Коробка вариатор: плюсы и минусы

Коробка вариатор: плюсы и минусы

Вариатор, он же — бесступенчатая трансмиссия, известен с 50-х годов. Однако распространенным такой подход стал только к 90-м годам. Это весьма простая система, которую обозначают аббревиатурой CVT. Если рассматривать ее функционал, то отличий от прочих решений будет не слишком много. Зато принцип работы данного решения оказывается кардинально другим, и смена передачи здесь не дает толчков.

Ведь ведущий и прилегающий к нему диски имеют тщательно откорректированные диаметральные плоскости. Именно они дают машине разгоняться без толчков, обеспечивают плавность, и без необходимости отвлекаться водителю авто.

Система обеспечивает экономию топлива, ведь она самостоятельно подбирает нужный режим. Также уменьшается и отрезок времени, необходимый для разгона. А еще вариатор не шумит, вне зависимости от того, насколько нагружен двигатель. Однако только ли преимущества есть у такого решения? Стоит детально рассмотреть вариатор, плюсы и минусы которого известны не всем автолюбителям.

Преимущества вариатора

Многих интересует коробка вариатор, плюсы и минусы подобного варианта, его недостатки и достоинства. Обсуждения начнем с преимуществ. Они весьма явные:

• Нет рывков при разгоне;
• Быстрый набор скорости;
• Автомобиль не глохнет в пробках или при скатывании;
• Даже большие обороты не дают шумов;
• Меньше расход топлива;
• Экологичное решение;
• Увеличенный ресурс мотора;
• Мощность мотора реализуется наилучшим образом;
• Улучшенное сцепление при разгоне;
• Не пробуксовывает по льду или на мокром асфальте;
• Создаются максимально комфортные условия для водителя.

Коробка передач вариатор, плюсы и минусы — обратная сторона медали

Однако без отрицательных черт тоже не обошлось. Так, следует отметить такие негативные моменты:

• Невозможность подолгу поддерживать высокие обороты;
• Важность регулярного ухода — замены фильтров и масла через каждые 30 тысяч км пробега;
• Вариаторы требуют использования специальной жидкости с ее регулярной заменой, и она стоит не дешево;
• Агрессивный стиль вождения и резкие торможения быстро выводят оборудование из строя;
• Использовать вариатор реально только при мощности авто до 220 л.с.;
• Дорогой ремонт и проблема с поиском грамотных специалистов ,которые смогут сделать его достойно;
• Любой датчик при поломке может вывести из строя КПП.

Важность масла для вариатора

Если обсуждать такую тему, как коробка вариатор плюсы и минусы, отзывы бывалых автомобилистов наглядно покажут, что многое здесь зависит от самого водителя. Ведь практически все недостатки данного элемента можно свести к минимуму правильным отношением к нему. Так, одним из важнейших аспектов является масло. За ним нужно следить, и его частая замена совершенно необходима.

Ведь именно масло защищает детали и исключает проскальзывание. Оно обходится недорого, а сделать правильный выбор помогает документация к автомобилю. Правильная замена — это тоже важно. При любых сомнениях лучше обращаться к специалистам, чтобы не рисковать агрегатом. И даже если где-то указывается допустимый интервал между заменами в 60 тыс. км, на практике в российских условиях нужно производить полную замену каждые 30 тысяч.

Нагрузки и то, что с ними связано

Как уже отмечалось, перегрузок вариатор не терпит. Необходимо избавиться от привычки резко менять нагрузку, ездить следует плавно. Здесь придется отказываться от спортивного стиля, и возможно, даже переучивать себя. Но других решений нет, так как этот недостаток вариатора до сих пор не смогли исправить. Он чувствителен.

Если вы собираетесь выезжать по холодной погоде, обязательно стоит прогреть мотор, потратив на это несколько минут. Быстрый старт на загустевшем от холода масле может оказаться фатальным.

Прогревают вариатор так. Нужно выставить авто на нейтралку секунд на 5, чтобы прогреть сцепление. Затем пару минут прогревается автомобиль. И первые километры пути нужно проехать без серьезного повышения скорости. При этом стоит помнить, что чем холоднее на улице, тем дольше нужно разогревать. Если температура ниже -35 градусов, стоит либо отказаться от поездки, либо ехать в щадящем режиме.

Как быть с российскими дорогами?

По сути, вариаторные авто созданы для хороших дорог. Но предоставить их машине в России удается не всегда. Если вы поехали по грунтовке, стоит соблюдать осторожность по максимуму. Это касается любых плохих дорог. Ведь ухаб или яма могут повредить вариатор, и это совсем не шутки.

Буксировка

В случае необходимости буксировать другой автомобиль стоит серьезно задуматься. Ведь вариаторный автомобиль не предназначен для этого вообще. В этой ситуации можно нажить серьезные поломки. Это же касается пробуксовывания.

Изучив инструкцию по эксплуатации транспортного средства, можно найти подходящий способ буксировки. Нужно тщательно следовать указаниям и помнить, что даже в этом случае есть риск. Особенно это касается машин с пробегом.

Говоря о пробуксовке, можно отметить следующее. Если машина застряла, лучше звать на помощь, и не пытаться решить проблему своими силами. Иначе шлицевые соединения могут выйти из строя из-за износа. Также это ударит по ресурсу шестеренок. В результате опять же будет грозить дорогостоящий ремонт.

Датчики и связанное с ними

Проблема с датчиками также актуальна, и за ними нужно следить. Важно, чтобы они всегда были исправными. Проблема с функционированием хотя бы одного из них ударит по всему агрегату.

Так, к примеру, если проблемы возникают с датчиком скорости, то ремень трансмиссии уходит в свою среднюю позицию. Это чревато серьезными деформациями. При этом любое превышение скорости или рывок приведут к его разрыву. Если вы покупаете подержанный автомобиль подобного типа, обязательно изучите состояние датчиков, и не считайте их чем-то второстепенным.

Вместо заключения

Таким образом, вариатор имеет массу плюсов. И для многих автолюбителей он является настоящей находкой. Однако если нет желания сталкиваться с его отрицательными сторонами, стоит соблюдать определенные правила эксплуатации автомобиля.

Так, нужно приучить себя разогревать его зимой, и напрочь отучиться от лихачества. Также нужно минимизировать поездки по плохим дорогам, либо ездить с максимальной осторожностью. Далее — следует контролировать уровень масла и состояние датчиков, в том числе и датчик давления в шинах. Тогда капризы вариатора наверняка обойдут вас стороной.

И напоследок стоит сказать: лучше лишний раз перестраховаться и действовать аккуратно, чем потом выкладывать немалую сумму за ремонт.

«Автомат», «робот» или вариатор? В чем разница и что надежнее?

Последнее время серьезную конкуренцию классическим «автоматам» составляют роботизированные коробки и вариаторы. А какой вариант предпочтительнее? Разбирался Иван Кришкевич.

В поисках компромисса

На самом деле вопрос в стиле «что лучше?» заранее обречен на то, чтобы быть слишком поверхностным. Лучше в каком смысле? В плане комфорта, динамики, топливной экономичности, надежности или стоимости обслуживания или ремонта? Увы, лучшего во всех отношениях варианта не существует, а значит, придется искать компромисс из возможных вариаций. То есть выбор типа коробки зависит от того, какие качества на первом месте, а какими можно пожертвовать.

Так, классический гидромеханический «автомат» по-прежнему считается лучшим в плане комфорта: самые мягкие переключения и отсутствие рывков в любом диапазоне скоростей и в любом режиме движения и ускорения. При этом современные коробки по части «скорострельности» приближаются к преселективным «роботам». По большому счету пенять можно разве что на топливную экономичность: несмотря на явный прогресс, в этом плане гидромеханические коробки все равно «расточительнее» остальных типов автоматических трансмиссий.

То ли дело «роботы»! Конструктивно они близки к механическим коробкам, но — с автоматическим управлением, что обеспечивает эффективность. Некоторые «роботы» демонстрируют даже лучшую топливную экономичность, чем «механика», обыгрывая усредненного водителя просто за счет заложенных алгоритмов работы. Преселективные коробки с двумя сцеплениями, кроме того, обеспечивают необычайную скорость: разрыва потока мощности при переключениях практически нет.

Однако по части комфорта «роботы» пусть немного, но уступают «автоматам». Особенно коробки с сухими сцеплениями, особенно в городских условиях, когда используется «ползущий» режим — редкая коробка обходится без подергиваний в эти моменты. Переключения хоть и быстрые, но не такие мягкие, как у «автомата». Активный водитель этого, возможно, и не заметит, но спокойный и ценящий комфорт наверняка отметит для себя этот недостаток.

А ведь есть еще и простенькие «роботы» с одним сцеплением. Вот это уже чистая «механика» с актуаторами — и пока еще ни одному из производителей (а брались многие!) не удалось приблизить эту коробку к «автомату» по части как комфорта, так и «скорострельности». В итоге сейчас такие «роботы» используются лишь на недорогих моделях, а к их преимуществам помимо экономичности можно отнести разве что небольшую стоимость.

Главной «фишкой» вариатора является возможность беспрерывно изменять передаточные числа: ведущий шкив увеличивает свой радиус, ведомый параллельно его уменьшает. Автомобиль разгоняется, а двигатель постоянно «поет» на одних оборотах, приближенных к максимальному крутящему моменту. Это и обеспечивает высокую эффективность вариатора. А когда надо ехать на установившейся скорости, коробка выставляет уже оптимальное для данного режима соотношение.

Но со временем от такого «троллейбусного» характера отказались в пользу фиксированных передач, как на «автоматах» и «роботах», — и тем самым лишили вариатор одного из преимуществ. А вот по части комфорта и топливной экономичности CVT располагается где-то между «автоматами» и «роботами».

Впрочем, приведенные выше преимущества и недостатки разных типов трансмиссий следует считать условными. Во-первых, конструкции продолжают совершенствоваться, что изменяет их потребительские качества. Во-вторых, один тип коробок включает в себя множество самых разных моделей со своими особенностями (как минимум настройками), так что все относительно.

А что с надежностью?

А вот это, пожалуй, самое главное, что волнует покупателей даже новых или свежих автомобилей, планирующих ездить на машине не один год и продать ее без сильной потери в цене. Что же, давайте разбираться.

С классическими «автоматами», казалось бы, все просто: такие коробки выпускаются давно, поэтому хорошо изучены и должны обходиться без «сюрпризов». На самом деле все не совсем так. Это старые 4- и 5-ступенчатые «автоматы» с их неспешными переключениями жили своей размерной жизнью. Современным коробкам такое только снится!

Начнем с того, что их ставят в связке с более мощными и «моментными» моторами, так что уже приходится несладко. Далее для достижения более интересных динамических качеств и лучшей топливной экономичности применяется ранняя блокировка гидротрансформатора на низших передачах. Отсюда ускоренный износ фрикционов при управляемом проскальзывании и, как следствие, быстрое загрязнение масла.

По-хорошему его бы теперь менять чаще, чтобы не страдал гидроблок и сам гидротрансформатор и чтобы не было локальных перегревов. Но интервалы замены в лучшем случае сохраняются на прежнем уровне, в худшем — растягиваются, а то и вовсе отменяются. Да-да, некоторые производители заявляют, что масло залито на весь срок службы коробки. Это на самом деле так. Вопрос лишь в том, каким будет этот самый срок…

Также стоит упомянуть общее усложнение конструкции, а вместе с тем борьбу за снижение веса и себестоимости агрегата (иногда в ущерб долговечности — чего стоит, например, отказ от радиатора охлаждения на некоторых коробках), всеобщую тенденцию к сокращению сроков разработки и испытаний новых узлов.

В общем, нельзя сказать, что АКПП проще и надежнее других типов автоматических коробок. Это по-прежнему технически сложный, требовательный к своевременному обслуживанию и чувствительный к нарушению правил эксплуатации узел.

Это если говорим «вообще». А в частностях у каждой коробки — свои особенности. Достаточно вспомнить ранние версии Mercedes 7G-Tronic 722.9, где был отмечен выход из строя электроплаты Siemens, размещенной в масляной ванне и страдающей от высокотемпературного режима. Или же коробку GM 6Т30/6Т40/6Т45 ранних лет выпуска, постоянно страдавшую от перегревов и требовавшую замены то гидроблока, то сгоревших фрикционов. И это к вопросу о том, что стоит отдавать предпочтение коробкам, выпускаемым не один год и пережившим все свои «детские болезни».

Та же история и «роботами»: репутацию подмочили как раз ранние версии, которые имели целый набор самых разнообразных проблем, причем некоторые из них типичны для автоматических коробок любого типа. Так что здесь правило «чем позже год выпуска, тем лучше» работает железобетонно.

Основная проблема старых коробок с сухими сцеплениями (а это, например, фольксвагеновская DQ200 или Getrag 6DCT250, которую ставят на модели Ford и Volvo) — прогрессирующие рывки при переключениях, иногда и вовсе отказ от работы, что «лечилось» новыми прошивками, заменой сцеплений, в некоторых случаях — и гидроблока. Собственно говоря, здесь проблема та же, что и у простых роботизированных коробок с актуаторами, — обеспечить адаптивность автоматики к естественному износу сцепления плюс беречь его в специфических режимах движения.

Коробки с мокрыми сцеплениями (фольквагеновские DQ250 и 500, 6DCT450) этой проблемы лишены, но страдают от тех же бед, что и классические «автоматы». Масло быстро накапливает продукты износа фрикционов, поэтому требует периодической (в идеале каждые 40-50 тыс.км) замены.

В противном случае страдают управляющие соленоиды, каналы, подшипники. Например, у ранних версий 6-ступенчатой DSG (DQ250) слабым местом оказался как раз мехатроник: клапанный механизм «травился» продуктами износа, накапливавшимися в масле. А еще одна «болячка» — точно такая же, как у упоминавшегося выше мерседесовского «автомата»: плата гидроблока «жарилась» в горячем масле, страдая от перепадов температур.

Любопытно, что подобный казус имеется и в «биографии» вариатора Multitronic ранних лет выпуска. Но вообще CVT-коробки имеют свои конструктивные особенности, которые могут сказаться на ресурсе основных узлов и быть причиной возникновения тех или иных проблем.

Напомним, что изменение передаточных чисел (плавное или ступенчатое — как задумал производитель) обеспечивают хитрые составные шкивы на валах коробки. Каждый шкив состоит из двух половинок — конусов, которые, сдвигаясь или раздвигаясь, изменяют свой внешний радиус. За эту работу отвечает гидравлика, которой заведует электронно-управляемый гидроблок.

Поскольку трение является рабочим процессом (ремень плотно прижимается к конусам), неизбежен износ. В зависимости от коробки срок службы ремня составляет 200-300 тыс. км, однако сократить эти цифры могут повышенные нагрузки на узел при агрессивной езде, пробуксовках, буксировке.

Но не только. Раз есть трение, есть и продукты износа. Мелкую стружку улавливают фильтры и магниты, но если «мусора» в масле слишком много, будут страдать клапаны и каналы гидроблока. Добавляет загрязнений и гидротрансформатор (Lineatronic и Jatco) или «мокрое» сцепление (Multitronic). При некорректной работе гидравлики натяжение ремня может отличаться от необходимого, что приведет к его проскальзыванию, вызывая ускоренный износ и повреждая конусы шкивов. А это уже недешевое удовольствие.

Но ведь есть и другие напасти! Отказы электронного блока управления (Multitronic), поломка степ-мотора, отвечающего за положение конусов (Jatco), износ фрикционов старт-пакета (Lineatronic). То есть у каждой коробки — свои особенности и «болячки».

Собственно к надежности вариаторов как таковой особых претензий нет. Проблема — в чувствительности к нагрузкам и в принципе ограниченном ресурсе ремня, высоком риске износа конусов шкивов, что при пробеге свыше 200 тыс. км может вылиться в дорогостоящий ремонт. Но это тоже выводы «вообще». А в частности, современные вариаторы получают новые конструктивные решения, снижающие негативное воздействие нагрузок. Примеры — коробка Toyota с первой механической передачей или же вариатор JF015E с двумя ступенями переднего хода.

Вообще же мнение о том, что ремонт вариатора и «робота» обойдется дороже, чем ремонт «автомата», тоже далеко не всегда соответствует истине. Пожалуй, пока еще можно согласиться с тем, что сервисная база для диагностики, обслуживания и ремонта гидромеханических коробок в нашей стране развита лучше, но последние годы ситуация с «роботами» и вариаторами улучшается. Это неизбежно, ведь на рынке уже предостаточно автомобилей с такими коробками, а со временем их число будет только расти.

Наш вердикт

Несмотря на то что у каждого типа коробки имеются свои заложенные на конструктивном уровне особенности, преимущества и недостатки, оценивать огульно «скорострельность», комфорт или надежность той или иной модели «автомата», «робота» или вариатора неверно, тем более что потребительские качества коробок постепенно сближаются.

Расклад по части надежности мы тоже озвучили: проблемы на конструктивном уровне имеются у любого типа, к этому добавляются индивидуальные «болячки» конкретных моделей, но в немалой степени на «здоровье» коробки влияет стиль езды, своевременность и качество обслуживания. И это стоит помнить как покупателям «бэушки», так и тем, кто выбирает новый автомобиль.

Более 80 тысяч объявлений о продаже запчастей в базе Автобизнеса

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.

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.

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.

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…

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.

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.

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.

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.

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://carhack.ru/korobka-variator-plyusy-i-minusy/

Источник https://www.abw.by/novosti/experience/213191

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