ГлавнаяРазноеВариатор фото в разрезе

Устройство автомобиля – "ВАРИАТОР: Бесступенчатая трансмиссия". Вариатор фото в разрезе


Казус без ступеней — журнал За рулем

Преимущества бесступенчатой трансмиссии очевидны. В отличие от МКП или гидромеханического «автомата» с их фиксированным диапазоном передаточных чисел вариатор идеально приспосабливается к любой скорости...

Бесступенчатая трансмиссия обеспечивает постоянную работу двигателя на пике крутящего момента, а следовательно — оптимальную динамику разгона. Вариатор не разрывает потока мощности, тем самым минимизируя расход топлива. Наконец, работая по принципу «чем меньше крутящий момент двигателя, тем больше ресурс», вариаторы, казалось бы, должны были начисто вытеснить привычные ступенчатые коробки, уж по крайней мере в начальных сегментах А, В и С. Ан нет, темпы наступления не столь впечатляющи. Что ж, попробуем разобраться почему, а также ответить на другой вопрос: с какими проблемами может столкнуться владелец машины с новомодной трансмиссией.

Вариатор pro et contra

Современные вариаторы: pro et contra

Современные вариаторы: pro et contra

Клиноременная передача

Первый серийный автомобиль, оснащенный вариатором, появился в уже далеком 1958 году. Модель DAF 600 по праву может называться пионером среди авто с клиноременной передачей. По сути трансмиссия Variomatic представляла собой ведущий и ведомый шкивы, соединенные клиновидным ремнем. Изменение крутящего момента обеспечивают хитрые шкивы. Ведущий устроен таким образом, что в зависимости от скорости вращения боковые плоскости шкива сжимаются и «выдавливают» клиновидный ремень ко внешнему радиусу. Ведомый шкив сконструирован по зеркальному принципу : чем больше центробежная сила, тем меньше радиус вращения ремня. Все просто и понятно: очень похоже на конструкцию КП гоночного велосипеда. Практически без изменений такая трансмиссия перекочевала на Volvo 343. Шведский автомобиль оснащался ею вплоть до 1980 года.

Главной и, пожалуй, единственной серьезной проблемой Variomatic был ограниченный ресурс клиновидного ремня. Вопрос практичности вариатора оставался открытым до тех пор, пока братья Ван Дорны не запатентовали ремень из наборных пластин. Кроме того, что многослойная конструкция оказалась сама по себе существенно выносливей, в пользу наборного ремня говорило еще и его функциональное своеобразие. Он не тянул муфту, а толкал, благодаря чему ресурс вариатора значительно увеличивался. Сегодня ремень Ван Дорна в бесступенчатых трансмиссиях своих автомобилей активно используют такие бренды, как MINI, Nissan, Honda.

Цепь — всему голова?

Несколько иначе ресурсную проблему решили специалисты Audi. Они соединили шкивы не ремнем, а цепью, логично предположив, что последняя в любом случае окажется долговечней. Однако, совладав с задачей прочности передаточного звена, они поставили новый вопрос — термоустойчивости. Вариатор отчаянно грелся. Инженеры ломали голову над тем, как остудить места контакта осей сочленения цепи со шкивом. Ясно, что все упиралось в качественный состав как самой цепи, так и смазывающей/охлаждающей жидкости. В течение 10 лет компании Audi и ZF боролись за будущее своего детища. Их усилия были вознаграждены: система Multitronic, оснащенная цепной передачей, нашла серийное применение в трансмиссии Audi А6.

Вариатор

Отметим, впрочем, что по способу передачи крутящего момента Multitronic относится к клиноременным вариаторам. Принцип работы трансмиссии ингольштадтского авто остался таким же, как и у DAF 600 более чем полувековой давности. Хотя, конечно, материалы, качество исполнения, надежность и, естественно, себестоимость Multitronic куда выше.

Extroid

Принцип работы так называемого тороидного вариатора сам по себе исключает промежуточное звено в виде ремня или цепи. Момент передается роликами, расположенными на соосных дисках. Передаточное число такой трансмиссии меняется путем изменения радиуса, по которому контактируют обоймы с роликами. Грубо говоря, скорость автомобиля, оснащенного тороидным вариатором, зависит от взаимоположения контактных роликов.

Такой механизм используется в бесступенчатой трансмиссии Extroid, установленной, например, на Nissan Cedric. Отметим, что в начале нового тысячелетия Extroid CVT заработала приз «Технология года 1999–2000». Изменить передаточное число вариатора в данном случае помогает гидравлика. По указке электронного блока управления она сдвигает роликовые обоймы по вертикали. Нарушенная в результате соосность дисков до

www.zr.ru

Что такое вариатор на машине

Чтобы понять, что такое вариатор на машине, стоит вспомнить смысл использования в ней коробки передач как таковой. Её наличие в автомобиле вызвано необходимостью увеличивать или уменьшать количество оборотов, которое выдаёт двигатель. Это связано с тем, что двигатель на разных оборотах имеет разную мощность, крутящий момент и потребление топлива.

Как правило, сценарий движения автомобиля выглядит так: низкие обороты двигателя — автомобиль трогается — обороты растут — машина разгоняется — обороты упираются в потолок возможностей двигателя — КПП повышает передаточное число — обороты двигателя падают и начинают расти снова.

Таким образом, КПП имеет несколько низких и высоких передач, которые выбираются водителем или автоматикой, исходя из текущей дорожной ситуации. Но в конечном итоге значение имеет только диапазон передаточных чисел — разница между самой высокой и самой низкой передачей. И перемещаться по этому диапазону рывками, от передачи к передаче вовсе необязательно.

Как работает вариатор на машине

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

Клиноременный вариатор

Иллюстрация работы клиноременного вариатора

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

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

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

Тороидальный вариатор

Иллюстрация работы тороидального вариатора

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

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

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

Видео о вариаторе

Плюсы и минусы вариатора на машине

Вариаторная КПП в разрезе

Чем же отличается в лучшую сторону езда на машине с вариатором от езды на такой же машине, но с обычной «механикой» или АКПП?

  • Машина ускоряется равномерно, без рывков, на одних и тех же оборотах двигателя, которые программа вариатора считает оптимальными.
  • Скорость набирается ощутимо быстрее, так как отсутствуют колебания крутящего момента и затраты времени на переключение передач.
  • Передаточное отношение мгновенно подстраивается под дорожную ситуацию, предотвращает от провалов мощности на подъёме или при обгоне.
  • Точное, интеллектуальное управление передачей экономит топливо — расходуется ровно столько, сколько необходимо в текущих условиях.
  • Мощность двигателя расходуется с максимальной отдачей, поэтому двигатель большую часть времени работает тише и спокойнее, что продлевает ресурс всей трансмиссии.
  • Отсутствие резких скачков в работе двигателя снижает концентрацию вредных продуктов горения в выхлопных газах.
  • Вариатору можно задать режим экономии топлива, максимальной мощности или скорости, который он будет выдерживать максимально эффективно.

К сожалению, вариаторы имеют и ряд недостатков, которыми объясняется такое нечастое их применение на машинах:

  • Максимальная мощность двигателя, с которой смог работать серийный вариатор, составляет порядка 240 л.с. — это не очень много по нынешним меркам.
  • Через каждые 100-200 тысяч километров пробега нужно менять недешёвый ремень или цепь, и в несколько раз чаще — специальную жидкость, которая дороже обычного масла.
  • За уровнем жидкости в вариаторе нужно постоянно следить, не допуская снижения уровня, при этом нельзя заменять её на какую-то другую или смешивать.
  • Ремонт вариатора в кустарных условиях — верный способ доломать его окончательно, ввиду очень сложной электронной начинки.
  • Точность и эффективность работы вариатора зависит от исправности всех электронных систем машины, так как от них вариатор получает всю нужную информацию.
  • Есть затруднения в буксировке машины с вариаторной коробкой передач, а также с реализацией заднего хода.

Сильные стороны вариаторов намного серьёзнее их слабостей, поэтому ведущие мировые автоконцерны непрестанно занимаются совершенствованием вариаторов, и стараются внедрить их в массовое использование. Судя по тому, что традиционные коробки передач движутся в сторону наращивания количества ступеней, вариаторы — конечный пункт эволюции автомобильных КПП.

Похожие статьи

avtonov.com

Вариатор (Hypertronic CVT): описание, принцип работы, диагностика и ремонт - Трансмиссия всех моделей

Вариатор (Hypertronic CVT): описание и принцип работы

Вариа́тор — отдельный агрегат или встроенный в машину узел для плавного изменения передаточного числа. Вариатор состоит из одной или нескольких бесступенчатых передач и устройств, обеспечивающих их функционирование. Основная характеристика вариатора — диапазон регулирования, то есть отношение наибольшего передаточного числа к наименьшему (обычно 3—6, реже 10—12).

Вариатор обеспечивает оптимальный скоростной режим машины при различных условиях её работы. Например, на станке можно поддерживать наивыгоднейшую скорость резания на различных участках заготовки при обработке поверхностей вращения переменного радиуса. На эскалаторах метрополитена вариаторы служат для точной подгонки скоростей движения поручней и лестницы. Вариатор применяют в станках, машинах и механизмах текстильной, бумажной, химической промышленности, на транспорте. Распространённая конструкция — клиноремённый вариатор со встроенным электродвигателем. Применение вариаторов как бесступенчатых регуляторов скорости (при необходимости — с программным управлением) значительно возрастает в связи с возможностью использования их для автоматизации управления производственными процессами.

В последние годы всё чаще слышно про автомобили оснащённые клиноременными вариаторами (CVT). Аббревиатура расшифровывается следующим образом - CVT (Continuously Variable Transmission), что можно перевести как трансмиссия с плавно изменяемым передаточным числом. Этот новый тип трансмиссии устанавливают на автомобили различных марок, включая и все ведущие японские компании по производству автомобилей.

До недавнего времени основными недостатками вариаторов являлись невозможность передачи большого крутящего момента и сравнительно малый срок службы. На практике оказалось, что при большом крутящем моменте резиновый клиновый ремень проскальзывает, быстро изнашивается, а чуть что — рвется. Поэтому вариатор в основном применяют только на легких и относительно маломощных мотороллерах, гидроциклах и снегоходах.Первым исключением стали голландские малолитражки DAF, появившиеся в 1958 году — двухдверные автомобильчики с двухтактными 22-сильными моторами, которые владелец завода инженер Хуб ван Доорн снабдил вариатором Variomatic собственной конструкции. Вариатор был далек от идеала, но ван Доорн был настолько увлечен идеей его усовершенствования, что в 1965 году продал производство легковых автомобилей фирме Volvo (после чего вариатор перекочевал на автомобили Volvo 3-й серии, но потом был снят с производства из-за малого ресурса ремня — около 30000 км), а сам основал фирму VDT, Van Doorne Transmissie. В 1971 году на VDT начали работу над изобретенным здесь стальным толкающим ремнем, состоящим из множества нанизанных на две стальные полосы плоских сегментов, и в конце 80-х голландцы добились-таки успеха: все вариаторы, которые с 1987 года и до последнего времени появлялись на легковых автомобилях Subaru, Fiat, Ford, Nissan, Rover, Honda, оснащались ремнями от VDT. После того, как компания Van Doorn Transmission создала надежную конструкцию — пластинчатый металлический ремень, бесступенчатый вариатор перестал быть уделом лишь маломощных механизмов и начал появляться на автомобилях со все более мощными моторами.

[FLOAT="left"][/FLOAT]Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно. Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень, увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится. Когда оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

Прелесть вариатора в том, что изменять соотношение радиусов шкивов можно плавно, а не ступенчато, как в любых коробках передач. Главное — делать это синхронно и не давать ремню проскальзывать. Как правило, половинами одного из шкивов управляет приводной механизм (в автомобильных вариаторах — гидравлический), а половины второго шкива подпружинены и отзываются на ослабление или натяжение ремня.

Наиболее широко вариаторы применяются в легкой технике — в трансмиссиях мотороллеров, снегоходов и водных мотоциклов. Там используются резиновые армированные ремни, но для применения на автомобилях они не подходят — слишком велики износ и проскальзывания. Хотя попытки были — автомобили DAF и, позже, первые Volvo 3-й серии снабжались вариаторами голландской фирмы VDT (Van Doorn Transmissie). Когда из-за низкого ресурса автомобилестроители отказались от резиновых ремней (и, казалось, от вариаторов), специалисты VDT продолжали работать над усовершенствованием своего детища — и, наконец, запатентовали техническое решение, которое вернуло вариатор к жизни. Они изобрели ремень из множества стальных пластинок, набранных, словно четки на нить, на стальное гибкое кольцо. Такой ремень воспринимает гораздо больший крутящий момент, так как он передает толкающее, а не тянущее усилие.

С этого началось возрождение вариаторов. Теоретически, они должны обеспечить лучшую динамику и меньший расход топлива, чем даже механические коробки передач — из-за того, что двигатель с вариатором может всегда работать на оптимальных оборотах. Но на практике этого достичь нелегко. Не удается избежать потери энергии на привод гидронасоса, поддерживающего давление масла в исполнительной системе. Помимо этого, для рассоединения вариатора и ведущих колес при остановке используют или гидротрансформатор (как это сделал Nissan), или пакет фрикционов с гидроприводом. А это тоже потери мощности...

NISSAN лидирует в мире по разработке коробок передач с непрерывно изменяющимся передаточным числом - CVT (фирменное название - Hyper CVT). На выпускаемую в Англии модель MICRA коробка передач CVT устанавливается с 1992 года. Однако CVT, устанавливаемая на автомобили сегмента D c 1997 года - открытие совершенно нового поля деятельности. Этой трансмиссией начали оснащать модели PRIMERA, BLUEBIRD, AVENIR с 1.8 и 2-х литровыми двигателями. Эти машины - не только первые авто из сегмента D, на которые устанавливается CVT, но и первые в мире автомобили с двухлитровым двигателем и такой коробкой передач.

[FLOAT="left"]Вариатор CVT M-6. M-6 означает, что кромеавтоматического режима возможен ручной выбори переключение шести ступеней с фиксированными передаточными числами.[/FLOAT]Вариатор CVT предоставляет водителю возможность выбора режимов движения, аналогичных обыкновенным автоматическим коробкам: P-R-N-D-L. В новой коробке CVT М-6 с возможностью выбора фиксированных передаточных отношений, справа от традиционной прорези находится еще одна, по которой рычаг селектора может перемещаться к знакам "плюс" или "минус", означающих повышение или понижение передачи.При рычаге селектора, находящемся в этой прорези, водитель может пользоваться одним из шести зафиксированных передаточных чисел. Этот рычаг можно просто двигать вперед - назад для переключения на повышающую или понижающую передачу. Новая коробка передач CVT М-6 предлагает водителю больше возможностей при выборе режима движения: спокойное, расслабленное при автоматическом режиме или более динамичное при ручном.

Как и в автомобиле с "автоматом", педаль сцепления отсутствует. Нет необходимости отвлекаться на переключения передач, не нужно нарабатывать необходимую координацию: только педаль акселератора и тормоз. Американцы давно оценили эти преимущества и механическая КПП для них отчасти - нонсенс. "Автоматами" с особым удовольствием пользуются прежде всего женщины, те, кто недавно сел за руль, очень занятые люди, которым не до "драйверских радостей", и все, кто не любит прилагать к чему бы-то ни было лишних усилий.

С технической точки зрения "автомат" повышает ресурс двигателя - резкие броски сцепления и прочие "несанкционированные" коллизии в трансмиссии отсутствуют. Разумеется, за это пришлось платить - сложностью устройства, его дороговизной, ростом расхода топлива, которым отличались автоматические гидромеханические трансмиссии (управляемые не электроникой) и, соответственно, количеством выбросов. Именно эти причины вот уже добрые полвека будоражат умы конструкторов, пытающихся создать трансмиссию, в которой бы не было моментов перехода со ступени на ступень, а передаточное число изменялось бы плавно.

Условия для работы двигателя в этом случае идеальны: практически постоянные обороты означают минимальный шум, расход топлива, токсичность и износ, поскольку отсутствие переходов с передачи на передачу уменьшает нагрузки и на двигатель, и трансмиссию.CVT предпочтительней обычной автоматической трансмиссии, так как проще, экономичнее и совершеннее. Как и обыкновенная автоматическая коробка, CVT позволяет водителю не напрягаться выбирая передачи. Но вместо ее фиксированных передаточных чисел, CVT самостоятельно выбирает передачу из бесконечного их количества в соответствии с условиями движения и режимом, выбранным водителем.

[FLOAT="left"]Сравнение режимов работы обычной автоматической трансмиссии и клиноременного вариатора[/FLOAT]Использование традиционной автоматической коробки ведет к повышенному расходу топлива вследствие потерь на внутреннее трение и скольжение в постоянно вращающихся частях планетарных редукторов, к тому же включение и выключение передач может вызывать такие же рывки, как при неудачном переключении передач в ручной трансмиссии.В CVT планетарные редукторы и связывающие их элементы заменены двумя шкивами переменного диаметра, связанными сегментированным стальным ремнем. Один из шкивов является ведущим (приводимым во вращение двигателем), а другой - ведомым, от которого идёт привод на колёса. Схему работы CVT можно понять из рисунка, приведенного ниже. Привод включается через электромагнитное сцепление. Система настроена на оптимальное использование режима работы двигателя и обеспечивает идеальную плавность при изменении передаточного числа.

Чтобы использовать больший крутящий момент двухлитрового двигателя, в новой CVT использован более широкий и крепкий стальной ремень, а система управления шкивами работает под более высоким давлением жидкости в магистрали. Привод ведущего шкива регулируется гидротрансформатором, сходным с обычными автоматическими трансмиссиями, вместо электромагнитного сцепления. Этот гидротрансформатор позволяет автомобилю, оснащенному новой CVT, медленно двигаться при отпущенной тормозной педали, что облегчает парковку и троганье на подъемах.

[FLOAT="left"][/FLOAT][FLOAT="right"] Расстояние, которое проходят автомобилис обычной автоматической трансмиссией и CVT, на одном литре топлива[/FLOAT]Чтобы предотвратить традиционный для гидротрансформатора повышенный расход топлива, NISSAN разработал изолирующий его блокирующий механизм. Благодаря ему, разница в расходе топлива автомобилей с ручной трансмиссией и CVT или CVT М-6 очень мала. Поэтому водитель, остановивший выбор на любой из этих трансмиссий, может пользоваться всеми преимуществами обыкновенной автоматической коробки передач, совмещая их с совершенством и низким расходом топлива CVT.

Как и все системы новой трансмиссии, блокировка гидротрансформатора, выполняющего роль сцепления, контролируется электроникой. Контрольный блок CVT управляет всеми ее функциями и узлами: гидротрансформатором, гидравлическим масляным насосом, собственно переключением передач, включая заднюю, а также ручным режимом работы CVT М-6.

Активизированный селектором, ручной режим CVT М-6 выбирает одно из шести заранее запрограммированных передаточных чисел. Пять из них близки к передаточным числам обыкновенной ручной коробки передач, шестая - оптимально подобрана для экономичного движения на высокой скорости. Далее водитель переключает передачи простыми движениями селектора вперед - назад. Например, при включенной пятой передаче, что высвечивается на специальной шкале панели приборов, два движения селектора назад означают переход на третью передачу, одно вперед - на шестую.

Система разрабатывалась вместе с новыми двигателями и шасси автомобиля на огромном количестве дорог Великобритании, Европы и Японии. Время переключения передач оптимизировано и значительно быстрее времени переключения на ручной коробке. На автомобиле, оборудованном CVT М-6, водитель столь быстро и плавно переключает передачи, особенно понижающие, потому что ему не нужно подстраиваться под обороты двигателя и нажимать педаль сцепления.

[FLOAT="left"]Сравнение эффективности работы 5-ти ступенчатой механической трансмиссии и CVT M-6[/FLOAT]Как альтернатива, стандартная CVT имеет спортивный режим, управляемый кнопкой на селекторе. В этом режиме трансмиссия работает в районе оборотов двигателя, при которых достигается максимальная мощность и, как следствие, более быстрый разгон и торможение двигателем. Спортивный режим впервые появился на данном вариаторе CVT.

В заключение отметим, что CVT является куда более совершенным типом трансмиссии по сравнению с традиционными автоматическими коробками передач. Совершенство проявляется в более лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде у автомобилей оснащённых клиноременными вариаторами. И в тоже время, CVT проще по конструкции, чем традиционные "автоматы". Думается, что в недалёком будущем автомобили оснащённые CVT полностью вытеснят машины, оснащённые обычными "автоматами" и сильно потеснят машины с "механикой".

japcar.ru, ru.wikipedia.org, autogear.ru, autoreview.ru, history.nissan.co.jp

P.S. А ЭТО видео работы вариатора

www.primera-club.ru

Вариаторная коробка передач (вариатор) делает езду комфортнее

Вариатором называют бесступенчатую коробку передач. В быту она носит название вариаторная коробка передач. Ее действие основано на плавном изменении значения передаточного числа. У вариатора есть свои плюсы по сравнению с другими видами коробок передач. Это эффективность использования мощности двигателя (достигается путем соотношения нагрузки и оборотов коленчатого вала), в связи с этим удается экономно расходовать топливо.

В авто, оснащенном вариатором, легко почувствовать комфорт и удобство при езде, так как это возможно благодаря непрерывному крутящему моменту и отсутствию рывков.

В основном, такие коробки применяются в легковых автомобилях из-за ограниченной величины мощности, но, тем не менее, область их использования постоянно расширяется. Стоит отметить сложность исполнения вариатора, как с технологической, так и с технической точки зрения.

Устройство вариатора

В общем, вариаторная коробка передач серьезно отличается от механической коробки передач, что стоит на автомобилях ВАЗ, и имеет следующую конструкцию. Она состоит из:

  • специального механизма, обеспечивающего передачу крутящего момента, а также разъединение при нейтральном положении вариаторной коробки передач от двигателя;
  • самого вариатора;
  • устройства, реализующего работу заднего хода авто;
  • системы управления.

Первый механизм, позволяющий передавать крутящий момент, может быть выполнен в таких вариантах: сцепление автоматическое, центробежное, гидротрансформатор и многодисковое сцепление с электронным управлением. Наиболее популярно сцепление гидротрансформатора и двигателя. В этом варианте наблюдается наиболее плавная передача и меньший износ коробки передач.

Вариатор может быть клиноременным, цепным, тороидальным и т. д.

Клиноременный и клиноцепной вариатор

Данный вид вариатора наиболее востребован у автопроизводителей. Он состоит из ременной передачи (иногда из 2 передач). Такая передача представлена ремнем и шкивами. Первые ремни были недолговечными и быстро изнашивались. Их изгиб был небольшим, поэтому они не могли дать широкий диапазон значений.

Сейчас же используется достаточно гибкий металлический ремень. Передача реализуется благодаря трению шкив и ремня. Такие ремни выгодно отличается прочностью и долговечностью, также они более гибкие.

Клиноременный вариатор еще называют вариатор CVT. Когда двигатель набирает обороты, в действие приходит гидротрансформатор. С его помощью крутящий момент передается на первичный вал. Гидроцилиндр воздействует на ведущий шкив, сходятся «щеки» и увеличивается трение с ремнем.

Затем усилие от трения передается на ведомый шкив, соединенный с вторичным валом. Так реализуется низкая передача. Далее при увеличении оборотов происходит изменение диаметров и передаточное число изменяется.

Такой вариатор работает плавно, без резких рывков, так как электронная система сама выбирает необходимое количество оборотов двигателя и значение передаточного числа на шкивах.

В некоторых вариаторах вместо ремня используется цепь. Она представляет собой пластины с осями. Такое устройство вариатора дает еще большую гибкость. Такая коробка имеет минимальные потери крутящего момента, а также высокий КПД.

Особенности работы вариатора

Из-за своей особой конструкции вариаторная коробка не может реализовывать задний ход авто. У нее нет реализации реверса. Поэтому в данном случае принцип работы вариатора заключается в использовании специальных механизмов. Таковыми являются планетарные редукторы. Устройство и работа этого элемента схожа с такими же редукторами в автоматической коробке передач.

Вариатор оснащен электронной системой. С ее помощью можно менять синхронно диаметры шкивов под каждый режим работы, управлять работой сцепления, управлять планетарным редуктором. Управлять вариаторной коробкой можно с помощью селекторного рычага. У него режимы управления схожи с режимами АКПП.

Принцип работы вариатора клиноременного характеризуется изменением диаметров шкивов в зависимости от условий движения. Диаметр можно изменять при помощи привода. Во время начала движения у ведущего шкива наименьший диаметр, а ведомый имеет максимальный диаметр.

Когда обороты увеличиваются, изменяется значение диаметров: у ведущего шкива он увеличивается, а у ведомого шкива уменьшается. Таким образом, передаточное число становится меньше. Далее вариатор просто поддерживает необходимые обороты двигателя, что обеспечивает лучшую мощность и динамические характеристики автомобиля.

Чтобы вариатор служил долго

Для долгой и качественной работы вариатора необходимо:

  • проверять уровень жидкости, при необходимости заменять ее;
  • в зимнее время не перегружать трансмиссию;
  • следить за работой датчиков и разъемами и проводкой на предмет обрыва.

Такие действия помогут для реализации безаварийной работы вариатора.

А вот видео про то, как работает вариатор, жаль, что его достаточно сложно поставить на ВАЗ 2106 тюнинг:

Также на эту тему вы можете почитать:

Alex S Октябрь 30th, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

avto-all.com

Как устроен вариатор и принцип его работы

Содержание

  • 1 Клиноремённый вариатор MINI.
  • 2 Изменяя радиус огибания ремнём водящего и ведомого шкива, можнож плавненько поменять передаточное отношение.
  • 3 Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.
  • 4 Вот таковая цепь употребляется в вариаторах компании Audi..
  • 5 Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.
  • 6 Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.

Листая авто сборники, почти все встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Либо могли узреть это словосочетание в таблице технических черт. Что такое механическая трансмиссия передач, знают все (не считая, разве что, американцев), к «автомату» тоже издавна все привыкли (необыкновенно америкосы). А вот Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Наиболее того, 1-ый вариатор придуман и совсем в 1490 году. Его творцом оказался добрый бородач Леонардо да Винчи.

1-ый трудоспособный кар с сиим типом коробки, правда, возник не в эру Восстановления, а попозже — лет через 500, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на авто DAF (в то время под данной маркой выпускались не совсем только грузовики, да и легковушки). Позже нечто схожее начали делать и на Volvo, но по-настоящему обширное распространение вариаторы получили только на данный момент.

По сути, вариатор (более распространённое английское обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки. И кар, оборудованный им, на 1-ый взор, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов коробки — P, R, N, D — таковой же, как и у машинки с традиционной Поэтому-то тут нет толчков при трогании и «переключении». Не взирая мы написали это слово в кавычках: переключений как таких здесь и нет. Вариатор постоянно и плавненько изменяет передаточное число по мере разгона либо замедления кара.

Вариаторы посещают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного поперечника, цепные, тороидальные… 1-ый тип — самый распространённый. Поглядим, как он устроен.

Клиноремённый вариатор MINI.

Вот приятный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на неком расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить какой-то из них. Здесь же начинает вертеться и 2-ой — с той же скоростью. Но если карандаши будут различного поперечника, начинается совершенно иная история — пока какой-то из них, что побольше, сделает один оборот, 2-ой, скажем, два.

Вариатор устроен схоже, лишь поперечник «карандашей» у него непрерывно изменяется. У него два шкива, любой из которых изготовлен в виде пары конусов, обращённых наточенными концами друг к другу. А меж шкивами зажат клиновый ремень.

Изменяя радиус огибания ремнём водящего и ведомого шкива, можнож плавненько поменять передаточное отношение.

Сейчас, если любая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим поперечником. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ими своими рёбрами, будет вроде бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по великому радиусу.

Осталось лишь снабдить два шкива системой (обычно, это гидравлика, но быть может и некий другой сервопривод), которая будет взыскательно синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на водящем валу (который идёт от мотора), а 2-ой — на ведомом (который водит к колёсам), то можнож организовать изменение передаточного дела в очень широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это быть может, скажем, рядовая планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, занимательный вопросец — какой здесь употребляется ремень? Очевидно, обычный ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вертят генераторы и прочее подвесное оборудование, тут не прожил бы и тыщи км. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют трудное устройство.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.

Это быть может железная лента с некоторым покрытием либо набор железных тросов (лент) трудного сечения, на которые нанизано громадное число тонких поперечных железных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, конкретно таковым образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не совсем только той его половиной, которая бегает от ведомого к водящему шкиву, да и противоположной. Обыденный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный металлической — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая железная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Конкретно таковой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Вот таковая цепь употребляется в вариаторах компании Audi..

Занимательно, что для смазки цепи применяется особенная жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под мощным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать веское усилие, фактически не проскальзывая, невзирая на чрезвычайно малюсенькую площадь контакта.

Как конкретно вариатор будет поменять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. если при разгоне на обыкновенном каре мы на каждой передаче раскручиваем движок, потом переходим на последующую передачу и т д, то при комплекте скорости кара с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, подходящих наибольшему вращающему моменту), зато плавненько изменяется передаточное отношение.

Это творит несколько странноватые чувства. Жмём газ в пол, мотор выходит на великие обороты, да так и остаётся на их в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высочайший, ну и на переключения меж ступенями время не тратится.

Вообщем, в неких вариантах вариатор настраивают так, чтоб разгон с ним больше подсказывал ускорение с обыкновенной коробкой, с постепенным ростом оборотов мотора.

Очевидно, при попытке заехать на бугор и при замедлении авто, невзирая на нажатие педали акселератора, разумный вариатор не оставит «включённой» высшую передачу. Шкивы для уверенного штурма вышины живо передвинутся обратно — чтоб прирастить вращающий момент на выходе из коробки.

А ещё на неких машинках можнож выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 либо даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, меж которыми вариатор будет резко перескакивать, будто классическая коробка «автомат». Ещё в данном варианте можнож переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (поочередным) режимом.

Таковым образом, у вариатора масса плюсов. Но есть и недочеты. К примеру, сравнимо маленькая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность мотора. Не взирая такие коробки начали своё шествие по миру на машинках малого класса. Ну и на данный момент сильные авто — все сплошь и рядом укомплектованы или «механикой», или классическими «автоматами», или механизированными коробками.

Правда, прогресс идёт. И здесь нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без заморочек справляется с потоком в 200 «лошадей».

Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.

Можнож возразить, что класс D — это ещё не всё. Для каров представительского и бизнес-класса, и тем паче для большого джипа — 200 сил теснее не назовёшь таковой уж великий величиной. Но заслуги самых идущих в ногу со временем вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых больших и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

2-ой недочет вариаторов — сравнимо драгоценное сервис и ремонт, особая, а означает, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тыщ км пробега требовать подмены ремня. Масло при всем этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато поменять его можнож чуток реже — ориентировочно через 40—50 тыщ км для различных моделей каров.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинках самых различных классов, к тому же и стоят они, традиционно, дешевле превосходных «автоматов» классического типа.

Так как вариаторы располагают безграничным числом передач, они дозволяют движку работать на более выгодных режимах — необходима ли нам (на светофорных гонках) наибольшая мощность, либо, против, плавность и меньший расход горючего (при безмятежной езде). Поэтому модели с вариаторами различает, при иных одинаковых, высочайшая экономичность, сочетающаяся с более солидной динамикой.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой совсем не ремень, а наборная железная лента.

Кстати, в заключительнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В заключительных моделях встречается теснее 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это специально для сочетания высочайшей динамики и экономичности. Быстро увидим автоматы с 10 ступенями либо даже с двенадцатью? А вот вариаторы теснее находятся там, куда обыденные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора безгранично.

Пожалуйста, оцените эту страницу

sanekua.ru

Как устроен вариатор?

Часто в технических характеристиках на авто или на страницах автомобильных каталогов встречается такая фраза, как бесступенчатый вариатор. Про механическую и автоматическую коробку передач слышали все, а вот вариатор — вещь неизвестная, хотя это далеко не новинка. Что такое вариатор и зачем он автомобилю, мы спросили инструкторов по вождению.

Кто придумал вариатор?

Итак, вариатор — это особый тип АКПП, который был изобретен еще в конце XIX века! Историки утверждают, что самый первый вариатор придумал в 1490 году ни кто иной, как Леонардо да Винчи. В 1950-х годах выпустили первый автомобиль с таким типом трансмиссии. По словам автоинструкторов, вариатор ставили на легковые и грузовые авто DAF, затем это переняла компания Volvo.

Вариатор (CVT) по своей сути — это вариант (извините за тавтологию) автоматической коробки. Внешне автомобиль с вариатором ничем не отличается от машины со стандартной АКПП.

Здесь так же две педали и такая же коробка передач. Однако машина, оборудованная таким устройством, работает по-другому. Здесь нет фиксированных передач (1-ой или 2-ой), а переключение между ними осуществляется незаметно и очень плавно. Именно поэтому при переключении и трогании с места вы не заметите толчков. Благодаря вариатору происходит плавное и непрерывное изменение передаточного числа во время разгона или замедления ТС.

Клиноременной вариатор

В технике есть множество самых разных конструкций подобного типа, однако в автомобильной сфере применяются лишь два вида устройств:

  • клиноременной вариатор,
  • тороидный.

Первый вариант известен довольно давно. Его основные детали — это 2 раздвижных шкива и особый ремень с трапецеидальной формой в сечении. Последний как раз и соединяет два шкива. Если сдвинуть две части ведущего шкива, то они станут выталкивать ремень, как клин (заметим, что поэтому он и называется «клиноременный»). Радиус шкива увеличится, и передаточное отношение также станет больше. Если части ведомого шкива развести, то ремень уйдет внутрь и будет функционировать по меньшему радиусу. Таким образом, передаточное отношение снизится. Когда оба шкива стоят в промежуточном положении, то в этом случае передача прямая.

В клиноременной вариатор входит несколько (один или два) ременных передач, в которых шкивы формируются коническими дисками. Благодаря раздвиганию и сдвиганию этих шкивов передаточное число меняется.

Надо сказать, что у каждой компании есть своя конструкция клиноременного вариатора. Например, на Audi вместо ремня используют цепь, а на машине Honda стоит ремень из металлических пластин. Несмотря на различия в дизайне, принцип работы вариатора не меняется.

Ремень вариатора

Интересный вопрос: какого типа ремень используется в вариаторах? Естественно, ремень из ткани и резины не подойдет, а вот металлическая наборная лента — самое то. Зачастую это стальная лента с каким-то покрытием или же целый набор стальных тросов со сложным сечением, куда нанизано большое количество тонких поперечных пластинок из стали трапецевидной формы. Их края как раз и контактируют со шкивами. Именно таким образом получилось создать толкающий ремень, дающий мощность двум половинам: идущей от ведомого шкива к ведущему, и соответственно противоположной стороне. Во время передачи сжимающего усилия обычный ремень сложился бы, а вот стальной, напротив, обретает жесткость.

В случае с цепью, для ее смазки используется особая жидкость, которая под сильным давлением (оно возникает в месте соприкосновения со шкивом) меняет фазовое состояние. Это дает возможность цепи передавать значительное усилие, почти не проскальзывая, несмотря на крайне небольшую площадь контакта.

Тороидный вариатор и его конструкция

Тороидный вариатор устроен по-другому. Он состоит из своеобразных соосных дисков и специальных роликов, благодаря которым передается момент между дисками. Для изменения передаточного числа, следует изменить положение роликов и, конечно же, их радиусы. Все усилие находится в месте контакта, поэтому для поворота роликов есть устройства, которые могут преодолевать силу прижатия, имеющуюся между роликом и диском.

Например, в вариаторе Extroid на Ниссане применяется специальная система, где гидравлический механизм перемещает вверх или вниз обоймы с роликами, причем на микроскопическую величину. Затем ролик поворачивается сам из-за возникшего сдвига касательно оси дисков.

Как вариатор меняет передаточное число?

Смена передаточного числа при разгоне с помощью вариатора зависит в первую очередь от выбранной программы управления. На обычном авто при разгоне мы раскручиваем двигатель, а далее переходим на другую передачу и т.д. В случае с вариатором при наборе скорости двигатель находится на тех же оборотах (к примеру, на оборотах, которые соответствуют максимальному крутящему моменту). Однако передаточное отношение все же меняется, но очень плавно.

Говорят, что это создает странные ощущения. Когда жмешь на педаль газа, двигатель находится на больших оборотах и остается на них во время разгона, причем воя как пылесос. А вот темп разгона можно назвать достаточно высоким.

Иногда вариатор настраивают таким образом, чтобы обороты мотора постепенно наращивались, и разгон был почти такой же, как и при обычной коробке передач.

Минусы вариатора

Конечно, у вариатора много плюсов, но есть и недостатки. В частности сравнительно небольшая «перевариваемая» мощность мотора. Второй минус вариаторов — это дорогой ремонт и обслуживание, а также недешевая трансмиссионная жидкость. Например, на ременных вариаторах требуется каждые 100 тысяч километров менять ремень.

Видеоматериал о том, как работает вариатор:

Счастливого пути и удачи на дорогах!

В статье использовано изображение с сайта sanekua.ru

spokoino.ru

Устройство автомобиля: вариатор

Многие производители наряду с механическими, автоматическими и роботизированными коробками переключения передач предлагают своим клиентам трансмиссии вариаторного типа

В салоне припаркованного автомобиля вариатор легко перепутать с обычным автоматом или роботизированной коробкой – отсутствует педаль сцепления, селектор напоминает классический рычаг «автомата» - но на ходу почти сразу становится понятно, что это совершенно другая система.

При этом не только по особенностям поведения автомобиля вариатор стоит особняком: относительно высокая цена, фактическая непригодность к ремонту и множество окружающих клиноременные КПП ограничений – всё это заставляет удивляться, зачем же их нам предлагают обычно не склонные к необдуманным решениям автопроизводители?

Попробуем разобраться.

Зачем нужен вариатор

Двигатель внутреннего сгорания проявляет себя по-разному в зависимости от оборотов, на которых работает: так, максимальный крутящий момент реализуется на одних оборотах, а максимальная мощность на других – причем в диапазоне, редко используемом, например, при городской езде. И почти наверняка расход топлива в этих режимах работы двигателя не будет оптимальным (хотя, справедливости ради, нужно отметить, что расход зависит от множества факторов помимо числа оборотов двигателя).

Любая коробка передач нужна в автомобиле в первую очередь для того, чтобы изменять в широком диапазоне крутящий момент  - а следовательно, и тяговое усилие и скорость вращения колёс  автомобиля. При этом получает коробка передач этот крутящий момент с коленчатого вала двигателя, имеющего четко ограниченный рабочий диапазон.

При разгоне, когда нам нужна максимальная динамика, мы уводим двигатель в режим повышенных оборотов и стараемся в нем оставаться, пока необходимость в максимально быстром ускорении не отпадёт. При плавном ускорении на загородной трассе мы так же будем переключаться по мере необходимости.

Именно по этой причине для более полного использования возможностей двигателя выгодно внедрить большее число «коротких» ступеней с узким рабочим диапазоном – чем сейчас и занимаются производители традиционных трансмиссий – но этот подход неизбежно ведёт к увеличению стоимости, сложности и веса коробки передач.

Принципиально же иной подход к этому вопросу состоит в разработке системы, позволяющей в заданном диапазоне передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число трансмиссии. Именно такой системой и является вариатор.

История

Первые наброски бесступенчатой вариаторной трансмиссии (СVT – Continuous Variable Transmission – Постоянно Изменяемая Трансмиссия) можно найти в работах Леонардо да Винчи, датированных примерно 1490 годом. Неизвестно, нашёл ли применение тогда этот принцип, но в Европе к теме вернулись уже в 19 веке – в 1886 году выдан европейский патент на тороидальный вариатор.

В 1910 году мотоцикл Zenith с патентованной вариаторной трансмиссией Gradua-Gear настолько успешно участвовал в гонках Hill Climb, что трансмиссии подобного типа были запрещены в этих гонках для сохранения конкурентоспособности традиционных КПП.

В 1912-ом на мотогонках Tourist Trophy та же судьба постигла британцев Rudge-Whitworth с их системой Rudge Multigear. Официальная формулировка также содержала отсылку к необходимости поддержания интриги в гонке.

Запреты вариаторов в спорте продолжались до конца века –  так, в 1994 году вариаторы были запрещены в Формуле-1 ввиду опасений, что одна из команд может в будущем получить огромное преимущество, разработав достаточно эффективную трансмиссию на вариаторном принципе.

История вариатора на легковом автотранспорте начинается с 1928 года. Именно тогда третий по величине британский автопроизводитель Clyno Engineering Company устанавливает на автомобиль вариаторную трансмиссию собственной разработки – впрочем, не очень надёжную и эффективную ввиду отсутствия на тот момент необходимых технологий и материалов.

В 1958 году голландский производитель DAF, ныне известный нам по грузовым автомобилям, презентовал легковую машину DAF 600 с вариатором собственной конструкции Variomatic, которая после приобретения патентов компанией Volvo стала называться VDT (Van Doorne Transmissie– в честь владельца компании DAF Губерта Ван Дорна, самостоятельно разработавшего систему). Машина была интересна ещё и тем, что обеспечивала возможность торможения двигателем – для перевода трансмиссии в этот режим достаточно было переключить тумблер на приборной панели. Именно DAF является первым массовым автомобилем с вариаторной трансмиссией.

В конце 80х годов доработанный японскими инженерами вариатор продолжил наступление в нише компактных автомобилей. Знаковым автомобилем стала нацеленная в том числе на американский рынок Subaru Justy с электронным управлением вариатором. Несмотря на ограниченную популярность модели, вариаторы на автомобилях марки продолжали использоваться и в дальнейшем.

Nissan, также начавший эксперименты с бесступенчатыми трансмиссиями на малолитражке March в 1990х, в итоге стал устанавливать на полноразмерные автомобили – примером тому была Nissan Altima с 3,5 литрами под капотом. До того одним  из недостатков вариатора считалась именно неспособность работать с большими крутящими моментами.

В результате непрерывного совершенствования вариаторов сегодня мы можем наблюдать надежно работающие вариаторы как на мощных Nissan и Audi, так и на конструкциях, далеких от автомобильного мира: например, трансмиссия вариаторного типа ставится на японский основной боевой танк Type 10 весом в 48 тонн и мощностью силовой установки 1200 л.с.

Принцип работы вариатора

Простейший конусный вариатор Эванса содержит два параллельных шкива конической формы, вершины конусов при этом направлены в противоположные стороны. Вращение с одного шкива на другой передаётся ремнем.

Если сдвинуть жесткий ремень на приводном конусе в сторону его основания, то для сохранения своей длины ремень сдвинется и на втором конусе, но за счет разнонаправленности конусов – на более узкий его участок. При этом передаточное число по мере движения приводного ремня будет плавно увеличиваться.

Чаще всего встречающийся в современных автомобилях клиноременной вариатор отличается в деталях от описанной схемы, но принцип, лежащий в основе данных устройств – общий: плавное изменение передаточного числа путём изменения диаметра приводного шкива.

Техническое устройство вариаторной трансмиссии

В клиноременном вариаторе каждый приводной шкив состоит не из одного, а из двух усеченных конусов, направленных друг на друга. Между ними зажат ремень клиновидного сечения, который при движении этих «полушкивов» навстречу друг другу буквально выдавливается на внешний радиус приводных конусов и одновременно переходя на меньший радиус ведомого вала.

Плавной и согласованной регулировкой расстояния между полушкивами – а, как следствие, и выбранного передаточного отношения- в современных автомобильных вариаторах занимается электроника.

Помимо электронного управления, в современную вариаторную трансмиссию входит и устройство, обеспечивающее возможность движения задним ходом (чаще всего для этого используется планетарная передача) и узел, компенсирующий отсутствие в вариаторе нейтральной передачи. Производители используют в этом качестве почти все типы сцепления из присуствующих на рынке:

  • гидротрансформатор (используется чаще всего), встречается на вариаторах Autotronic (Мерседес), Ecotronic (Форд), Extroid и Xtronic (Ниссан; первый чаще встречается на дорогих авто, второй - в бюджетном сегменте), Lineartronic (Субару), Multidrive (Тойота).
  • многодисковое сцепление моктрого типа используется в вариаторах Multitronic (Хонда), Multimatic (Ауди)
  • электромагнитное сцепление с электронным управлением встречается на системах Hyper (Ниссан)
  • центробежное автоматическое сцепление ставится на вариаторы Transmatic (старые ДАФ, Форд и Фиат)

Также некоторыми производителями активно используются тороидальные вариаторы, где ремня нет, а функцию передачи крутящего момента от одного вала к другому выполняют ролики разной формы. Наиболее известен двойной тороидальный вариатор Extroid CVT, который ставился на мощные топовые модели Nissan. К сожалению, высокая стоимость и малая распространенность данного типа вариатора не позволяет считать его конкурентом традиционной клиноременной системы. 

Виды ремней вариатора

Главная технически сложная деталь клиноременного вариатора – это, собственно, ремень. Он должен быть крайне жестким и одновременно гибким – чтобы, будучи зажатым гидравликой в приводе иметь возможность работать на разных диаметрах шкивов.Категорически нельзя ему сжиматься или растягиваться.

Простые автомобильные ремни – наподобие ремня генератора или газораспределительного механизма – под такие требования не подходят (хотя в вариаторе снегохода, например, используется именно резинотканевый ремень). Чаще всего в автомобильных вариаторах встречается наборный металлический ремень близкого к треугольному сечения. В ряде агрегатов этот ремень применяется как «толкающий» - стальная конструкция ремня при сжатии приобретает дополнительную жесткость, что позволяет передавать вторичному валу большую мощность.

Впрочем, иногда проблемы передачи большой мощности с помощью вариатора решают применением вместо ремня широкой цепи, входящей в зацеп с половинами приводных шкивов своими боковыми частями. Дополнительное сцепление цепи, как и в клиноременном вариаторе, обеспечивается специальной трансмиссионной жидкостью, меняющей свою вязкость под давлением в точке контакта ремня и полушкива. Эта жидкость дороже обычного трансмиссионного масла и крайне важна для вариатора.

Ограничения вариаторной трансмиссии и примеры их преодоления

Несмотря на наличие в системе ремня, назвать его расходником нельзя – большая часть производителей даёт на свои вариаторы гарантию в 150-200 тысяч километров.

При этом несвоевременная замена жидкостей, выезды на бездорожье, резкие нагрузки и удары неизбежно приводят к снижению срока эксплуатации узла – о чем те же производители часто «забывают» написать. Иногда для продления этого срока замену ремня и валов произвести возможно, но чаще узел заменяется в сборе.

Основная беда вариатора заложена конструктивно – цепь или ремень, растянувшийся ввиду неправильного обслуживания или эксплуатации, начинает проскальзывать на шкивах, образуя на них задиры. Со временем даже небольшое разрушение ремня вариатора приводит к катастрофическим последствием для всех узлов вариатора.Помимо этого могут вызвать гибель трансмиссии и проблемы с датчиками скорости или шаговым мотором, управляющим всей системой. Иногда от продолжительного движения на высоких скоростях могут отказать подшипники полушкивов.

Также вариаторы, изначально созданные под спокойную езду, плохо переносят резкие старты ввиду повышенной нагрузки на ремень/цепь. Отсюда же вытекают ограничения по буксировке как других автомобилей, так и прицепов, что в принципе – не проблема, если речь идёт о небольшом автомобиле.

Кстати, о буксировке автомобиля с вариатором тоже следует сказать отдельно – для этого придётся включать двигатель, чтобы приводной ремень в вариаторе смазывался в движении – но ещё лучше вообще отказаться от буксировки авто на тросе.

Вариатор, как система, в немалой степени зависящая от трения, склонен к перегреву при эксплуатации в снегу или на бездорожье. Вне дорог автомобиль с вариатором эксплуатировать вообще не стоит – ударные нагрузки и проскальзывание колес смертельно опасны для ремня вариатора.

Все эти технические недостатки постепенно преодолеваются. Сложнее с другим –восприятием водителем вариатора, как некорректно работающего устройства традиционного типа.

При необходимости резкого ускорения вариатор, до того находившийся в режиме минимального расхода топлива, сначала дожидается смены режима работы двигателя на оптимальный для разгона. При этом он постоянно меняет передаточное число, чтобы не мешать двигателю перенастраиваться.

После чего, позволяя двигателю оставаться на зачастую некомфортных для слуха водителя высоких оборотах, вариатор начинает плавно менять диаметр шкивов в трансмиссии, обеспечивая плавный, но максимально эффективный разгон с сохранением двигателя в неизменном режиме работы с максимальной отдачей крутящего момента.

Разгон получается оптимальным, но ускорение без привычного изменения тембра работы двигателя с набором скорости рождает заставляет неискушенного пользователя подозревать автомобиль в некорректной работе узлов и отсутствии динамики.

Именно для борьбы с этим субъективным восприятием поведения автомобиля с вариатором производители идут на всяческие ухищрения: добавляют лепестковые подрулевые переключатели виртуальных передач (например, в системе Sportronic у Mitsubishi), изменяют программы управления разгоном так, чтобы выход на оптимальные обороты двигателя происходил постепенно. По сути всё это – скорее дань человеческому консерватизму и маркетинговый компромисс – характеристики авто при этом, пусть и незначительно, но страдают.

Ровно по этой же причине рычаг управления режимами вариатора на многих автомобилях до сих пор стилизуют под рукоятку АКПП, хотя можно было бы обойтись и рядом кнопок.

Быть или не быть вариаторам

КПД трансмиссий вариаторного типа – едва ли не выше, чем у всех конкурентов и составляет 75%. При этом необходимо понимать, что одновременно получить рекордную экономичность и непревзойдённую динамику одной лишь установкой вариаторной трансмиссии – невозможно.

Автор Дмитрий Лонь, корреспондент MotorPage.ru Издание MotorPage.Ru

www.motorpage.ru