CVT коробка передач — что это такое, плюсы и минусы

Устройство и принцип работы вариатора CVT

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

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

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

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

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

Тороидный вариатор

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

Цепной вариатор

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

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

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

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

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

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

Рабочая жидкость CVT

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

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

На корректность работы CVT также влияет давление масла и уровень масла. Снижение его уровня может привести к проскальзыванию ремня (цепи) и фрикционов.

Строение ремня и цепи

Отдельного внимания заслуживают такие детали, как цепь и ремень вариатора. Последний представляет собой сборную металлическую ленту. Она состоит из нескольких тросов или полос (до 12 штук), которые скрепляются стальными пластинами (скобами) сложной формы.

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

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

Вариатор в мировом автомобилестроении

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

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

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

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

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

Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:

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

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

CVT коробка передач — что это такое, плюсы и минусы

У многих современных авто установлена CVT коробка передач, что это такое знают не все автолюбители, так как привыкли сталкиваться с механическими или автоматическими КПП.

CVT коробка передач — что это такое

На новых автомобилях кроме механической и автоматической, часто используют CVT коробку. В народе она называется вариатором.

Аббревиатура CVT означает непрерывно меняющаяся передача, то есть другими словами — это бесступенчатая трансмиссия.

Здесь нет фиксированных положений шестерен, так как постоянно выбирается оптимальное передаточное число.

КПП используется для того, чтобы при постоянных оборотах двигателя, можно было менять скорость движения.

Отношение между скоростью вращения коленвала и колес автомобиля характеризуется передаточным числом.

Основное преимущество такого решения в том, что оно позволяет максимально эффективно использовать мощность двигателя, при этом потери крутящего момента сводятся к минимуму.

Если на авто с механической трансмиссией, чтобы изменить скорость движения, надо переключаться вручную, то в случае с CVT, это происходит постоянно и без вашего участия.

Так как здесь нет шестерен, поэтому при изменении скорости, не происходит рывков.

Чтобы ответить на вопрос, CVT коробка передач, что это такое и в чем ее преимущество перед автоматической КПП, надо сказать, что вариатор обеспечивает плавный разгон, он происходит намного быстрее, чем при использовании автоматической КПП.

В этом случае, обороты двигателя практически одинаковые и не происходят их перепады от максимальных до минимальных значений.

Вариатор очень точно подбирает передаточное число, которое зависит от того, ускоряетесь вы или замедляетесь, поэтому стиль езды будет более ровным, нагрузка на двигатель уменьшается и снижается расход топлива.

Раньше вариаторы использовались только на скутерах, но сейчас они устанавливаются как на легковых автомобилях, так и на громоздких кроссоверах.

Существует три их вида:

Первые два типа являются более распространенными, на сегодняшний день вариаторные КПП устанавливают на своих автомобилях такие производители как Mercedes-Benz, Nissan, Ford, Subaru, Audi, Honda и другие.

Принцип работы

Если говорить о том, как выглядит самый простой вариатор, то это будет два раздвижных шкива, которые между собой соединяются и взаимодействуют при помощи ремня, имеющего клиновидную форму.

В автомобиле этот узел имеет более сложную конструкцию, так как он должен обеспечивать движение назад и пониженные передачи.

Клиноременная конструкция в своем составе имеет такие элементы:

• раздвижные шкивы, они находятся на одном валу, и приводятся в действие гидроцилиндрами. Раздвигаются шкивы в зависимости от частоты вращения коленвала или они действуют по сигналу, приходящему из блока управления;
• клиновидный ремень, эта деталь состоит из двух металлических лент со стальными пластинами. Вверху пластины имеют вид конуса, они плотно соприкасаются между собой, внизу у них есть пазы;
• гидротрансформатор преобразует и передает крутящий момент, что позволяет автомобилю плавно начинать двигаться;
• при помощи дифференциала, крутящий момент равномерно распределяется на ведущие колеса;
• для обеспечения движения задним ходом, есть планетарный механизм, с его помощью вторичный вал может вращаться в обратном направлении;
• для обеспечения давления рабочей жидкости, есть гидронасос, в действие он приводится гидротрансформатором. Рабочая жидкость подается под давлением, благодаря чему в работу вступают гидроцилиндры;
• для контроля за работой указанного агрегата, существует блок управления, это микропроцессорное устройство. Оно учитывает такие показатели как положение коленвала, расход топлива и т.д., в соответствии с полученными показателями, корректируется работа механизма.

Отличие тороидного типа в том, что в нем есть два клиновидных диска, один из которого ведомый в другой ведущий.

Между дисками установлен специальный ролик, он может поворачиваться относительно горизонтальной оси и в то же время, ролик может двигаться вертикально вверх и вниз.

Во время перемещения ролика, он соприкасается с участками дисков, имеющих разные диаметры.

Для получения низшей передачи, ролик движется между малым диаметром ведущего и большим диаметром ведомого диска.

Если диаметр ведущего шкива становится большим, а у ведомого шкива диаметр будет маленьким, то получается противоположное соотношение.

Для работы вариатора тороидного типа требуется специальная смазка, его стоимость значительная, поэтому он менее популярен, по сравнению с конструкцией клиноременного типа

Работа клиноременной вариаторной коробки

Когда увеличиваются обороты, начинает работать гидротрансформатор и он передает вращение на первичный вал и ведущий шкив.

Под действием гидроцилиндров, его щеки начинают сужаться, поэтому трение между ними и ремнем увеличивается.

Это приводит к тому, что вращение передается на ведомый шкив и вторичный вал. В это время, ведомый шкив имеет максимальный диаметр, поэтому получается самая низкая передача.

Когда вы увеличиваете обороты двигателя, диаметры шкивов меняются, благодаря чему меняется и скорость движения.

Ведомый вал передает вращение на дифференциал, который распределяет крутящий момент равномерно на оба ведущих колеса.

Когда задействуется планетарный механизм, вторичный вал начинает двигаться в реверсивном направлении, что обеспечивает движение задним ходом.

Управление изменением диаметров шкивов происходит при помощи системы управления.

Такая конструкция вариатора обеспечивает плавное движение, во время езды не возникает никаких рывков, благодаря чему экономится топлива.

Система управления выбирает оптимальный режим работы мотора и в соответствии с ним, регулирует диаметры шкивов.

Некоторых водителей, которые пересели на авто с вариатором, не устраивало то, что нет характерного изменения работы двигателя, когда происходит смена передаточного числа. Разработчики решили эту проблему и создали условно-ступенчатое переключение.

Теперь в начале движения надо включить первую передачу, когда достигаются определенные обороты, рычаг передвигают на следующую.

Блок управления запрограммирован на определенные передаточные числа и создается впечатление, что вы едете на авто с механической КПП. Если вы переходите в автоматический режим, то всю работу выполняет электроника.

Чтобы включить пониженные передачи, рычаг ставится в соответствующее положение и тогда повышенные не включается, даже когда двигатель работает на высоких оборотах.

Коробка передач CVT — плюсы и минусы конструкции

Ни механическая, ни автоматическая трансмиссия, не могут обеспечить такую плавность хода как вариаторная конструкция.

Это связано с тем, что в CVT конструкции просто нет ступеней. Многие авто имеют подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключаться в ручном режиме.

Это обеспечивается электронной системой управления, которая регулирует фиксированные соотношения диаметров обеих шкивов.

При помощи данной конструкции происходит оптимальное использование мощности мотора, поэтому достигается его максимальное КПД, что приводит к меньшему расходу топлива.

Но не стоит ожидать значительной экономии, автомобили с вариаторами по сравнению с теми, у которых автоматическая КПП, расходуют не намного меньше топлива.

Если сравнивать с авто, у которых автоматическая коробка, то разгон у вариатора будет незначительно быстрее, правда происходит все более плавно.

С вариаторной коробкой, двигателю не приходится развивать максимальные обороты, поэтому он работает тише.

Водители, которые пересели на такие авто с других видов КПП, сначала будут чувствовать себя немного странно и неуютно.

Так как двигатель не работает на максимальных оборотах, он меньше изнашивается и соответственно увеличивается его ресурс.

Вес такой коробки меньше чем автоматической КПП, благодаря тому, что в ее составе меньше деталей;

Несмотря на большое количество преимуществ, у CVT коробки есть и некоторые недостатки, о которых необходимо знать.

Это самый главный ее недостаток. Из-за сложности конструкции, механизм работает недолго.

Если вы решили покупать авто бывшее в употреблении с пробегом сто и более тысяч километров, то лучше всего приобретать те, которые имеют механическую или автоматическую КПП, так как на ремонт и обслуживание вариатора в этом случае придется тратить большие средства.

Коробка передач CVT — плюсы и минусы такого решения указывают на то, что если вы хотите ездить плавно, комфортно и не боитесь значительных затрат на обслуживание и ремонт, является самой современной среди имеющихся предложений.

Выводы

CVT обеспечивает высокую динамику, плавность хода автомобиля, но не позволяет ездить в агрессивном стиле и требует значительных средств на свое обслуживание.

Если вы аккуратный водитель, любите динамичную, а не спортивную езду, не любите резких ускорений и торможений, то для вас лучшим выбором будет автомобиль с CVT коробкой.

Для людей, предпочитающих спортивный стиль езды или для тех, кто приобретает машину бывшую в употреблении, лучше всего покупать авто с механической или автоматической КПП.

Несмотря на то, что у вариатора высокая стоимость, он требует более качественного обслуживания и не позволяет агрессивно ездить, он становится все более популярным.

Чаще всего такие авто покупают женщины, люди пожилого возраста, а также те люди, которые предпочитают спокойный, комфортный, безопасный и экономный стиль езды, при этом они смогут экономить средства на покупке топлива.

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

Источник https://autocentrum.ru/articles/18250-cvt-korobka-peredach-chto-eto-takoe-plyusy-i-minusy.html

Источник https://1gai.ru/baza-znaniy/520820-variator-za-i-protiv.html