Резиновые передачи в клиноременных вариаторах зарекомендовали себя плохо, поэтому сейчас в основном устанавливают передачи из цепи или металлических пластин.

Это в значительно мере повысило надежность и увеличило ресурс работы системы и уменьшило шумы во время движения авто.

Так же, как разновидность, существуют клиноцепные трансмиссии, передача крутящего момента в которых происходит с помощью металлической цепи в основе которой лежат специальные пластины, соединенные осями.

КПД взаимодействия со шкивами в таких устройствах в значительной мере выше, чем в обычных клиноременных вариаторов, а значит, потери вращательного момента в них минимальны.

Для управления используется специальный рычаг селектора.

Клиноременной вариатор устанавливается на многих зарубежных автомобилях, у каждого производителя он конструктивно может отличаться и иметь свое название, к примеру:

Тороидный вариатор

Как видно из рисунка тороидный вариатор состоит двух вращающихся в противоположные стороны соосных валов, имеющих тороидную (сферическую) форму.

Между валами зажаты ролики, их тоже видно на рисунке выше, которые изменяя свое положение меняют передаточное число от ведущего к ведомому валу, при этом крутящий момент передается от роликов к валам за счет сил трения.

Основной проблемой, влияющей на надёжность работы всей системы и на КПД передачи крутящего момента, является пятно контакта роликов со сферическими валами.

Усилие прижатия в пятне контакта может быть колоссальным, в некоторых вариаторах оно может достигать 10 т., поэтому, помимо того, что материал в них должен быть высокотехнологичным, система управления тоже должна быть очень надежной.

К примеру, на вариаторе Extroid, который применяется на некоторых моделях Nissan, установлен специальный гидравлический механизм, управляемый электроникой, перемещая ролики с диапазоном в микроны.

Плюсы и минусы коробки-вариатора

Ввиду нескольких очевидных преимуществ вариатора многие специалисты считают этот тип коробок передач более перспективным и удобным по сравнению с традиционными агрегатами гидромеханического типа. Однако окончательный ответ на вопрос, что лучше: вариатор или автомат, дать вряд ли получится. Это сравнение будет уместно только в случае сопоставления конкретных моделей трансмиссий определенных производителей. Тем не менее, какие-то общие моменты выделить можно.

Преимущества вариаторной коробки передач (CVT):

• автомобиль, оборудованный коробкой-вариатором гораздо плавнее в движении. Даже неопытный водитель будет чувствовать себя за рулем более уверенно, поскольку вариатор исключает рывки и дергания автомобиля. При разгоне машины, оборудованной данным типом трансмиссии, звук ее мотора напоминает ускорение электромобиля или работу электростеклоподъемников, а рост скорости сопровождается лишь небольшим повышением шума;
• благодаря конструктивныи особенностям вариатора оснащенный им автомобиль будет ощутимо резвее машины с аналогичным по мощности двигателем, но оборудованной традиционной коробкой-автоматом. Дело в том, что ступенчатый алгоритм переключения передач, даже в автоматическом режиме, потребует больше времени для смены передач;
• машина с вариатором не сможет скатиться под уклон и не заглохнет неожиданно на перекрестке. В любом случае автомобиль с вариатором начнет движение в соответствующем направлении;
• плавное увеличение скорости и постепенное торможение положительно сказываются на показателе топливной экономичности и экологичности силового агрегата;
• электронная система, управляющая работой вариатора, обеспечивает щадящий режим работы двигателя, что в свою очередь благоприятно значительно уменьшает интенсивность износа основных деталей мотора.

Однако, невзирая на неоспоримые преимущества, в ближайшее время вариаторные коробки передач вряд ли смогут полностью вытеснить гидромеханические «автоматы» ввиду наличия следующих недостатков:

• несмотря на надежность конструкции современных вариаторов, эти коробки по-прежнему не могут устанавливаться на машинах, оснащаемых моторами с максимальной мощностью более 200 лошадиных сил. Таким образом, большинству современных внедорожников и больших седанов данный вид трансмиссии «противопоказан». Это объясняется наличием у вариатора «слабых мест», каковыми являются ремень в клиноременном агрегате и ролик с колесами в тороидальных механизмах;
• трансмиссионная жидкость, заливаемая в коробку-вариатор, гораздо дороже аналогичного продукта, используемого для автоматических коробок передач. Кроме того, жидкость, предназначенную для определенной модели автомобиля, нельзя заменить аналогом;
• применение большого количества датчиков делает автомобиль чувствительным к внезапным перебоям в бортовой электронике. Исчезновение контакта или выход из строя какого-либо элемента нередко заканчиваются аварийной остановкой машины;
• неразвитость сети сервисного обслуживания коробок-вариаторов обусловила высокую стоимость их ремонта. Отсутствие квалифицированных кадров, а также дороговизна и редкость запчастей являются явным сдерживающим фактором.

Взвешивая все плюсы и минусы вариатора, стоит отметить, что данный тип трансмиссии является на сегодня самым передовым. Сравнительная простота конструкции, плавность хода автомобиля и лучшая динамика разгона при невысоком топливном расходе делают коробку передач CVT очень перспективным агрегатом. В то же время ряд конструктивных особенностей вкупе с ограниченным сроком службы отдельных узлов не позволяют вариатору стать безоговорочным лидером.

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.

Неисправности вариатора

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.

Плюсы и минусы вариатора

Любое устройство отличается достоинствами и недостатками, которые необходимо рассмотреть по отдельности. Вариатор наделен достаточным количеством преимуществ по сравнению как с механической, так и автоматической коробкой передач. К ним относятся следующие факторы:

Плавное ускорение, рывки полностью отсутствуют, автомобиль комфортно разгоняется и затормаживается, нет провалов при разгоне, коробка не задумывается при необходимости повысить обороты.
Эффективное использование мощности двигателя. Это происходит благодаря плавной работе устройства, обороты всегда поддерживаются только комфортные для автомобиля

Это позволяет значительно сократить расход топлива.
Неважно, каким ландшафтом обладает местность, по которой вы перемещаетесь. При повышении и понижении скорости водителю не приходится ничего делать, достаточно держать ногу на педали газа или убрать ее, при нажатии на тормоз обороты падают сразу

При подъеме в гору снижение скорости происходит плавное.
Хорошая динамика разгона. Скорость набирается плавно, но при этом достаточно быстро. Это происходит за счет быстрого смещения механизмов и отсутствия дополнительных затрат времени на это.
Несложное строение, обеспечивающее длительную эксплуатацию при правильном использовании. Ремонт и обслуживание обходится недорого за счет минимального количества деталей.
Легкий старт даже при небольшом водительском стаже. Машина не заглохнет, не клюнет носом. Обучение на такой коробке передач самое простое.
Легкий пуск в холодную погоду, вариатор не замерзает в холодную погоду.

Минусы

Теперь стоит поговорить о минусах, которые присущи данному типу устройств. К ним относят следующие особенности:

• Требуется более тщательное и частое техническое обслуживание, нежели автомобилям с другими видами трансмиссии. Наиболее слабым местом конструкции является ремень, состояние которого необходимо отслеживать, а при необходимости ремень требуется регулярно менять. В среднем процедура требуется каждые 50-60 тысяч км. АКПП, например, ходит без вмешательств около 100 000 км.
• Меньший срок службы вариатора относительно других типов коробки передач. Работает он также достаточно шумно.
• Не выносит высоких нагрузок, противопоказан резкий старт, буксирование другого автомобиля, использование авто с вариатором на серьезном бездорожье. Такую коробку нельзя применять в тяжелых условиях.
• При поломке трудно найти специалиста, который знает, как работать с данным видом устройств. Зачастую ремонт нецелесообразен, так как проще поменять CVT целиком. Стороннее вмешательство может вызвать массу проблем, поэтому ремонтировать такие коробки лучше у официалов или в проверенных мастерских.
• Некоторые модели работают с замедлением, на переключение тратится до 2 секунд.
• Работу вариатора сопровождает большое количество датчиков. Электроника может давать сбои. При отказе одного из датчиков работа коробки будет затруднена или невозможна, что значительно усложняет ее эксплуатацию.

Учитывая все плюсы и минусы, можно сделать вывод о том, что вариатор не является таким уж надежным механизмом и подходит для использования далеко не на всех транспортных средствах. Их редко ставят на внедорожники или тяжелые автомобили. Кроме этого, перед покупкой машины с таким типом трансмиссии всегда стоит задумываться не только о том, где вы будете ездить, но и о стиле вашего вождения.

Вариатор – отличный вариант для степенной езды по трассе или по городу, обучения, если вы боитесь, что авто будет глохнуть на перекрестках, однако он совершенно не подходит для водителей, любящих резкие старты, или людей, иногда использующих автомобиль в местах, где дороги нет или почти нет. Закопавшись в грязь или снег, такая машина рискует не выбраться или получить серьезные повреждения, ведущие к необходимости ремонтировать вариатор.

Типы вариаторов

Передача вращающего момента в вариаторах происходит за счет сил трения — независимо от типа конструкции, регулирование передаточного отношения, как правило осуществляется путем переноса точек контакта элементов передачи.

Рассмотрим несколько основных конструктивных схем вариаторов.

Лобовой вариатор

Принципиальная схема вариатора с перекрещивающимися валами (или лобового) показана на рисунке.

Ось ведомого вала перпендикулярна оси ведущего. На ведущем валу закреплен диск. Каток с фрикционными накладками установлен на шлицах ведомого вала. Получается, что каток может линейно перемещаться вдоль оси ведомого вала. Если каток вариатора прижат диску то вращение будет передаваться от ведущего вала к ведомому. Причем соотношение скоростей в вращающих моментов будет зависеть от расположения точки касания.

Чем ближе эта точка к центру тем медленнее будет вращаться выходной вал, и тем выше будет вращающий момент на нем.

n1*X=n2r

• где n1 — частота вращения ведущего вала
• n2 — частота вращения ведомого вала
• X — расстояния от центра ведущего диска до точки касания
• r — радиус ведомого катка

Передаточное отношение вариатора (отношение, угловых скоростей, частот вращения, моментов) можно вычислить по формуле:

i=n1/n2=r/x

Диапазон регулирования лобового вариатора определяется минимальным и максимальным значением Х:

D=imax/imin=Xmax/Xmin

Представленная конструкция вариатора позволяет реализовать изменять и направление вращения ведомого вала. Если точку касания диска переместить в противоположную сторону от центра ведущего диска, то направление вращения ведомого вала изменится.

Вариатор с раздвижными конусами

Вариаторы этого типа получили широкое применяют в трансмиссиях автомобилей, мотоциклов, станков. Устройство вариатора с раздвижными конусами показано на рисунке.

Валы установлены в корпусе на подшипниках. Оси вращения ведущего и ведомого валов расположены параллельно.

На ведомом и ведущем валу расположены конические диски, которые могут перемещаться вдоль осей вращения.

Между дисками зажат стальное или армированное резиновый ремень. При вращении ведущего вала, вращение через ремень передается ведущему валу.

Получается, что диски образуют два шкива, между которыми расположен ремень, благодаря конструкции рабочий диаметр шкивов может изменяться, а значит будет меняться и передаточное отношение.

Отношение частот вращения валов вариатора будет зависеть от расположения точек касания дисков и конуса.

Чем дальше точка касания от оси вращения ведущего вала, и чем ближе к оси вращения ведомого, тем выше будет частота вращения ведомого вала.

Передаточное отношения вариатора с раздвижными конусам можно вычислить по формуле:

i=n1/n2=X2/X1

Диапазон регулирования можно вычислить, используя зависимость:

D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2

Вариатор с постоянными конусами и промежуточным диском

Устройство вариатора показано на рисунке.

На ведомом и ведущем валу вариатора закреплены конические барабаны, между которыми, на оси расположен каток. С помощью винта каток может перемещаться по оси. Пружина позволяет обеспечить надежное прижатие барабанов и катка.

Передаточное отношение вариатора будет зависеть от расположения точки касания катка и барабанов:

i=n1/n2=X2/X1

Диапазон регулирования будут определяться как:

D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2

Торовый вариатор

Конструкция торового вариатора показана на рисунке.

На валах расположены торовые чашки со сферическими поверхностями. Между чашечками установлены ролики, через которые вращающий момент передается от ведомого вала к ведущему.

Регулирование передаточного отношения осуществляется за счет изменения угла наклона роликов. Если ролики перпендикулярны дискам, то передаточное число будет равно 1.

Двухступенчатые вариаторы

Для диапазонов регулирования выше 10 рекомендуется применять двухступенчатые вариаторы, содержащие две фрикционные передачи. Разработаны конструкции с регулированием двух и четырех шкивов. В зависимости от способа перемещения дисков различают:

• вариаторы с принудительным перемещением двух дисков на ведущем и ведомом валах или на промежуточном валу и с двумя плавающими дисками;
• с принудительным перемещением двух дисков и с двумя подгруженными дисками;
• с принудительным перемещением четырех дисков.

КПД двухступенчатых вариаторов с плавающими дисками не составляет 60-85%. Применение схемы с четырьмя принудительно перемещаемыми дисками позволяет повысить КПД вариатора.

Принцип работы вариатора

Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.

Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.

Для разгона необходимо сделать все наоборот:  у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.

Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.

Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы. Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.

Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.

В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.

Для наглядности пара видео с Youtube:

Признаки неисправности вариатора

Выход из строя бесступенчатой трансмиссии не проходит бесследно. Ниже представлены основные признаки неисправности вариатора, указывающие на необходимость диагностики узла.

• автомобиль не едет вперед и назад, но двигатель работает;
• слабая динамика при выжатой педали газа и хорошем дорожном покрытии;
• сильный толчок при переводе селектора;
• прерывистое движение;
• вариатор не реагирует на ручное управление;
• машина движется, когда селектор находится в положении нейтрали;
• гул и прочие посторонние звуки со стороны бесступенчатой трансмиссии;
• вариатор не реагирует на селектор.

Subaru

C 2009 года Subaru ставит почти на все автомобили в линейке вариаторы собственного производства, известные под общим названием Lineartronic. Их за 11 лет было два вида: TR690 и доработанный TR580. В отличие от многих других CVT агрегаты Subaru используют цепь вместо ремня.

Subaru Lineartronic

Первые коробки передач запомнились проблемами с трубками для подачи масла. Они были слишком хрупкими, хотя и выполнены из металла. Сейчас их заменили пластиком — больше эта проблема владельцев не беспокоит.

Сломаться может и гидроблок. Он забивается мелкими частицами, которые со временем появляются в ATF. Если жидкость менять нечасто, то придётся расчехлиться на замену гидроблока, а это более 420 тысяч тенге только за деталь.

В районе 150 тысяч километров пробега понадобится замена цепи и конусов. Последние обойдутся почти в 400 тысяч тенге за пару. Сама цепь стоит около 200 тысяч. Ну и про работу не забывайте: просить могут около 60 тысяч тенге.

Под конусами вариаторов Subaru прячется мощная пружина

Замену CVT можно найти и на вторичном рынке. Цены на TR690 находятся в районе 300–420 тысяч тенге, более новые TR580 встречаются заметно реже, но стоят примерно столько же.

Как видим, у вариаторов действительно хватает проблем, включая не самый большой ресурс и запас прочности, но некоторая часть из них вызвана не столько катастрофической ненадёжностью самой конструкции, сколько ошибками в эксплуатации.

Большинство производителей предписывают периодическую замену жидкости в своих вариаторах, а автопроизводители частенько забывают об этом и уверяют, что жидкость рассчитана на весь срок службы! Но на практике масло необходимо обновлять не реже 50 000–60 000 километров, причём использовать только оригинальное масло. Стоимость замены разнится в зависимости от производителя коробки и необходимого количества жидкости. Вкупе с новыми фильтрами можно рассчитывать в среднем на 50 тысяч тенге.

Устройство ремня

Каждый опытный автомобилист хоть раз в жизни сталкивался с ремнями и связанными с ними проблемами. Ремень ГРМ, ручейковый или любой другой ремень имеют ограниченный ресурс. Однако нагрузки в трансмиссии порой в разы больше нежели нагрузки на другие ремни автомобиля. Потому к этим ремням предъявляются особые требования по “живучести”.

Для продления срока жизни вариатора ремни имеют непростую конструкцию. Обычные автомобильные ремни не способны передать сжимающих усилий, а только растягивающие. Ремень вариатора ( достаточно условное название представляет собой стальную ленту с особым покрытием или наборы стальных лент, либо тросиков , которые пронизаны большим количеством стальных трапецевидных пластинок. Эта самая лента своими краями соприкасается со шкивами. Благодаря продуманной конструкции ремень вариатора при сжатии не складывается, а наоборот обретает жёсткость. Это и позволяет ему передавать как усилия растяжения так и усилия сжатия.

Но не все вариаторы имеют такой вид ремня, так например вариаторы автомобилей Audi оснащены клиновидным ремнём в виде широкой пластинчатой стальной цепи, которая соприкасается со шкивами своими краями.

Дабы минимизировать проскальзывание цепи при передаче таких внушительных усилий при такой малой площади контакта, используется особая жидкая смазка. При действии определённого давления, в области соприкосновения цепи и шкива, смазка меняет своё агрегатное состояние.

В зависимости от выбранного режима управления коробкой передач, вариатор сам выбирает как именно ему изменять передаточное число. На автомобилях с механической коробкой передач, сразу поднимаем обороты до максимума на первой передаче, потом на второй, третьей и так далее. А при разгоне автомобиля на вариаторе двигатель работает на определенных оборотах ( которые развивают максимальный крутящий момент), но при этом мы ничего не переключаем и передаточное число меняется без рывков.

Ощущение всего этого весьма необычные. При нажатии газа в пол, двигатель набирает обороты и застывает на этом уровне на протяжении разгона, издавая характерный звук (сравним с шумом от пылесоса). Плюсом этого является стремительный набор скорости, так как не тратится время на переключение передач.

Однако же настройка вариатора может иметь такие значения, что разгон на автомобиле будет сопровождается ростом оборота моторов, напоминая обычные коробки переключения передач.

Вариатор также сам может определить нужный крутящий момент двигателя и передаточное число даже при нажатии педали газа, например при подъёме в гору. Сама коробка перестроится на пониженное передаточное число для увеличения крутящего момента.

В конченом итоге мы описали пока лишь плюсы вариаторных коробок передач, однако не обошлось без минусов. Один из самых существенных ‒ это ограничение мощности используемых двигателей. Неспроста они впервые появились на компактных автомобилях. Даже сейчас спустя полвека их появления мощные и тяжелые автомобили оснащены механической или автоматической ( гидротрансформаторной), а также роботизированной трансмиссиями.

Не стоит отрицать, что продвижение в этой области есть. Так например новая Audi A4(B8) 2.0 TFSI имеет мощность 211 лошадиных сил и оснащена фирменным вариатором от Audi Multitronic.

Вы подумаете что 211 “лошадей” это мало для больших представительских седанов или внедорожников, масса которых порой более 2 тонн, а мощность почти всегда более 200 лошадиных сил. Однако не спешите разочаровываться. Так самые новые Nissan Murano и Nissan Teana, имеющие массу 2 тонны, оснащены двигателем в 250+ лошадиных сил работают вкупе с вариаторными коробками. Так что в скором времени мы сможем увидеть и более интересные варианты.

Подведём промежуточные итоги.

Как определить, какое устройство установлено в автомобиле?

Машины с АКПП отличаются от вариатора, и это в первую очередь заметно при эксплуатации транспортного средства. Коробка-автомат в литературе обозначается как АТ, а вариатор – CVT. Узнать, какой именно у вас автомобиль, можно из прилагающихся к нему документов, например сервисной книги. Если авто не новое, сделать это можно при помощи информации в интернете, кроме этого, имеются внешние признаки, позволяющие отличить одну трансмиссию от другой. Они имеют разные органы управления.

Заметить разницу можно и при правлении машиной. Разгон CVT происходит плавно, нет рывков, переключение происходит незаметно. На автомобилях с автоматом или роботом переключение слышимо, заметно по небольшим толчкам

Кроме этого, можно обратить внимание на работу тахометра: обороты будут меняться довольно резко. Например, CVT Renault Arkana имеет специальный режим, который позволяет на низкой скорости управлять переключением передач вручную

Вариатор ‒ преимущества и недостатки

С каждый днём всё больше и больше автомобилей оснащаются вариаторами, которые обладают порой очень и очень заманчивыми достоинствами не только для водителя, но и для экологии. Рассмотрим же основные преимущества и недостатки данного вида трансмиссии:

Преимущества:

• плавность хода: движение на автомобилях с вариаторами будет исключено от рывков и прочих неприятностей переключения передач;
• постоянное поддержание оптимальной мощности автомобиля;
• меньший расход топлива, как следствие использования оптимальной мощности;
• больший КПД трансмиссии, обусловленный малыми потерями мощности по сравнению с классическими автоматами;
• работа двигателя в наилучшем диапазоне оборотов;
• уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
• нехитрая конструкция и меньший вес, нежели у обычных автоматов.

Недостатки:

• требовательность к более частому периодическому обслуживания вариатора, который заключается в быстром износе ремня (не относится к клинноцепным вариаторам). Ресурс ремней ограничен 50-60 тысячами километров, а может и того меньше в зависимости от производителя и модели. В классических автоматах лишь диагностику рекомендуется проводить при пробегах 60-100 тыс. км ( в зависимости от модели);
• ограничение мощности используемых двигателей, как следствие непригодность использования в тяжелых внедорожниках и подобного рода машин;
• несмотря на простоту конструкции, она имеет достаточно малый ресурс, потому общий срок службы их достаточно невелик;
• сложности с сервисным обслуживанием вариатора, которые связаны с 1-ым и 3-им пунктами из списка недостатков и как следствие ремонт узла составляет больше проблем чем его замена, а стоимость замены может составлять от трети до половины стоимости самого автомобиля;
• эффект “подтупливания” вариатора, выражаемый в том, что изменение передаточного числа происходит не мгновенно, а с некоторой паузой в 1-2 секунды.

В конечном итоге, если у вас во главе угла стоит надёжность, то стоит не задумываясь выбирать классическую автоматическую коробку переключения передач. Даже имея более сложное устройство она имеет больший ресурс.

В результате качественная автоматическая коробка стоит больших денег, на фоне их варитор менее дрогой. Однако неоспоримым плюсом данного типа трансмиссий является плавность хода автомобиля, оптимальное использование его мощности, экономичность и бодрая динамика.

Потому имея запас из бесчисленных вариантов передаточного числа мы имеем возможность либо стремительно рвануть с места, используя весь крутящий момент двигателя, либо же очень плавно и спокойно перемещаться, расходуя оптимальный ресурс автомобиля и экономя топливо.

На современном этапе автомобилестроения выявляется тенденция роста числа передач у гидротрансформаторных автоматических трансмиссий. Так последние автомобили представительского сегмента имеют 8-ступенчатые автоматы, что сделано с целью сохранения хорошей динамики и для уменьшения расхода топлива. Вероятно, что с ростом технического прогресса, количество передач будут увеличиваться. Однако при всём этом вариатор имеет такие качества, до которых едва ли дойдёт обычный автомат с ограниченным количеством передач.

Поделиться
Твитнуть
Запинить
Нравится
Класс
WhatsApp
Viber
Телеграмка

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.