0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство автомобиля – «ВАРИАТОР: Бесступенчатая трансмиссия»

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия. Что такое, зачем, и как правильно использовать.

Наверняка часто в спецификациях автомобиля наряду с привычными коробками «автомат» и «механика» вы видели загадочную аббревиатуру CVT. Что это такое, мы расскажем в данной статье. Continuously Variable Transmission, он же CVT он же — вариатор, или его более длинное название — бесступенчатая трансмиссия является разновидностью автоматической трансмиссии. СРеди его особенностей, более плавные ход автомобиля, за счет отсутствия передач, и обеспечение больше полезной мощности, а так же меньший расход топлива, чем в обычной автоматической коробке передач.

Принцип работы CVT или вариатор

При работе стандартной автоматической коробки существует набор передач, обеспечивающий заданное количество скоростей (передаточных чисел). Происходит переключение передач в зависимости от ситуации, чтобы обусловить оптимальное передаточное для каждого из сценариев движения. Так, начальные передачи, (нижние) используются для того, чтобы начать движение, средние, для обгона и набора скорости, а высокие для экономии топлива, либо при езде на высоких скоростях.

В случае с вариатором, вместо шестерен существуют 2 шкива в форме пары конусов с переменным диаметром. Один из них соединяется с двигателем, а второй с приводными колесами. Между шкивами, которые обращены тонкими концами друг к другу, используется приводной ремень (часто металлический). Половинки каждого шкива подвижны, и при их сближении ремень передвигается все выше по конусу шкива, тем самым делая больше посадочный диаметр шкива.

В след за изменением рабочего диаметра изменяется и передаточное число, эта система похожа на велосипедную, когда цепь переключается с меньших звездочек на большие и наоборот. В случае уменьшения рабочего диаметра ведомого шкива и увеличения ведущего, следует уменьшение передаточного числа. Иными словами большие обороты двигателя дают меньшую частоту вращения колес, что необходимо для старта автомобиля с места. В процессе набора скорости шкивы изменят свой диаметр, что ведет к снижению оборотов двигателя по мере роста скорости. В отличии от стандартной автоматической коробки, вариатор делает это плавно, вместо изменения передаточного числа поэтапно.

Как управлять автомобилем с вариатором

К счастью, схема управления автомобиля с CVT не отличается от аналогичной в автомобилях с автоматом. Там теже две педали газа и тормоза, и стандартная схема переключения коробки P — R — N — D -L. Единственная разница это отсутствие переключения передач — все происходит плавно, как в электрокарах. В первый раз это может быть слегка непривычно.

Преимущества бесступенчатой трансмиссии

Из-за того, что привычных поэтапных переключений не происходит, бесступенчатая трансмиссия варьирует количество оборотов по необходимости, тем самым достигается максимальная мощность и топливная экономичность. Более быстрый разгон при большей экономии топлива даже по сравнению с механической трансмиссией.

Недостатки CVT

До этого момента могло показаться, что это волшебная система, которая призвана спасти автолюбителей. Однако, как и в большинстве сложных механизмов, здесь присутствуют недостатки. Одна из главных проблем, это то, что первые партии таких трансмиссий имели ограничение по мощности и вызывали большие вопросы в плане надежности и срока работы. На данный момент, по заверениям специалистов Nissan, эти «болячки» ушли в прошлое, и надежность сопоставима с традиционными трансмиссиями.

Немножко истории

Такую трансмиссию схематично изображал еще Леонардо да Винчи еще в 1490 году. Первым же использованием трансмиссия обязана голландскому автопроизводителю DAF в 1950 годах. Однако в то время, из за ограничений, не возможно было использовать эту коробку с двигателями мощнее 100 л.с. В конце 80х годов добралась до малолитражек хонды, однако только в 2000х была модифицирована и усовершенствована для использования с более серьезными двигателями. На данный момент используется такими производителями как Nissan, Audi, Honda, Mitsubishi, и другие марки.

Автотехцентр Сокольники осуществляет весь спектр работ по ремонту вариаторов!

Устройство автомобиля –
«ВАРИАТОР: Бесступенчатая трансмиссия»

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?

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.

Что такое вариатор для автомобиля

Устройство и принцип работы

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (одной или двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали свою конструкцию вариатора и применяют вместо ремня цепь или набранный из металлических пластин ремень, но принцип не меняется.

Почему клиновидный ремень

Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и «вклинивается» в шкив своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним.

Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Как изменяется передаточное число

Устройство ведущего шкива таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше от центра шкива. Ведомый шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках:

Двигатель не запущен

Малые обороты двигателя

Средние обороты двигателя

Максимальные обороты двигателя

Положения клиновидного ремня в разрезе на ведущем шкиве (слева) и ведомом (справа) при разных режимах работы двигателя.

Недостатки и достоинства

Слабыми местами автомобильных вариаторов являются: для клиноременного — ремни, для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов высокой, близкой к надежности коробок «автомат».

Из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы не могут работать с двигателями большой мощности и на автомобилях для перевозки грузов. Если для грузовиков вариаторы непригодны, то для легковых машин приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий будущее, тем более технологии не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одном и том же автомобиле разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой? Все дело в привычке — многие недовольны, что машина с вариатором «все время ноет на одной ноте».

Большинство привыкли к нарастающему шуму мотора и фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом деле, при нормальной настройке блока разгон происходит быстрее.

Эксплуатация вариатора

Вариаторы для авто спокойно переносят езду по бездорожью, как и классический автомат. Если его целенаправленно не гробить, то прослужит долго.

На долголетие вариатора сказываются две вещи: манера вождения и своевременная замена масла. Регламентированная замена жидкости при эксплуатации в тяжелых условиях (постоянна езда в горах, с высокой скоростью или с прицепом) осуществляется через 60-80 тысяч км. В обычных условиях оно рассчитано на весь срок службы. У многих авто фирменная «трансмиссионка» рассчитана строго на 60 тысяч километров.

Если появились подергивания при переводе рычага селектора в позицию D, а также ощутимые задержки при старте, «тупизна» во время движения и «зависание» при разгоне, то следует готовиться к ремонту вариатора. В запущенных случаях — замене на новый агрегат. Если вариатор замер на одном передаточном отношении — то требует замены шаговый мотор.

А если отказываются переключаться передачи — то виноват соленоид блокировки селектора или сам селектор.

Что такое вариатор? Принцип работы и эксплуатация — все о авто

Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (одной или двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали свою конструкцию клиноременного вариатора, в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип не меняется.

Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и «вклинивается» в шкив своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он глубже врезается в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним.

Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Читать еще:  Как самостоятельно покрасить автомобиль

Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше от центра шкива. Ведомый шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала до заднего колеса. Этот процесс хорошо видно на рисунках:

Двигатель не запускается

Малые обороты двигателя

Средние обороты двигателя

Максимальные обороты двигателя

Положения клиновидного ремня в разрезе на ведущем шкиве (слева) и ведомом (справа) при разных режимах работы двигателя.

Иначе устроен тороидный вариатор — он состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску.

Недостатки и преимущества вариатора

Слабыми местами автомобильных вариаторов являются: для клиноременного — ремни, для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов высокой, близкой к надежности коробок «автомат».

Из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы не могут работать с двигателями большой мощности и на автомобилях для перевозки грузов. Если для грузовиков вариаторы непригодны, то для легковых машин приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий будущее, тем более технологии не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одном и том же автомобиле разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой? Все дело в привычке — многие недовольны, что машина с вариатором «все время ноет на одной ноте». Большинство привыкли к нарастающему шуму мотора и фирмы идут навстречу клиентам, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом деле при нормальной настройке блока разгон происходит быстрее.

Вариаторы является продвинутым типом трансмиссии по сравнению с автоматическими коробками. Это проявляется в лучшей динамике, меньшем расходе топлива, более плавной езде. В то же время, вариаторы проще по конструкции.

Эксплуатация вариатора

Особых рекомендаций по эксплуатации нет. Вариаторы спокойно переносят езду по бездорожью, как и классический автомат. Если его целенаправленно не гробить, то прослужит долго. Разберем эксплуатацию на примере автомобиля Nissan Qashqai с вариатором Jatco.

На долголетии вариатора сказываются две вещи: манера вождения и своевременная замена масла. Регламентированная замена жидкости при эксплуатации в тяжелых условиях (постоянная езда в горах, с высокой скоростью или с прицепом) осуществляется через 60-80 тысяч км В обычных условиях оно рассчитано на весь срок службы. У Ниссана фирменная «трансмиссионка» рассчитана на 60 тысяч километров.

Если появились подергивания при переводе рычага селектора в положение D, а также ощутимые задержки при старте, «тупизна» во время движения и «зависания» при разгоне, то следует готовиться к ремонту вариатора (или в запущенных случаях — замене на новый агрегат). Если вариатор замер на одном передаточном отношении требует замены шаговый мотор. А если отказываются переключаться передачи виноват соленоид блокировки селектора и сам селектор.

Следует учитывать, что даже при бережном обращении с вариатором, примерно через 120-150 тысяч километров пробега потребует замены толкающий ремень. Стоимость его не маленькая, но если проигнорировать замену, то он может полностью «убить» вариатор. Поэтому содержание вариатора после 3-5 лет эксплуатации обходится недешево.

Полезная информация? Сохраните у себя, чтобы не потерять

Устройство автомобиля –
«ВАРИАТОР: Бесступенчатая трансмиссия»

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?

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.

Вариатор от А до Я

Трансмиссия вариаторного типа из салона недвижущегося авто практически неотличима от привычного автомата. Здесь видны рычаг селектора и знакомые буквы P-N-D-R, отсутствует педаль сцепления. Как же устроена бесступенчатая трансмиссия CVT в современных автомобилях? В чем отличие тороидального и клиноременного вариатора? Об этом пойдет речь в нижеследующей статье.

  1. Вариатор – бесступенчатая трансмиссия
  2. История вариатора
  3. Что такое CVT
  4. Виды вариаторов
  5. Зачем нужна бесступенчатая передача
  6. Устройство и принцип работы вариатора
  7. Основные компоненты
  8. Клиноременный вариатор
  9. Устройство ремня
  10. Клиноцепной вариатор
  11. Устройство цепи
  12. Тороидальный вариатор
  13. Вариатор в автомобилестроении
  14. Плюсы и минусы вариаторной коробки
  15. Ресурс вариатора
  16. Выводы

Вариатор – бесступенчатая трансмиссия

Среди разновидностей трансмиссий выделяется бесступенчатый вариатор, отвечающий за передачу крутящего момента. Сначала небольшая историческая справка.

История вариатора

Когда речь заходит о предыстории вариаторного устройства, упоминается личность Леонардо да Винчи (1452–1519). В работах итальянского художника и ученого можно найти первые описания серьезно поменявшейся к XXI веку бесступенчатой трансмиссии. Мельникам Средневековья также был известен положенный в основу устройства принцип. Используя ременную передачу и конусы, мукомолы вручную воздействовали на жернова и изменяли скорость их вращения.

До появления первого патента на изобретение прошло без малого 400 лет. Речь идет о запатентованном в 1886 году в Европе тороидальном вариаторе. Успешное использование вариаторных трансмиссий на гоночных мотоциклах привело к тому, что в начале XX века в рамках соревнований вводился запрет на участие оснащенной вариаторами техники. Для сохранения здоровой конкуренции подобные запреты давали о себе знать на протяжении всего прошлого столетия.

Первое применение автомобильного вариатора датировано 1928 годом. Тогда усилиями разработчиков британской компании Clyno Engineering был получен автомобиль с трансмиссией вариаторного типа. Ввиду неразвитости технологии машина не отличалась надежностью и высокой эффективностью.

Новый виток истории произошел в Голландии. Владелец концерна DAF Ван Дорн разработал и внедрил конструкцию Variomatic. Продукция завода – это первый вариант массового применения.

Сегодня всемирно известные компании из Японии, США, Германии активно практикуют установку бесступенчатых трансмиссий на автомобили. Чтобы отвечать условиям времени, устройство постоянно совершенствуется.

Что такое CVT

Аббревиатура CVT – это Continuous Variable Transmission. В переводе с английского это означает «непрерывно изменяющаяся передача». На деле непрерывность проявляется тем, что смена передаточного числа никак не ощущается водителем (отсутствует характерные толчки). Передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам реализуется без использования ограниченного количества ступеней, поэтому трансмиссию называют бесступенчатой. Если в маркировке комплектации авто встречается обозначение CVT, то речь идет о том, что используется вариатор.

Виды вариаторов

Элементом конструкции, отвечающим за передачу крутящего момента от ведущего вала к ведомому, могут быть клиновидный ремень, цепь или ролик. Если в качестве основания для классификации выбрать указанную конструктивную особенность, то получатся следующие варианты CVT:

  • клиноременный;
  • клиноцепной;
  • тороидальный.

Указанные виды трансмиссий применяются преимущественно в автомобильной индустрии, хотя вариантов устройств, отвечающих за плавное изменение передаточного отношения, гораздо больше.

Зачем нужна бесступенчатая передача

Благодаря бесступенчатой передаче ДВС в любой момент своей работы будет передавать крутящий момент без задержек. Такие задержки происходят при изменении передаточного отношения. Например, когда водитель переводит рычаг МКПП в другое положение или автоматическая коробка передач выполняет свою работу. За счет непрерывной передачи авто плавно набирает скорость, возрастает КПД мотора, достигается определенная экономия топлива.

Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

  • гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
  • гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
  • фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
  • радиаторы (отводят тепло от коробки);
  • планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.
Читать еще:  Установка и подключение кнопки Старт/Стоп с алиэкспресс

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Благодаря большей гибкости клиноцепной вариант CVT обладает высоким КПД.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

Вариатор в автомобилестроении

Автомобильные бренды разрабатывают свои варианты бесступенчатой трансмиссии. Каждый концерн именует разработку на свой лад:

  1. Durashift CVT, Ecotronic – американский вариант от компании «Форд»;
  2. Multitronic и Autotronic – немецкие вариаторы от «Ауди» и «Мерседес-Бенц»;
  3. Multidrive («Тойота»), Lineartronic («Субару»), X-Tronic и Hyper («Ниссан»), Multimatic («Хонда») – такие названия можно встретить у японских производителей.

Плюсы и минусы вариаторной коробки

Аналогично механике или автомату бесступенчатая коробка передач обладает положительными сторонами и недостатками. В качестве плюсов отмечаются:

  • комфортное передвижение на авто (положение «D» на селекторе выставляется перед началом движения, двигатель разгоняет и замедляет автомобиль без характерных для механики и автомата толчков);
  • равномерная нагрузка на мотор, которая сочетается с точной работой трансмиссии и способствует экономии горючего;
  • сниженное количество выбросов вредных веществ в атмосферу;
  • динамичный разгон машины;
  • отсутствующая пробуксовка колес, что повышает безопасность (особенно если речь идет о езде в гололедицу).

Из минусов бесступенчатой трансмиссии обращают на себя внимание:

  • конструктивное ограничение на сочетание вариатора с мощными ДВС (пока можно говорить лишь о нескольких экземплярах автомобилей с таким тандемом);
  • ограниченный ресурс даже при регулярном ТО;
  • дорогой ремонт (покупка);
  • высокие риски при покупке б/у авто с CVT (из серии «кот в мешке», поскольку доподлинно неизвестно, как прежний владелец эксплуатировал продаваемый автомобиль);
  • небольшое количество сервисных центров, в которых мастера взялись бы за починку устройства (все о вариаторах знают единицы);
  • ограничение на буксировку и использование прицепа;
  • зависимость от контролирующих датчиков (бортовой компьютер в случае неисправности будет давать некорректные данные для работы);
  • дорогое трансмиссионное масло и требование постоянного контроля его уровня.

Ресурс вариатора

Нюансы эксплуатации (дорожные условия, стиль вождения) и частота проведения ТО вариаторной трансмиссии влияют на ресурс устройства.

При несоблюдении предписаний производителя, нарушении регламента регулярного обслуживания рассчитывать на длительный срок службы бесполезно.

Ресурс составляет 150 тысяч км, больше трансмиссия, как правило, не выхаживает. Есть единичные случаи, когда CVT в рамках гарантийного ремонта менялась на автомобилях, не прошедших 30 тысяч км. Но это исключение из правила. Главный узел, влияющий на срок службы, – ремень (цепь). Деталь требует водительского внимания, поскольку при сильном износе вариаторная коробка может полностью сломаться.

Выводы

Когда речь заходит об автомобилях, на которых действует бесступенчатая передача крутящего момента, возникает повод для негативных оценок. Причина – узел требует регулярного обслуживания, а ресурс его невелик. Вопрос о том, покупать ли авто с CVT, каждый решает самостоятельно. У трансмиссии есть преимущества и изъяны. В заключение можно дать предупреждающий комментарий – при покупке б/у авто, на котором стоит вариаторная коробка, нужно быть предельно внимательным. Владелец подержанной машины может скрыть особенности эксплуатации, а вариатор в этом плане – чувствительный вариант механической передачи.

Коробка вариатор от Да Винчи до наших дней

Автоматическая трансмиссия, как и механика, уже прижилась в России, её любят и ценят за комфорт, простоту использования, неприхотливость. А вот коробка вариатор до сих пор пугает многих автомобилистов одним лишь названием. Давайте разбираться.

Автоматическая коробка вариатор – бесступенчатая трансмиссия, обеспечивающая взаимосвязь двигателя и колес, при этом передаточное число изменяется плавно (для обозначения в технических характеристиках или описании автомобиля используется аббревиатура CVT).

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА: вариатором является передаточная конструкция между мотором и приводом; изобретение принадлежит великому Леонардо Да Винчи, но было запатентовано лишь в конце девятнадцатого века! Первое авто с коробкой вариатор появилось в середине прошедшего столетия. В 1958 г. бесступенчатая трансмиссия была установлена на машину марки DAF (ранее под этим брендом выпускались и легковушки), позже – на Вольво.

Устройство коробки вариатор

Итак, мы уже поняли, что вариатор – это разновидность АКПП. Устройство коробки вариатор,ничем себя не выдаст. На авто, оборудованное такой трансмиссией, вы увидите две педали, традиционные режимы работы и обычный рычаг переключения – все так же, как у стандартного автомата . Но переключение будет плавным и незаметным.

Рассмотрим традиционный клиноременной вариатор.Представьте себе 2 карандаша, стянутые тугой резинкой. Когда мы крутим один из них, второй начинает вращаться с аналогичной скоростью. Но если диаметр карандашей будет разниться, то и скорость вращения станет различной.

Схема функционирования вариатора аналогична: на два шкива, состоящие из конических дисков, надет клиновидный ремень. Конусы могут сдвигаться и раздвигаться, изменяя диаметр шкивов. Сближение происходит за счет гидравлического давления, центробежной силы, усилия пружин.

Когда-то для конструкции использовался стандартный ремень из резины, который вскоре был заменен металлическим прототипом, а все из-за низкой долговечности и недостаточной гибкости. Резиновый ремень редко ходил более 50 тыс. км.

На смену ему пришел металлический ремень. Он состоит из стальных полос, а вращение осуществляется благодаря трению шкивов с боковой поверхностью ремня. Альтернативой также стала лента из стали, смазывающаяся специальной жидкостью – во избежание проскальзывания.

Итак, рабочий диаметр шкивов изменяется за счет движения конусных пар. Ремень обегает их по малому либо большому радиусу. Дополнительно встраивается система синхронного сдвижения половинок первого шкива и раздвижения половинок второго шкива.

Шкивы находятся на ведущем и ведомом валах, что позволяет изменять передаточное отношение в широком диапазоне. В коробку вариатор устанавливают и узел включения задней передачи. Это, как правило, обыкновенный планетарный редуктор.

Электронное управление выполняет такие важные функции как:

  • Изменение передаточного отношения бесступенчатой трансмиссии в зависимости от режима работы мотора.
  • Контроль гидротрансформатора/сцепления.
  • Воздействие на планетарный редуктор.

Коробка передач вариатор управляется рычагом селектора (рычаг переключения передач). Режимы такие же, как и в стандартной автоматической коробке передач , но есть функция выбора нужного передаточного отношения.

Одной из разновидностей являются тороидные вариаторы.

В основе их конструкции соосные валы и зажатые между ними ролики. Поверхность валов, или дисков, является сферической: один из них – ведущий, а второй – ведомый. Изменение передаточного отношения зависит от положения роликов. Крутящий момент передается благодаря трению роликов с тороидной поверхностью дисков.

Преимущества и недостатки коробки вариатор

Современное передаточное устройство вариатор гарантирует быстрый разгон, приятный расход топлива, оптимизацию нагрузки на силовой агрегат. Все это минимизирует затраты на эксплуатацию и ремонт механизма. К тому же в выхлопе снижается количество вредных элементов, а функционирует коробка вариатор тише, нежели другие конструкции.

CVT гарантирует водителю высокий уровень комфорта и стоит дешевле обычного «автомата». Часто для ручного переключения передач встраивают подрулевые лепестки. Нужно отметить достаточно высокий уровень КПД вариатора, в сравнении с роботизированной коробкой.

Но коробка передач вариатор имеет и свои недостатки:

1) Специфичная рабочая жидкость стоит дороже, нежели обычное масло. Её уровень должен строго контролироваться во время проведения регламентного ТО.

2) В случае отключения аккумуляторной батареи могут возникнуть сложности в работе.

3) Буксировка авто с вариатором ограничена.

4) Корректное функционирование механизма обеспечивает ряд датчиков. При поломке любого из них нарушается нормальная работа конструкции либо включается аварийный режим.

5) Дороговизна ремонта.

Согласно заявлениям специалистов, у вариатора большое будущее. Скорее всего, инженерам удастся устранить текущие недостатки.

Ауди А4 2.0 TFSI оснащается клиноременным вариатором. Механизм не вызывает нареканий автовладельцев, хотя и взаимодействует с мотором на 200 л. с.

Другой пример – Ниссан Мурано с шестицилиндровым мотором на 3,5 л. Работая в паре с клиноременным вариатором X-Tronic, он выдает 234 л. с. Коробка вариатор радует своим быстродействием и долговечностью. Внедорожнику во время покорения высот нужно резкое увеличение крутящего момента, это стало возможно благодаря «умной» системе управления.

Стандартные вариаторы выпускаются под разными названиями: Autotronic, Xtronic, Multitrinic, Ecotronic, Extroidи т. д. Разные наименования вводят популярные автопроизводители.

Кстати, бесступенчатые вариаторы – неотъемлемый атрибут большинства скутеров на протяжении последних 30 лет. Они отлично дополняют моторы со скромным объемом – от 50 до 125 куб. см.

Правила эксплуатации автомобилей с вариатором

  • Зимой избегайте излишних нагрузок на непрогретый механизм.
  • Отслеживайте уровень рабочей жидкости, проводите своевременную замену.
  • Исключите пробуксовки и резкий старт с места.
  • Следите за целостностью разъемов и проводки, работоспособностью датчиков.
  • При появлении неисправностей обращайтесь к профессионалам. Они проведут масштабные проверки свечей, системы питания и электрики, выявив точную причину поломки по кодам ошибок.

Обслуживание и расходные материалы для коробки вариатор

Основная проблема – провисание цепи или ремня, которые растягиваются при некорректном обслуживании или эксплуатации. Из-за этого начинается проскальзывание, и на шкивах появляются задиры. Проводить замену ремня нужно каждые 100–150 тыс. км, а масло с интервалом в 40–50 тыс. км.

Отдельно стоит сказать о буксировке авто с вариатором. Желательно и вовсе отказаться от подобного мероприятия, воспользовавшись услугами эвакуатора. Но если это не представляется возможным, то при стандартной буксировке на тросе обязательно включите мотор – для смазки приводного ремня.

О популярных видах коробок передач,используемых в современном машиностроении,Вы можете ознакомиться в статье: » Коробка передач-механика,автомат,робот или вариатор-что лучше? «.

Чтобы понять, подходит ли вам бесступенчатая трансмиссия, запишитесь на тест-драйв, покатайтесь на автомобиле с такой коробкой.

Вы можете дополнить статью,поделившись своим опытом эксплуатации вариаторной коробки и в целом автоматической трансмиссии.

Не забудьте поделиться статьей с друзьями в социальных сетях, нажав кнопочки ниже, и конечно же, посмотрите очень доступный восприятию, полезный ролик. Удачи в выборе автомобиля с понравившейся трансмиссией — с вами » Эксплуатация автомобиля Уход и обслуживание «.

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия

Многие производители сейчас предоставляют автолюбителям возможность выбора между механическими, автоматическими и роботизированными трансмиссиями и коробками передач вариаторного типа.

Вариатор с салоне автомобиля запросто спутать с обычным автоматом либо механизированной коробкой, так как нет педали сцепления, зато селектор похож на традиционный рычаг «автомата» — но по ходу автомобиля практически сходу становится ясно, что это совсем другая система.

При всем этом вариатор отличается не только тем, что авто ведет себя особенно: такая коробка передач достаточно дорогая, она не подлежит ремонту и имеет множество ограничений, характерных для клиноременных КПП – всё это заставляет удивляться, для чего же подобные решения нам предлагают автоконцерны, обычно не склонные к непродуманным нововведениям?

Попробуем разобраться — для чего нужна бесступенчатая трансмиссия.

Двигатель внутреннего сгорания ведет себя по-разному – это поведение зависит от оборотов, на которых в данный момент он работает: так, на одних оборотах реализуется наибольший вращающий момент, а на других, причем в редко используемом диапазоне (например, при езде по городу) – наибольшая мощность. И практически наверняка расход горючего в этих режимах работы мотора не будет экономичным и оптимальным, хотя, конечно, расход находится в зависимости от огромного количества причин, кроме числа оборотов мотора).

Вообще коробка нужна в автомобиле изначально для того, чтоб изменять в широком спектре вращающий момент – а как следствие, также изменяется тяговое усилие и скорость, с которой вращаются колёса автомобиля. Одновременно этот вращающий момент поступает на коробку передач от коленчатого вала мотора, имеющего жестко ограниченный рабочий диапазон.

При наборе скорости, когда требуется наибольшая динамика, мы уводим движок в режим завышенных оборотов, оставаясь в этом режиме до тех пор, пока будет оставаться необходимость в максимальном ускорении. При плавном ускорении на трассе за городом, мы так же будем переключаться по необходимости.

Конкретно по этой причине, чтобы оптимально использовать способности мотора, нужно ввести больше «коротких» ступеней с узким рабочим спектром – чем на данный момент и занимаются производители обычных трансмиссий – но этот подход обязательно ведёт к повышению цены, сложности конструкции и увеличению веса коробки.

В корне другой подход к этой проблеме состоит в конструировании системы, которая позволит в данном спектре передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число коробки. Конкретно таковой системой и является вариаторная трансмиссия.

Вариаторы имеют давнюю историю. Особо в нее не углубляясь, нужно отметить, что, в итоге непрерывного совершенствования вариаторов, сейчас мы можем констатировать стабильно работающие вариаторы как на массивных Nissan и Ауди, так и на конструкциях, далеких от мира авто: к примеру, бесступенчатая трансмиссия устанавливается на некоторые передовые модели японских танков.

Виды ремней вариатора

Основная и фактически самая проблемная деталь вариатора – это ремень. Он должен быть очень жестким и в то же время гибким – это для того, чтобы при зажимании гидравликой в приводе, была возможность работать на различных поперечниках шкивов.

Ремню вариатора противопоказано сжатие или растяжение.

Обыкновенные авто ремни, типа ремня генератора, не удовлетворяют этим требованиям. В большинстве случаев, в авто вариаторах встречается наборный железный ремень близкого к треугольному сечению. В некоторых агрегатах этот ремень используется как «толкающий» — железная конструкция ремня при сжатии приобретает дополнительную твердость, что дает возможность передавать вторичному валу огромную мощность.

В общем, время от времени, трудности передачи большой мощности при помощи вариатора решают применением замены 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 обыденного трансмиссионного масла и очень принципиальна для вариатора.

Ограничения вариаторной коробки и примеры их преодоления

Невзирая на наличие в системе ремня, именовать его расходником нельзя – большинство производителей гарантирует непрерывную работу вариаторов на 150-200 тысяч км. При всем этом несвоевременная подмена жидкостей, езда по бездорожью, резкие внезапные нагрузки и удары влекут за собой укорочение срока жизни узла – но автоконцерны — производители пишут об этом редко. Как правило, узел заменяется в сборе.

Главная неудача вариатора состоит в самой конструкции – цепь или ремень, растянувшийся из-за ненадлежащей эксплуатации, проскальзывает на шкивах, на которых, вследствие этого, образуются задиры. С течением времени, даже маленькое повреждение ремня коробки приводит к плачевным последствием для всех узлов вариатора.

Кроме этого, коробку могут вывести из строя и проблемы с датчиками скорости или шаговым мотором, который управляет всей системой. Время от времени, от длительного движения на больших скоростях, могут выйти из строя подшипники полушкивов.

Также вариаторы, вначале сделанные под размеренную езду, не любят резкие старты, ввиду того, что сильно повышается нагрузка на ремень/цепь. По этой же причине крайне нежелательно буксировать другие автомобили, возить прицепы, что весьма неудобно, когда речь идёт о маленьком автомобиле.

Буксировка самого автомобиля с вариатором — это отдельная тема. Чтобы отбуксировать такой автомобиль, придётся включать движок, чтоб приводной ремень в коробке смазывался в движении. Однако самое лучшее — вообще отказаться от затеи буксировки на тросе машины с вариатором.

Вариатор или бесступенчатая трансмиссия, как система, очень сильно зависящая от трения, быстро перегревается при езде по снегу либо по бездорожью. При отсутствии дорог автомобиль с бесступенчатой трансмиссией эксплуатировать, в общем, не стоит – так как удары и проскальзывание колес пагубно отражаются на ремне вариатора. Над всеми этими техническими недочетами производители постоянно работают и стараются их преодолевать.

Труднее с другим – что многие водители психологически воспринимают вариатор, как неправильно работающее устройство.

Если нужно интенсивное ускорение, вариатор, до этого находившийся в режиме малого расхода горючего, поначалу ждет, пока режим работы мотора сменится на оптимальный для разгона. По ходу этого процесса, он то и дело меняет передаточное число, чтоб не мешать движку перенастраиваться. После этого, позволяя движку оставаться на часто непривычных для слуха водителя больших оборотах, вариатор начинает довольно плавно менять поперечник шкивов в коробке, обеспечивая плавный, но очень действенный разгон, сохраняя двигатель в режиме постоянной работы с наибольшей отдачей вращающего момента.

Разгон выходит хорошим, но ускорение без характерного звука работы мотора при наборе скорости, рождает у неискушенного автолюбителя подозрения в том, что узлы в автомобиле работают неправильно, и автомобиль неспособен к хорошей динамике.

Чтобы преодолеть вот такое неправильное понимание поведения машины с вариатором, разработчики идут на всяческие хитрости: добавляют лепестковые подрулевые тумблеры виртуальных передач (к примеру, в системе Sportronic у Митсубиши), изменяют программки управления разгоном так, чтоб выход на рациональные обороты мотора происходил равномерно. На самом деле, всё это – не более чем дань людскому консерватизму и рекламный компромисс, а свойства авто при всем этом, пусть и несильно, но ухудшаются.

Именно поэтому рычаг переключения режимов вариатора на многих машинах до сего времени стилизуют под ручку коробка автомата, а ведь можно было бы, по идее, оставить только ряд кнопок.

Есть ли у вариаторов будущее?

КПД коробок вариаторного типа – чуть ли не выше, чем у всех соперников и составляет 75%. При всем этом нужно осознавать, что сразу получить ощутимую экономичность и крутейшую динамику одной только установкой вариаторной коробки – нереально.

Вариатор в машине

Кто не рискует, тот не паркуется под окнами

Сегодня поговорим с вами про вариатор в машине. Что же такое вариатор, на что следует обращать внимание при эксплуатации авто, оборудованного вариатором, и что надо проверить перед покупкой машины с вариатором?

Что такое вариатор

Вариатор — это бесступенчатая коробка передач автомобиля, которая позволяет плавно передавать крутящий момент между колесами и двигателем. Еще ее называют вариаторная коробка передач, бесступенчатый вариатор. Обозначают вариаторные коробки передач буквами — CVT (что в переводе означает — постоянно изменяющаяся трансмиссия).

Читать еще:  Плюсы и минусы низкопрофильной резины

Названия вариаторов

Многие производители автомобилей дают собственное название вариаторам на своих авто.

  • Autotronic — Mercedes-Benz;
  • Ecotronic, Durashift CVT — Ford;
  • Lineartronic — Subaru;
  • Multidrive — Toyota;
  • Multimatic — Honda;
  • Multitronic — Audi;
  • Xtronic, Hyper — Nissan.

Вариатор в машине

Вариаторы долгое время устанавливали на скутеры, мопеды, водные мотоциклы (гидроцикл, аквабайк), автомобили малого класса. И только совсем недавно вариаторы стали ставить на автомобили большой мощности от 150 л.с. и выше.
Это происходило потому, что раньше качество материалов, из которых изготовляли детали вариатора, не позволяли устанавливать вариатор в паре с мощным двигателем, он быстро выходил из строя.

Но времена меняются, наука не стоит на месте, и с развитием инновационных инженерных решений недостатки устранялись. Сейчас вариатор считается довольно-таки надежной коробкой передач (при правильной эксплуатации).

Вариатор устроен следующим образом

Упрощенно конструкция бесступенчатой коробки передач имеет два, расположенных параллельно, шкива. Передача крутящего момента осуществляется через наборный стальной ремень, который одет на конические диски. Боковины шкивов в процессе работы сдвигаются и раздвигаются, тем самым плавно меняя передаточное число.

Благодаря бесступенчатой конструкции, в которой нет фиксированных передач, автомобиль, оборудованный вариатором, разгоняется плавно, мощно (как троллейбус), без толчков, которые присущи автоматическим коробкам передач.

При разгоне вариатор стабильно «держит» обороты двигателя в зоне максимально крутящегося момента, поэтому разгон автомобиля происходит быстрее, чем на аналогичном авто с АКПП (при этом еще экономится топливо).

Правда, многим не нравится жужжащий звук, зависающий на одной ноте. Всей системой управляет электроника, водитель только жмет на газ. Управление автомобилем с вариатором напоминает управление авто с АКПП, те же две педали и ручка.

На машинах с вариатором часто устанавливают ручной режим (подрулевые лепестки или на коробке в D + и -). Они позволяют переключать «передачи» вручную на повышенную или пониженную. Это называется эмуляция ручного управления, так как в вариаторе нет передач. При «ручном» управлении вы увидите на панели приборов номер передачи и обороты двигателя изменятся, но электроника все равно все сделает за вас.

Именно за то, что электроника вариатора все делает за водителя, многие, предпочитающие спортивный стиль езды с пробуксовкой, не любят авто с вариатором. Автомобили с вариатором больше подходят людям, которые любят комфортную езду, плавность хода, заботятся об экономии топлива,. Которые много проводят времени в пробках, ездят по трассам, но не буксуют в грязи. Для них авто с вариатором — отличный выбор.

При эксплуатации авто, оборудованного вариатором, необходимо соблюдать следующее

  • Следить за уровнем и состоянием жидкости, залитой в вариатор.
  • Не допускать резких нагрузок на старте (не гоняться), особенно зимой, пока автомобиль не прогрет (холодное масло в вариаторе).
  • Стараться не буксовать на бездорожье. При желании вытащить автомобиль из грязи в раскачку (быстро переключая рычаг из положения D в положение R и обратно), происходит повышенный износ шлицевых соединений (ломаются шестерни). Не буксировать тяжелые авто или тяжелые прицепы.
  • Следить за работой датчиков. Выход одного из них из строя приводит к неправильной работе всей трансмиссии, переводу в аварийный режим движения.
  • Ремонтировать и диагностировать вариатор только у грамотных специалистов.

Соблюдая эти правила эксплуатации, вы сможете обеспечить вариатору оптимальные условия работы и, таким образом, избежать его ремонта.

При покупке подержанного автомобиля, оборудованного вариатором, необходимо знать, что ремонт бесступенчатой коробки передач довольно дорог, а хороших специалистов по ремонту очень мало.

Официальные дилеры вообще не ремонтируют вариаторы, а просто их меняют, что очень дорого.

Основные неисправности вариатора. На что смотреть при покупке авто с вариатором

Нарушение температурного режима

Проблема возникает из-за перегрева температуры масла в коробке. На панели приборов автомобиля, оснащенного вариатором, есть контрольная лампа неисправного вариатора. Если она загорается, то вариатор переходит в аварийный режим. При покупке авто с вариатором сядьте за руль и включите зажигание. Найдите контрольную лампу вариатора

Она должна погаснуть после того, как вы заведете двигатель. Есть умельцы, которые отсоединяют контрольную лампу от диагностики и подсоединяют ее к другой контрольной лампе (давление двигателя, АБС, подушки безопасности и др.), поэтому внимательно проследите, что контрольная лампа вариатора не погасла одновременно с другой контрольной лампой на щитке приборов (должна быть задержка по времени).

Чаще всего нарушение температурного режима происходит из-за того, что радиатор забит (мусор, грязь, пух, мошки). Проверьте чистоту радиатора, который стоит спереди под бампером (нагнувшись и посмотрев через воздуховоды). Если забит, то нужно как можно быстрее его очистить. Мыть радиатор нужно раз в два года, снимая передний бампер.

Рывки и подергивание машины

Чаще всего это происходит из-за неисправности редукционного клапана масляного насоса. Если вы покупаете авто с вариатором, которое дергается, то приготовьтесь к ремонту.

Замена ремня в вариаторе и шлифовка шкивов обойдется в 70 000 – 100 000 рублей, плюс замена масла. Имейте это в виду при торге.

Гул вариатора

Чаще всего гул издают подшипники конусов. Износ подшипников и их гул может быть из-за разных причин: от плохого масла (перегревали и не меняли), от попадания частиц износа от ремня или от конусов в подшипники, низкое качество подшипников, большие нагрузки (езда по бездорожью, возили тяжелые прицепы).

Если вы покупаете автомобиль, у которого идет характерный гул из вариатора и не можете определить, что шумит сам вариатор или подшипники в нем, то проехайте на таком же автомобиле с вариатором для сравнения (на тест-драйве или при осмотре другого авто).

Если гудят подшипники вариатора, то ремонт (замена) обойдется приблизительно от 30 000 до 50 000 рублей.

Сбои в электронике и поломка некоторых элементов управления вариатором

Так как вариатором управляет электроника, то от ее работоспособности зависит и его работа.

Чаще всего сбои в работе вариатора происходят от датчиков (попала вода, грязь, соль, при разряженном аккумуляторе, прикурили утром на парковке у соседа) и датчик сгорел. Такие неисправности можно определить только на станции, оснащенной диагностическим оборудованием, то есть у специалистов.

При покупке авто с вариатором следите за контрольной лампой вариатора.
Если автомобиль вам нравится, но вы не можете определить работоспособность вариатора, то лучше всего поехать на станцию, где ремонтируют вариаторы и проверить его у специалистов.

Качество и уровень масла в вариаторе

Чаще всего замена масла в вариаторе производят каждые 60 000 км пробега.

Проверьте уровень масла

При покупке авто с вариатором откройте капот и вытащите щуп, показывающий уровень масла в вариаторе. На щупе есть метки уровня для холодного двигателя и для горячего. Посмотрите уровень.

Капните масло на любую поверхность, можно на салфетку или на палец. Посмотрите на качество масла. Не должно быть помутнений, инородных частиц. Понюхайте, не должно пахнуть горелым. Масло для вариатора дорогое и его объем в коробке больше 4-х литров, поэтому если масло грязное смело просите скидку (5 000 – 10 000 рублей) на замену масла и фильтров в вариаторе.

С каждым годом автомобилей, оснащенных вариатором, все больше, и по статистике ломаются они даже реже авто с автоматом (АКПП). Поэтому можно покупать машину с вариатором и ездить на ней с удовольствием, как и на автомобиле с АКПП. Кстати, буксировать авто с вариатором можно только с заведенным двигателем (чтобы было давление в системе). Поэтому, если авто не заводится, то вызывайте эвакуатор.

На сегодня все. Пусть ваш вариатор будет удачным!

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия

Многие производители сейчас предоставляют автолюбителям возможность выбора между механическими, автоматическими и роботизированными трансмиссиями и коробками передач вариаторного типа.

Вариатор с салоне автомобиля запросто спутать с обычным автоматом либо механизированной коробкой, так как нет педали сцепления, зато селектор похож на традиционный рычаг «автомата» — но по ходу автомобиля практически сходу становится ясно, что это совсем другая система.

При всем этом вариатор отличается не только тем, что авто ведет себя особенно: такая коробка передач достаточно дорогая, она не подлежит ремонту и имеет множество ограничений, характерных для клиноременных КПП – всё это заставляет удивляться, для чего же подобные решения нам предлагают автоконцерны, обычно не склонные к непродуманным нововведениям?

Попробуем разобраться — для чего нужна бесступенчатая трансмиссия.

Двигатель внутреннего сгорания ведет себя по-разному – это поведение зависит от оборотов, на которых в данный момент он работает: так, на одних оборотах реализуется наибольший вращающий момент, а на других, причем в редко используемом диапазоне (например, при езде по городу) – наибольшая мощность. И практически наверняка расход горючего в этих режимах работы мотора не будет экономичным и оптимальным, хотя, конечно, расход находится в зависимости от огромного количества причин, кроме числа оборотов мотора).

Вообще коробка нужна в автомобиле изначально для того, чтоб изменять в широком спектре вращающий момент – а как следствие, также изменяется тяговое усилие и скорость, с которой вращаются колёса автомобиля. Одновременно этот вращающий момент поступает на коробку передач от коленчатого вала мотора, имеющего жестко ограниченный рабочий диапазон.

При наборе скорости, когда требуется наибольшая динамика, мы уводим движок в режим завышенных оборотов, оставаясь в этом режиме до тех пор, пока будет оставаться необходимость в максимальном ускорении. При плавном ускорении на трассе за городом, мы так же будем переключаться по необходимости.

Конкретно по этой причине, чтобы оптимально использовать способности мотора, нужно ввести больше «коротких» ступеней с узким рабочим спектром – чем на данный момент и занимаются производители обычных трансмиссий – но этот подход обязательно ведёт к повышению цены, сложности конструкции и увеличению веса коробки.

В корне другой подход к этой проблеме состоит в конструировании системы, которая позволит в данном спектре передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число коробки. Конкретно таковой системой и является вариаторная трансмиссия.

Вариаторы имеют давнюю историю. Особо в нее не углубляясь, нужно отметить, что, в итоге непрерывного совершенствования вариаторов, сейчас мы можем констатировать стабильно работающие вариаторы как на массивных Nissan и Ауди, так и на конструкциях, далеких от мира авто: к примеру, бесступенчатая трансмиссия устанавливается на некоторые передовые модели японских танков.

Виды ремней вариатора

Основная и фактически самая проблемная деталь вариатора – это ремень. Он должен быть очень жестким и в то же время гибким – это для того, чтобы при зажимании гидравликой в приводе, была возможность работать на различных поперечниках шкивов.

Ремню вариатора противопоказано сжатие или растяжение.

Обыкновенные авто ремни, типа ремня генератора, не удовлетворяют этим требованиям. В большинстве случаев, в авто вариаторах встречается наборный железный ремень близкого к треугольному сечению. В некоторых агрегатах этот ремень используется как «толкающий» — железная конструкция ремня при сжатии приобретает дополнительную твердость, что дает возможность передавать вторичному валу огромную мощность.

В общем, время от времени, трудности передачи большой мощности при помощи вариатора решают применением замены 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 обыденного трансмиссионного масла и очень принципиальна для вариатора.

Ограничения вариаторной коробки и примеры их преодоления

Невзирая на наличие в системе ремня, именовать его расходником нельзя – большинство производителей гарантирует непрерывную работу вариаторов на 150-200 тысяч км. При всем этом несвоевременная подмена жидкостей, езда по бездорожью, резкие внезапные нагрузки и удары влекут за собой укорочение срока жизни узла – но автоконцерны — производители пишут об этом редко. Как правило, узел заменяется в сборе.

Главная неудача вариатора состоит в самой конструкции – цепь или ремень, растянувшийся из-за ненадлежащей эксплуатации, проскальзывает на шкивах, на которых, вследствие этого, образуются задиры. С течением времени, даже маленькое повреждение ремня коробки приводит к плачевным последствием для всех узлов вариатора.

Кроме этого, коробку могут вывести из строя и проблемы с датчиками скорости или шаговым мотором, который управляет всей системой. Время от времени, от длительного движения на больших скоростях, могут выйти из строя подшипники полушкивов.

Также вариаторы, вначале сделанные под размеренную езду, не любят резкие старты, ввиду того, что сильно повышается нагрузка на ремень/цепь. По этой же причине крайне нежелательно буксировать другие автомобили, возить прицепы, что весьма неудобно, когда речь идёт о маленьком автомобиле.

Буксировка самого автомобиля с вариатором — это отдельная тема. Чтобы отбуксировать такой автомобиль, придётся включать движок, чтоб приводной ремень в коробке смазывался в движении. Однако самое лучшее — вообще отказаться от затеи буксировки на тросе машины с вариатором.

Вариатор или бесступенчатая трансмиссия, как система, очень сильно зависящая от трения, быстро перегревается при езде по снегу либо по бездорожью. При отсутствии дорог автомобиль с бесступенчатой трансмиссией эксплуатировать, в общем, не стоит – так как удары и проскальзывание колес пагубно отражаются на ремне вариатора. Над всеми этими техническими недочетами производители постоянно работают и стараются их преодолевать.

Труднее с другим – что многие водители психологически воспринимают вариатор, как неправильно работающее устройство.

Если нужно интенсивное ускорение, вариатор, до этого находившийся в режиме малого расхода горючего, поначалу ждет, пока режим работы мотора сменится на оптимальный для разгона. По ходу этого процесса, он то и дело меняет передаточное число, чтоб не мешать движку перенастраиваться. После этого, позволяя движку оставаться на часто непривычных для слуха водителя больших оборотах, вариатор начинает довольно плавно менять поперечник шкивов в коробке, обеспечивая плавный, но очень действенный разгон, сохраняя двигатель в режиме постоянной работы с наибольшей отдачей вращающего момента.

Разгон выходит хорошим, но ускорение без характерного звука работы мотора при наборе скорости, рождает у неискушенного автолюбителя подозрения в том, что узлы в автомобиле работают неправильно, и автомобиль неспособен к хорошей динамике.

Чтобы преодолеть вот такое неправильное понимание поведения машины с вариатором, разработчики идут на всяческие хитрости: добавляют лепестковые подрулевые тумблеры виртуальных передач (к примеру, в системе Sportronic у Митсубиши), изменяют программки управления разгоном так, чтоб выход на рациональные обороты мотора происходил равномерно. На самом деле, всё это – не более чем дань людскому консерватизму и рекламный компромисс, а свойства авто при всем этом, пусть и несильно, но ухудшаются.

Именно поэтому рычаг переключения режимов вариатора на многих машинах до сего времени стилизуют под ручку коробка автомата, а ведь можно было бы, по идее, оставить только ряд кнопок.

Есть ли у вариаторов будущее?

КПД коробок вариаторного типа – чуть ли не выше, чем у всех соперников и составляет 75%. При всем этом нужно осознавать, что сразу получить ощутимую экономичность и крутейшую динамику одной только установкой вариаторной коробки – нереально.

Вариаторы различных типов и их применение

Вариатор как бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, позволяющая автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя. История его создания, конструкция, типы и функции.

РубрикаПроизводство и технологии
Видконтрольная работа
Языкрусский
Дата добавления08.12.2013
Размер файла39,8 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Вариаторы различных типов и их применение

Введение

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Вариатор — особый тип автоматической коробки передач. Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии появился в 50-х годах прошлого века. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF, позднее — на Volvo. По-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь недавно.

1. История создания

Малознакомое пока еще устройство для передачи крутящего момента под названием вариатор или по-английски continuosly variable transmission (CVT) на самом деле появилось куда раньше традиционной «механики» и уж тем более раньше автоматической трансмиссии. Над его созданием размышлял еще Леонардо да Винчи, и в средние века что-то подобное применяли для привода мельничных жерновов. Во всяком случае тот механизм, который выглядел как два конуса с направленными в разные стороны сужающимися частями и натянутым между ними ремнем, уже представлял собой примитивный вариант бесступенчатой трансмиссии. Передвигая ремень по конусам, средневековые мельники плавно изменяли передаточное число и тем самым меняли скорость вращения своих жерновов.

На смену примитивному конусному вариатору пришел клиноременный, который весь прошлый век широко использовался в промышленности. Его применяли для привода индустриального оборудования, к примеру, швейных машинок, а также для вращения всевозможных жаток-сенокосилок и т.д. Позже подобным механизмом заинтересовались производители мопедов-скутеров. А вот автокомпании долго интереса не проявляли, хотя были и исключения. Но прежде чем говорить о них, давайте разберемся, что дает подобный бесступенчатый тип трансмиссии.

2. Конструкция вариатора

В основе конструкции вариаторов, при всем богатстве и разнообразии вариантов, лежит все же одно и то же свойство тела вращения с различным диаметром по всей длине. Разноудаленные от оси вращения точки на его поверхности при движении проходят разное расстояние на протяжении полного оборота. Иначе говоря, они движутся с разной скоростью в то время, как тело вращения в целом совершает один и тот же неизменный оборот вокруг своей оси. Таким образом, вариатор предоставляет уникальную возможность обеспечить превращение скорости в крутящий момент и наоборот простым изменением точки соединения с вращающимся валом. Попытки полномасштабного применения вариаторов на транспорте прекращались начиная с 1886 года. Тогда, собственно говоря, и был оформлен первый патент на это устройство. Еще в конце ХХ века в конструкции автомобилей для преобразования крутящего момента двигателя применялись бесступенчатые КПП. В 1930-е годы автомобили Austin оснащались бесступенчатой трансмиссией с тороидным вариатором Хейса. Но это — далеко не единственный пример. В качестве основы для бесступенчатой коробки передач во все времена предлагались и предлагаются самые разнообразные типы вариаторов. Выбирать ведь есть из чего.

Практические конструкции вариаторов включают в себя устройства для обеспечения плавного трогания с места, движения задним ходом, систему управления, гидронасос.

Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами (Приложение 1). Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное отношение. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.

Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Причем давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а поддерживается пропорциональным развиваемому крутящему моменту. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора — чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в системе применяется специальное, с маркировкой CVT. В качестве напоминания такая же надпись ставится на маляном щупе вариатора.

Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector