Разное

Вариатор трансмиссия что это: особенности и правила эксплуатации (не стоит сильно нагружать, буксировать и ездить по бездорожью) — Рамблер/авто

alexxlab 30.07.2020 Нет комментариев

Содержание

Робот? Вариатор? Гидромеханика? — какая АКП подойдет вам — журнал За рулем

Разница между автоматом и «ручкой» — принципиальная. Но АКП разных типов тоже серьезно отличаются друг от друга. Об этом многие не задумываются, и напрасно: есть технические и эксплуатационные особенности, о которых стоит знать заранее.

Гидромеханика

Гидромеханический автомат — самый распространенный тип автоматических коробок, который встречается практически у всех автопроизводителей. В силу конструктивных особенностей эти автоматы лучше других переваривают большой крутящий момент, поэтому именно их чаще всего устанавливают на тяжелые кроссоверы и внедорожники, а также на полноразмерные седаны. По сути это планетарная коробка передач, соединяемая с мотором через гидротрансформатор. Переключение планетарных рядов в ранних моделях происходило гидромеханически, а теперь — по командам электроники.

Материалы по теме

На бюджетные модели устанавливают простенькие «четырехступки», хотя их осталось уже мало. Например, популярная коробка DP0/DP2 работает на многих недорогих моделях Peugeot-Citroen и Renault. Характеристика у этой коробки не лучшая, как, впрочем, и надежность: выхаживает она, как правило, не более 120 000 км. Гораздо лучше по надежности (около 200 000 км), да и по алгоритму переключения японские четырехступки Jatco. Их устанавливают на Гранты и Датсуны.

Материалы по теме

Постоянно ужесточающиеся нормы выбросов заставляют производителей увеличивать число передач в автоматах. Но выигрывает от этого не только природа, но и владельцы автомобилей: многоступенчатые коробки позволяют оптимальнее реализовать возможности двигателя и таким образом снизить расход топлива. Даже на относительно недорогих автомобилях, например, Кia Rio или Hyundai Solaris, нынче применяют шестиступенчатые автоматы. Столько же передач и у коробки 09G Tiptronic, устанавливаемой на модели Volkswagen Polo и Skoda Rapid. Средний ресурс при бережной эксплуатации и своевременной замене рабочей жидкости (не реже чем каждые 60–80 тысяч км) составляет 250 000 км.

На более мощных и тяжелых автомобилях количество ступеней в автоматах может доходить до десяти (например, у купе Chevrolet Camaro ZL1 и пикапа Ford F‑150). Но «многоступенчатость» сказывается на надежности. Ведь чем больше передач, тем чаще коробка переключается, а значит больше изнашиваются фрикционы. Кроме того, жесткие ограничения по габаритам приводят к тому, что каждая ступень становится миниатюрнее (без основательного запаса надежности).

Универсальное (и лучшее) решение для города и бездорожья — гидромеханика

Вариаторы

Вариатор — казалось бы, идеальный агрегат для передачи крутящего момента от мотора к колесам. Нет никаких ступеней: передаточное число изменяется плавно. На ведущем и ведомом валах вместо шестерен установлены конусообразные элементы. Смещая их относительно друг друга, можно плавно изменять передаточное число. Момент передает пластинчатый ремень или штифтовой (еще его называют цепью).

Материалы по теме

Материалы по теме

На большинстве автомобилей работают вариаторы Jatco. Наиболее надежные и менее затратные при ремонте — модели старого поколения JF010E (идут в паре с атмосферными бензиновыми моторами 2.0 и 2.5) и JF011E (с двигателями 3.5), которые устанавливали на Ниссаны, Renault и Mitsubishi предыдущих генераций. Средний ресурс этих вариаторов — 150–200 тысяч км.

Новое поколение — JF016E и JF017E — более капризное. А самым нежным вариатором из гаммы Jatco является агрегат JF015E, который встречается на машинах концерна Renault-Nissan — часто они не выхаживают и 100 тысяч км. Некоторые автопроизводители разрабатывают и выпускают ­вариаторы самостоятельно — в частности, Kia, Subaru и Аudi.

Если сравнивать с классическими гидромеханическими автоматами, то в целом вариаторы уступают им в надежности. И часто обходятся дороже в ремонте. Кроме того, вариаторы на бездорожье зачастую склонны к перегреву. Зато отлично подходят для эксплуатации в городе.

Роботы

Роботы можно разделить на две группы. Робот с одним сцеплением — это обычная «механика», у которой сцеплением и переключением передач управляет не водитель, а автоматика. Надежность такого агрегата в теории должна быть самой высокой среди АКП. Но практика это не подтверждает. Например, на редакционной Весте с роботом стояли уже три сцепления при пробеге меньше 45 тыс.км. Коробка Easytronic, которую устанавливали на Опели, мучили владельцев отказами по электронике. По скорости и комфорту переключения робот с одним сцеплением — худшая автоматическая коробка. Основное его преимущество — невысокая цена. Поэтому его ставят в основном на небольшие и недорогие автомобили.

Материалы по теме

Робот с двумя сцеплениями — более сложный и дорогой. За четные и нечетные передачи в такой коробке отвечают отдельные первичные валы и, соответственно, отдельные сцепления. Если вы, к примеру, двигаетесь на первой передаче, то на другом валу уже включена вторая! Благодаря этому переключение происходит за миллисекунды и рывки при этом не ощущаются.

В подобных коробках могут использоваться как сухие, так и мокрые сцепления. Сухие — менее надежные — иногда их приходится менять при пробеге 30 000 км, редко они дотягивают до 100 тысяч. «Мокрые» DSG, которые выпускает концерн Volkswagen, имеют сносный ресурс — около 150 тысяч км и даже больше при аккуратной манере езды.

Фордовские роботы Powershift с сухими сцеплениями не отличаются ни плавной работой, ни большим ресурсом. Поэтому Ford постепенно отказывается от коробок такого типа, предпочитая классические автоматы.

А вот корейцы, похоже, наоборот, готовы продвигать роботов — коробка 7DCT все активнее прописывается на новых моделях Kia и Hyundai.

Сравнение потребительских параметров основных типов АКП

Гидромеханика

Вариатор

Робот

С одним
сцеплением

С двумя
сцеплениями

ПЛЮСЫ

Отработанность конструкции, некритичность к большим крутящим моментам, живучесть при буксовании

Отсутствие переключений,
простота и дешевизна в сравнении с гидромеханикой

Простота, надежность, высокий ресурс. Допускает буксировку

Быстрые, незаметные переключ

Правила эксплуатации автомобиля с коробкой вариатором – Akpp Wiki

Бесступенчатая трансмиссия, или вариатор — это удобная КПП, позволяющая не отвлекаться на переключение передач и не ощущать их смену в процессе движения. При правильной эксплуатации такая коробка довольно надежна, но далеко не все водители знают разницу между вариатором, роботом и автоматом и умеют пользоваться ими. Поговорим подробнее о конструктивных особенностях вариатора и правилах эксплуатации, которые могут значительно продлить срок службы.

Конструктивные особенности

 

В этом типе трансмиссии нет шестерней разного диаметра. Внутри коробки размещаются два шкива, которые соединены ремнем или цепью. С их помощью крутящий момент двигателя передается колесам. Форма шкивов V-образная, поэтому при смене их взаимного расположения меняется радиус вращающихся поверхностей. Благодаря этому и происходит смена передач. Такой механизм обеспечивает максимально плавное переключение без рывков и толчков.

Процесс переключения передач управляется электроникой, а функцию сцепления выполняет гидротрансформатор или диски, находящиеся в трансмиссионной жидкости.

Особенности эксплуатации вариатора в разных режимах

Для движения вперед в подавляющем большинстве случаев используется режим “D”. Передаточное отношение выбирается автоматически и не требует от водителя какого-либо вмешательства. Многие вариаторы оснащены дополнительными режимами для движения вперед: спортивным, экономным, зимним. В соответствующих ситуациях лучше выбирать наиболее подходящие режимы.

Нейтральная передача используется при запуске двигателя. Также ее рекомендуется включать при длительном простое в пробках, но каждый раз при кратковременной остановке этот режим включать не следует.

Режим “Р” используется только при полной остановке автомобиля.

Переведение селектора в это положение препятствует самопроизвольному передвижению автомобиля. Об этом не нужно забывать, когда вы поставили автомобиль на стоянку.

При необходимости можно воспользоваться ручным режимом. Как таковых передач у вариатора нет, но можно включить повышенную или пониженную передачу.

Виртуальные передачи

Многие современные вариаторы оснащены так называемыми «виртуальными» передачами, позволяющими имитировать режим ручного переключения. Это достигается фиксацией ремня в определенных положениях, соответствующих определенным передаточным числам. «Виртуальные» передачи актуальны при обгоне на трассе, езде в сложных дорожных условиях. Они помогают контролировать автомобиль и преодолевать препятствия в ситуациях, когда электроника с этим не справляется. В таком варианте использования этой опции вреда для коробки нет.

Но есть любители практически постоянно ездить на ручном режиме. Поскольку электроника фиксирует ремень в определенных позициях, со временем в этих местах шкив изнашивается сильнее, особенно если водитель в большинстве случаев выбирает одну и ту же передачу. Это может привести к появлению рывков при движении. Следовательно, «виртуальные» передачи предназначены для использования в определенных ситуациях, а не постоянно. В таком случае это совершенно не влияет на срок службы коробки.

Обслуживание вариатора

Если механическая КПП не нуждается в особом обслуживании, вариатору нужно уделять достаточное внимание. Владелец такого автомобиля должен регулярно следить за уровнем трансмиссионной жидкости и своевременно проводить ее замену. Если не менять масло или использовать жидкость низкого качества, износ деталей существенно увеличивается, а срок службы агрегата сокращается. Это связано с тем, что со временем в масле появляется взвесь из металлической стружки, которая может привести к появлению царапин на деталях и выходу из строя электронной части.

Когда нужно менять масло, прочитайте в сервисной книжке вашего авто. Обычно производители указывают цифру порядка 60 тыс. км пробега. Но практика показывает, что при езде по отечественным автодорогам менять трансмиссионную жидкость нужно в 1,5-2 раза чаще.

Посоветуйтесь с автомехаником и выполняйте его рекомендации. Лучше поменять жидкость раньше, чем с задержкой.

Обслуживайте вариатор на авторизированных станциях техобслуживания. В таких сервисах используют оригинальное масло хорошего качества. Трансмиссионные жидкости, приобретенные у случайных продавцов, могут нанести вред коробке передач.

Не менее важно следить за чистотой радиатора. Если он забился пылью, тополиным пухом иди другими сторонними элементами, то перегрев трансмиссии может возникать даже при езде в обычном режиме. Чистоту радиатора нужно проверять таксе после длительных поездок в грязную погоду.

Как правильно начинать движение на вариаторе

В зимнее время нельзя начинать движение сразу после запуска двигателя. Дело в том, что при низких температурах масло становится более вязким, необходимо время, чтобы из картера оно поступило во все узлы. Запустите двигатель и дайте машине прогреться не менее 3 минут. Только после этого можно плавно трогаться с места.

Быстрый разгон

Вариатор не любит интенсивных нагрузок, но, если вам нужно резко разогнаться, никогда не делайте это на непрогретой коробке. Холодное вязкое масло не может быстро заполнить все каналы, поэтому часть деталей при такой нагрузке останется без смазки. Следует знать, что коробка прогревается не так быстро, как двигатель. Особенно это нужно учитывать в холодную погоду.

Буксировка на вариаторе: да или нет?

Тянуть автомобиль с вариатором на буксире или тянуть другое транспортное средство категорически не рекомендуется. Это приводит к перегреву коробки и ее выходу из строя. Если в пути случилась неприятность, дешевле вызвать эвакуатор, чем потом ремонтировать коробку.

Если вы хотите буксировать прицеп, обязательно ознакомьтесь в максимальной разрешенной массой в инструкции производителя и не превышайте ее. Слишком тяжелый прицеп вызовет те же последствия, что и буксировка другого автомобиля.

Как вариатор относится к бездорожью

Многие владельцы кроссоверов или внедорожников с вариаторами стремятся испытать свое транспортное средство на бездорожье. Но следует знать, что бесступенчатая трансмиссия не приспособлена к таким условиям эксплуатации. Езда по ухабам часто приводит к механическим повреждениям коробки передач, а пробуксовка вызовет перегрев, последствия которого могут быть катастрофическими.

Если вы попали в сложные дорожные условия, нужно управлять автомобилем аккуратно, ехать максимально плавно. Автомобиль с вариатором не является полноценным внедорожником. Если вы хотите эксплуатировать транспортное средство в сложных дорожных условиях, лучше приобретите механику.

Если вы застряли в снегу или грязи, не стоит пытаться выехать в раскачку, как это привыкли делать владельцы МКПП. При многократном переключении с передней на заднюю передачу быстро выходят из строя шлицевые соединения, поэтому постарайтесь найти другой вариант, который позволит продолжить движение.

Агрессивная манера вождения: быть или не быть?

Любителям резких разгонов и торможений вариатор не подойдет. Эта коробка рассчитана на более спокойную, размеренную езду. При агрессивном стиле вождения на шкивах появляются задиры, что приводит к рывкам при движении. Также страдают валы и подшипники, высок риск перегрева и поломки электроники. Любителям погонять вариатор однозначно не подходит.

Состояние датчиков — это важно

Работа контроллеров очень важна при эксплуатации автомобиля с вариатором. Если поломан датчик уровня масла в КПП, то водитель может вовремя не увидеть проблему, что приведет к масляному голоданию и быстрому износу деталей.

Не менее важную роль играет датчик скорости. Если он вышел из строя, КПП обычно переходит в аварийный режим. Если это произошло на высоких оборотах двигателя, может разорваться ремень вариатора.

Если в вашем автомобиле выявлены проблемы с контроллерами, нужно как можно скорее произвести их замену, ведь каждый датчик важен и выполняет определенную функцию.

Подведем итог

Вариатор — довольно удобная и надежная трансмиссия, но подходит она не всем автовладельцам. Для водителей, предпочитающих спокойную езду и уделяющих внимание техническому обслуживанию такая коробка отлично подойдет и долго будет служить верой и правдой. Но для любителей бездорожья, высоких скоростей, агрессивного стиля вождения и буксировки вариатор — не лучший выбор. Таким водителям лучше присмотреться к механике, ведь при покупке вариатора может настигнуть глубокое разочарование и большие непредвиденные расходы.

Срок службы вариатора в многом зависит от условий его эксплуатации. Если строго соблюдать рекомендации, данные в этой статье, то трансмиссия не будет создавать проблемы. Но если игнорировать правила пользования коробкой передач, то финансовые и временные затраты на ремонт будут колоссальными.

Это может Вас заинтересовать

Пять вещей, которые нельзя делать на вариаторе — Российская газета

Автомобилей с вариаторными трансмиссиями на российском рынке становится все больше. Можно сказать, что этот тип трансмиссии пошел в народ после того, как ею стали комплектовать свои массовые модели компании Nissan, Renault и АвтоВАЗ. При этом такие коробки не зря считают «нежными» в сравнении с теми же гидромеханическими «автоматами». В этой статье мы расскажем, что точно не нужно делать, если вы хотите продлить жизнь вариаторной трансмиссии вашего автомобиля.

Чтобы лучше понять смысл наших рекомендаций, объясним в двух словах суть конструктива вариаторной коробки передач (CVT). Вариаторы бывают нескольких типов: (клиноременные со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные). Ремень или цепь ходит по шкивам с переменным рабочим диаметром, позволяя изменять передаточное отношение плавно в широких пределах. Отсюда известная особенность CVT — такая коробка значительно капризнее к нагрузкам, чистоте и температуре масла, чем «автоматы» и «роботы». Так каких же ошибок следует избегать?

Редкая смена масла

Чистое масло необходимо вариаторным трансмиссиям, как свежий воздух человеку. Ведь работа узла на грязном или некондиционном масле заметно ускоряет старение ремня/цепи и конусов.

Грязь и пыль от фрикционов забивает каналы, как свиной жир. К тому же загрязненное масло хуже выполняет антифрикционные действия, что может спровоцировать проскальзывание ремня на конусах вариатора.

Помните также о том, что цепь хоть и крепче ремня, но требовательнее к качеству масла. Соответственно, если автопроизводитель рекомендует менять масло в вариаторе каждые 60 тыс. пробега, то при интенсивной эксплуатации этот лимит имеет смысл уменьшить вдвое или как минимум на треть. Понятно также, что лить в такую коробку можно только то масло, которое рекомендовано производителем.

Агрессивная езда

Нередко проблемы с вариаторными коробками возникают, если владелец практикует активную, а подчас даже экстремальную езду с резкими стартами, кик-даунами, выкручиванием двигателя до отсечки.

Как следствие, ремень или цепь могут проскальзывать и его протектор истирать хонингованные поверхности конусов. Этот процесс вполне можно уподобить следам шипов от покрышек, которые автомобиль оставляет на асфальте при резком старте. Длительные поездки на высоких скоростях машинам с вариаторными коробками тоже не рекомендованы, поскольку такой стиль езды рано или поздно приговорит подшипники валов и вызовет перегрев системы.

Пробуксовка

Автомобили с вариатором не любят пробуксовки, особенно длительные, при езде в тяжелых внедорожных условиях. Что происходит в таких случаях? Если автомобиль забуксовал в грязи, песке или снегу, обороты двигателя, связанного с вариатором, остаются примерно на одном уровне, меняются лишь передаточные числа CVT. Скорость вращения колес при этом может достигать нескольких десятков, а то и сотню км/ч.

Когда же одно или несколько колес наконец оказываются на твердой поверхности, скорость их вращения резко падает. А разница в оборотах при таком раскладе гасится именно вариатором. Читай — происходит экстремальное воздействие на ключевые элементы коробки: начиная от ремня или цепи вариатора, заканчивая ведущим и ведомым шкивами.

Логично, что срок службы трансмиссии значительно сокращается, возможны также растяжение и обрыв ремня вариатора. Кроме того, штурм скользких холмов провоцирует излишний разогрев масла, как следствие идет нагрев шкивов и ремня/цепи, которые могут опять-таки проскакивать, задирая поверхности шкивов. Добавим, что современные вариаторные коробки, дооснащенные гидротрансформатором, хоть и минимизируют негативные последствия пробуксовок, исключая жесткую связку двигателя и трансмиссии при старте, не способны сгладить рывки, возникающие с резким усилением сцепления на сильно раскрученных колесах.

Буксировка

Буксировать тяжелые прицепы и другие автомобили, особенно при движении в горку на машинах с вариаторами также не рекомендуется. Как и в случае с пробуксовкой на бездорожье, на шкивы, ремень или цепь идут сильные температурные воздействия. Кроме того, в мануалах ряда моделей не случайно упоминается, что при буксировке прицепа не следует превышать скоростные ограничения, скажем, не выше 70 км/час вне населенных пунктов и не более 90 км/ч на автомагистралях.

Если все же буксировать прицеп или тащить на «галстуке» другую машину остро необходимо, помните, что следует избегать резких нажатий на «газ». Наконец, в качестве буксируемого объекта автомобиль с вариатором также использовать не следует. Точнее, буксировка автомобиля с вариатором допустима, лишь если у последнего включен двигатель. В противном случае имеем масляное голодание узла, ведомый вал коробки будет вращаться от колес, и ремень или цепь буквально проточат неподвижный и не смазываемый вал от двигателя. Поэтому транспортируем машину с вариатором либо на эвакуаторе, либо методом частичной погрузки.

Спешка зимой

Зимой, при температуре воздуха ниже минус 15 градусов, следует уделить повышенное внимание прогреву не только мотора, но и вариаторной трансмиссии. В противном случае вы начинаете движение, когда масло в коробке излишне густое.

Поверхности конусов будут смазываться недостаточно, соответственно, ремень или цепь могут проскальзывать и оставлять микрозадиры. Кроме того, при отсутствии должного прогрева увеличивается нагрузка на привод насоса, а тот будет нагнетать излишнее давление в системе.

Так могут выйти из строя клапаны гидроблока или резиновые уплотнения. И, кстати, прогреть вариатор можно и нужно также и в движении. Примерно первые пять километров в морозное утро едем неспешно, плавно, избегая резких стартов и ускорений. Еще один быстрый способ прогрева вариатора — включение режим D или R на стоянке одновременно с постановкой машины на «ручник» или уперев колеса в бордюр. Такой способ может показаться радикальным, однако он рекомендован, если машина засела в снегу (например, в нерасчищенном дворе), и вам нужно выехать их ловушки, сохранив здоровье CVT.

что это такое, принцип работы и устройство

Трансмиссия в автомобиле обеспечивает возможность изменения крутящего момента и передачу его на ведущие колеса. И одним из основных ее элементов является коробка передач. Причем данный узел, используемый на авто, бывает нескольких типов – механическая, автоматическая, роботизированная, вариаторная. Что касается последней, то появился такой тип КПП не так уж и давно, но при этом активно завоевывает популярность. Далее мы разберемся, что такое вариаторная коробка передач, как она работает, чем хороша и какие у нее минусы.

Вариатор (также известный как Continuously variable transmission или CVT) — далеко не новый тип трансмиссии на автомобилях. Первая такая коробка появилась в 1959 году, но из-за невозможности в то время решить некоторые технические проблемы, распространения данная КПП на автотранспорте не получила, зато она оказалась неплохим вариантом для мототехники, в частности – скутеров. Вторая попытка использовать вариаторную коробку на авто была в 1984 году. И так постепенно данный тип КПП заинтересовал автопроизводителей и все чаще его стали использовать.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Главная особенность этой коробки – плавная бесступенчатая смена передаточного числа. То есть, если в других типах повышение или понижение числа выполняется на заданные значения, так называемые ступени, то в вариаторе их нет. Благодаря этому она способна более точно производить передачу усилия от силовой установки к ведущим колесам.

На автомобилях распространение получило два типа вариаторных КПП – клиноременные и тороидные, при этом первые более распространены.

Работа клиноременного вариатора построена на передаче передаточного числа при помощи специального ремня, установленного между двумя шкивами. Первый шкив является ведущим и связан он с силовой установкой, а второй – ведомый, обеспечивающий дальнейшую передачу усилия на колеса.

Схематичное изображение работы вариаторной коробки передач

Изменение числа производится за счет меняющегося диаметра шкивов. Для этого каждый из шкивов сделан разборным и состоит он из двух половин конической формы, которые посажены на вал. Схождение-расхождение этих половин позволяет менять диаметр в точке контакта шкива с ремнем.

Работает все так: при начале движения должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие. Для этого половины ведущего шкива разводятся, а поскольку форма их коническая, то в точке контакта диаметр шкива будет минимально возможным. Половины ведомого же наоборот – сведены, что обеспечивает в месте взаимодействия ремня со шкивом максимальный диаметр. В результате для того, чтобы ведомый шкив сделал один оборот, ведущему необходимо их сделать несколько. Но при этом и нагрузка на двигатель минимальна.

Анимация илюстрирующая принцип работы вариаторной коробки передач

По мере набора скорости передаточное число должно меняться в меньшую сторону, что обеспечивает снижение тягового усилия, но повышает скорость вращения на ведомом валу. Для этого половины ведущего шкива начинают сходиться, что приводит к увеличению диаметра в точке контакта, а ведомого – расходиться.

При максимальном диаметре ведущего шкива и минимальном – ведомого, за один оборот первого, второй сделает их несколько, поэтому скорость вращения – максимальная, но и нагрузка на двигатель больше. Таким образом, за счет изменения диаметров достигается бесступенчатая смена передаточного числа.

В тороидном типе вариатора конструкция несколько иная. У него передача усилия выполняется роликами, зажатыми между валами, имеющими тороидную форму и расположенными на одной оси.

Nissan Motors Extroid CVT — Тороидный тип вариатора

Изменение передаточного числа обеспечивается за счет смены положения роликов. Максимальное тяговое усилие обеспечивается в положении роликов, когда они повернуты в сторону ведомого вала. За счет тороидной формы валов, у ведущего в точке контакта с роликом диаметр будет минимальным, а у ведомого – максимальный.

Для уменьшения передаточного числа и увеличения скорости вращения, ролики поворачиваются в сторону ведущего вала, при этом диаметры в точках контакта изменяются.

Устройство вариаторной коробки передач

Поскольку клиноременные вариаторы более распространены, то дальше и будем рассматривать их конструкцию. Такая коробка передач состоит их нескольких основных составных частей. И первая из них – сцепление, без которого не обойтись, поскольку оно обеспечивает возможность отключения силовой установки от трансмиссии.

Наибольшее распространение на вариаторных коробках получило гидротрансформаторное сцепление, которое также используется и на автоматических и роботизированных коробках. Но некоторые автопроизводители используют и другие типы сцепления — центробежное, электромагнитное или многодисковое «мокрое».

Вариаторная коробка в разрезе.

Основной составляющей КПП является сам вариатор, и главным элементом в нем считается ремень, поскольку именно он обеспечивает передачу. Хотя и ремнем его можно назвать лишь условно. А все потом, что состоит он из металлических лент, соединенных между собой особыми фасонными частями, имеющими форму бабочки и придающих ремню клиновидную форму. Рабочей частью у него являются боковые поверхности, которые контактируют с поверхностями половин шкивов и обеспечивают передачу вращения за счет сил трения. 

Некоторые производители вместо ремня используют цепь, при этом сама коробка с таким элементом привода называется клиноцепной. Особенностью цепи является то, что она состоит из большого количества звеньев, что обеспечивает малый радиус изгиба. Рабочая поверхность у нее – торцевая.

Поскольку все элементы вариатора работают под значительными нагрузками, то изготавливаются они из высокопрочной стали, что позволяет значительно повысить ресурс коробки.

В разных конструкциях вариаторов перемещение половин шкивов по валам обеспечивается за счет усилий, которые создаются пружинами, жидкостью или за счет центробежной силы.

Еще один вариатор в разрезе (реальное фото).

Одной из основных проблем вариатора – отсутствие реверсного вращения ведомого вала. Поэтому, чтобы решить ее и обеспечить автомобилю возможность движения задним ходом, в конструкцию коробки включена планетарная передача, позволяющая менять направление вращения. Но при этом наличие такого механизма значительно усложняет конструкцию коробки, но и без него не обойтись.

Последней составной частью вариатора является механизм управления. На данном типе коробки передач используется электронное управление, которое полностью контролирует работу вариатора, обеспечивает синхронное изменение диаметров на шкивах, включает и отключает сцепление и планетарный редуктор.

Управление же коробкой осуществляется селектором, которым задаются режимы работы, аналогичные автоматической коробке. То есть, водитель задает режим, а электронный механизм управления выполняется его на вариаторе.

Видео о вариаторной коробке переключения передач

Плюсы и минусы вариаторной коробки передач

Плюсами вариаторной коробки передач являются:
  • Плавность набора скорости, отсутствие рывков;
  • Более интенсивный разгон;
  • Легкость управления;
  • Топливная экономичность;
Но есть у такого типа трансмиссии и свои минусы:
  • Сложность и дороговизна ремонта;
  • Невозможность работы с двигателями большой мощности;
  • Чувствительность к условиям эксплуатации;
  • Надобность в постоянном контроле и своевременной замене смазочных материалов.

Похожие публикации

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

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

Содержание статьи

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.

Регулятор давления топлива:описание,фото,назначение,устройство
Выхлопная система: описание,фото,назначение,тюнинг
Датчики давления в шинах: комфорт или мука?
Как правильно использовать турбокомпрессор?

Вариатор: устройство, виды, принцип работы вариаторной коробки передач

Вариатор или вариаторная КПП представляет собой бесступенчатую трансмиссию, позволяющую автоматически регулировать передаточное число для преобразования крутящего момента, передаваемого от двигателя на колеса автомобиля.

Как правило, вариаторные КПП устанавливаются на легковых авто, квадроциклах, мотороллерах и снегоходах. Если мы говорим об автомобилях, то в большинстве случаев они  могут оснащаться клиноременным или тороидным (были попытки, но на сегодняшний день все они, похоже, прекращены) вариатором.

Наиболее популярным стал клиноременный вариатор, который впервые был установлен в автомобилях марки DAF в начале 60-х годов 20 столетия.

Да, вариаторы были изобретены очень давно, еще в 19 веке, но их не использовали из-за того, что наиболее простую конструкцию имеет клиноременный вариатор, но у него проблема всегда были, и остается до сих пор, но об этом чуть позже.

Устройство вариатора

Конструкция вариаторной коробки передач достаточно проста и состоит из следующих деталей и механизмов:

  • раздвижные шкивы – щеки, клиновидной формы, которые расположены на валу;
  • механизм для обеспечения вращения колес и установки рычага акселератора в нейтральном положении;
  • механизм для переключения заднего хода;
  • система управления

Вообще, видов вариаторов придумано достаточно много, порядка десяти, но реальную путевку в жизнь, по всей видимости, получит только клиноременный вариатор и его модификации такая, как, например, клиноцепной вариатор.

Схема: Audi AG

Клиноременный вариатор

Для начала рассмотрим устройство клиноременного вариатора, как одной из самых перспективных КПП в будущем. Такой тип вариатора представляет собой соединенные ремнем шкивы и, собственно, все.

Простота конструкции, ее дешевизна и весьма неплохая надежность — все это плюсы клиноременного вариатора, добавьте сюда максимальную эффективность работы двигателя, да еще и обеспечивает экономию топлива по сравнению с механической КПП и АКПП при одинаковой динамике езды.

Полагаю, теперь понятно, почему вариаторам прочат отличное будущее. Но не все так безоблачно. Есть в вариаторе проблемы, которые решаются до сих пор…

Надежность ремня

Ремень испытывает большие нагрузки, поэтому он должен быть очень прочным. До недавнего времени ремень для вариаторов изготавливался так же, как и все остальные ремни, используемые в двигателе для привода различных систем, он был матерчато-резиновым.

Естественно, что он не мог долго воспринимать серьезные нагрузки. Ремень растягивался, рвался довольно быстро, поэтому вариаторы ставили только на маломощные двигатели.

Но потом придумали стальной клиновидный ремень и ремень в виде цепи, что позволило использовать вариаторы на довольно мощных автомобилях, например, Nissan выпускает с вариаторами автомобили с мощностью двигателя 262 л.с., что для большинства автолюбителей, учитывая наши налоги на автомобиль, запредельная мечта.

Устройство стального ремня для вариатора

Вариаторная цепь

Высокий температурный режим работы

Зацепление ремня и шкивов в вариативной коробке происходит за счет сил трения, а это, как все мы знаем, приводит к повышению температуры.

До сравнительно недавнего времени не было технологий, чтобы сделать шкивы и стальной ремень достаточно прочными, чтобы они не разрушались в местах контакта.

В добавок к этому было изобретено специальное масло, которое не снижает трение, а наоборот, увеличивает его. Это необходимо для того, чтобы ремень не проскальзывал, а цеплялся за шкивы.

Помимо этого высокая температура оказывает негативное воздействие на электронный блок управления и частенько, к сожалению, выводит его из строя.

Очень много грязи

Ввиду того, что в вариаторе постоянно трутся с большим усилием ремень и шкивы, то очень быстро накапливаются частички металла, которые сильно загрязняют масло.

Грязное масло, как вы понимаете, начинает разрушать, по сути, всю коробку. Эта проблема решается установкой фильтров, очищающих масло.

Пока вариаторы все же уступают в надежности механике и автоматам, но, тем не менее, компании не прекращают попыток усовершенствовать их, поскольку уж очень заманчивы их плюсы.

Вариаторы, которые сейчас устанавливаются на Nissan при умеренной езде и своевременном техническом обслуживании способны проходить 200.000 км, что не так уж и мало, если разобраться.

Итак, вернемся к работе вариатора клиноременного типа…

Шкивы образуется дисками конической формы, способными совершать движения на сближение/расхождение, с целью изменения диаметра шкива. Диски приводятся в движение вдоль вала гидроцилиндром.

Для соединения шкивов применяется клиновидный ремень, состоящий из тонких полос, изготовленных из металла и связанных между собой специальными пластинками. Вращающий момент достигается благодаря трению, которое возникает между поверхностями шкива и ремня.

На колеса в современных вариаторах вращение передается с помощью гидротрансформатора и  дифференциала.

Включение задней передачи на вариаторе выполняется при помощи планетарки заднего хода. Блок управления предназначен для реализации основных функций вариаторной КПП – управления сцеплением, осуществления контроля над работой редуктора, изменения положения шкивов с учетом рабочих режимов двигателя.

Как уже ранее упоминалось, различают два вида приводных вариаторов – клиноременный и клиноцепной.

Клиноцепной вариатор оснащается цепью, состоящей из металлических звеньев (или пластин), соединенных осями клиновидной формы. Подобная конструкция цепи является более гибкой и эффективной для преобразования и передачи вращательного момента на колеса.

Если в клиноременном вариаторе, вращение колес обеспечивается за счет толкательного усилия, то в клиноцепном вариаторе – благодаря тянущему усилию.

Клиноцепные вариаторы использует на своих автомобилях Audi и Subaru.

Тороидный вариатор

Такой тип вариатора состоит из двух валов (дисков, похожих на бублик) клиновидного типа, один из них является главным, другой – ведомым. Между валами расположены ролики, совершающие передвижения в вертикальном направлении, а также вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси.

Передаточное число в вариаторе данного вида изменяется за счет выбранного положения роликов, а также их радиусов. Иными словами, когда ролик соединяется с маленьким радиусом главного вала и большим радиусом второстепенного вала – происходит переключение на низкую передачу.

Выбор высокой передачи осуществляется в обратном порядке. Переход на прямую передачу происходит в том случае, когда ролик соприкасается с валами в одном радиусе.

Сложная конструкция и отсутствие технологий и материалов, способных выдержать нагрузки в таком устройстве пока заставили производителей отказаться от этого вида вариаторов, но такие автомобили существовали в реальности и выпускались массово, например Nissan Cedric.

Принцип работы вариатора

Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.

Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.

Для разгона необходимо сделать все наоборот:  у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.

Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.

Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы. Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.

Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.

В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.

Для наглядности пара видео с Youtube:

Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?

Для начала запишитесь на тест-драйв и прокатитесь на каком-нибудь автомобиле с вариатором. Если вам понравится то, как этот автомобиль набирает скорость, как он управляется, то задуматься о машине с вариатором стоит.

Зная, что у вариаторов до сих пор есть проблемы с долговечностью, то приходит в голову мысль о том, что если машина новая или прошла совсем немного, то брать ее стоит. Если же пробег у автомобиля более 50000 км, то уже стоит задуматься.

Стоит так же учесть и условия эксплуатации автомобиля. Если вы ездите по хорошим дорогам, не перегружаете автомобиль, не используете его в качестве такси, то взять вариатор и насладиться его преимуществами можно.

Если же вашему автомобилю суждено испытывать различного рода перегрузки, то лучше присмотреться к автоматической или механической коробке передач.

Описание бесступенчатой ​​трансмиссии

(CVT)

Бесступенчатая трансмиссия

(CVT) хвалят за возможность обеспечить плавное вождение и повысить топливную экономичность, но без фиксированных передаточных чисел, как они работают?

IN A NUTSHELL, бесступенчатая трансмиссия, или вариатор, не предлагает фиксированных передаточных чисел, таких как механическая коробка передач, автоматическая трансмиссия или DSG (Direct Sequential Gearbox, новый тип автомобилей). Скорее, вариатор позволяет двигателю транспортного средства работать с наиболее эффективными оборотами в минуту (об / мин) в диапазоне скоростей транспортного средства.Наиболее очевидное применение CVT — это когда вы пытаетесь обеспечить максимальную топливную экономичность, поэтому Subaru использует парные двигатели Boxer и полный привод (полный привод добавляет вес и может повлиять на расход топлива, увеличивая относительный расход топлива Subaru по сравнению с внедорожником без полного привода в том же сегменте) с вариатором.

В этой статье используется простой английский, чтобы объяснить, как работает вариатор, почему производители используют его и как вождение автомобиля с ним требует некоторого привыкания.

Как работает автоматическая коробка передач

Обычная автоматическая коробка передач использует передачи для согласования скорости двигателя со скоростью движения. На низкой скорости двигатель вращает маленькую шестерню, которая соединена с большой шестерней, которая вращает колеса через другие компоненты трансмиссии. На каждый оборот маленькой шестерни большая шестерня вращается лишь на небольшую долю. Это похоже на использование пониженной передачи на велосипеде. А когда вы ведете машину на первой (самой низкой) передаче, вы знаете, что можете достаточно сильно увеличить обороты двигателя и машина не едет очень быстро — причина в этом.

На более высокой скорости все наоборот. Теперь двигатель вращает большую шестерню, соединенную с малой шестерней, поэтому при каждом обороте большей шестерни меньшая шестерня поворачивается несколько раз. По ходу движения вы поймете, что на высшей передаче вашему двигателю требуется только 3000 об / мин на 100 км / ч, тогда как 3000 об / мин на первой передаче вы увидите только на скорости около 25 км / ч.

Между первой и высшей передачами есть другие передаточные числа, и в наши дни их обычно всего шесть, но в некоторых новых автоматах их целых девять.Комбинации передач тщательно подбираются таким образом, чтобы двигатель оставался в наилучшем диапазоне оборотов по мощности, крутящему моменту (усилию поворота) или эффективности. Но это всегда компромисс, даже с девятью скоростями. Кроме того, автопроизводители прилагают массу усилий, чтобы сгладить переключение передач, а также сделать их быстрее.

Таким образом, стандартная автоматическая коробка передач в некоторой степени скомпрометирована, поскольку двигателю приходится выбирать только несколько передаточных чисел. Причина, по которой это не идеально, заключается в том, что двигатели лучше всего оптимизированы для работы только в узком диапазоне оборотов.Чем шире диапазон оборотов двигателя, тем больше приходится идти на компромиссы. Это как и все остальное многоцелевое; Вы покупаете объектив камеры с фокусным расстоянием от 18 до 300 мм, и он никогда не будет так хорош, как два объектива с диаметром 18 и 300 мм соответственно. Существуют всевозможные технологии, помогающие двигателям работать в диапазоне оборотов, например, регулируемые фазы газораспределения, но, тем не менее, фундаментальная проблема остается.

Почему вариатор лучше?

Введите CVT или бесступенчатую трансмиссию.В этом дизайне полностью отсутствуют шестерни. Вместо двух шестерен здесь два шкива, соединенных ремнем. Двигатель вращает один шкив, а другой соединен с остальной трансмиссией с колесами. Магия вариатора заключается в том, что размер шкивов может меняться от маленького до большого, а между ними может быть бесконечное количество размеров.

Итак, сначала шкив двигателя будет маленьким, а второй — большим, как и на первой передаче. Но по мере того, как автомобиль набирает скорость, шкив двигателя плавно уменьшается в размерах, как и другой шкив.Фактически, вы все время переключаете передачу. Есть несколько разных способов добиться различий в размерах шкивов, но основной принцип всегда один и тот же.

Для водителя это означает, что двигатель может сразу перейти на лучший диапазон оборотов для данной ситуации. Обычно этот диапазон оборотов обеспечивает максимальную эффективность, максимальную мощность или максимальный крутящий момент. Оказавшись в благоприятном диапазоне оборотов, двигатель просто сохраняет свои обороты, и передачи «переключаются» по мере изменения относительных размеров двух шкивов.Результат — более плавный, эффективный и быстрый ход по сравнению с обычным автоматом. Однако есть и обратная сторона: потери энергии из-за трения больше у вариатора — от 5 до 15% в зависимости от типа, тогда как с обычными передачами они больше 2-5%. Как всегда, развитие сокращает разрыв, и тот факт, что вариатор позволяет двигателю оставаться на оптимальных оборотах, изменения более чем компенсируют дополнительную потерю эффективности.

Итак, все должны быть счастливы, верно?

Нет.

Проблема с вариатором

Вариаторы иногда ужасно себя чувствую; как будто тянется резинка, и многие водители думают, что с машиной что-то не так. Это связано с тем, что, когда вы тронетесь с места, двигатель сразу перейдет к точке оборотов и останется там, пока машина разгоняется. Это ощущается и звучит так, будто в машине пробуксовывает сцепление или неисправна автоматическая коробка передач. Это немного похоже на прогулку на лодке с небольшим подвесным двигателем: вы набираете обороты подвесного двигателя, и обороты остаются прежними, пока лодка набирает скорость.Вы также не получите такой скорости управления дроссельной заслонкой, если увеличите или уменьшите обороты, а это иногда непопулярно среди водителей. Короче говоря, никому не нравится опыт CVT, по крайней мере сначала, потому что он ужасно противоречит всему, к чему они привыкли.

Таким образом, производители обходят проблему, искусственно создавая «шестеренки» в своих вариаторах. Проще говоря, это предварительно заданные точки, в которых конструкторы решают, что два шкива будут иметь определенные относительные размеры, как и обычные шестерни. Затем они настраивают вариатор так, чтобы фиксировать эти размеры шкивов, и, когда обороты двигателя заканчиваются, он «переключает передачу» на следующий набор относительных размеров шкивов.

Разве это не просто разрушает суть вариатора?

Ну да, но не совсем. Во-первых, эти «шестерни» представляют собой не что иное, как программные настройки в компьютере, определяющие относительные размеры двух шкивов, а не физически блокирующие шестерни. Таким образом, «передаточные числа» можно изменить в любое время, что немного проще, чем физически менять куски металла, называемые шестернями. Subaru проделала этот трюк с WRX, который в экономичном режиме имеет шесть скоростей, а в режиме производительности — восемь.Также Toyota утверждает, что вариатор Corolla имеет семь скоростей. Это вроде как есть, но они могли так же легко поставить туда 16 скоростей, но никто бы не воспринял это всерьез — это удивительно, но вариаторы — хороший пример того, где маркетинг превосходит хорошую логическую инженерию.

В любом случае, нам нужно изучить, почему Subaru выбрала, по-видимому, нелогично, шесть скоростей для эффективности и восемь для производительности. Почему не по восемь на каждого? Линии ответа в самом сердце системы вариатора.В режиме повышения эффективности вариатор в WRX не совсем соответствует увеличению оборотов и увеличению скорости. Вы можете видеть, как скорость автомобиля меняется, а обороты остаются неизменными в каждом из шести передаточных чисел. Это небольшая, но важная мера экономии топлива. На самом деле это не заметно, если вы его не ищете — иначе водители будут расстроены — и, конечно, было бы лучше не иметь передач и поддерживать двигатель только в одном диапазоне оборотов, но мы обсуждали, почему этого не делают.

В режиме производительности Subaru заблокировал вариатор — любое изменение оборотов означает изменение скорости.Относительный размер шкивов изменяется только в восьми заранее заданных передаточных числах («шестеренках»). Эффект представляет собой более прямую связь между педалью газа и скоростью и ощущение увеличения оборотов точно по мере увеличения скорости — это то, что ищут водители, ориентированные на производительность и спортивные состязания, хотя иронично, что желаемый эффект на самом деле медленнее и менее эффективен. .

Коробки передач CVT также не могут обрабатывать такую ​​же мощность, как обычные коробки передач, хотя это постепенно меняется.Это одна из причин, по которой вы не видите их на мощных автомобилях или больших грузовиках. Вариаторы часто встречаются в небольших автомобилях и внедорожниках. Их часто используют в небольших промышленных транспортных средствах, таких как легкие тракторы, и вы также видите их на снегоходах. Небольшой внедорожник Tomcar