Как работает вариатор на автомобиле?

Как работает вариатор — принцип работы, устройство

Содержание :

Коробка передач вариатор

Автомобильная промышленность неуклонно развивается, постоянно предлагает новые инженерные решения. Ведущие компании в области производства автомобильного транспорта неуклонно ведут работу над разработкой принципиально новых агрегатов. Цель замены уже привычных и в некоторой степени конструктивно устарелых узлов предельно ясна – сделать машину более комфортной, облегчить вождение и улучшить качество поездок в целом. Так появилась вариаторная коробка передач или же просто вариатор.

Первый автомобиль с вариатором был произведен еще в 50-х годах прошлого столетия, но массовое распространение эта трансмиссия получила сравнительно недавно. Сегодня многие производители сделали акцент на производстве авто именно с вариатором, роботом или обычным автоматом. Хотя традиционная механика все еще хорошо сбывается, но число реализуемых автомобилей с МКПП постепенно снижается. В этой статье подробно расскажем, что такое вариатор, и каков его принцип работы.

Вариаторная коробка: что это такое?

В англоязычной среде этот вид трансмиссии именуется как CVT, что обозначает Continuously Variable Transmission. Если перевести расшифровку с английского на русский язык, то станет понятен главный принцип, на котором основана работа вариатора – бесступенчатая трансмиссия.

Отличия от автомата

Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.

Отличие вариатора от классической АКПП — видео

В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.

Принцип работы CVT

Как говорилось выше, в вариаторной коробке физически отсутствуют фиксированные передачи, но есть виртуальные, созданные на программном уровне. Они нужны для ручного управления, например, когда нужна максимальная тяга автомобиля и не важна скорость (движение по заснеженному участку дороги).

В основе наиболее распространенного клиноременного CVT (устанавливается на 95% современных автомобилей) могут быть заложены одна или две ременные передачи. Передачу образуют два шкива (ведущий и ведомый), соединенные между собой клиновидным ремнем. Такая конструкция получила соответствующее название – клиноременной вариатор. Еще есть клиноцепная бесступенчатая коробка, в которой вместо ремня задействована стальная цепь. Самый известный вариатор с цепью – Multitronic, разработанный инженерами компании Audi.

В идео

Передаточное число поступает от ведущего шкива, связанного непосредственно с мотором, к ведомому шкиву, который получил связь с приводами и колесами. Каждый шкив состоит из пары конических дисков, которые в процессе работы коробки сдвигаются и раздвигаются. За счет увеличения или уменьшения диаметров шкивов происходит изменение числа. На практике работа вариатора выглядит так:

  1. В начале движения конусы ведущего шкива разводятся, а конусы ведомого сводятся, а двигатель нагружается по минимуму;
  2. С увеличением скорости происходит обратная ситуация: конусы ведущего вала постепенно сходятся, а ведомого – расходятся. В результате передаточное число меняется в меньшую сторону, что важно для снижения тягового усилия и увеличения оборотов на ведомом валу. Смещение шкивов происходит за счет пружины и центробежной силы, создаваемой гидравлическим приводом.

Как видим, принцип работы вариатора предельно прост, но крайне эффективен.

Основные механизмы вариатора (из чего состоит CVT?)

Бесступенчатая коробка включает гораздо большее число механизмов. Её работа невозможна без целого ряда узлов, которые обеспечивают полноценную работу трансмиссии. Например, вариатор не может самостоятельно обеспечить задний ход автомобиля. За это отвечает планетарный редуктор. Если бы не было сцепления, то крутящий момент сразу же поступал на колеса. Чтобы автомобиль начинал движение и ускорялся плавно, в конструкции CVT предусмотрено автоматическое сцепление. Оно может быть:

  • центробежным (CVT Transmatic);
  • многодисковым «мокрым» (CVT Multitronic);
  • электромагнитным (CVT Hyper);
  • гидротрансформаторным (CVT Xtronic, Autotronic, Multidrive).

Гидротрансформаторное сцепление встречается повсеместно, другие разновидности встречаются намного реже. Сцепление с гидротрансформатором максимально плавно передает момент, продлевая срок службы коробки передач. Также такое сцепление исключает проскальзывание на высоких оборотах, но может перегреваться, о чем подскажет мерцающий индикатор на приборной панели. Конечно, все устройства должны работать под управлением единого «мозгового» центра, которым в вариаторе выступает блок управления. К нему поступают сигналы от датчиков, считывающих данные самых разных систем.

Программная часть обрабатывает информацию и изменяет режим работы коробки передач. Водителю достаточно выбрать нужный режим – «спортивный», «экономичный». Некоторые модификации вариаторной коробки позволяют ступенчато в ручном режиме переключать передачи. Главной технической жидкость выступает трансмиссионное масло, которое поступает в нужные масляные каналы за счет работы гидроблока.

Внутри корпуса можно найти фильтры (грубой и тонкой очистки), магниты, улавливающие металлическую стружку – продукт износа механических частей коробки.

В связи с тем, что CVT быстро перегревается, ему требуется отдельный радиатор. Это устройство охлаждает моторное масло и отводит лишнее тепло.

Главные достоинства и недостатки CVT

Прежде чем перейти к рассмотрению плюсов и минусов вариатора, также стоит несколько слов сказать о другой разновидности бесступенчатой коробки – тороидной. Как уже говорилось, на 95% японских, немецких, корейских и других авто ставят либо клиноременной, либо клиноцепной вариатор. Остальные 5% транспортных средств оснащены тороидным типом CVT. Он не получил должного распространения, так как по многих характеристикам уступает аналогу с ремнем/цепью. Итак, за что любят и недолюбливают вариаторную коробку? Причины следующие:

Плюсы CVT

Минусы CVT

Высокий уровень комфорта: автомобиль с вариатором издает намного меньше шума в салоне, чем с МКПП или АКПП

Ремень или цепь из-за постоянных высоких нагрузок быстро изнашивается

Постоянная тяга, передача мощности в непрерывном потоке, незаметное для водителя переключение скоростей

Коробка передач требовательна к качеству и уровню моторного масла

КПД примерно на 5% выше, чем у автоматической коробки

Не ставится на мощные автомобили (известно всего несколько моделей)

Легкость управления, возможность ручного выбора режима работы вариаторной коробки

В случае поломки требует серьёзных материальных затрат

Автомобилем с вариатором удобнее управлять, чем машиной с механикой и даже автоматом

Недостаточно хорошо распространена сеть СТО (особенно в небольших городах), отсутствие необходимого количества мастеров, ремонтирующих вариатор на самом высоком уровне

Исключены рывки во время стремительного разгона или торможения, что можно наблюдать на авто с другими КПП

Дороже в обслуживании, чем автоматическая и тем более МКПП

Отсутствие высоких нагрузок на двигатель и коробку за счет постоянно имеющегося передаточного отношения положительно сказывается на уровне расхода топлива

Нуждается в регулярной чистке фильтров и магнитов особенно на авто с пробегом свыше 150 тыс. км

Бесступенчатая коробка не провоцирует буксировку колес на обледенелом участке трассы, следовательно, возрастает уровень безопасности

Вариатор боится буксировки, это значит, что автомобиль с CVT не предназначен для работы в экстремальных условиях. Можно сказать, что это коробка для исключительно городских машин

Каждый автовладелец может найти другие слабые и сильные стороны вариаторной коробки, основываясь на личных предпочтениях, собственном водительском стаже. Есть категория водителей, которая не переносит «молчаливость» силового агрегата. Двигатель в паре с CVT никак не реагирует ни на молниеносное ускорение, ни на планомерные переходы на высокие и низкие скорости.

Кто привык ездить на спортивных машинах с обычной МКПП, вряд ли сможет без характерного «рева» двигателя. Ощутить драйв за рулем машины с бесступенчатой коробкой не получится, отчасти по той причине, что вариатор не ставят на модели с действительно мощными моторами. Решение приобретать авто с CVT или сделать выбор в пользу механики зависит исключительно от желаний и потребностей.

Заключение

Разобраться с тем, как устроен и как работает вариатор крайне просто. Можно всего лишь один раз проехаться за рулем транспортного средства с бесступенчатой трансмиссией, чтобы на себе ощутить её достоинства. Отметим, что последние несколько лет активно идут работы над совершенством конструкции CVT.

Инженеры концерна Nissan совместно с коллегами из Jatco разработали собственный агрегат, которым сегодня комплектуют многие японские марки авто. Его рабочий диапазон увеличен на 20% в сравнении с обычным клиноременным вариатором. Автомобиль с КПП Jatco еще быстрее набирает скорость и тормозит. Внедренная технологичная система ASC постоянно подбирает лучшее передаточное число, максимально разгружая двигатель и продлевая срок службы трансмиссии. Стремление ведущих автокомпаний развивать и совершенствовать вариаторную коробку лишний раз подчеркивает, что автомобильное будущее за бесступенчатой трансмиссией.

Что такое вариатор (CVT) и как им пользоваться

Вариатор (CVT) — вид КПП, подразумевающий бесступенчатое изменение передаточного числа, что обеспечивает плавный разгон и снижение скорости без рывков, как это происходит в классическом «автомате». Такая «коробка» выделяется большей эффективностью, сниженным расходом горючего, отсутствием шума и постоянной тягой. Ниже рассмотрим, как появилась вариаторная КПП, из каких элементов она состоит, и как работает. Отдельно выделим виды, плюсы и минусы, а также советы по использованию такой трансмиссии.

История появления вариатора

Первопроходцем в вопросе изобретения «постоянно меняющейся трансмиссии» считается Леонардо да Винчи. Именно он придумал устройство еще в конце XV века. При этом официальный патент получен только через несколько столетий, что существенно затормозило развитие направления.

В середине XX века CVT (Continuously Variable Transmission) стали использоваться в мотоциклах, в еще спустя полвека они стали востребованы в авиации. Первую машину с вариатором выпустил производитель Daf в 1958-м. Используемые в то время механизмы имели низкий уровень надежности. Так, резиновые ремни быстро выходили из строя, а трансмиссия часто нуждалась в ремонте.

Читайте также  Как улучшить контакт в разъеме автомобиля?

Через некоторое время инженер из Нидерландов Хуб Ван Дорн придумал ремень из стали, который придал системе большей надежности и позволил использовать вариаторную КПП на мощных автомобилях, а в 1980-х стартовал полноценный выпуск машины с такими коробками.

В течение длительного времени вариатор был существенно доработан. В частности, стали использоваться более качественные материалы, изменился диаметр, улучшилась гидравлическая составляющая, оптимизирован вопрос электронной части и т. д.

Устройство вариатора и принцип работы

Вариатор CVT работает за счет бесступенчатого изменения момента вращения в определенных пределах моментов. Это становится возможным, благодаря использованию следующих составляющих:

  • вариаторная передача;
  • устройство, обеспечивающее реверс, и необходимое для движения назад;
  • процессор для управления системой;
  • сцепление для передачи момента вращения и отсоединения КПП.

В роли последнего узла могут использоваться следующие виды сцепления:

  • центробежное;
  • гидротрансформаторное;
  • многодисковое мокрое;
  • электромагнитное.

Наиболее распространенным является гидротрансформаторный вариант, обеспечивающий плавность движения автомобиля и продлевающий срок службы КПП. Одним из слабых мест является риск перегрева механизма, из-за чего многие автовладельцы жалуются на зажигание соответствующей лампочки на приборной панели. Для снижения трения применяется масло CVT, обеспечивающее безошибочную работу устройства.

Основная контрольная функция ложится на управляющий блок. Именно он берет на себя задачу управления сцеплением, увеличения/уменьшения скорости, контроль редукторного механизма и работу реверса. Для корректной работы на электронный блок поступают данные от многих датчиков, контролирующих тормозную систему, давление в колесах, обороты мотора и т. д.

Принцип действия прост. Водитель выбирает режим движения с помощью ручки КПП, после чего начинает работать вариатор. Устройство само выбирает необходимое передаточное число с учетом скорости движения и нажатия на педаль газа. В этот момент происходит раздвижение или сближение шкивов, соединенных ременной передачей, и, соответственно, изменение передаточного числа.

Когда шкивы раздвигаются, ремень вращается с небольшим диаметром. Если сравнивать с МКПП, это характерно для максимальной скорости. В ситуации, когда устройства сдвигаются, ременная передача работает по максимальному диаметру. В результате машина движется медленно, как на самой низкой скорости для МКПП (первой).

Разновидности вариаторов

При использовании CVT необходимо понимать, что они бывают нескольких видов. Кратко рассмотрим особенности каждого из вариантов:

  • Клиновидный ременной. Конструктивно состоит из пары шкивов, объединенных клиновой ременной передачей. Шкив состоит из пары дисков-конусов, которые сближаются или отдаляются с помощью гидравлики и специального пружинного механизма. Конусы находятся под 20-градусным углом, что обеспечивает плавное перемещение с минимальным сопротивлением. Современные коробки вариаторы имеют ремни, изготовленные из стальных полос, отличающихся большей прочностью, минимальной шумностью и высокой степенью надежности.
  • Клиновидный цепной. По названию ясно, что в таких видах CVT применяется цепочка, которая сформирована из множества пластик. Передача момента осуществляется посредством фиксации со специальными дисками-конусами. В точках соприкосновения появляется высокая нагрузка, которая приводит к нагреву, что компенсируется за счет системы охлаждения. Такие устройства отличаются более высоким КПД, но в них нет реверса, что требует применения дополнительного устройства.
  • Тороидный. В таком типе вариаторной КПП не предусмотрено ни цепной, ни ременной передачи. Конструктивно устройство состоит из 2-х валов с зафиксированными между ними роликовыми механизмами. Скорость меняется посредством изменения позиции роликов, а сам момент передается, благодаря контакту рабочих участков. Такой тип CVT применяется реже всего, но именно этот тип считается наиболее перспективным.

Разница между вариатором и классической АКПП

Автовладельцы-новички часто не могут выбрать, что лучше —вариатор или автомат(обычная АКПП). В обоих случаях речь идет об автоматическом переключении скоростей, но принцип действия отличается. В отличие от CVT, который обеспечивает плавное изменение передач, в стандартной коробке-автомат процесс происходит ступенчато.

Конструктивно АКПП состоит из управляющего механизма (гидравлика, электроника), гидротрансформатора для сцепления и планетарной «коробки». Устройство работает следующим образом:

  • Мотор через специальные валы передает момент вращения на гидравлический трансформатор.
  • Происходит передача усилия на планетарное устройство.
  • Последнее получает сигналы от управляющего блока и включает нужную скорость.

Иными словами, в классической АКПП функцию сцепного устройства берет на себя гидравлический трансформатор. В отличие от рассмотренной выше коробки, ремень вариатора обеспечивает плавное изменение момента без малейших дерганий в момент переключения.

Достоинства и недостатки

При рассмотрении особенностей вариаторной КПП необходимо понимать ее слабые и сильные места.
К преимуществам CVT можно отнести:

  • Плавное изменение скоростного режима. В отличие от гидротрансформаторной коробки-автомат вариатор обеспечивает увеличение и уменьшение скорости без малейших толчков / рывков.
  • Повышенный срок службы мотора. При правильной эксплуатации, своевременной замене масла в вариаторе и выполнении других регламентных работ устройство обеспечивает плавную передачу момента на двигатель и тем самым продлевает его ресурс.
  • Более экономный расход горючего, благодаря высокому КПД механизма. В среднем коэффициент полезного действия больше на 7-10%, если сравнивать с классической коробкой-автомат.
  • Экологическая чистота механизма. В процессе работы вариаторная система выбрасывает в атмосферу меньше опасных компонентов (если сравнивать с другими «коробками»).
  • Быстрый разгон. Отсутствие рывков способствует экономии времени в момент набора скорости, что обеспечивает лучшую динамику для автомобиля.
  • Легкость управления. Достаточно выбрать нужный режим на ручке, чтобы начать движение.

Несмотря на преимущества, CVT имеет и ряд минусов:

  • Трудности обслуживания. Ремонт и замена вариатора — очень дорогостоящая операция, за которую берутся единицы мастеров. Иногда приходится обзвонить не одно СТО, чтобы найти подходящий вариант.
  • Высокая стоимость масла. Для заливки в CVT применяются специальные смазывающие составы, имеющие более высокую цену.
  • Раз в 100-150 тыс. километров требуется замена ремня, что является дорогим удовольствием.
  • Зависимость от электроники. Вариаторная КПП в процессе работы получает сигналы от многих датчиков. Если какой-то из них сбоит, система будет работать неправильно, а это ведет к необходимости ремонта вариатора и дополнительным расходам.
  • Сравнительно небольшой ресурс. Вариаторная коробка не любит большие нагрузки, поэтому выходит из строя быстрей МКПП. В частности, для нее может оказаться критичной буксировка в снегу или грязи.
  • Повышенный риск поломки из-за неправильной эксплуатации.

Производители постоянно работают над совершенствованием вариатора и устраняют недостатки. Многие слабые места, связанные с низкой надежностью, остались в прошлом. Но ресурс устройства во многом зависит от самого автовладельца и следования ряду правил.

Рекомендации для водителя по эксплуатации CVT

Для продления срока службы вариатора важно знать особенности его эксплуатации и соблюдать некоторые рекомендации. К наиболее важным моментам стоит отнести:

  • Следите за наличием и уровнем смазки и своевременно выполняйте замену масла CVT. При выборе продукта учитывайте рекомендации производителя, которые должны указываться в сервисной книжке. Если этой информации нет, свяжитесь с дилером.
  • Зимой прогревайте вариатор перед началом движения. На это требуется больше времени, чем на нагрев мотора. Если этого не сделать и начать резкий разгон, возможно повреждение механизма.
  • Не буксируйте автомобили с CVT, ведь это ведет к износу или поломке трансмиссии. Также нельзя использовать машину с вариатором в качестве «тягача». Разрешается только перевозить прицеп, если его вес не превышает нормы. Если нужна буксировка, единственный выход — вывешивание передних колес.
  • Не злоупотребляйте поездками по бездорожью. Такие машины относятся к паркетникам, ведь удар о выступ или ухаб может закончиться серьезной поломкой вплоть до необходимости замены всего узла. Также запрещена пробуксовка в грязи / сугробе. Если часто переводить режим с «D» на «R», это может привести к износу шлицев и повреждению шестеренок.
  • Периодически проводите компьютерную диагностику двигателя для выявления ошибок в электронике.
  • Своевременно меняйте масло, ремень и фильтр вариатора, чтобы продлить срок службы механизма и не допустить преждевременного выхода из строя дорогостоящего узла.

Итоги

Вариаторные КПП — привлекательный вариант с позиции плавности хода, КПД, ускорения и расхода топлива. Но такой вид трансмиссии требует внимания в процессе обслуживания и правильной эксплуатации. Ошибки в вопросе применения могут привести к выходу из строя механизма, необходимости его ремонта или даже замены.

Принцип работы вариатора

Что такое вариатор и как он работает?

На сегодняшний день существует множество вариантов коробки передач, и практически любой водитель задается вопросом, какой автомобиль и с каким типом трансмиссии выбрать. И если с автоматической и механической коробками мы все хорошо знакомы, то роботизированная система и вариатор пока мало, кому известны. Давайте разберемся, что такое коробка вариатор и как она работает.

История вариатора

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

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

Что такое вариатор?

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

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

Бесступенчатые трансмиссии бывают двух видов:

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

Принцип работы клиноременной КПП

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

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

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

Читайте также  Чей регион 777 на автомобиле?

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

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

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

Устройство клиноременной коробки CVT

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

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

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

Что такое тороидальный вариатор?

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

Устройство тороидального вариатора

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

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Несколько слов о масле и фильтрах

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

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

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

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

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

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

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

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

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

Плюсы и минусы вариатора

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

Основные плюсы CVT:

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

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

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

Вариатор, робот или автомат: что выбрать?

В заключение статьи ответим на вопрос, задающийся на многих форумах. На самом деле здесь все зависит от ваших предпочтений.

Робот – лучший выбор для тех, кто хочет получить преимущества механики и управляемость АКПП.

Автомат – отличный и проверенный временем вариант. У таких автомобилей нет проблем с ремонтом, да и стоимость их ниже, однако при переключении передач на некоторых моделях все еще могут наблюдаться толчки или пробуксовки.

Вариатор – оптимальный выбор, если вы хотите получить хорошую управляемость, оптимальный расход топлива и максимальную оптимизацию. Однако такие автомобили все еще недостаточно распространены в России и, следовательно, имеются сложности при их ремонте (высокая цена расходников и трудности с поиском мастера).

Как видите, объективно самого лучшего варианта не существует, однако, вариатор имеет большие перспективы в развитии и поэтому можно обратить внимание на автомобиль именно с такой КПП.

Вариатор в автомобиле – что это такое?

При первом рассмотрении вариатор с лёгкостью можно назвать идеальной коробкой передач. Водители, которые её используют, часто кичатся тем, что у них в машине находится бесступенчатая трансмиссия. Сколько у вас в автомобиле передач? Шесть или восемь? А тут настоящая бесконечность, ведь в вариаторе нет ступеней.

Оглавление:

Что такое вариаторная коробка передач

Вариатор представляет собой бесступенчатую трансмиссию, которая обладает внешним управлением и возможностью автоматически менять передаточное число в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя. Наиболее распространены тороидный и клиноременной вариаторы.

Вариатор является передаточным устройством между двигателем и колёсами (или другим видом привода: гусеницей, винтом), которое может плавно переключать скорости. Такое устройство уже очень давно устанавливают на снегоходы, мопеды и скутеры, а вот среди автомобилей оно получило широкое распространение совсем недавно.

Такой тип трансмиссии отлично подходит новичкам: машины с ним не глохнут на светофоре, не могут скатиться вниз при подъёме на гору. Также значительно сокращается вероятность перепутать педали и попасть в аварию, ведь их под рулём находится всего две.

Как работает вариатор

Устройство работает при помощи электронного блока.

Он выполняет следующие функции:

  • контроль за работой редуктора;
  • перемена передаточного отношения между валами вариатора;
  • обеспечение работы реверсивного аппарата;
  • управление сцеплением.

На электронный блок поступает информация от огромного количества датчиков. Именно поэтому его работоспособность связана с чёткостью отображаемых показателей (обороты, давление в шинах и тк далее). Полученная информация отфильтровывается аппаратом, и он сам настраивает передаточное число.

Однако вариаторы не способны самостоятельно переключаться на задних ход, поэтому данную работу выполняет планетарный редуктор. Работает он по той же схеме, что и автоматическая трансмиссия.

Работа с вариатором схожа с управлением автоматической коробки, только является чуть более упрощённой. Для вождения нужно всего лишь выбрать нужный режим, всё остальное делает устройство. Некоторые действия, которые привычны для КПП повторяются и здесь, например, можно установить необходимое передаточное отношение.

История бесступенчатых коробок передач

На самом деле, идея подобной трансмиссии была предложена ещё в 1490 году Леонардом да Винчи. Первый патент на тороидальную систему получила компания CVT в 1886 году, а в 1935 она была запатентована фирмой Dodge в Соединённых Штатах. Первая коробка с планетарной системой появилась на свет в 1939 году.

Самым первым автомобилем, на который был установлен вариатор, считается DAF 600, появившийся ещё в 1958 году. Тогда она расценивалась как неплохое средство передвижения, но по каким-то причинам популярности так и не получила и в итоге была снята с производства.

Затем в течение 13 лет машины с подобной трансмиссией вообще не выпускались. После этого в 1972 году на свет появился Volvo 343. Помимо вариатора он был снабжён большим количеством других модных аксессуаров. Но коробка передач получилась неудачной. Из-за бракованных клиновидных ремней с ограниченным ресурсом автомобиль постоянно выходил из строя. Однако компания не собиралась сворачивать производство, поэтому на сотрудников была возложена задача придумать замену ремням.

Решение было найдено братьями Ван Дорн. Они сообразили, что можно сделать ремень из наборных пластин, но при этом он должен толкать муфту, а не раскручивать её. Компания Audi не поддержала эту идею, поэтому её личные инженеры разработали возможность использования цепи вместо ремня. Позже она и была реализована на модели А6.

Читайте также  Что означает cvt в автомобиле?

Виды, принцип работы и правила использования вариаторных коробок передач

По просьбам читателей мы доработали статью. Представляем вам подробный гид по видам вариаторных коробок передач, принципу работы вариаторов, особенностям эксплуатации, плюсам и минусам. Материал дополнен таблицами автомобилей, с установленной коробкой CVT, а также частотой замены масла.

  1. Введение
  2. Принцип работы вариаторной коробки передач
  3. Виды вариаторов
  4. Конусные вариаторы
  5. Тороидальные вариаторы
  6. Клиноременные вариаторы
  7. Цепные вариаторы
  8. Правила и особенности эксплуатации вариатора
  9. Таблица масел и частота замены
  10. Плюсы и минусы
  11. Таблица автомобилей с CVT
  12. Производители вариаторов и слабые места моделей
  13. Jatco
  14. RE0F05A (ECVT)
  15. JF006E / RE0F05A (ECVT)
  16. F1C1 / W1C1
  17. JF009E / RE0F08A/B (PCVT, MCVT)
  18. JF010E / RE0F09A/B
  19. JF011E / RE0F10A/B/С / W1CJA / F1CJA / FK0/FK8 / CVT2/CVT2M
  20. JF012E / I-CVT / ECVT
  21. JF015E / RE0F11A/B / F1CJB / W1CJB / DK0
  22. JF016E / RE0F10D/F / F1CJC / W1CJC / FK25
  23. JF017E / RE0F10E/G/J
  24. JF018E / RE0F10F / RE0F03H / F1EKA / F1E1A
  25. JF019E / RE0F10H/J
  26. JF020E / RE0F12A
  27. RE0F21A (NCVT)
  28. Aisin
  29. Aisin K110 / Toyota CVT K110 / K111/F / K112/F / K114/F / K115/F
  30. Aisin K210 / XA-15LN
  31. Aisin K310/F / K311/F / K312 / K313/F / XB-20LN
  32. Aisin K410 / K411 / K41A/B / XA-10LN
  33. Subaru

Введение

У ступенчатого переключения передач есть один серьезный недостаток – переходные состояния, вызывающие сбои в работе. Кроме этого ступенчатое переключение требует более высоких навыков от водителя. Одним из способов упрощения процесса вождения является установка бесступенчатой коробки передач (вариатора).

Все вариаторы имеют общепринятую аббревиатуру CVT — Continuously Variable Transmission (беспрерывная смена передач).

Принцип работы вариаторной коробки передач

Внешне вам не удастся отличить автомобиль с вариаторной коробкой передач. Все как на любом автомате: две педали и рычаг переключения режимов трансмиссии. Но сев за руль, вы сразу отметите плавность смены передач. При наборе автомобилем скорости, а также при торможении, вариатор последовательно меняет передаточное число, без участия водителя и имеет бесчисленное количество коэффициентов.

Если коробка автомат переключается между 1-2-3, то на вариаторе это может быть 0.7, 1.4, 2.3 и так далее, отсюда отсутствие резких толчков при движении на вариаторе.

Изначально, само по себе устройство CVT коробки не сложное — два шкива, ведущий (соединен с двигателем) и ведомый (соединен с колесами), между ними протянут ремень. Но по мере эксплуатации вариаторов, как и любого другого узла, выявляются определенные недостатки и нюансы. В результате накопления знаний, производители дорабатывают механизмы, добавляют блоки и дополнительные элементы.

Современный вариатор — это уже не два шкива, а слаженная работа отдельных элементов под управлением программного обеспечения. Гидротрансформатор, степ-мотор, соленоиды-регуляторы, ремни и цепи сложной конструкции, продуманная система смазки и охлаждения.

Например, широкий диапазон передаточных чисел в вариаторе обеспечивает устройство под названием step motor (шаговый двигатель). Получая команду от электронной системы управления, шаговый двигатель по средствам давления рабочей жидкости сдвигает, либо раздвигает конусы ведущего шкива, меняя коэффициент.

Конусы же ведомого шкива сдвигаются и раздвигаются под действием ремня/цепи. В коробках разных поколений, роль шагового двигателя могут брать на себя соленоиды-регуляторы.

По конструкции можно разделить бесступенчатые коробки на несколько типов:

  • Конусные;
  • Клиноременные и цепные;
  • Тороидальные;
  • Зубчатые.

В автомобилестроении широкое применение получили клиноременные и цепные вариаторы со шкивами изменяемого диаметра. Тороидальные и зубчатые, в виду сложности конструкции и других нерешенных проблем, если и применялись, то скорее в качестве экспериментов.

Впервые вариатор был применен на легковой машине DAF 600, представленной в 1958 году на Амстердамском автосалоне. Бесступенчатая трансмиссия получила название DAF Variomatic. За 4 года (1959-1963), был выпущен в общей сложности 30591 автомобиль.

Поскольку объем двигателя у DAF 600 был всего лишь 590 куб. см, с мощностью 19 л. с., клиноременный вариатор DAF Variomatic показал себя более чем успешно. За необычную по тем временам систему привода, DAF 600 шутливо называли «автомобилем на подтяжках».

Виды вариаторов

Конусные вариаторы

Два конуса, направленные сужающимися участками в разные стороны, соединенные между собой ремнем. Самый примитивный тип таких вариаторов применялся на мельницах в 19 веке. Значительно позже подобные механизмы стали применять на станках. Существует большое количество конусных вариаторов: фрикционные и с промежуточными звеньями, планетарные, ВЕБО и другие, каждый нашел применение в той или иной сфере.

Тороидальные вариаторы

По принципу действия это фрикционные вариаторы, передающие усилие за счет трения. Были попытки реализовать такие коробки в автомобилестроении, но массового распространения, по ряду причин, они не получили. Один из примеров – вариатор Extroid CVT от Jatco, который ставили на Nissan Gloria 1999 года выпуска.

Основной узел тороидального вариатора испытывает колоссальные нагрузки, давление в пятне контакта роликов и дисков может достигать 10 тонн. Поэтому в производстве приходится использовать высокоуглеродистую сталь.

Смазку узлов при таких нагрузках обеспечивает специальное масло KTF, стоимость которого доходит до 20 тысяч рублей за 4 литра. Из-за дороговизны производства и обслуживания таких вариаторов, они встречаются очень редко, по крайней мере пока.

Клиноременные вариаторы

Самый распространенный на сегодняшний день тип вариаторов, получивший применение не только в автомобилях, но и в мотоциклах, снегоходах, скутерах.

В клиноременной конструкции присутствуют:

  1. Блок вариатора со шкивами, соединенными ремнем. За сближение и отдаление конусов, образующих шкивы, отвечают гидравлическое давление, центробежная сила или усилие пружин;
  2. Фрикционы переднего и заднего хода, необходимые для изменения направления движения;
  3. Планетарный механизм, отвечающий за включение реверсивного режима;
  4. Гидравлический блок, обеспечивающий необходимое давление жидкости, ее циркуляцию и подачу в нужные места;
  5. Электронный блок управления, объединяющий и контролирующий работу всех отдельных механизмов вариатора.

Сам ремень, участвующий в передаче усилий, назвать ремнем можно с большой натяжкой. Это достаточно сложный по конструкции механизм, состоящий из множества конусовидных пластин (до 400 штук), расположенных на лентах.

Цепные вариаторы

Это следующий этап в развитии вариаторов, в которых ремень заменен на цепь, с целью продления срока службы. Устройство цепи сложное, она состоит из множества прочных пластин, расположенных в шахматном порядке. При правильной эксплуатации цепь обладает большим сроком службы, а также более качественно передает крутящий момент. Передача усилий передается торцевой поверхностью цепи.

Правила и особенности эксплуатации вариатора

Бытует мнение, что вариатор — не самый надежный тип трансмиссии, и срок его эксплуатации, в лучшем случае, отграничен 100-150 тысячами пробега. Правда как всегда где-то посередине, и при правильной и бережной эксплуатации, коробка может проходить значительно дольше.

Соблюдая ряд правил, можно не волноваться о том, что придется делать дорогостоящий ремонт, или полностью менять вариатор.

Своевременно меняйте масло в вариаторе, очень многое в его работе зависит от чистоты и качества масла. Оно выполняет сразу несколько важных функций, среди которых:

  • Создание тончайшей защитной пленки в местах трения металлов;
  • Охлаждение вариатора;
  • Обеспечение правильной работы за счет давления жидкости.

Если масло пригорело, засорилось продуктами выработки – оно перестает выполнять возложенные на него задачи, что приведет к нарушению работы коробки, к быстрому износу и поломке.

Поскольку в разные годы, на разные рынки, на одни и те же автомобили, производители могли ставить различные версии CVT, лучше искать информацию по типу вашей коробки, а не марки машины.

Правильней всего будет посмотреть информацию в руководстве по эксплуатации автомобиля. Но если его нет, в таблице вы найдете данные о том, какое масло используется и как часто следует его менять.

Таблица масел и частота замены

Модель CVT Марка масла объем (л) частота замены (км)
XA-10LN Toyota CVT FLUID TC/FE 6,7 60 000
XA-11LN Toyota CVT FLUID TC/FE 6,8 80 000
XA-15LN Toyota CVT FLUID TC/FE 6,7 75 000
XB-20LN Toyota CVT FLUID TC/FE 6,8 70 000
RE0F05A Nissan AT-Matic D Fluid N-CVT 3,2 50 000
RE0F06A Nissan CVT Fluid NS-1 8,1 60 000
F1C1 Nissan CVT Fluid NS-1 7,6 60 000
JF009E Nissan CVT Fluid NS-2 8,3 60 000
JF010E Nissan CVT NS-2 10,6 60 000
JF011E Nissan CVT NS-3 8,1 60 000
JF012E DIA QUEEN ATF SP-III 8,1 70 000
JF015E Nissan CVT NS-3 7,2 40 000
JF016E Nissan CVT NS-3 7,9 40 000
JF017E Nissan CVT NS-3 8,2 50 000
JF018E Nissan CVT NS-3 8,9 60 000
JF019E Nissan CVT Fluid NS-3 10,7 90 000
JF020E Nissan CVT Fluid NS-3 6,7 80 000
RE0F21A Nissan CVT Fluid NS-1 5 65 000
01J G 052 180 A2 7,5 50 000
0AN G 052 516 A2 7,3 55 000
0AW G 052 516 A2 7 60 000
GM VT20E VTF DEXRON CVT 6,5 60 000
GM VT25E VTF DEXRON CVT 6,5 65 000
ZF CFT23 Ford F-CVT 8,9 50 000
ZF CFT30 Ford F-CVT 8,9 55 000
KAPPA CVT HYUNDAI ATF SP-CVT 1 6,9 75 000
HEV CVT HYUNDAI-KIA ATF HEV 6,7 75 000
MERCEDES 722.8 MB ATF 28-CVT 236.20 6,9 60 000
PUNCH VT1 Esso EZL-799 7,6 60 000
PUNCH VT2 Esso EZL-799 8,2 65 000
TR580 LINEARTRONIC 2 SUBARU CVT Oil Lineartronic 12,2 70 000
TR690 LINEARTRONIC SUBARU High Torque CVT Fluid 12,5 75 000
K110 Toyota CVT FLUID TC/FE 8,4 60 000
K111/K111F Toyota CVT FLUID TC/FE 8,7 65 000
K112/K112F Toyota CVT FLUID TC/FE 8,8 60 000
K114/K114F Toyota CVT FLUID FE 8,9 70 000

Не меняйте масло на дешевые аналоги, обещающие такие же результаты, цена экономии слишком велика.

Не следует перегружать вариатор, данный тип трансмиссии не предназначен для лихачества, он для спокойной и размеренной езды. Если манера вашей езды «тапка в пол» с каждого светофора – воздержитесь от покупки машины с вариатором. В этом случае вы пополните ряды тех, кто говорит о низком ресурсе этих коробок.

Старайтесь избегать лишних пробуксовок, буксировать или быть буксируемым, также рекомендуют прогревать коробку перед ездой.

Если дело дошло до ремонта – не экономьте на комплектующих. Неоригинальные ремень, цепь или подшипники выйдут боком.