Устройство и принцип работы вариатора CVT

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:

1. Ведущий диск вариатора прочно сидит на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
2. Ведомый – передает вращение на приводной вал главной передачи.
3. Ролики передают момент вращения от силового агрегата на ведомый диск.
4. 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.

Устройство и принцип работы вариатора CVT

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

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

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

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

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

Тороидный вариатор

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

Цепной вариатор

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

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

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

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

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

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

Рабочая жидкость CVT

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

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

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

Строение ремня и цепи

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

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

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

Вариатор в мировом автомобилестроении

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

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

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

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

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

Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:

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

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

Как это устроено: коробка-вариатор

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

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

Что такое коробка вариатор

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

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

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

Принципиальное устройство

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

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

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

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

Как это работает

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

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

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

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

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

Разгонная динамика вариатора

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

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

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

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

Эмуляция ручной коробки на вариаторе

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

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

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

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

Особенности движения автомобиля с такой трансмиссией

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

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

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

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

• Клиноременной;
• Тороидный.

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

Клиноременный

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

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

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

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

Тороидный

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

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

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

Виды клиноременных вариаторов

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

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

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

Существуют более дорогие варианты:

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

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

Преимущества и недостатки CVT

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

Вот еще некоторые достоинства:

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

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

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

Основные неисправности

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

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

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

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

Причины поломки вариатора

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

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

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

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

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

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

Эксплуатация вариатора

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

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

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

Что лучше: вариатор или автомат?

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

Вот еще некоторые достоинства у автоматической трансмиссии:

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

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

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

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

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

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

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

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