Как это устроено: коробка-вариатор

Как это устроено: коробка-вариатор

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

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

Что такое коробка вариатор

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

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

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

Принципиальное устройство

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

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

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

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

Как это работает

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

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

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

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

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

Разгонная динамика вариатора

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

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

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

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

Эмуляция ручной коробки на вариаторе

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

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

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

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

Особенности движения автомобиля с такой трансмиссией

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

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

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

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

• Клиноременной;
• Тороидный.

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

Клиноременный

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

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

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

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

Тороидный

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

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

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

Виды клиноременных вариаторов

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

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

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

Существуют более дорогие варианты:

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

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

Преимущества и недостатки CVT

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

Вот еще некоторые достоинства:

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

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

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

Основные неисправности

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

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

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

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

Причины поломки вариатора

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

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

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

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

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

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

Эксплуатация вариатора

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

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

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

Что лучше: вариатор или автомат?

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

Вот еще некоторые достоинства у автоматической трансмиссии:

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

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

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

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

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

Что такое вариатор на автомобиле – самое простое объяснение устройства, принципа работы и его недостатков

Добрый день, дорогие друзья. Сегодня подробно разберем еще одну автоматическую коробку передач – вариатор. Объясню, из чего он состоит, как работает и почему многие бояться этой коробки. Начнем с самого главного – что это за «зверь».

Что такое вариатор в машине

Вариатор в автомобиле – это автоматическая, бесступенчатая коробка передач. Простыми словами – КПП, которая не имеет фиксированных передач. То есть, в ней нет шестеренок, которые отвечают за передачу крутящего момента от мотора к колесам.

Если в классической АКПП есть определенный набор шестерёнок, которые включаются и выключаются на определенных скоростях и оборотах двигателя, то здесь подобной конструкции нет. Все передачи виртуальные. Они запрограммированы в ЭБУ и в зависимости от определенных условий, происходит «магия» изменения передаточного числа. На приборке вы можете видеть цифры «1», «2», «3» – это индикаторы выдуманных передач, чтобы вам было спокойно, и вы знали, что как бы включена какая-то скорость.

Хотя нет, обманул, есть планетарная передача. Она отвечает за движение автомобиля задним ходом – это задняя скорость. А передача крутящего момента от силового агрегата к колесам происходит через ремень или ролики.

В первом случае – используется ременная или цепная передача. Во втором случае – вместо ремня применяются ролики, он называется тороидальный. Конструктивно такой вариатор немного отличается от клиноцепного или клиноременного (первого варианта).

Роликовая или тороидальная бесступенчатая КПП отличается от классической ременной наличием роликов в механизме передачи момента. Они используются вместо ремня или цепи. В ней конусообразные пластины неподвижные. Изменение передаточного числа осуществляется за счет изменения положения роликов относительно конусных пластин шкивов.

Для общего сведения. Вариаторные коробки первыми стали использовать на мопедах и скутерах. Позже они появились на снегоходах, легковых и грузовых автомобилях DAF.

Как устроен вариатор

Вариаторная коробка в своей конструкции имеет основные элементы:

1. Два вала: ведущий и ведомый.
2. Два шкива, каждый из которых находиться на одном из валов и состоит из подвижных конусов. Если быть точнее, подвижный всего один конус на каждом из шкивов.
3. Ремень или цепь. Он соединяет два шкива. Через него происходит передача крутящего момента.
4. Планетарный редуктор. Для движения машины задним ходом.
5. Набор фрикционов (сцепление) для нейтральной передачи и задней скорости.

Это основные части вариатора, которые отвечают за передачу крутящего момента от двигателя до колес, «нетралку» и заднюю скорость.

Кроме этого, есть рычаги и винт. К рычагам присоединены противоположные диски шкивов. Они могут двигаться в осевом направлении, изменяя диаметр каждого шкива, изменяя передаточное соотношение.

Шкивы

Каждый из них состоит из двух конусообразных пластин. Одна из них подвижная, двигается в осевом направлении по шлицам на валу.

Обычно подвижными делаются противоположные пластины двух шкивов. Двигая их, меняется расстояние между пластинами, изменяя диаметр шкива. Разный диаметр – разное передаточное число между ними.

Ремень и цепь

Бывает двух видов:

1. Клиновидный ремень, состоящий из металлических пластин.
2. Цепной или клиноцепной. Использует особой конструкции цепь.

Клиновидный или клиноременной

Принцип работы вариатора не допускает применение резиновых или тканевых ремней. При прижатии конусообразного диска он может сложиться, переломиться. КПП начнет «буксовать», прервется передача момента от ведущего к ведомому валу. Все закончиться дорогостоящим ремонтом коробки.

Клиновидный ремень бесступенчатой трансмиссии состоит из одной или двух лент. На них нанизаны металлические сегменты в виде «бабочек» (форма может отличаться от производителя коробки передач). Эти сегменты контактируют с пластинам шкивов. От их формы зависит эффективность передачи момента и износостойкость, долговечность ремня.

Клиноцепной

Она состоит из множества пластинок, соединенные цилиндрическими осями. Подобный тип цепи обеспечивает наименьший угол излома, долговечность. При контакте с поверхностями конусообразных дисков, возникает высокая температура. Поэтому цепь омывается дополнительно смазкой, чтобы продлить срок службы её и всему вариатору.

В отличие от клиновидного ремня, цепь обеспечивает высокий КПД коробке, большой диапазон передаточных чисел. Но стоимость его выше, что увеличивает цену вариаторной КПП.

Тороидальный или роликовый вариатор

Здесь вместо ременного механизма используются ролики. Шкивов нет, вместо них два конусообразных диска, расположенных друг против друга. Один закреплен на ведущем валу, второй на ведомом.

В отличие от ремня, диски неподвижные. Между ними находятся подвижные ролики, которые могут двигаться в сторону ведомого или ведущего вала. Изменение передаточного числа происходит за счет уменьшения или увеличения плоскости касания роликов конусообразных дисков. Крутящий момент передается только за счет силы трения роликов и поверхности конусов дисков.

Как работает бесступенчатая CVT коробка передач

Рассмотрим принцип работы двух типов вариаторов – клиноременного и тороидального (роликового) вариатора.

Ременной или цепной

В этом случае принцип работы одинаковый. Отличие только в применении в качестве передачи крутящего момента ременного или цепного привода. Устройство вариаторной коробки не изменяется.

При помощи подвижного механизма, закрепленного на одном из конусов ведущего и ведомого шкива, происходит изменение эффективного диаметра ремня. То есть, на каждом из шкивов меняется внутренний диаметр. Соответственно, изменяется передаточное число между ведущим и ведомым валами.

Простым языком:При возрастании оборотов двигателя, противоположные конусообразные пластины сдвигаются или раздвигаются, каждая на своем шкиве. Они либо выталкивают ремень наружу при их схождении, либо опускают его вниз, при раздвижении. На картинке показано, как меняется передаточное соотношение при разном положении ремня на шкивах коробки.

Как видно, здесь нет фиксированных передач, потому что нет набора звездочек. Поэтому, вариатор может иметь неограниченное число передач, а значит, широкий диапазон передачи крутящего момента.

В современных вариативных коробках все же есть две звездочки или дополнительный планетарный механизм. Он предназначен для фиксации пониженной передачи или первой скорости, чтобы момент передавался не через ремень, а через шестерни. Это бережёт ремень от проскальзывания и шкивы от царапин при старте автомобиля под нагрузкой. Например, при заезде с места на бордюр, подъем в гору с минимальной скорости или буксование в грязи.

Задняя и нейтральная передача

Когда рассматривали устройство вариатора, то говорили, что в его конструкции есть планетарная передача и набор фрикционов. Так вот, все это хозяйство отвечает за «нейтралку» и заднюю скорость.

Ведущий шкив жестко соединен с водилом планетарной передачи. На ведущем валу установлена солнечная шестерня, которая двумя рядами сателлитов связана с коронной шестернёй. Они своими осями соединены с водилом.

Чтобы обеспечить движение автомобиля прямо, нужно зафиксировать коронную шестерню с солнечной шестернёй. За это отвечает первый пакет фрикционов. Он представляет собой набор пластин. Один ряд которых имеет зубья на внешней части,они соединены с коронной шестерней. На втором ряду зубья расположены на внутренней стороне пластины, они жестко связаны с солнечной шестерней. Весь набор пластин может двигаться в осевом направлении по шлицам.

Как выглядят фрикционные диски и как они работают на планетарном механизме

Таких рядов несколько, пластины чередуются между собой. Между ними есть определенный зазор и они свободно вращаются каждый со своей шестернёй. В этот момент включена нейтральная передача. Под действием гидропривода они смыкаются. За счет силы трения между ними, они фиксируя солнечную шестерню с коронной. Теперь вся конструкция движется как одно целое, обеспечивая движения авто вперед.

При включении задней скорости активируется второй пакет фрикционов и ослабляется первый. Второй набор пластин отвечает за фиксацию солнечной шестерни с корпусом коробки.

Таким образом в работу вступают сателлиты. Коронная шестерня вращается в одном направлении, сателлиты в другом. Так как они жестко связаны с водилом, то оно вращается в противоположном направлении относительно входного вала. Это обеспечивает движение автомобиля задней скоростью.

Тороидальный вариатор

Как известно из его устройства, он имеет два неподвижных конуса, направленных друг против друга. Между ними вращаются ролики, которые изменяют свое положение относительно этих конусов.

Механизм изменения положения роликов у каждого производители свой. В некоторых моделях происходит поворот роликов относительно оси конусов. В других вариаторах ролики смещаются вдоль оси вала, а их поворот относительно конусов происходит за счет прижатия к ним. Ролики самостоятельно изменяют свое положение в плоскости за счет центробежной силы.

Недостатки вариаторов

1. Они не способны «переваривать» большую мощность двигателя. Это связано с механизмом передачи крутящего момента, не зависимо, установлен ремень или цепь. Она легко может проскакивать, задирая конуса – это уже дорогостоящий ремонт.
2. По поводу ремонта. Переборка вариатора стоит очень дорого, иногда сравнима по стоимости с капитальным ремонтом двигателя. В большинстве случаев подобный ремонт не целесообразен, проще найти «контрактную» коробку.
3. Бесступенчатая КПП прихотливая в обслуживании. Её нельзя перегревать, буксовать на одном месте, часто ездить «педаль в пол». Все это ведет к повышенному износу конусов и ремня.
4. Много датчиков управления и контроля работы вариатора. Выход одного из них приведет к выходу из строя всего агрегата.
5. Дорогое обслуживание. В ней необходимо чаще, чем в классическом автомате менять масло. Стоимость работы и самого масла выше, чем у «автомата».

Достоинства CVT

1. Плавный разгон и торможение. Отсутствие рывков, при исправном вариаторе.
2. Современные бесступенчатые КПП умеют экономить топливо лучше классических автоматов. В некоторых случаях экономия достигает уровня механической коробки.
3. Низкий уровень шума при исправном агрегате. Вариатор не имеет фиксированных шестерен передач, поэтому он издает меньше шума при движении автомобиля.
4. Исключена пробуксовка ведущих колес. Это повышает безопасность на обледенелых дорогах. С другой стороны, современные автомобили оснащены системами курсовой устойчивости, авто будет уверено стоять на льду, неважно, какая коробка в нем установлена.

Подведем итог

Многие автолюбители боятся подобных трансмиссий. Зная устройство и принцип работы вариатора, можно легко понять автовладельцев, так как вы знаете, почему у него так много противников. Плюс ко всему, подобная коробка имеет достаточно недостатков. Все они носят финансовый характер, то есть, все что связано с ней, несет затраты больше, чем другие типы КПП.

Например, обрыв ремня приведет к капитальному ремонту вариатора. Чаще её нет смысла ремонтировать, слишком дорого. Многие после этого ищут коробки на разборках, где никто не дает гарантию на них.

Вы являетесь счастливым обладателем вариатора? Напишите в комментариях, как вы с ней живете. Всем будет полезно узнать об этом.

Что такое вариатор на автомобиле: его устройство, принципы работы и эксплуатации

На сегодняшний день вариатор обладает многочисленными преимуществами, благодаря которым он заслужил любовь автовладельцев. Однако недостатки, вызывающие разочарование, у него так же имеются. И хотя этот тип трансмиссии увидел свет уже достаточно давно, до сих пор система остается не до конца проработанной даже лидерами автомобильного рынка. Из этой статьи вы узнаете, что такое вариатор на автомобиле, как он устроен, а также расскажем, как правильно ездить на авто с таким типом коробки передач.

Что такое вариатор на автомобиле: плюсы и минусы

Вариатор – CVT (Continuously Variable Transmission) – в переводе с английского означает «трансмиссия с непрерывно изменяющимся крутящим моментом». Впервые принцип бесступенчатой передачи крутящего момента был озвучен еще Леонардо да Винчи. Самыми простыми вариаторами оборудовали мельницы, позже они нашли применение в конструкциях дерево- и металлообрабатывающих станков.

Вариаторные коробки начали устанавливать на автомобили в середине XIX столетия. Идея принадлежала голландскому инженеру Хуберту ван Доорну. Впервые бесступенчатой коробкой передач, которая назвалась Variomatic, были оснащены авто компании DAF. Это произошло в пятидесятых годах XIX века.

Рассмотрим плюсы и минусы вариатора на автомобиле. Авто с подобным типом трансмиссии отличаются:

• возможностью более динамичного разгона (автомобили набирают скорость быстрее в сравнении с авто, оснащенными механическими коробками или коробками-автомат);
• экономичностью (расход топлива в таких транспортных средствах ниже, чем в автомобилях с автоматическими или механическими коробками);
• отсутствием передач, благодаря чему нет рывков переключения (также положительно влияет на динамичность хода);
• увеличенным ресурсом двигателя (благодаря отсутствию перегрузок);
• простотой управления автомобилем (этот тип коробки передач идеален для новичков).

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиль, следует отметить и его недостатки:

• сложные ремонтные работы (причем ремонтировать вариаторную коробку передач следует исключительно у официальных дилеров);
• высокая стоимость ремонта;
• замена цепи между шкивами требуется через каждые 100–150 тысяч километров (достаточно дорогая услуга, предоставляемая не всеми станциями технического обслуживания);
• оснащение сложной электроникой, ремонт и замена которой опять-таки является дорогим удовольствием;
• в автомобиле используется специальное дорогостоящее масло, которое не везде продается;
• каждая модель автомобиля требует использования определенной марки масла (игнорирование данного требования приводит к выходу вариаторной коробки из строя).

Как устроен вариатор на автомобиле

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, следует отметить его главное отличие от других коробок передач, заключающееся в плавном изменении крутящего момента в заданном диапазоне регулирования. В других типах трансмиссий используются ступенчатые преобразования, происходящие при разрыве потока мощности, что отрицательно влияет на равномерность движения транспортного средства.

Устройство вариатора автомобиля достаточно сложное, он состоит из:

1. Приспособления, выполняющего роль сцепления, который обеспечивает коробке состояние, аналогичное нейтральной передаче в других типах трансмиссий.
2. Вариатора.
3. Механизма для реверса, за счет которого направление вращения изменяется на противоположное.
4. Процессора с исполнительным устройством, который управляет работой трансмиссии.

Роль механизмов, передающих крутящий момент с силового агрегата на вариатор и разъединяющих поток мощности, могут выполнять следующие виды автоматических сцеплений:

• центробежные – типа Transmatic;
• электромагнитные – технология Hyper;
• мокрые многодисковые – модели Multitronic и Multimatic;
• гидротрансформаторы.

Наиболее широким спросом пользуется последний механизм, именно его использует большая часть компаний-автопроизводителей. Благодаря ему передача усилия от двигателя осуществляется максимально плавно и без рывков, за счет чего ресурс вариатора увеличивается.

Все элементы трансмиссии управляются за счет электронного блока, который:

• в соответствии с режимом работы двигателя изменяет соотношение между ведущим и ведомым валами вариатора;
• осуществляет управление механизмом сцепления;
• обеспечивает работу реверсного элемента и планетарного редуктора.

Управление автомобилем с вариатором в целом аналогично управлению машиной с автоматической коробкой переключения передач. Водителю необходимо только выбрать один из режимов, дальнейшее происходит без его участия.

Благодаря возможности зафиксировать передаточное соотношение в вариаторе можно пользоваться рядом возможностей, присущих классическим трансмиссиям. Существующие стереотипы не позволяют многим водителям адекватно воспринимать набор автомобилем скорости при неизменной частоте оборотов коленвала.

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

При производстве автомобилей используется два варианта различных по устройству механизмов. Один из них является клиноременным, а второй – тороидным вариаторами, различающимися по конструкции.

Клиноременный

Это наиболее распространенный вид вариатора, используемый компаниями-автопроизводителями.

В клиноременном имеется одна (реже – две) передачи. Ведущий и ведомый валы оснащены шкивами, через которые проходит кольцо клиновидного ремня. Первоначально он изготавливался из армированной резины, в настоящее время при его производстве используются стальные конструкции.

Ведомые и ведущие шкивы представляют собой конусы с наклонными стенками, угол наклона составляет около 70° к оси вала. За счет взаимного перемещения шкивов изменяются радиусы, и, соответственно, передаточное отношение вариатора.

Управляющее усилие, благодаря которому конусы смещаются по отношению друг к другу, достигается за счет пружин, давления жидкости или центробежной силы.

Принцип работы клиноременного вариатора заключается в непрерывном обеспечении передачи мощности, что способствует созданию оптимальных условий для работы двигателя. Ускоряясь или, наоборот, замедляя движение, мотор автомобиля работает на постоянных оборотах. За счет этого существенно экономится бензин, снижается износ и, соответственно, повышается ресурс двигателя.

Из-за значительных нагрузок, испытываемых узлом, клиноременная передача считается самой уязвимой частью этого типа вариатора на автомобиле. На сегодняшний день он представляет собой стальную конструкцию, которая состоит из пакета лент, соединенных друг с другом за счет пластин сложной формы.

Возникающее трение в этом случае обеспечивает передачу усилия на всей площади, на которой боковая поверхность ремня контактирует со шкивом.

Второй тип вариатора на автомобиле, называемый клиноцепным, конструктивно представляет собой стальную цепь, каждое звено которой состоит из нескольких пластинок. Они соединяются за счет цилиндрических втулок-осей, обеспечивающих минимальный радиус изгиба.

Усилие передается благодаря контакту боковой части цепи и рабочих поверхностей конусовидных дисков.

Поскольку площадь соприкосновения незначительна, это сказывается на увеличивающихся нагрузках на детали, изготовленные из высокопрочной стали. Клиноцепной тип вариатора отличается большим КПД в сравнении с прочими аналогичными конструкциями.

Стоимость его также выше, поскольку при его изготовлении используются более дорогостоящие материалы, чем при производстве клиноременного вариатора.

Рассказывая о том, что такое вариаторы на автомобиле, следует отметить, что особенности их конструкции не позволяют механизму вращаться в обратном направлении, обеспечивая задний ход автомобиля. Эта задача решается за счет дополнительного приспособления, в основном трансмиссия оснащается шестеренчатым редуктором планетарного типа. Его принцип действия схож с принципом действия такого же устройства автоматической коробки передач.

Тороидный

Конструкция тороидного вариатора на автомобиле состоит из двух соосных дисков – ведущего и ведомого. В сечении они представляют собой равнобедренные треугольники, боковые стороны которых входят в состав окружности.

Между рабочими дисками расположены два плотно прижатых к ним боковыми частями ролика. Эти детали являются подвижными, способными менять положение за счет синхронного раскачивания вокруг осей, которые перпендикулярны основному валу.

Сила трения, возникающая в зоне контакта, обеспечивает передачу усилия через ролики. При изменении соотношения радиусов частота вращения ведомого вала увеличивается либо уменьшается.

Этим типом вариаторов оборудуются мощные заднеприводные модели. Механизм соединен с планетарным понижающим редуктором, при движении автомобиля на больших скоростях крутящий момент передается напрямую. Переднеприводные транспортные средства оснащаются трансмиссией, совмещенной с дифференциалом и главной передачей.

Принципы вождения автомобиля с вариатором

Если обратиться к опыту адекватных, то есть объективных, а не фанатичных владельцев авто с вариаторной трансмиссией, то можно сделать вывод, что коробки существенно разняться между собой. Ряд вариаторов на автомобилях может эксплуатироваться, в том числе и при возникновении нештатных ситуаций (нештатные в этом случае не означают экстремальные), другие же, напротив, демонстрируют нежный и капризный характер.

Однако существуют общие условия и требования к езде на авто с вариатором. Риск поломки трансмиссии повышается в случае неправильной эксплуатации, а также при достижении автомобилем определенного пробега.

Оффроуд – без оптимизма.

Эта тактика вождения впервые увидела свет в кроссоверах. Бесступенчатая коробка на внедорожных автомобилях действительно ограничивает потенциал оффроудного режима, поскольку повышенные нагрузки и жесткая эксплуатация отрицательно сказывается на вариаторе. Разумеется, это актуально для различных узлов и агрегатов любого транспортного средства, однако для вариаторов имеет наиболее существенное значение.

Пробуксовка, подъем в крутую гору, езда по пересеченной местности если и не выведут вариатор из строя, то существенно скажутся на его работоспособности. Поскольку подобные действия приводят к нагреву шкивов и ремня. Внезапное появление «зацепа» в результате бесплодных попыток покинуть снежную, грязевую или песчаную ловушку также может негативно отразиться на коробке – проскакивая из-за резкого рывка, ремень или цепь могут образовывать задиры на поверхности шкивов, о которые автомобиль будет спотыкаться при ускорении.

Опасность представляют и нагрузки, которые возникают в случае ударов колесами о препятствия или потере «мозгами» сигнала от вышедшего из строя датчика скорости. Такая ситуация грозит переходом трансмиссии на работу в аварийном режиме, при котором шкивы резко занимают промежуточное положение, крайне отрицательно сказываясь на ремне.

Негативно сказываются на работоспособности вариатора и резкое ускорение с места. На механизм одинаково отрицательно влияют как длительная езда на большой скорости, при которой возникает перегрев деталей, так и продолжительное медленное движение в натяг, например, при буксировке прицепа или при преодолении участка пересеченной местности.

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, учтите, что этот тип трансмиссии не допускает начала движения без предварительного прогрева. Если температура масла не будет приближена к рабочей, то вероятность повреждения внутренних частей трансмиссии очень велика, поскольку в этом случаем ремень или цепь будут пробуксовывать, повреждая шкивы.

Для вариатора имеют значение температурные режимы, оказывающие влияние на состоянии его деталей. До наступления летнего зноя очень важно проверить, не зарос ли войлоком радиатор охлаждения. Обратите внимание на то, в каком состоянии находится масло, его лучше менять через каждые 30–40 тысяч километров пробега. Это требование аналогично тем, что предъявляются к автомобилям, оснащенным гидромеханическим автоматом, эксплуатируемым в городских условиях.

Как проверить вариатор при покупке автомобиля на вторичном рынке

Многие современные автомобили оснащаются вариаторными трансмиссиями. Соответственно, все большее количество таких транспортных средств появляется на вторичном рынке. А значит, вопрос проверки работоспособности коробки при приобретении машины приобретает все большую актуальность. Расскажем о том, как это лучше сделать.

1. Пробег автомобиля.

В первую очередь обратите внимание на текущий пробег автомобиля. Этот параметр нельзя назвать стопроцентно надежным, поскольку недобросовестные умельцы в состоянии существенно его снизить. Однако имейте в виду, что в современных транспортных средствах информация о пробеге хранится в электронном блоке управления двигателем (ЭБУ). С ней можно ознакомиться и на панели приборов.

Не всем известно, что в блоке управления вариатором зачастую содержится собственная информация о пробеге, про нее продавцы могут и забыть. В таком случае проверить пробег можно, прибегнув к помощи специального сканера в автосервисе Eurorepar Авто Премиум.

2. Состояние масла.

К более надежным показателям можно отнести проверку специальной жидкости в вариаторе:

1. В первую очередь проверьте уровень масла. Это делается специальным щупом и в двух состояниях – когда вариатор холодный и после его прогрева.
2. Далее оцените цвет масла, важно, чтобы оно не было темным. Если же жидкость непрозрачная и темная, то либо автомобиль длительное время эксплуатировался без ее замены, либо режим эксплуатации был тяжелым. И тот, и другой вариант не слишком хороши.
3. Обратите внимание на отсутствие посторонних примесей в масле (в нем должны отсутствовать прожилки, мелкие частицы, комочки, сгустки). При их наличии можно смело говорить о сильном износе вариатора автомобиля.
4. И, наконец, стоит оценить запах масла. Если оно пахнет горелым, то автомобиль эксплуатировался неправильно на запредельных режимах.

3. Крепление.

Для проверки того, разбирали вариатор или нет, тщательно осмотрите крепежные болты и другие элементы коробки передач, обратите внимание, нет ли на элементах потертостей, засечек или других следов, свидетельствующих об использовании инструментов. Разумеется, факт разборки трансмиссии не говорит о том, что с ней в настоящий момент существуют проблемы, однако, как минимум, необходимо поинтересоваться, чем была вызвана необходимость вмешательства в работу механизма.

4. История автомобиля.

Поинтересуйтесь прошлым выбранного автомобиля:

• Если транспортное средство ввезено в страну из-за границы, то можно поискать таможенные документы.
• При обслуживании автомобиля у официального дилера можно запросить у него отчет о состоянии авто.
• Попробуйте узнать историю машины через ее VIN-номер.

Благодаря полученным данным вы сможете прямо или косвенно оценить состояние вариатора. Например, вы будете знать, каков реальный пробег автомобиля или получите сведения о замене жидкости в коробке.

5. Проверка в движении.

Проверку работы трансмиссии во время движения автомобиля можно назвать одной из самых информативных.

Работа вариатора на автомобиле в случае его исправности должна быть без резких рывков при трогании с места. Набор хода в таком случае будет плавным.

Дальнейшая езда также не должна сопровождаться толчками или рывками, свидетельствующими о заедании вариаторного ремня.

Имейте в виду, что о нормальной работоспособности вариатора свидетельствует плавность хода автомобиля при любом режиме.

6. Звук вариатора.

Прислушайтесь к тому, как работает вариатор на автомобиле.

На холостом ходу вариатор не должен быть слышен вообще, только звук работы мотора.

При низкой шумоизоляции автомобиля в процессе езды может быть слышен звук работы трансмиссии, однако он должен быть равномерным и тихим. Обратите внимание на отсутствие посторонних резких шумов, щелчков, свиста, подвывания.

Если вы не знаете, как в норме должна работать вариаторная коробка, то попробуйте сравнить звук на двух-трех транспортных средствах. Вполне вероятно, что вы заметите разницу.

Будет неплохо, если оценить работу вариатора вам поможет знакомый эксперт. Ремонт такой трансмиссии весьма недешев, следовательно, покупать автомобиль без предварительной проверки лучше не стоит. Если у вас нет возможности приобрести авто у человека, которого вы знаете и которому доверяете, то стоит в обязательном порядке проверять не только работоспособность коробки, но и другие элементы автомобиля. И делать это следует с проверенным специалистом. А описанными выше приемами вы можете воспользоваться самостоятельно, осматривая покупаемый автомобиль.

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

Источник https://avtoyoutube.ru/chto-takoe-variator-v-avtomobile.php

Источник https://autoservice-ap.ru/blog/chto-takoe-variator-na-avtomobile/