Как устроен и работает бесступенчатый вариатор

Содержание

ВариаторЧто такое вариатор в автомобиле

Вариатор, или по-английски continuously variable transmission (CVT), внешне представляет собой ту же автоматическую коробку передач. С виду невозможно определить, что в машине установлен именно он, ведь рычаг его ничем не отличается от рычага обычной классической АКПП, даже режимы трансмиссии те же: P, R, N, D. Однако принцип работы вариатора совершенно другой, в нем нет привычного, фиксированного количества передач, таких как 1-я, 2-я и так далее. Передач в вариаторе огромное множество, они постоянно варьируются, отсюда и название самого устройства. Именно поэтому нет никаких толчков ни при трогании автомобиля с места, ни при переходах с одних оборотов на другие. Вариатор в процессе езды машины, по мере ее разгона и замедления, плавно и аккуратно меняет передаточное число.

Плюсы и минусы вариаторной АКПП

Основные преимущества, конечно же, поражают:

плавность разгона;
простая конструкция;
экономия топлива в сравнении с классической АКПП;
дешевизна (ремонт и обслуживание не ударят по кошельку);
увеличение ресурса двигателя за счет того, что его работа происходит в нормальном режиме;
малый уровень шумов;
экологичность.

Но без минусов не обойтись, главный – повышенные нагрузки вариаторная коробка передач не может выдерживать. Вариаторы чаще можно встретить на маломощных мопедах, а вот на автомобилях с несколькими сотнями лошадок под капотом стараются не устанавливать. Хотя некоторые модели Ауди оснащаются АКПП вариаторного типа, но с применением новейших разработок, которые позволяют работать мощным двигателям с такой коробкой. Так что чаще можно встретить АКПП вариаторного типа на бюджетных автомобилях, мощность двигателя которых невелика. И если вы являетесь владельцем такой машины, то должны знать, что тянуть прицеп можно, если его общая масса небольшая. В случае прегруза можно повредить коробку передач.

В мототехнике используют ремни из высокопрочной резины с армированием, но в автомобильной индустрии их использовать бесполезно, надежнее оказываются металлические цепи. И если у вас вариатор, то “порысачить” с ним не получится. Такие автомобили для тех, кто предпочитает спокойную езду с плавными разгонами. Да, есть режим «Спорт», но при частом и долгом его использовании элементы коробки быстро изнашиваются.

Недостаткам можно отнести и то, что буксировка автомобилей с АКПП вариаторного типа возможна на 50-100 километров. Так что, если возникла необходимость в буксировке, дешевле окажется снять приводы, чтобы безболезненно доставить машину в нужное место. Но можно и методом частичной погрузки, если имеется такая возможность. Что касается поездок по бездорожью, то лучше отказаться от них, потому как это приведет к быстрому износу АКПП.

Замена ремня в вариаторной КПП производится каждые 150 тыс. км, а смена трансмиссионного масла необходима раз в 50 тыс. км. От этого зависит то, как работает вариатор и его эффективность. И если на мототехнике ремень – это расходный материал, который меняется быстро и минимальным набором инструментов, то в автомобиле такое занятие может быть осложнено тем, что не каждая СТО имеет квалифицированного специалиста, способного проделать всю работу качественно.

Но многое зависит от электронной системы управления, необходимо внимательно следить за ее работой. Если возникнут какие-либо ошибки, следует их сразу же устранять. Но в целом же поездка на автомобиле с вариаторной коробкой обходится намного дешевле, нежели на автомобиле с классической АКПП. И на это влияет то, что топлива расходуется намного меньше, ремонт дешевле, узлы в конструкции дешевые и простые.

Как устроен передаточный ремень

Долгое время, основным сдерживающим фактором для повсеместного распространения вариаторов в автомобилях был низкий запас прочности передаточного ремня. Первые серийные модели с вариатором были микролитражками не случайно — на небольших машинах стоят менее мощные двигатели, ремень испытывает меньшие нагрузки. Но, даже после ряда усовершенствований запас прочности ремня вариатора оставался на уровне 30 тыс. км, после чего его необходимо было менять. Для сравнения, ресурс АКПП планетарного типа может достигать сотен тысяч км.

Как же сейчас удается создавать передаточные ремни достаточно прочные для того, чтобы автомобиль, оснащённый вариатором мог конкурировать на рынке с автомобилями, использующими традиционные АКПП.

Во-первых, инженерам пришлось избавиться от резины. Материал этот все же недостаточно прочен, нужна сталь. Чтобы добиться гибкости, сравнимой с резиной, ремень приходится делать сборным. Он состоит из тонких стальных полос (обычно от 9 до 15), скрепленных множеством металлических пластин (см. изображения ниже).

Кроме этого, металлические ремни имеют очень высокую прочность на разрыв, что позволяет устанавливать вариаторы совместно с двигателями, имеющими очень высокий крутящий момент (например, на внедорожниках).

Как работает вариатор на машине

Механические или автоматические коробки передач на легковых машин имеют, как правило, 5-8 передач с фиксированным передаточным числом. Вариатор же имеет бесконечное количество передач, так что никаких переходов между ними не ощущается — передаточное число плавно нарастает и так же плавно снижается. Для такой бесступенчатой работы применяется одна из двух главных схем вариаторной передачи: клиноременная и тороидальная.

Клиноременный вариатор

Иллюстрация работы клиноременного вариатора

Оба шкива — ведущий и ведомый — состоят из двух половинок в виде усечённых конусов, которые направлены друг к другу усечёнными вершинами. Между половинками ведущего шкива зажимается ремень, что передаёт крутящий момент ведомому шкиву, половинки которого так же зажимают между собой ремень.

Чтобы повысить передачу, половинки ведущего шкива сходятся, ремень ползёт по наклонной стороне половинок вверх, в сторону края шкива. В результате, ремень обегает больший диаметр — передаточное число растёт. Для понижения передачи, половинки ведущего шкива расходятся, и ремень сползает ближе к центру шкива. Как правило, регулировать расхождение половин можно у обоих шкивов, поэтому диапазон передаточных чисел у вариатора очень широк.

Цепные вариаторы — подмножество клиноременного типа, только с металлической цепью вместо ремня. Цепь используется там, где нужно управлять большими мощностями, а также ради хорошей устойчивости к износу. Её КПД выше, чем у обычных ремней, благодаря лучшему сцеплению с поверхностями шкивов.

Тороидальный вариатор

Иллюстрация работы тороидального вариатора

На первый взгляд, устройство тороидального вариатора куда проще. Вместо двух шкивов, состоящих из двух половинок, здесь используются только два диска в форме верхней половинки юлы или волчка. Диски направлены друг на друга этими криволинейными поверхностями. Передача от ведущего диска к ведомому производится роликом, который касается криволинейных поверхностей своими краями.

Когда ролик наклоняется в одну сторону, место соприкосновения с диском передвигается ближе к краю — передаточное число растёт. При наклоне в противоположную сторону, место контакта сползает к центру диска, и передаточное число падает. Также ролик может передвигаться по высоте целиком.

Несмотря на относительную простоту устройства, сейчас тороидальные вариаторы редко применяются. Их производство очень требовательно к точности и прочности деталей, и поэтому ощутимо дороже. Чтобы тороидальный вариатор выдавал приемлемое КПД и работал долго без поломок, необходимо использовать специальные дорогостоящие масла.

Чем хорош вариатор

В зависимости от того, какая программа выбрана, вариатор будет самостоятельно менять при разгоне передаточное число. При езде на автомобиле с обычной коробкой осуществляется постепенное переключение передач и увеличение оборотов двигателя. А автомобиль с вариатором набирает скорость на неизменных оборотах, соответствующих максимальной величине крутящего момента. Изменяется при этом передаточное отношение.
Тем, кто пересядет с машины, работающей с привычной коробкой передач, на авто с вариатором, будет наверняка некомфортно набирать разгон. Ведь, после нажатия водителем педели газа двигатель выходит сразу на высокие обороты, и в течение всего набора скорости продолжает оставаться на них, при этом двигатель работает на высоких оборотах, издавая довольно ощутимый рев. Зато темп разгона у таких автомобилей выше, чем у машин с традиционной АКПП, и это можно отнести в плюсы вариатора.
Иногда настройки вариатора делают такими, что разгон с его помощью по ощущениям напоминает разгон с ростом оборотов двигателя. Конечно, когда автомобиль двигается в гору или замедляется, вариатор не останется на высокой передаче, даже если нажимать педаль газа. Его шкивы просто передвинутся назад для повышения выходного крутящего момента.
На некоторых машинах существует возможность устанавливать режим с определенным количеством так называемых «виртуальных» передач, между которыми вариатор будет переключаться подобно классической АКПП. В таком случае можно переключать эти установленные передачи даже самостоятельно, как на коробке-автомат с наличием ручного последовательного режима.

Вариатор RD

Хендрикс сообщает, что текущие исследования в «Van Doorne» направлены на совершенствование характеристик набора скорости и комфорта при начале движения, увеличение КПД при частичной нагрузке и, следовательно, снижении расхода топлива, особенно в городском цикле, а также расширение выбора режимов вождения. В конечном счёте, «VDT» занимается изучением того, как сделать так, чтобы у бесступенчатой трансмиссии диапазон передаточного отношения был больше 6, что поможет сравнять её с 8-ступенчатой коробкой передач.

Он делает вывод, что интеграция управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией откроет окно к управлению приводом и оптимизации сочетания «двигатель-вариатор». Все увеличивающаяся сложность и стоимость современных управляемых электроникой автомобильных двигателей также представляется нам стимулом к интегрированному дизайну привода, оборудованному вариатором и стационарным силовым агрегатом. Наконец, в более отдаленном будущем, по оценкам «VDT» возможно в 2000 году, есть вероятность использования бесступенчатых трансмиссий в гибридных автомобилях с газотурбинным, электрическим или комбинированным инерционным (маховичным) приводом.

Шкивы для зубчатых ремней приводные ремни и шкивы.

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права.
Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 .

Устройство коробки вариатор

Итак, мы уже поняли, что вариатор – это разновидность АКПП. Устройство коробки вариатор,ничем себя не выдаст. На авто, оборудованное такой трансмиссией, вы увидите две педали, традиционные режимы работы и обычный рычаг переключения – все так же, как у стандартного автомата. Но переключение будет плавным и незаметным.

Рассмотрим традиционный клиноременной вариатор.Представьте себе 2 карандаша, стянутые тугой резинкой. Когда мы крутим один из них, второй начинает вращаться с аналогичной скоростью. Но если диаметр карандашей будет разниться, то и скорость вращения станет различной.

Схема функционирования вариатора аналогична: на два шкива, состоящие из конических дисков, надет клиновидный ремень. Конусы могут сдвигаться и раздвигаться, изменяя диаметр шкивов. Сближение происходит за счет гидравлического давления, центробежной силы, усилия пружин.

Когда-то для конструкции использовался стандартный ремень из резины, который вскоре был заменен металлическим прототипом, а все из-за низкой долговечности и недостаточной гибкости. Резиновый ремень редко ходил более 50 тыс. км.

На смену ему пришел металлический ремень. Он состоит из стальных полос, а вращение осуществляется благодаря трению шкивов с боковой поверхностью ремня. Альтернативой также стала лента из стали, смазывающаяся специальной жидкостью – во избежание проскальзывания.

Итак, рабочий диаметр шкивов изменяется за счет движения конусных пар. Ремень обегает их по малому либо большому радиусу. Дополнительно встраивается система синхронного сдвижения половинок первого шкива и раздвижения половинок второго шкива.

Шкивы находятся на ведущем и ведомом валах, что позволяет изменять передаточное отношение в широком диапазоне. В коробку вариатор устанавливают и узел включения задней передачи. Это, как правило, обыкновенный планетарный редуктор.

Электронное управление выполняет такие важные функции как:

Изменение передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии в зависимости от режима работы мотора.
Контроль гидротрансформатора/сцепления.
Воздействие на планетарный редуктор.

Коробка передач вариатор управляется рычагом селектора (рычаг переключения передач). Режимы такие же, как и в стандартной автоматической коробке передач, но есть функция выбора нужного передаточного отношения.

Одной из разновидностей являются тороидные вариаторы.

В основе их конструкции соосные валы и зажатые между ними ролики. Поверхность валов, или дисков, является сферической: один из них – ведущий, а второй – ведомый. Изменение передаточного отношения зависит от положения роликов. Крутящий момент передается благодаря трению роликов с тороидной поверхностью дисков.

Преимущества и недостатки коробки вариатор

Современное передаточное устройство вариатор гарантирует быстрый разгон, приятный расход топлива, оптимизацию нагрузки на силовой агрегат. Все это минимизирует затраты на эксплуатацию и ремонт механизма. К тому же в выхлопе снижается количество вредных элементов, а функционирует коробка вариатор тише, нежели другие конструкции.

CVT гарантирует водителю высокий уровень комфорта и стоит дешевле обычного «автомата». Часто для ручного переключения передач встраивают подрулевые лепестки. Нужно отметить достаточно высокий уровень КПД вариатора, в сравнении с роботизированной коробкой.

Но коробка передач вариатор имеет и свои недостатки:

1) Специфичная рабочая жидкость стоит дороже, нежели обычное масло. Её уровень должен строго контролироваться во время проведения регламентного ТО.

2) В случае отключения аккумуляторной батареи могут возникнуть сложности в работе.

3) Буксировка авто с вариатором ограничена.

4) Корректное функционирование механизма обеспечивает ряд датчиков. При поломке любого из них нарушается нормальная работа конструкции либо включается аварийный режим.

5) Дороговизна ремонта.

Согласно заявлениям специалистов, у вариатора большое будущее. Скорее всего, инженерам удастся устранить текущие недостатки.

Ауди А4 2.0 TFSI оснащается клиноременным вариатором. Механизм не вызывает нареканий автовладельцев, хотя и взаимодействует с мотором на 200 л. с.

Другой пример – Ниссан Мурано с шестицилиндровым мотором на 3,5 л. Работая в паре с клиноременным вариатором X-Tronic, он выдает 234 л. с. Коробка вариатор радует своим быстродействием и долговечностью. Внедорожнику во время покорения высот нужно резкое увеличение крутящего момента, это стало возможно благодаря «умной» системе управления.

Стандартные вариаторы выпускаются под разными названиями: Autotronic, Xtronic, Multitrinic, Ecotronic, Extroidи т. д. Разные наименования вводят популярные автопроизводители.

Кстати, бесступенчатые вариаторы – неотъемлемый атрибут большинства скутеров на протяжении последних 30 лет. Они отлично дополняют моторы со скромным объемом – от 50 до 125 куб. см.

Правила эксплуатации автомобилей с вариатором

Зимой избегайте излишних нагрузок на непрогретый механизм.
Отслеживайте уровень рабочей жидкости, проводите своевременную замену.
Исключите пробуксовки и резкий старт с места.
Следите за целостностью разъемов и проводки, работоспособностью датчиков.
При появлении неисправностей обращайтесь к профессионалам. Они проведут масштабные проверки свечей, системы питания и электрики, выявив точную причину поломки по кодам ошибок.

Обслуживание и расходные материалы для коробки вариатор

Основная проблема – провисание цепи или ремня, которые растягиваются при некорректном обслуживании или эксплуатации. Из-за этого начинается проскальзывание, и на шкивах появляются задиры. Проводить замену ремня нужно каждые 100–150 тыс. км, а масло с интервалом в 40–50 тыс. км.

Отдельно стоит сказать о буксировке авто с вариатором. Желательно и вовсе отказаться от подобного мероприятия, воспользовавшись услугами эвакуатора. Но если это не представляется возможным, то при стандартной буксировке на тросе обязательно включите мотор – для смазки приводного ремня.

О популярных видах коробок передач,используемых в современном машиностроении,Вы можете ознакомиться в статье: “Коробка передач-механика,автомат,робот или вариатор-что лучше?”.

Чтобы понять, подходит ли вам бесступенчатая трансмиссия, запишитесь на тест-драйв, покатайтесь на автомобиле с такой коробкой.

Вы можете дополнить статью,поделившись своим опытом эксплуатации вариаторной коробки и в целом автоматической трансмиссии.

Отличие вариатора от автоматической коробки АКПП и МКПП

На данный момент существуют несколько различных типов трансмиссий аавтомобилях, такие, как механическая коробка переключения передач, в простонародье — «механика», автоматическая, роботизированная и так называемый вариатор. Дак что же такое вариатор, и с чем его едят?

Давайте разберемся. Для человека, не глубоко посвященного в темы строения автомобильных коробок передач, такой тип коробки не будет отличаться от классического «автомата». На автомобиле с вариатором все так же только две педали и селектор выбора передачи.

Существенное же отличие вариаторной трансмиссии от обычной АКПП заключается в принципе её работы. А именно — вариатор это бесступенчатая трансмиссия, или если говорить простым языком — в ней нет передач. Принцип её работы состоит в работе двух шкивов — ведомого и ведущего, соединенными между собой ремнем или цепью. Изменение передаточного числа происходит путем изменения диаметров шкивов.

Плюсы такой бесступенчатой коробки — это несомненная плавность хода. Раз переключения отсутствуют, автомобиль с данной трансмиссией набирает скорость плавно и без рывков, что существенно сказывается на комфорте поездки.

От классической механической трансмиссии вариатор отличается кардинально, и общего с «ручной коробкой» у него мало, отличает их как конструкция, так и принцип работы. А вот с распространенным автоматом его роднят некоторые детали, такие как гидроблок, масляный насос, сцепление и конечно же масло, куда без него.

Давайте немного углубимся в теорию и разберем, из чего же состоит тот самый вариатор. К основным деталям можно отнести — валы с изменяемым диаметром, цепь или ремень — именно эта деталь соединяет два вала и позволяет им изменять передаточное число, далее масляный насос, гидроблок, фильтра, радиатор охлаждения и ЭБУ — электронный блок управления, в простонародье «мозги» коробки.

Возникает вопрос — как это, радиатор? Да, действительно, для такой коробки необходим свой радиатор, обеспечивающий охлаждение масла в коробке, так как она очень не любит перегревов, и, к сожалению, сильно может перегреться от больших нагрузок, пробуксовок и других тяжестей эксплуатации.

Фильтра же выполняют свою прямую роль в очистке масла от различных мелких частиц, грязи, металлической пыли, образовавшейся в ходе работы коробки и других примесей и загрязнений.

Фильтров может быть несколько и установлены они могут быть в различных местах, но играют большую роль — так как в гидроблоке очень маленькие каналы протекания масла они легко могут забиться даже самым мелким мусором, что крайне негативно скажется на дальнейшей работе коробки и приведет к невозможности её эксплуатации без необходимого дорогостоящего ремонта.

Масляный насос служит для создания рабочего давления в системе. Да, Во время работы такая трансмиссия находится под давлением, это обеспечивает равномерную смазку всех узлов и агрегатов, а так же правильную работу коробки в целом.

Подведя небольшой итог всему изложенному я думаю стоит выделить плюсы этой коробки — несомненная плавность хода, ускорение заметно выше его конкурентов — АКПП и МКПП, а значит и динамика на высоте. Так же вариатор не так прожорлив на топливо, как другие автоматические КПП — кушает такой зверь меньше, езда становится экономичней обычного «автомата».

Не стоит забывать, что вариатор имеет повышенный по сравнению со своими оппонентами коэффициент полезного действия — по сравнению с обычной АКПП это может быть до 5%.

Но не стоит забывать и про минусы такой трансмиссии, как и в любой другой они есть и они свои. Разберем основные из них.

Такой тип коробки предполагает замену цепи или ремня через определенное количество пробега, что связанно с крупным разбором коробки. Так же они, как мы выяснили, очень чувствительны к качеству масла. Вдобавок, они сложны своей электрической частью. Такие КПП не ставят на очень мощные машины.

Как устроен и работает бесступенчатый вариатор

Вариаторная коробка переключения передач представляет собой бесступенчатую КПП. Это «страшное» слово пришло к нам из-за границы, поскольку отечественные авто не оборудованы ей. Если вы решили приобрести себе автомобиль, на котором установлен вариатор, отзывы следует заранее почитать в интернете или поспрашивать о такой коробке у знакомых автомобилистов. Все тонкости использования такого агрегата нужно знать до покупки транспортного средства.

Вариатор – бесступенчатая трансмиссия

Среди разновидностей трансмиссий выделяется бесступенчатый вариатор, отвечающий за передачу крутящего момента. Сначала небольшая историческая справка.

История вариатора

Когда речь заходит о предыстории вариаторного устройства, упоминается личность Леонардо да Винчи (1452–1519). В работах итальянского художника и ученого можно найти первые описания серьезно поменявшейся к XXI веку бесступенчатой трансмиссии. Мельникам Средневековья также был известен положенный в основу устройства принцип. Используя ременную передачу и конусы, мукомолы вручную воздействовали на жернова и изменяли скорость их вращения.

До появления первого патента на изобретение прошло без малого 400 лет. Речь идет о запатентованном в 1886 году в Европе тороидальном вариаторе. Успешное использование вариаторных трансмиссий на гоночных мотоциклах привело к тому, что в начале XX века в рамках соревнований вводился запрет на участие оснащенной вариаторами техники. Для сохранения здоровой конкуренции подобные запреты давали о себе знать на протяжении всего прошлого столетия.

Первое применение автомобильного вариатора датировано 1928 годом. Тогда усилиями разработчиков британской компании Clyno Engineering был получен автомобиль с трансмиссией вариаторного типа. Ввиду неразвитости технологии машина не отличалась надежностью и высокой эффективностью.

Новый виток истории произошел в Голландии. Владелец концерна DAF Ван Дорн разработал и внедрил конструкцию Variomatic. Продукция завода – это первый вариант массового применения.

Сегодня всемирно известные компании из Японии, США, Германии активно практикуют установку бесступенчатых трансмиссий на автомобили. Чтобы отвечать условиям времени, устройство постоянно совершенствуется.

Что такое CVT

Аббревиатура CVT – это Continuous Variable Transmission. В переводе с английского это означает «непрерывно изменяющаяся передача». На деле непрерывность проявляется тем, что смена передаточного числа никак не ощущается водителем (отсутствует характерные толчки). Передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам реализуется без использования ограниченного количества ступеней, поэтому трансмиссию называют бесступенчатой. Если в маркировке комплектации авто встречается обозначение CVT, то речь идет о том, что используется вариатор.

Виды вариаторов

Элементом конструкции, отвечающим за передачу крутящего момента от ведущего вала к ведомому, могут быть клиновидный ремень, цепь или ролик. Если в качестве основания для классификации выбрать указанную конструктивную особенность, то получатся следующие варианты CVT:

клиноременный;
клиноцепной;
тороидальный.

Указанные виды трансмиссий применяются преимущественно в автомобильной индустрии, хотя вариантов устройств, отвечающих за плавное изменение передаточного отношения, гораздо больше.

Зачем нужна бесступенчатая передача

Благодаря бесступенчатой передаче ДВС в любой момент своей работы будет передавать крутящий момент без задержек. Такие задержки происходят при изменении передаточного отношения. Например, когда водитель переводит рычаг МКПП в другое положение или автоматическая коробка передач выполняет свою работу. За счет непрерывной передачи авто плавно набирает скорость, возрастает КПД мотора, достигается определенная экономия топлива.

Устройство вариатора

Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
радиаторы (отводят тепло от коробки);
планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Благодаря большей гибкости клиноцепной вариант CVT обладает высоким КПД.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

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

Читайте также: Не работает кнопка аварийной сигнализации или аварийка сама по себе: схема устранения поломки

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.

Плюсы и минусы вариаторной коробки

Аналогично механике или автомату бесступенчатая коробка передач обладает положительными сторонами и недостатками. В качестве плюсов отмечаются:

комфортное передвижение на авто (положение «D» на селекторе выставляется перед началом движения, двигатель разгоняет и замедляет автомобиль без характерных для механики и автомата толчков);
равномерная нагрузка на мотор, которая сочетается с точной работой трансмиссии и способствует экономии горючего;
сниженное количество выбросов вредных веществ в атмосферу;
динамичный разгон машины;
отсутствующая пробуксовка колес, что повышает безопасность (особенно если речь идет о езде в гололедицу).

Из минусов бесступенчатой трансмиссии обращают на себя внимание:

конструктивное ограничение на сочетание вариатора с мощными ДВС (пока можно говорить лишь о нескольких экземплярах автомобилей с таким тандемом);
ограниченный ресурс даже при регулярном ТО;
дорогой ремонт (покупка);
высокие риски при покупке б/у авто с CVT (из серии «кот в мешке», поскольку доподлинно неизвестно, как прежний владелец эксплуатировал продаваемый автомобиль);
небольшое количество сервисных центров, в которых мастера взялись бы за починку устройства (все о вариаторах знают единицы);
ограничение на буксировку и использование прицепа;
зависимость от контролирующих датчиков (бортовой компьютер в случае неисправности будет давать некорректные данные для работы);
дорогое трансмиссионное масло и требование постоянного контроля его уровня.

Как правильно эксплуатировать вариаторную коробку

Ранее мы уже упомянули, что ремонт вариаторной коробки передач – это серьезная проблема, которая отнимает очень много времени, сил и средств. Поэтому, дабы избежать вышеперечисленных хлопот, автолюбителям следует заранее узнать: как ездить на вариаторе Митсубиси Аутлендер, чтоб его износ был минимальным. А поспособствовать этому могут следующие советы:

Избегайте плотных транспортных потоков и бездорожья (на практике вариатор уже неоднократно доказал свою неустойчивость к высоким нагрузкам, поэтому испытывать его в подобных условиях категорически не рекомендуется);
Не используйте кроссовер в качестве буксира для других автомобилей;
Своевременно проходите обслуживание коробки (по паспорту, вариатор требует замены масла после каждых 60 тыс. километров пробега);
Не перегревайте КПП (при перегреве коробки на панели Митсубиси Аутлендер будет загораться лампочка CVT. Если же данный сигнал игнорировать, то поломка КПП не заставит себя долго ждать);
Используйте только качественное масло и качественный бензин (некачественные технические жидкости способствуют быстрому износу конуса вариатора, из-за чего ремень, во время переключения, будет периодически проскальзывать).

При этом, всем владельцам японского кроссовера желательно знать: какой вариатор стоит на Митсубиси Аутлендер. Ведь в случае его поломки, появляется высокая вероятность того, что механизм придется заменить полностью. А покупать, в таком случае, нужно только оригинальную КПП от фирмы Jatco (модель JF011E). Так как на аналоги китайского происхождения производитель гарантии не дает.

Ресурс вариатора

Нюансы эксплуатации (дорожные условия, стиль вождения) и частота проведения ТО вариаторной трансмиссии влияют на ресурс устройства.

При несоблюдении предписаний производителя, нарушении регламента регулярного обслуживания рассчитывать на длительный срок службы бесполезно.

Ресурс составляет 150 тысяч км, больше трансмиссия, как правило, не выхаживает. Есть единичные случаи, когда CVT в рамках гарантийного ремонта менялась на автомобилях, не прошедших 30 тысяч км. Но это исключение из правила. Главный узел, влияющий на срок службы, – ремень (цепь). Деталь требует водительского внимания, поскольку при сильном износе вариаторная коробка может полностью сломаться.

Выводы

Когда речь заходит об автомобилях, на которых действует бесступенчатая передача крутящего момента, возникает повод для негативных оценок. Причина – узел требует регулярного обслуживания, а ресурс его невелик. Вопрос о том, покупать ли авто с CVT, каждый решает самостоятельно. У трансмиссии есть преимущества и изъяны. В заключение можно дать предупреждающий комментарий – при покупке б/у авто, на котором стоит вариаторная коробка, нужно быть предельно внимательным. Владелец подержанной машины может скрыть особенности эксплуатации, а вариатор в этом плане – чувствительный вариант механической передачи.

Вариатор:описание,фото,принцип работы,устройство,виды

Идея переключения передач без участия водителя появилась уже давно. Она существует еще с первых автомобилей, появившихся на конвейере завода «Ford». Люди модернизировали механические КПП, создали полуавтомат, АКПП, но не добились нужной плавности и полного ощущения спокойного переключения, потому как любая трансмиссия подразумевала толчок и включение, что являлось не всегда комфортным. Да и расход топлива от этого возрастал, потому что мотор необходимо достаточно хорошо раскручивать, чтобы получить нужное ускорение, без ущерба для агрегата. Одной из идей развития автоматической коробки, стала коробка передач с бесступенчатым переключением

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.

Вариатор – что это

Вариатор – это новый тип КПП, наравне с остальными видами трансмиссиями, тоже прочно входит в жизнь многих автовладельцев. Несмотря на всю его простоту и гениальность, эта система еще до сих пор не достигла совершенства. Сегодня вы узнаете о том, как применяется вариатор, его принцип действия, что отличает его от автоматической коробки и как такое устройство применяется на автомобилях.

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.

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.

Как правильно пользоваться вариатором

Принцип управления вариатором такой же, как автоматической коробкой передачи. Обе коробки имеют по две педали (газ и тормоз ). При управлении автомобилем с вариатором, вы не услышите и не почувствуете переключение передач — оно просто повышает и понижает частоту вращения двигателя по мере необходимости, вызывая более высокие скорости вращения двигателя для лучшего ускорения и более низкие обороты для лучшей экономии топлива во время режима «круиз».

Многие автомобилисты первый раз сев за руль автомобиля с вариатором в глаза первым бросается то, что автомобиль звучит совсем по другому. Когда вы резко нажимаете на педаль газа, двигатель работает так же, как и на скользящей муфте или неисправной автоматической коробке передач. Это нормально — вариатор регулирует частоту вращения двигателя, чтобы обеспечить оптимальную мощность для ускорения. Некоторые вариаторы запрограммированы на поэтапное изменение соотношений, чтобы они больше походили на обычную автоматическую коробку передач. В управлении автомобилем в вариативной трансмиссией нет никаких отличий от управления автомобилем с автоматической коробкой передач.

Коробка вариатор плюсы и минусы

Автомобиль с вариатором, в конечном счете, будет более экономичным, чем обычный автомобиль, особенно для остановки / начала движения или когда вы постоянно меняете скорость. Старт автомобиля будет более гладким и более тихим. Однако, чем больше этих преимуществ вы получаете, тем больше автомобиль чувствует себя на моторной лодке, где вы получаете странное ощущение увеличения скорости при неизменных оборотах двигателя. Если вы можете жить с этим, и это не придаст вам никакого дискомфорта, то вариатор вполне вам подойдет. Более детально о плюсах и минусах вариаторов ниже.

Плюсы вариатора

Основным преимуществом вариатора является эффективность, которую он может предложить. Транспортные средства, которые включают CVT, оценены среди самых эффективных транспортных средств и могут предложить значительную экономию топлива. Сегодня почти все гибриды используют вариатор для максимальной экономии топлива. Еще одно преимущество CVT замечено при движении по крутым склонам. Нормальные автоматические коробки передач могут иногда испытывать трудности при большой нагрузке, когда вариатор почти сразу может найти точное соотношение, необходимое для плавного обеспечения мощности без каких-либо переключений. Эти плавные переключения передач являются еще одним преимуществом для водителя, поскольку они могут предложить чрезвычайно плавные поездки, даже не чувствуя «сдвига» транспортного средства.

Минусы вариатора

Хотя вариатор может предложить непревзойденную экономию топлива, у него есть существенный минус. Основной недостаток данных трансмиссий — это ценник, с которым они продаются. Типичная замена трансмиссии часто может стоить от 2 000 долларов в случае поломки. Из за особенностей устройства, блок CVT не будет работать так же долго, как обычная автоматическая коробка передач. В среднем срок службы этой трансмиссии составляет 150 – 200 тысяч километров. Еще более важно отметить тот факт, что, когда они выходят из строя, в 9 из 10 раз они должны быть заменены. Причиной этого является то, что детали очень дороги, их может быть трудно, если не невозможно найти, и, как правило, цена за замену деталей получается такая, что дешевле будет произвести полную замену. Другим недостатком вариатора является то, что они не могут выдержать мощность, которую может выдержать автоматическая или механическая коробка передач. По этой причине блок CVT не используется в машинах с большой производительностью.

Как правильно буксировать на вариаторе

Можно ли буксировать вариатор? В отношении буксировки транспортного средства с вариатором следует отметить несколько моментов. Для буксировки транспортного средства, оборудованного бесступенчатой трансмиссией, под ведущими колесами буксируемого транспортного средства должна быть установлена буксирная тележка.

Никогда не буксируйте автомобиль с передним приводом с вариатором и с передними колесами на земле или четырьмя колесами на земле. Если вам необходимо буксировать автомобиль, оборудованный вариатором, сзади, то спереди на земле, используйте буксирные тележки под передними колесами. Невыполнение этого требования может привести к серьезным, дорогостоящим повреждениям вашего автомобиля.

Никогда не буксируйте полноприводные модели CVT, такие как Murano, с любой парой колес на земле. Это может привести к серьезным дорогостоящим повреждениям

Чем отличается вариатор от «автомата» и «робота»

При покупке авто даже опытный автомобилист не всегда сможет разобраться, какая коробка передач в нём установлена. Приводим советы, как отличить АКПП, CVT и «робота» визуально.
Советуем вам почитать о том, как устроена секвентальная коробка передач.
Найти отличия между автоматической и вариаторной коробкой передач при посадке в салон авто невозможно. И та и другая выглядят идентично: один рычаг управления, одинаковое обозначение режимов.
Существует 4 основных признака, по которым можно определить тип КП:
Количество режимов. Вариаторы могут содержать меньшее количество режимов — обычно 4: «P», «N», «D», «R». В современных «автоматах» присутствуют ещё и дополнительные. Указание типа КП рядом с маркой автомобиля.
Чтобы разобраться, какая же всё-таки КП установлена в машине, следует осмотреть её снаружи сзади. Большинство производителей около обозначения марки и модели сообщают и тип трансмиссии — «AT» или «CVT». Разница в «поведении» транспорта в ходе езды. У авто с АКПП будут присутствовать рывки и толчки. У транспортных средств с вариатором их не будет. Кроме того, у последних будут слышны щелчки в коробке. Разное «поведение» машины при подъёме на горку. Если при движении под гору затормозить и отпустить педаль газа, автомобиль с АКПП будет плавно двигаться вперёд без отката назад. Автос вариатором сделает откат назад и не будет осуществлять движение вперёд на холостых оборотах.
При отсутствии возможности воспользоваться вышеперечисленными способами за информацией о типе трансмиссии следует обратиться:
к добросовестному продавцу, к опытному автослесарю, к сопроводительной документации авто.

Вариатор, робот или автомат: что выбрать?

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.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
сложность настроек;
высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Как работает тороидальный вариатор

Глядя на схему тороидального устройства, может показаться, что оно не относится к механизмам вариаторного типа. Здесь отсутствует ременная передача, шкивы не перемещаются относительно друг друга (не сходятся и не расходятся), валы стоят неподвижно. Но, если проанализировать принцип действия данного механизма, получается, что он очень похож на классический вариатор:

Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
Передаточное число изменяется, в зависимости от угла наклона роликов и места контакта с дисками.

Благодаря двум степеням свободы, ролики вариатора могут крутиться вокруг своей оси, а также совершать наклоны в вертикальном направлении. В результате происходит их контакт с дисками на различных уровнях.

Источник https://proautomarki.ru/variator/

Источник https://truescooters.ru/korobka-peredach/korobka-variator.html

Источник https://seite1.ru/zapchasti/variatoropisaniefotoprincip-rabotyustrojstvovidy/.html