Что такое вариатор (CVT) — как правильно ездить и обслуживать автомобили с такой коробкой передач
Коробка CVT установлена на многих моделях современных автомобилей. Этот вид трансмиссии приобретает все большую популярность.
Многие водители, не знакомые с устройством и принципом работы вариаторов, не доверяют подобным конструкциям, полагая их недостаточно надежными. Но насколько справедливо такое мнение, и какие есть особенности конструкции вариаторной трансмиссии?
Что такое вариатор
Вариатор CVT (расшифровка аббревиатуры – Continuously Variable Transmission) – это механизм, позволяющий изменять передаточное отношение трансмиссии без переходов между ступенями. В результате автомобиль плавно реагирует на изменение дорожной обстановки и сигналы водителя.
Изначально подобное устройство изобрел еще Леонардо да Винчи в последних годах XV века. Но выдача официального патента на механизм зарегистрирована много позже, что отрицательно повлияло на внедрение указанного принципа в технике.
К середине прошлого века коробку передач с вариатором применяли на мотоциклах. К концу столетия изобретение стало востребованным в самолетостроении.
Первый автомобиль, оснащенный трансмиссией CVT, сошел с конвейера в 1958 году на заводе бренда DAF. Конструкция вариаторов тех времен не отличалась надежностью. Резиновые ремни быстро изнашивались, а коробка требовала ремонта.
Спустя время, голландским инженером Хуб Ван Дорном была применена стальная гибкая связь, что повысило надежность механизма. К полноценному производству машин с такой конструкцией трансмиссии приступили в 80-х годах прошлого столетия.
Современные технологии предусматривают использование новых износостойких материалов и специализированных смазочных средств. Устройство узлов доработано конструктивно, оптимизированы гидравлические компоненты, электроника, что повысило эксплуатационные характеристики оборудования.
Напишите в комментариях!
Разновидности вариаторов
Есть несколько видов коробок с вариаторами CVT. Трансмиссию выполняют в следующих конструктивных вариантах:
- клиновидном ременном – включает пару шкивов, соединенных ремнем трапециевидного сечения. Каждый из шкивов составлен из 2 дисков, рабочие плоскости которых наклонены в противоположные стороны под углом в 20°. Гидравлика регулирует расстояние между дисками. При проседании ремня изменяется передаточное число, обеспечивая плавность работы. В современных моделях вариаторов CVT ремень набран из стальных пластин большой прочности, что гарантирует надежность эксплуатации;
- клиновидном цепном – с цепью, связывающей отдельные валы механизма и собранной из нескольких элементов. Гибкую связь захватывают диски конусной формы, что позволяет передавать вращающий момент и изменять передаточное отношение. Работа устройства сопровождается нагревом от соприкосновения цепи со звездочками дисков, которые нивелирует система охлаждения. У данных механизмов высокий КПД, но отсутствует реверс, что требует применения дополнительных узлов;
- тороидном – в конструкции не применяется гибкая связь. Механизм представляет собой пару валов с установленными между ними роликовыми узлами. Изменение скорости происходит за счет смены позиции роликов, а момент передается соприкосновением рабочих поверхностей.
Последний тип вариаторной трансмиссии CVT из перечисленных применяют относительно редко, но специалисты считают подобный принцип конструкции наиболее перспективным.
Устройство и принцип работы CVT
Конструктивно вариатор CVT состоит из:
- вариаторной передачи;
- реверсного устройства для включения заднего хода;
- процессора, управляющего работой оборудования;
- сцепления, передающего вращающий момент и отсоединяющего коробку.
Варианты сцепляющего механизма в коробке CVT:
- центробежный;
- гидротрансформаторный;
- многодисковый мокрый;
- электромагнитный.
Чаще других применяют вариант с гидротрансформатором, обеспечивающий плавность и бесшумную работу.
Конструкция вариатора CVT предполагает принцип работы, основанный на изменении передаточного отношения путем раздвигания дисков, образующих входной и выходной шкивы.
Вот так это выглядит на схеме.
Механизм начинает работать после выбора водителем режима, переключением в соответствующую позицию ручки КПП.
Регулирует позицию шкивов управляющий процессор, в зависимости от скорости движения, положения педали акселератора.
Чем отличается вариатор от автомата и робота
Конструкция и принцип работы вариаторной коробки передач (CVT) отличается от автомата или робота. Все перечисленные механизмы предполагают изменение передаточного отношения между трансмиссией при минимуме участия водителя.
Коробка автомат конструктивно включает гидротрансформатор и планетарный редуктор. За счет этих узлов, хотя и сохраняется фиксированное передаточное число для определенных позиций, но сглаживается процесс перехода между скоростями.
Робот представляет собой механику, управляемую автоматикой при переключении передач.
Плюсы и минусы вариаторной коробки CVT
В пользу коробки передач CVT свидетельствуют ее сильные стороны, но несколько минусов тоже имеется.
плавное изменение скорости, ведь даже гидротрансформаторная автоматическая трансмиссия не исключает рывки при переходе с одной передачи на другую;
продление ресурса двигателя – правильная эксплуатация автомобиля с вариатором, своевременная замена трансмиссионной жидкости, проведение прочих предусмотренных регламентом работ снижают нагрузку на мотор, что увеличивает срок службы силового агрегата;
снижение потребления горючего вследствие возрастания эффективности работы механизма. Среднее значение КПД вариаторных трансмиссий превышает показатели классических автоматов на 7-10%;
экологическая безопасность – уровень выбросов в атмосферу вредных веществ у машин с вариаторами ниже, чем при других вариантах конструкции коробки;
быстрый набор скорости при разгоне – вследствие обеспечиваемой вариаторной трансмиссией непрерывной кинематической связи между двигателем и приводом, исключены потери времени на переключение режима. Поэтому автомобиль разгоняется быстрее;
сложность в обслуживании – не во всех автосервисах есть специалисты, разбирающиеся в вариаторах, а ремонт или замена вариаторных узлов – удовольствие не из дешевых;
дороговизна трансмиссионной жидкости – такие механизмы требуют применения определенных марок масла, продаваемых по высокой цене;
необходимость регулярной замены ремня – гибкая связь служит в среднем от 100 до 150 тыс. км, а установка новой детали обходится дорого;
Кроме проблем с ремнем, выход из строя вариаторной коробки CVT может быть обусловлен следующими неисправностями:
• износом рабочих поверхностей шкивов;
• отказом маслонасоса;
• выработкой подшипников на конусах;
• сбоями электроники и пр.
Выявление неисправности требует детальной диагностики коробки CVT и замены вышедших из строя деталей. Иногда приходится полностью менять вариатор, что обойдется в сумму от 75 000 руб. и дороже.
Данная мера потребуется при обрыве ремня, остатки которого способны разрушить узел без возможности восстановления, при других серьезных проблемах с трансмиссией.
Если вдруг с коробкой CVT возникнут проблемы, справиться помогут специалисты из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить бесплатную консультацию можно по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны.
Предлагаем вам к просмотру видео-обзор на сравнение вариатора и автомата, а так же преимущества и недостатки вариаторной коробки CVT.
Как правильно ездить на машине с коробкой CVT
Чтобы продлить срок службы трансмиссии CVT, необходимо правильно пользоваться автомобилем с такой конструкцией коробки. Владельцу следует воздержаться от езды по бездорожью. Пробуксовка колес при езде по снегу или грязи сокращает ресурс механизма.
Не следует резко наезжать на препятствия, как можно реже переходить с режима D на R, чтобы снизить интенсивность износа узлов.
Нельзя буксировать машину с вариаторной коробкой CVT, поскольку принудительное передвижение выводит из строя трансмиссию. Если потребуется буксировка, необходимо вывешивать приводную пару колес.
Не стоит использовать автомобиль в качестве тягача или перевозить прицеп, массой превосходящий установленные нормативы. Детальнее с особенностями езды на машине с вариаторной конструкцией трансмиссии можно ознакомиться в отдельной статье.
Как правильно обслуживать авто с вариатором
Особенности вариаторной коробки передач предполагают следование определенным правилам со стороны владельца. Необходимо обеспечить:
- своевременную замену масла. Использовать марки смазки, предусмотренные изготовителем или аналоги с подтвержденными характеристиками;
- регулярную компьютерную диагностику – с целью выявления ошибок в работе механизма и электрооборудования;
- установку новых узлов взамен изношенных.
Владелец должен соблюдать регламент обслуживания, установленный изготовителем и указанный в руководстве по эксплуатации машины.
Рабочая температура вариатора должна удерживаться в диапазоне от 70 до 105 градусов. Превышение этого показателя свидетельствует о неудовлетворительном охлаждении оборудования.
Как ремонтируют вариатор
Ремонт вариатора требует обращения в специализированные СТО с опытными мастерами и необходимым оборудованием. Замена любых деталей в механизме невозможна без демонтажа и разборки агрегата.
Цена ремонта коробки CVT зависит от серьезности поломки. К примеру, минимальные расходы на промывку клапанов гидроблока и замену масла (а это обязательная процедура при техническом обслуживании) составят:
- от 6 тысяч рублей – на трансмиссионную жидкость;
- от 10 тысяч рублей – если потребуется замена клапанов;
- от 20 тысяч рубле – на смену гидроблока.
Если новый автомобиль находится на гарантийном обслуживании, возможен бесплатный ремонт коробки CVT в сервисном центре соответствующего бренда.
Замене подлежат ремни, подшипники и другие детали. Шкивы иногда можно восстановить. Но нередко приходится менять гибкую связь с дисками и подшипниковыми узлами. В результате стоимость такого ремонта сопоставима с полной заменой агрегата, что целесообразнее в плане надежности и долговечности трансмиссии.
Как продлить жизнь вариатору
Для продления жизни коробки CVT владельцу необходимо соблюдать предписанный производителем регламент обслуживания трансмиссии: регулярно менять масло, проводить ревизию оборудования.
Нужно выдерживать правила езды, сводящие к минимуму износ узлов в машине. При первом признаке неисправностей провести диагностику в автосервисе. Помогут в этом мастера из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить дополнительную информацию или бесплатную консультацию можно по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны.
Отзывы о вариаторной коробке передач CVT
Лучше понять плюсы и минусы машины с вариаторной трансмиссией можно по отзывам, оставленным автовладельцами:
Владимир из Челябинска, Хонда Цивик – у автомобиля очень хорошая динамика при низком расходе топлива, но к вариатору нужно привыкнуть, особенно при езде зимой по скользкой трассе.
Сергей из Тюмени, Ниссан Теана – не испытывал проблем при буксовании; машина выбирается легко, враскачку.
Алексей из Воронежа, Ниссан Примера – доволен вариаторной трансмиссией CVT, особенно наличием опции имитации коробки на 6 скоростей.
Петр из Вологды, Митсубиси Аутлендер – пользуюсь машиной более трех лет; ни в летнее, ни в зимнее время проблем не возникало, если своевременно менять масло и проверять трансмиссию.
Как любые другие механизмы, вариаторы нуждаются в регулярном контроле и техническом обслуживании. Эта конструкция трансмиссии, по мнению некоторых специалистов, несколько уступает в надежности классическому автомату, что компенсируется комфортной ездой при плавном изменении скорости движения.
Поделитесь мнением в комментариях. Сохраните полезную информацию в закладках, чтобы вернуться к ней в любое время.
Статья помогла 14
Автомат — гидротрансформатор + планетарка.
CVT — гидротрансформатор + вариатор.
Если CVT с центробегом или ещё с чем, то есть где допускается проскальзывания эластичного ремня на щёках вариатора когда атомобиль стоит на месте на холостых, применяется только на слабых двигателях, иначе будет быстрый нарез борозд на щёках вариатора и грохот от металлического ремня. Металлический ремень должен иметь минимальный начальный натяг и надёжно зажат щёками вариатора, когда машина стоит на месте и работает на холостых, а это осуществимо только с сцеплением в виде гидротрансформатора. Даже на мопедах эластичный ремень в CVT живёт как правило не более 5ткм, а щёки не более 10ткм. И то если аккуратно ездить резко не разгоняясь.
CVT удел мопедов и тошнящих малолитражек, в которых мощность двигателя небольшая.
Лучше, чем гидротрансформатор + планетарка, пока ещё не придумано.
Гибриды не рассматриваем. Рассматриваем только механическую передачу момента. Хотя наличие гидрика — это хоть и локальная, но всё таки уже гидравлическая передача.
Дизель CVT и DSG узлом завяжет! Автомат рулит!
Заметьте, что все мощные автомобили исключительно только с автоматом, то есть с гидропередачей, которая является демпфером от скачков перегрузки при передачи момента как от двигателя в сторону дорожного покрытия, так и в обратную сторону, что заметно повышает срок службы элементов автомобиля, хотя при этом страдает КПД автомобиля.
Вот механика да, анахронизм для городской езды по пробкам и светофорам. Её удел загородная без светофорная и без пробочная трасса, как в принципе и для CVT c DSG с пенсионерской ездой. Ещё конечно механика и для бездорожья, хотя правильный автомат справляется не хуже.
Если на CVT или DSG ездить так, как это можно делать на механике или автомате, то автомобиль будете частым гостем в слесарке по ремонту коробки каждые 15-30ткм гарантировано.
Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках
«Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.
История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП. После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.
За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.
Принципиальная конструкция
Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.
На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.
Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.
Старинный вариант
Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.
Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.
Варьируем материал ремня
Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.
Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.
Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.
Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.
Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.
На фото: Nissan Micra K11
Тянущий вариант и гидротрансформатор
Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.
Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.
Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…
На фото: вариатор Jatco jf011e
Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.
Вариации на тему
Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.
На фото: Subaru Justy
Вариант с цепью
Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.
Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.
В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.
Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.
Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.
Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.
Вариации в форме тора
Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.
Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.
Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.
На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.
Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.
Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.
На фото: вариатор Nissan Extroid
Варианты без трения
Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.
Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.
В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.
Вариатор: за и против
Коробка с постоянно изменяемыми передачами – это словосочетание гарантированно вызывает сегодня страх у многих автолюбителей, которые ранее считали, что лучше механической или классической автоматической трансмиссии не существует. Но мир меняется. Также меняется и автопромышленность. В результате в автомире получили распространение и другие виды трансмиссий, которые пугают многих автолюбителей. Наибольшее распространение сегодня получили бесступенчатые коробки передач – вариаторы. К сожалению, многие не хотят приобретать автомобили с подобными коробками, полагая, что они ненадежны и очень капризны. Но в большинстве случаев эти опасения основаны на мифах. Хотя, конечно, как и у любого вида трансмиссии, у вариаторов есть свои и плюсы, и минусы. Почему же тогда многие опасаются покупать автомобили с вариаторами? Что их пугает, и как такие коробки передач функционируют? На эти и другие вопросы читайте ответы в нашем обзоре.
Напомним, что устройство вариатора основано на принципе ременного привода (или цепного) передачи крутящего момента на привод. По сути, на вариаторе используется тот же принцип передачи крутящего момента, что и на велосипедах с несколькими скоростями.
Если на обычных коробках применяется планетарный механизм переключения передач, то вариатор не имеет физических передач вообще. Вместо этого вариатор использует ремень (или цепь) и конусные шкивы, между которыми и вращается ременный привод (цепной).
В результате вариатор обеспечивает автомобилю бесконечное количество коэффициентов передачи крутящего момента от двигателя на колеса.
К сожалению, ранние бесступенчатые коробки передач были крайне ненадежны. Именно поэтому за этими трансмиссиями закрепилась нехорошая репутация, которая и пугает сегодня многих автолюбителей. Чаще всего владельцы автомобилей, оснащенных первыми поколениями вариаторов, жаловались на неправильную работу коробки передач, на проскальзывание передач, а также на странный противный шум трансмиссии. В том числе многие были недовольны тем, что из-за того что вариатор настроен на оптимальную работу только на максимальных оборотах двигателя, даже на небольшой скорости двигатель автомобиля ревет из-за высоких оборотов.
Современные же вариаторы уже практически избавились от многих проблем, с которыми сталкивались автовладельцы автомобилей, оснащенных первыми бесступенчатыми коробками. В итоге новые автомобили с вариаторами стали тише, а работа коробок – более эффективна. Тем не менее все равно даже сегодня вариаторы не идеальны. Но есть и плюсы. Вот краткий обзор главных преимуществ и недостатков вариаторов в современных автомобилях.
Плюсы и минусы коробок CVT (вариаторов)
Преимущества вариаторов
Оптимальная передача крутящего момента и мощности. Если ваша машина оснащена вариатором, то этот тип коробки передач позволяет автомобилю более эффективно использовать топливо. Все дело в том, что машина, оснащенная вариатором, всегда движется на идеальной передаче (правильной) в отличие от машины с автоматической или механической трансмиссией. Знаете ли вы, что бесступенчатая коробка передач запрограммирована так, чтобы крутящий момент на колеса передавался в оптимальном диапазоне мощности, вместо того чтобы когда нужно ускорение поднимать обороты двигателя с нуля до красной линии? В результате использование вариатора не только помогает экономить топливо, но и обеспечивает автомобилю лучшую производительность в определенных ситуациях. Особенно при обгоне другого транспорта.
Экономия топлива. Так как коробка-вариатор позволяет более эффективно передавать мощность и крутящий момент на колеса, это экономит топливо во время движения. В итоге вариатор по сравнению с традиционными трансмиссиями более эффективен. Даже при движении на скорости по шоссе автомобили с бесступенчатой коробкой передач потребляют меньше топлива, чем с АКПП или МКПП.
Простая конструкция вариатора. Общее количество механических частей коробки CVT меньше по сравнению с коробками, оснащенными планетарными передачами. Ведь внутри вариатора используются обычные зубчатые шестеренки, конические шкивы, которые соединены друг с другом цепью или ремнем в зависимости от марки и модели автомобиля.
Во время движения автомобиля в зависимости от скорости транспортного средства шкивы перемещаются по отношению друг к другу. Таким образом, изменяется передаточное отношение. Эта механическая простота устройства вариатора позволила обеспечить автомобилям оптимальную динамику разгона. Ведь, по сути, нет переключений передач при разгоне, соответственно, нет потери скорости при переключении передач.
Более легкий вес коробки. Благодаря своей конструкции коробки CVT (вариатор) чаще легче и компактнее своих традиционных конкурентов (особое преимущество вариатора заметно при сравнении веса трансмиссии с классической автоматической коробкой).
Снижение веса трансмиссии имеет несколько преимуществ. Но главное преимущество – это, конечно, экономия топлива, достигаемая благодаря простой формуле: чем меньше вес автомобиля, тем меньше расход топлива.
Гладкое переключение передач и динамичный разгон. Любой, кто ездил за рулем автомобиля с механической коробкой передач, знает, что, когда вы выжимаете педаль сцепления для переключения передач, автомобиль ненадолго теряет динамику разгона, а также как бы приседает или даже дергается. В результате разгон авто с МКПП не кажется плавным и комфортным. Вариатор благодаря отсутствию передач легко разгоняет автомобиль без различных потерь, которые неизбежны при физическом переключении передач в обычных КПП.
Минусы вариаторов
Не очень хороший звук. Вариаторы с самого начала имеют один естественный недостаток. Это ужасный звук самой коробки из-за движущегося внутри ремня или цепи. В том числе коробка идеально работает на больших оборотах двигателя. Поэтому многие водители, слыша подобный звук, начинают считать, что их коробка неисправна. Но это не так. Это особенность работы любого вариатора. К этому просто нужно привыкнуть.
При ускорении двигатель работает на максимальных оборотах. Многие жалуются на зависание высоких оборотов двигателя даже при движении на небольшой скорости. Например, часто бывает так, что после разгона высокие обороты двигателя остаются даже при снижении скорости. Это также является особенностью работы всех вариаторов. Но это нормально и не является, как полагают многие водители, какой-то недоработкой и несовершенством конструкции.
Вариатор скучен. Многим водителям, несмотря на отсутствие передач, не нравятся вариаторы за их скучный характер. Все-таки больше вариатор подходит для тех, для кого важна экономия топлива, но не мощность, динамика разгона и скорость. Именно поэтому в спортивные автомобили автопроизводители стараются не ставить вариаторы. Многие водители сравнивают вариаторы с тостерами, которыми мы пользуемся, чтобы поджарить хлеб. Ведь этот процесс не вызывает у нас никаких эмоций. Также и автомобили с вариаторами чаще скучны по сравнению с теми машинами, которые оснащены другими видами трансмиссии.
Надежность. Вы заметили, что вариаторы, как правило, устанавливаются на небольшие современные автомобили? Зачастую это компактные легковые автомобили или компактные кроссоверы, которые созданы больше для практичности, чем для спортивности или для перевозки груза. И это не случайность. Дело в том, что вариаторы не способны обрабатывать большой крутящий момент без вреда конструкции трансмиссии.
Дорогое техническое обслуживание. Это один из самых главных минусов вариаторов. Ремонтные расходы для коробок CVT (вариаторов) огромны. Дело в том, что детали для вариатора стоят очень дорого. Кроме того для ремонта вариатора вам нужен будет узкий специалист, разбирающийся в этом виде трансмиссий. К сожалению, хороших специалистов по вариаторам немного. Как правило, несмотря на простоту конструкции вариатора, стоимость ремонта этой коробки может быть даже больше, чем стоимость восстановления автоматической и механической трансмиссии.
Это главная проблема вариаторов, которых боятся многие водители. И что самое плохое – вариатор проще не ремонтировать, а просто утилизировать, купив новую коробку, которая обойдется в очень большую сумму.
Источник https://variator.expert/ustrojstvo/korobka-cvt
Источник https://www.kolesa.ru/article/jetot-strashnyj-variator-mify-i-pravda-o-besstupenchatyh-korobkah-2015-07-09
Источник https://1gai.ru/baza-znaniy/520820-variator-za-i-protiv.html
