Коробка вариатор (CVT) – много плюсов и один недостаток

Коробка вариатор (CVT) – много плюсов и один недостаток

Автор: Валерий Моторин Раздел: СБОРНИК

Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и — что еще хуже – иногда они ломаются.

CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор — во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.

Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.

При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.

Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.

Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).

Данное решение используется с 2005 года в автомобилях Audi, оснащенных бесступенчатой трансмиссией Multitronic. В обычном режиме коробка ведет себя, как классический вариатор, т.е. поддерживает высокие обороты при разгоне. А работу «автомата» CVT имитирует только после перехода в спортивный режим.

Конструктивные особенности

Вариаторы, условно, можно разделить на две группы: со стальным ремнем и цепью. В бесступенчатых трансмиссиях присутствует и гидротрансформатор. Он нужен, прежде всего, для старта с места. Примечательно, но Multitronic обходится без него. В этих коробках используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик.

Коробка вариатор имеет ряд серьезных ограничений, которые инженеры пока так и не смогли обойти. Например, по конструктивным причинам, ни цепь, ни, тем более, стальной ремень не в состоянии передать высокий крутящий момент. Из-за этого область применения CVT в настоящее время ограничена максимальным крутящим моментом двигателя на уровне 350-400 Нм. Впрочем, этот порог перекрывает показатели многих современных двигателей. Тем не менее, в Audi уже начинают отказываться от использования бесступенчатых коробок « Multitronic ».

В тоже время, другие производители упорно работают над усовершенствованием конструкции вариатора. Так Subaru демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой коробкой CVT (например, Linear tronic для Levorg).

Долговечность

О проблемах Audi с коробками Multitronic производства Luk слышал, наверное, каждый, кто хоть немного интересуется автомобилями. В CVT старого типа (1999-2006 гг.) постоянно сбоит управляющая электроника, выходит из строя механическая часть и преждевременно изнашивается цепь. Примечательно, что цепь использовали как раз для того, чтобы передать более высокий крутящий момент, но инженеры просчитались с ее прочностью. Со временем Немцы существенно доработали свои коробки, но проблемы все еще встречаются. Не вызывают доверия и другие немецкие вариаторы, например, ZF VT 1-27 T , применявшиеся в Mini R50/R53, и Mercedes 722.7/722.8 для моделей A/ B -класса.

Гораздо меньше хлопот доставляют японские конструкции. Хотя, вариатор Jatco, используемый в различных моделях Nissan (например, Qashqai), тоже относится к группе риска. Общая проблема коробок CVT – это ограниченная доступность запасных частей и нежелание некоторых механиков связываться с вариаторами. Бесспорный лидер по части надежности – вариаторы Toyota (Lexus).

Бесступенчатая автоматическая коробка, несмотря на сравнительно простую конструкцию, довольно сложная и дорогая в эксплуатации. В дополнение к неисправностям электроники и ремней/цепей встречается и преждевременный износ маховика. Стоит отметить, что двухмассовый маховик используется лишь в некоторых автомобилях с CVT (Ауди).

Заключение

Самое главное, не забывать о регулярной замене масла. К сожалению, не все производители ее рекомендуют. Если в сервисе Вам скажут, что менять масло в вариаторе не надо, то просто поищите другую мастерскую.

Коробка передач CVT — что это такое?

Что такое коробка CVT, и чем она отличается от традиционной трансмиссии?Такой вопрос может заинтересовать как уже существующих автовладельцев с данным видом передачи крутящего момента так и будущих. Данный тип коробки передач подразумевает отсутствие фиксированных передаточных чисел. Это дает плавность хода, а также позволяет использовать двигатель в оптимальных режимах. Другое название такой коробки — вариатор. Далее рассмотрим плюсы и минусы коробки передач CVT, нюансы ее использования, а также отзывы автомобилистов, уже являющихся владельцами машин с бесступенчатой трансмиссией.

Вариатор

Определение

Аббревиатура CVT (Continuously Variable Transmission — англ.) переводится как «постоянно изменяемая передача». То есть, ее конструкция подразумевает возможность плавного изменения коэффициента передачи между ведущим и ведомым шкивами. Фактически это означает, что коробка CVT обладает множеством передаточных чисел в определенном диапазоне (границы диапазонов задают минимальный и максимальный диаметры шкивов). Эксплуатация вариатора во многом схожа с использованием автоматической коробки передач. Об их отличиях вы можете почитать отдельно.

На сегодняшний день существуют следующие типы вариаторов:

  • лобовые;
  • конусные;
  • шаровые;
  • многодисковые;
  • торцовые;
  • волновые;
  • дискошариковые;
  • клиноременные.

Коробка CVT (вариатор) используется не только в качестве трансмиссии легковых автомобилей, но и других транспортных средств — например, скутеров, снегоходов, квадроциклов и так далее.

Самым распространенным типом коробки CVT является фрикционный клиноременной вариатор. Это обусловлено относительной простотой и надежностью его конструкции, а также удобством и возможностью использования в автомобильной трансмиссии. На сегодняшний день преобладающее большинство автопроизводителей, выпускающих машины с коробкой CVT, используют именно клиноременные вариаторы (исключение составляют некоторые модели “Ниссан” с коробкой CVT тороидального типа). Далее рассмотрим конструкцию и принцип действия клиноременного вариатора.

Работа коробки CVT

Клиноременной вариатор состоит из двух основных частей:

  • Трапециевидный зубчатый ремень. Некоторые автопроизводители вместо него применяют металлическую цепь или ремень из металлических пластин.
  • Два шкива, образованных конусами, направленными друг к другу остриями.
Рекомендуется к прочтению  Существует ли надёжный вариатор?

По мере того, насколько близко находятся друг к другу соосные конусы, диаметр окружности, которую описывает ремень, уменьшается или увеличивается. Перечисленные части являются исполнительными механизмами CVT. А управляет всем электроника на основе информации, поступающей от многочисленных датчиков.

Принцип работы вариатора

Устройство бесступенчатой CVT трансмиссии

Так, если диаметр ведущего шкива будет максимальным (его конусы будут расположены максимально близко друг к другу), а ведомого минимальным (его конусы максимально разойдутся), то это означает, что включена самая «высокая передача» (соответствующая 4-ой или 5-ой передаче в традиционной трансмиссии). И наоборот, если диаметр ведомого шкива будет минимальным (его конусы разойдутся), а ведомого максимальным (его конусы сомкнутся), то это соответствует «самой низкой передаче» (первой в традиционной трансмиссии).

Для езды задним ходом в вариаторе используются дополнительные решения, обычно планетарный редуктор, так как традиционный подход в данном случае нельзя использовать.

В связи с проектными особенностями конструкции вариатор можно использовать лишь на сравнительно небольших машинах (с мощностью двигателя до 220 л.с.). Это связано с большими усилиями, которые испытывает ремень во время работы. Процесс эксплуатации автомобиля с трансмиссией CVT накладывает некоторые ограничения на водителя. Так, нельзя резко стартовать с места, долго ехать на максимальной или минимальной скорости, буксировать прицеп, ездить по бездорожью.

Плюсы и минусы коробок CVT

Как и всякое техническое устройство, вариаторы имеют свои преимущества и недостатки. Но справедливости ради необходимо учесть, что в настоящее время автопроизводители постоянно совершенствуют эту трансмиссию, поэтому со временем картина наверняка изменится, и недостатков у вариаторов будет меньше. Однако на сегодняшний день коробка передач CVT имеет следующие плюсы и минусы:

ПреимуществаНедостатки
Вариатор обеспечивает плавность набора скорости без рывков, характерных для МКПП или АКПП.Вариатор сегодня устанавливают на машины с мощностью двигателя до 220 л.с. Это связано с тем, что очень мощные моторы оказывают чрезмерное воздействие на приводной ремень (цепь) вариатора.
Более высокий коэффициент полезного действия. Благодаря этому экономится топливо, а мощность двигателя быстрее передается на исполняющие механизмы.Вариатор очень чувствителен к качеству трансмиссионного масла. Как правило, необходимо покупать только оригинальные качественные масла, которые гораздо дороже их бюджетных аналогов. Кроме этого, менять масло надо чаще, чем в традиционной трансмиссии (примерно через каждые 30 тысяч километров пробега).
Значительная экономия топлива. Она становится результатом высокого КПД и плавного набора оборотов двигателя и скорости (в традиционной трансмиссии значительный перерасход происходит во время переключения передач).Сложность устройства вариатора (наличие “умной” электроники и большого количества датчиков) приводит к тому, что при малейшей поломке одного из многочисленных узлов вариатор будет автоматически переведен в аварийный режим или выведен из строя (принудительно или аварийно).
Высокая экологичность, которая является результатом меньшего расхода топлива. А это означает, что машины, оборудованные вариатором, удовлетворяют современным высоким европейским требованиям экологичности.Сложность ремонта. Зачастую даже незначительные проблемы с эксплуатацией или ремонтом вариатора способны привести к ситуации, когда трудно найти мастерскую и специалистов по ремонту этого агрегата (особенно это актуально для небольших городов и поселков). А стоимость ремонта вариатора куда выше, чем традиционных МКПП или АКПП.
Электроника, которая управляет вариатором, всегда выбирает оптимальный режим работы. То есть, трансмиссия всегда работает в наиболее щадящем режиме. Соответственно, это положительно сказывается на износе и сроке эксплуатации агрегата.На машине с вариатором нельзя буксировать прицеп или другое транспортное средство.

На машине с коробкой CVT нельзя буксировать прицеп или другое транспортное средство. Также нельзя буксировать и саму машину, если у нее выключен двигатель. Исключение составляет случай, если вывесить на эвакуатор приводную ось.

Возможные проблемы эксплуатации

На практике владельцы автомобилей, оборудованных трансмиссией CVT сталкиваются с тремя основными проблемами.

    Износ подшипников конусов. Причина этого явления банальна — попадание на рабочие поверхности продуктов износа (металлической стружки) или мусора. О проблеме автовладельцу расскажет появившийся гул, доносящийся из вариатора. Это может случиться на разных пробегах — от 40 до 150 тысяч километров. По статистике, этим очень грешит Nissan Qashqai. Чтобы избежать такой проблемы необходимо регулярно проводить замену трансмиссионного масла (в соответствии с рекомендациями большинства автопроизводителей это нужно делать через каждые 30. 50 тысяч километров пробега).

Редукционный клапан

Редукционные насос и клапан

Дополнительные сведения о вариаторе

Многие специалисты считают, что коробка передач CVT (вариатор) — это наиболее совершенный вид трансмиссии на сегодняшний день. Поэтому есть все предпосылки к тому, что вариатор постепенно вытеснит АКПП, как последняя уверенно вытесняет МКПП со временем. Однако, если вы решите купить машину, оборудованную вариатором, то вам необходимо помнить следующие важные факты:

  • вариатор не предназначен для агрессивного стиля езды (резкого набора и сброса скорости);
  • на машине, оборудованной вариатором, категорически не рекомендуется продолжительное время ехать на предельно малых и предельно высоких скоростях (это приводит к значительному износу узла);
  • ремень вариатора боится значительных ударных нагрузок, поэтому рекомендуется ездить лишь по ровной поверхности, избегая проселочных дорог и бездорожья;
  • во время зимней эксплуатации необходимо обязательно прогревать коробку, следить за ее температурой. При температуре ниже -30, не рекомендуется использовать автомобиль.
  • в вариаторе обязательно необходимо своевременно менять трансмиссионное масло (а использовать лишь качественное оригинальное масло).

Перед покупкой машины с коробкой CVT вам необходимо быть готовым к условиям ее эксплуатации. Она обойдется вам дороже, однако это стоит того удовольствия и комфорта, который предоставляет вариатор. Тысячи автомобилистов на сегодняшний день пользуются вариаторной трансмиссией, и их количество только растет.

Отзывы о CVT коробке передач

Напоследок мы собрали для вас реальные отзывы владельцев автолюбителей, чьи машины оборудованы вариатором. Представляем их вашему вниманию с тем, чтобы у вас сложилась максимальная четкая картина о целесообразности выбора.

Положительные отзывыОтрицательные отзывы
К вариатору надо привыкнуть. У меня было субъективное впечатление, что как только отпустишь газ, то машина останавливается гораздо быстрее чем на автомате (скорее всего так, торможение двиглом происходит). Вот это мне было необычно, я люблю до светофора докатываться. А из плюсов — на двигле 1.5 динамика чумовая (не по сравнению с Супрой, а по сравнению с обычными машинами с 1.5) и расход топлива небольшой.Все кто хвалят вариатор, никто не может вменяемо объяснить, чем он лучше современной, тоже плавной 6-7ми ступенчатой настоящей гидромеханики, т.е ответ прост ничем, даже хуже (написано выше в статье). Просто эти люди купили вариатор не потому, что он лучше автомата, а потому, что тот авто, который они решили купить не шёл с настоящим автоматом.
Вариатор экономичнее автомата (сравниваю не с селикой а с любой другой машиной с движком 1.3Вариатор не вселяет надежд. Интересная, конечно, разработка. Но, учитывая, что весь мировой автопром уходит от улучшения надёжности в современных агрегатах, то от от вариков (впрочем, как и от роботов) ничего ждать не приходится. Разве что переходить на потребительское отношение к авто: купил, 2 года покатался по гарантии, слил, купил новую. К чему нас и ведут, собственно.
Плюсы — более быстрый и уверенный разгон по сравнению с автоматами и механикой ( если на механике не мастер спорта по автогонкам). Экономичность.( Фит-5,5 л, Интегра-7 л, обе по трассе)Зачем нужен вариатор, когда давно изобретён «классический» автомат — плавный и супернадёжный? Напрашивается только один вариант — чтобы уменьшить надёжность и наварится на продаже з/ч. И так типа, 100тыс. машина проехала — всё, пора на помойку.
Прошлую зиму ездил на цивике с вариатором, никаких проблем на гололеде не было. Вариатор действительно экономичнее и динамичнее автомата. Главное чтобы он достался тебе в хорошем состоянии. Ну а немного более дорогое обслуживание это плата за удовольствие от вожденияКороче, вариатор = геморрой, маркетинговая мулька для одноразовых автомобилей.
Седьмой год на вариаторе — полет отличный!Старый автомат надежен как ак47, нафик эти варики
Рекомендуется к прочтению  Чем вариатор отличается от автомата простыми словами

Как видите, большинство людей, хотя бы один раз попробовавших ездить на вариаторе, по возможности не отказываются далее от этого удовольствия. Однако выводы делать лишь вам.

Итоги

Вариатор хотя и более сложный и дорогой в обслуживании, но все же на сегодняшний день является самой лучшей трансмиссией для машин с двигателем внутреннего сгорания. А со временем цена на автомобили, оборудованные им, будут лишь снижаться, а надежность такой системы расти. Поэтому описанные ограничения будут убраны. Но на сегодняшний день не забывайте о них, и используйте автомобиль в соответствии с рекомендациями производителя, и тогда коробка СВТ будет также долго служить верой и правдой как и сам автомобиль.

Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

«Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.

История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП. После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.

За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Принципиальная конструкция

Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.

На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.

Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.

Старинный вариант

Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.

Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.

Варьируем материал ремня

Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.

Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.

002.jpg

Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.

Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.

Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.

nissan_micra_5-door_1.jpeg

На фото: Nissan Micra K11

Тянущий вариант и гидротрансформатор

Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.

Рекомендуется к прочтению  Установка вариатора УОЗ (Угла опережения зажигания)

Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.

Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…

Jatco_JF011E.jpg

На фото: вариатор Jatco jf011e

Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.

Вариации на тему

Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.

subaru_justy_5-door_6.jpeg

На фото: Subaru Justy

Вариант с цепью

Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.

Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.

GAZ_2daee44984fa44ccb528a98705143ebf.jpg

В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.

Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.

Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.

Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.

Вариации в форме тора

Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.

Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.

Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.

Variator_C.PNG

На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.

Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.

Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.

Nissan_CVT.jpg

На фото: вариатор Nissan Extroid

Варианты без трения

Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.

Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.

В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.

Источник https://vvm-auto.ru/publikatsii/1127-cvt

Источник https://etlib.ru/blog/587-korobka-peredach-cvt—chto-eto-takoe

Источник https://www.kolesa.ru/article/jetot-strashnyj-variator-mify-i-pravda-o-besstupenchatyh-korobkah-2015-07-09

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: