Вариатор

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с электронным управлением. Он позволяет плавно и автоматически регулировать передаточное отношение. Устройство оптимально выбирает передачу в зависимости от внешней нагрузки и оборотов двигателя. Это позволяет наиболее эффективно использовать мощность трансмиссии.

На рынке используются два основных типа трансмиссии CVT: клиноременная передача и тороидальная передача. Первый вариант более распространен и часто устанавливается как на легковые автомобили, так и на кроссоверы.

Клиноременный вариатор был изобретен задолго до того, как его стали использовать в автомобилях. Изобретателем первой бесступенчатой трансмиссии был Леонардо да Винчи. В 1490 году он сконструировал вариатор.

Только в 1950-х годах водители начали ценить преимущества использования бесступенчатых трансмиссий в автомобилях. Однако трансмиссии CVT в таких автомобилях не были надежными и долговечными. Недостатки CVT тех лет заставили автомобильные компании отложить производство CVT на полвека.

Вариатор тороидального типа редко встречается в автомобилях. Он также постоянно изменяет передаточные числа. Тороидальный вариатор является более сложным. Калибровка и точность отнимают много времени. Именно по этим причинам CVT с ременным приводом заняли место 95-97% автомобилей с CVT.

Конструктивные особенности

Вариаторы можно разделить на две группы: со стальной лентой и цепью. Бесступенчатая трансмиссия также включает в себя гидротрансформатор. В первую очередь он необходим для запуска с места. Интересно, что Multitronic обходится без него. В этих трансмиссиях используется пакет сцепления и двухмассовый маховик.

Вариаторная коробка передач имеет ряд серьезных ограничений, которые инженеры до сих пор не смогли обойти. Например, по конструктивным причинам ни цепь, ни стальная лента не могут передавать большие крутящие моменты. По этой причине сфера применения CVT в настоящее время ограничена максимальным крутящим моментом двигателя в 350-400 Нм. Однако этот порог превышается многими современными двигателями. Несмотря на это, Audi уже начинает отказываться от использования трансмиссий Multitronic.

В то же время другие производители прилагают все усилия для улучшения конструкции вариатора. Subaru, например, демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой трансмиссией CVT (например, Lineartronic для Levorg).

Принцип работы вариатора

В клиноременном вариаторе передаточное отношение изменяется за счет изменения диаметра шкивов. Каждый шкив состоит из двух конических шкивов, установленных на валу. Колбочки обладают способностью расходиться и сходиться. В результате диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом постоянно меняется в зависимости от скорости и нагрузки. Такие бесступенчато изменяемые передаточные числа не могут быть достигнуты в обычных автоматических или механических коробках передач.

При запуске автомобиля требуется максимальное усилие. Для снижения нагрузки на двигатель конусы приводного вала раздвоены, а шкив имеет наименьший диаметр в месте контакта с ремнем. В то же время конусы сближаются на ведущей оси. Это приводит к максимально возможному диаметру шкива в точке контакта с ремнем. В таком состоянии ведущий вал должен сделать несколько оборотов, чтобы ведомый вал сделал один круг.

При ускорении передаточное число изменяется. Конусы шкива начинают сходиться, увеличивая диаметр шкива. На ведомом валу все происходит наоборот. Колбочки расходятся и их диаметр уменьшается.

Когда автомобиль достигает высокой скорости, диаметр шкива приводного вала максимален. В то же время конусы на валу машины полностью согнуты, что обеспечивает минимально возможный размер шкива в месте контакта с ремнем. Один оборот ведущего вала соответствует нескольким оборотам ведомого вала. На следующем рисунке показан принцип работы вариатора, расположение конусов и принцип работы бесступенчатого привода.

В клиноременном вариаторе передаточное отношение изменяется за счет изменения диаметра шкивов. Каждый шкив состоит из двух конусообразных половинок, насаженных на вал. Колбочки обладают способностью расходиться и сходиться. В результате диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом постоянно меняется в зависимости от скорости и нагрузки. Такое плавно изменяемое соотношение не может быть достигнуто в обычных автоматических или механических коробках передач.

Тороидальный вариатор работает аналогичным образом, но имеет совершенно другую конструкцию. Мощность передается не ремнем, а специальными роликами. Они зажимаются между валами и располагаются на одной оси. Ролики имеют тороидальную форму — отсюда и название вариатор.

Чтобы изменить передаточное число в тороидальном вариаторе, необходимо изменить положение роликов. Для максимальной тяги они должны быть направлены в сторону шкива. На более высоких скоростях ролики обращены к приводному диску. Конструкция и принцип работы тороидального вариатора показаны на рисунке ниже.

То, как именно изменяется передаточное число вариатора при разгоне, зависит от программы управления. Для достижения максимальной динамической реакции двигатель разгоняется до оборотов, соответствующих наибольшему крутящему моменту. Передаточное число меняется плавно. Ускорение происходит быстро, потому что нет времени на переключения передач.

Ездить в таком режиме не очень удобно. Постоянно высокие обороты двигателя вызывают большой расход топлива и сокращают срок службы приводного механизма. В то же время водитель, привыкший ездить с обычной коробкой передач, испытывает странное ощущение монотонной работы двигателя. Поэтому вариатор часто конфигурируется таким образом, что эффект ускорения аналогичен эффекту обычной автоматической коробки передач.

Большинство бесступенчатых трансмиссий способны имитировать механическую или роботизированную коробку передач. В этом случае все передаточные числа устанавливаются программно. Вариатор просто переключается между заданными положениями.

Видео

Передаточное число передается от ведущего шкива, который непосредственно связан с двигателем, к ведомому шкиву, который взаимодействует с приводами и колесами. Каждый шкив состоит из пары конических дисков, которые перемещаются друг относительно друга при работе коробки передач. При увеличении или уменьшении диаметра шкивов эти цифры меняются. На практике работа вариатора осуществляется следующим образом:

1. В начале движения конусы главного шкива разнесены, а конусы ведомого шкива расположены близко друг к другу, и двигатель нагружен минимально;
2. При увеличении скорости происходит обратное: конусы приводного вала постепенно сближаются, а ведомый вал отдаляется. Это изменяет передаточное число в сторону уменьшения, что приводит к уменьшению тягового усилия и увеличению скорости на ведомом валу. Движение шкивов происходит под действием пружины и центробежной силы, создаваемой гидравлическим приводом.

Как работает задний ход

1. Интересно, что скорость заднего хода и скорость переднего хода в этом типе трансмиссии одинаковы. Но в первом случае она ограничена электроникой во избежание несчастных случаев.
2. Она обеспечивается планетарным механизмом с двойным рядом сателлитов:
3. Сменив подвижный ряд спутников и заблокировав второй ряд, можно изменить направление движения на противоположное. Это не изменяет направление вращения контроллера, но изменяет направление вращения коронной шестерни. Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, как работает вариаторная передача.

Коробка вариатор плюсы и минусы

Автомобиль с вариатором в конечном итоге будет более экономичным по сравнению с обычным автомобилем, особенно при движении на остановке или при постоянном изменении скорости. Запуск автомобиля будет более плавным, а сам автомобиль — более тихим. Однако, чем больше этих благ, тем больше автомобиль ощущается как скоростной катер, где мы получаем странное ощущение увеличения скорости при постоянных оборотах двигателя. Если вы можете с этим жить и это не доставляет вам дискомфорта, то вариатор вам подойдет. Подробнее о плюсах и минусах вариаторов ниже.

Плюсы вариатора

Основным преимуществом вариатора является производительность, которую он может предложить. Автомобили, оснащенные трансмиссией CVT, являются одними из самых эффективных автомобилей и могут обеспечить значительную экономию топлива. Сегодня почти все гибриды используют вариатор для достижения максимальной экономии топлива. Еще одно преимущество CVT заметно при движении по крутым склонам. Обычные автоматические трансмиссии иногда могут испытывать проблемы при больших нагрузках, в то время как вариатор может почти мгновенно найти точное соотношение, необходимое для плавной передачи мощности без необходимости переключения передач. Эти плавные переключения являются еще одним преимуществом для водителя, поскольку они могут обеспечить чрезвычайно плавную езду, даже не ощущая «смещения» автомобиля.

Минусы вариатора

Хотя вариатор может обеспечить непревзойденную экономию топлива, у него есть существенный недостаток. Основным недостатком этих трансмиссий является цена, по которой они продаются. Обычная замена коробки передач в случае поломки часто может стоить до 2 000 долларов. В силу особенностей устройства, CVT не прослужит так долго, как обычная автоматическая коробка передач. В среднем такая трансмиссия служит от 150 000 до 200 000 километров. Более того, когда они выходят из строя, в девяти случаях из десяти их необходимо заменить. Это связано с тем, что запчасти очень дороги, их бывает трудно или даже невозможно найти, и, как правило, цена запасных частей такова, что дешевле произвести полную замену. Еще одним недостатком вариаторов является то, что они не могут справиться с мощностью, которой может обладать автоматическая или механическая коробка передач. По этой причине блок CVT не используется в высокопроизводительных автомобилях.

Как правильно использовать вариатор?

Важно правильно его использовать, иначе он может нанести значительный ущерб, который приведет к дорогостоящему ремонту. Чтобы обеспечить долгий срок службы вашего CVT, стоит следовать приведенным ниже рекомендациям:

• Проверяйте и регулярно контролируйте уровень жидкости в устройстве. Без него последствия такие же, как и для обычной трансмиссии: без масла агрегат довольно быстро выйдет из строя. При больших нагрузках жидкость расходуется в большей степени, поэтому ее следует доливать, если вариатор используется редко — эта процедура не потребуется в течение всего срока службы. Недостаток жидкости можно распознать по сложному переключению передач.
• Зимой не запускайте двигатель сразу, сначала дайте двигателю и коробке передач достаточно прогреться. Вам также необходимо постепенно увеличивать скорость.
• Избегайте резких стартов. Большие нагрузки при движении с места могут привести к разрыву ремня трансмиссии. Также может быть поврежден сам механизм, поскольку он не рассчитан на большие нагрузки.

Если обнаружена неисправность, не пытайтесь ремонтировать трансмиссию самостоятельно. Необходимо обратиться в мастерскую, где есть специалист, разбирающийся в данном вопросе (список дилеров Renault). Несмотря на довольно простую конструкцию, вариатор требует много внимания и довольно сложен в ремонте, так как не все механики знают, как правильно с ним работать. Поэтому не стоит рисковать, доверяя непроверенной мастерской или делая это самостоятельно без достаточного опыта и соответствующих знаний.

Читайте также: Обзор популярных легковых автомобилей Renault Logan

Обслуживание и уход

Именно замена масла будет главным фактором продления межремонтного пробега. Можно с уверенностью рекомендовать менять его каждые 30 000 километров, чтобы он постоянно был в тонусе, хорошо промывать каналы и механизмы, ухаживать за поверхностями трения и подшипниками. Как только масло теряет некоторые свойства или загрязняется, начинается лавинный процесс гибели сбалансированного тела ременной передачи. А ремонт по-прежнему очень дорог. Ремень, шкивы и компоненты гидроблока с их ценой могут надолго отбить желание покупать автомобили с CVT, и никакие преимущества никого не убедят.

Стиль вождения с вариаторной трансмиссией можно связать с техническим обслуживанием. Она действительно не любит крайностей. Да, низкие старты в духе двухколейного леденца, буксировка и перемешивание густой грязи — не для этого механизма. Несомненно, она может это сделать, но, вероятно, ненадолго. А если горит лампочка перегрева — значит, пора менять масло и больше так не делать.

Основные отличия вариатора и автомата

Чтобы понять разницу между вариатором и автоматом, важно рассмотреть все типы автоматических трансмиссий. Обычные автоматические коробки передач (гидромеханические трансмиссии) основаны на действии гидротрансформаторов, которые соединяют оси с двигателем.

Передаточное число изменяется с помощью планетарной передачи. Схема отличается низкой экономичностью и постоянно совершенствуется (за счет блокировки роторов, энергосберегающих гидравлических муфт, фрикционных муфт). Преимуществами гидромеханической трансмиссии являются надежность, проверенная конструкция, простое управление транспортным средством (легко для неопытных водителей).

Автоматические коробки передач

Популярные автоматические трансмиссии имеют следующие недостатки: повышенный расход топлива, отсутствие возможности буксировки, капризы в холодную погоду. Медленная реакция на педаль акселератора и рывки при переключении передач характерны для простых автоматических трансмиссий.

Вариаторы (бесступенчатые трансмиссии), которые не имеют передач, первоначально были разработаны с ременной передачей. Сегодня популярны клиноременные цепи, клиноременные вариаторы. Новым словом в технологии может стать торообразный вариатор, разработанный в компании Nissan. Двигатель, оснащенный вариатором, стабильно работает на оптимальных оборотах, повышая эффективность использования топлива. Нет никаких рывков (без переключений), и езда плавная.

Вариатор

Различают электромеханические и гидромеханические вариаторы. Гидромеханические вариаторы являются наиболее долговечными. Электронные системы (электромагнитный привод) являются более современными. Опытные механики отмечают более короткий срок службы этих вариаторов. По мнению экспертов, отличия вариаторных и автоматических коробок передач заключаются в меньшей надежности, меньшей сложности регулировки и ремонта.

Роботизированные коробки передач DSG обладают наилучшими характеристиками. Конструкция коробки передач Direct-Shift, основанная на сочетании двух трехступенчатых коробок передач, автономных сцеплений, является самой передовой автоматической коробкой передач. Попеременная работа редуктора обеспечивает мгновенную, плавную работу без падения мощности.

Как определить какое устройство установлено в автомобиле

Как отличить коробки передач по внешним признакам:

• Вариатор работает в режимах P, N, D и R. Автомат имеет дополнительные режимы «L», «M», «OD»;
• Наклейка на двери багажника указывает: CVT — вариаторная трансмиссия, AT — автоматическая.

Вариатор отличается от автомата плавным разгоном и монотонным звуком. Автомат переключает передачи с импульсом.

Разница между вариатором и автоматом с экономической точки зрения

Что дешевле — ремонт автоматической коробки передач или вариатора? Автоматическая коробка передач используется в автомобилях уже несколько десятилетий. Она хорошо изучена. Легко найти технического специалиста или ремонтную службу для конкретной модели. Вместо дорогих оригинальных деталей вы можете найти качественную запасную часть.

Вариаторы отличаются от автоматических коробок передач меньшим весом, что влияет на расход топлива и масла. Вариаторы дешевле с точки зрения эксплуатационных расходов. Стоимость масла CVT может быть выше стоимости оригинального ATF, но по объему его требуется не более 7 литров, в то время как ATF требует в среднем 8 литров.

Какое устройство лучше с точки зрения надёжности

Надежность автоматической коробки передач или вариатора может варьироваться в зависимости от модели, эксплуатации и качества технического обслуживания. При прочих равных условиях срок службы обеих систем составляет до 300 000 км. Агрессивное вождение, большие нагрузки и перегрев оказывают такое же негативное влияние на коробку передач.

Какая коробка передач лучше для спортивной езды — автоматическая, так как вариатор плохо справляется с высоким крутящим моментом. CVT подходит для плавного движения на скорости не более 150 км/ч.

Новые виды вариаторов

Каждый год производители автомобилей выпускают модели с бесступенчатыми трансмиссиями. Причем особенности его эксплуатации постоянно совершенствуются, оборудование постоянно дорабатывается. Недавно JATCO и Nissan выпустили совместное изобретение — усовершенствованный вариатор с более легкой и тонкой конструкцией. CVT сочетает в себе новую коробку передач и клиноременную систему. Это устройство имеет очень хорошую производительность:

• Увеличенное количество передач. Разработчики увеличили запас хода на 20% (по сравнению с обычным CVT). Это позволяет автомобилю быстро ускоряться и замедляться.
• Обновленное устройство весит на 13% меньше, чем его стандартный прототип.
• Он оснащен системой ASC, которая позволяет компьютеру выбирать оптимальное передаточное отношение для ускорения и замедления.

Основатели автомобильного концерна Porsche заявили, что в настоящее время они работают над модернизацией CVT и улучшением принципа его работы. Они пытаются улучшить комфорт вождения, ускорение и торможение. Они хотят снизить расход топлива, но в то же время повысить эффективность. Планируется разработать CVT, напоминающий восьмиступенчатую коробку передач.

Интенсивное развитие бесступенчатой трансмиссии еще раз подтверждает, что за ней будущее. Возможно, что вариатор скоро станет альтернативой всем обычным коробкам передач (автоматическим, механическим и ROBOT). Автопроизводители делают особый акцент на комбинированные модели, в которых двигатель будет работать идеально, энергия будет накапливаться в специальном аккумуляторе и расходоваться только на движение автомобиля.

Видео: Эксперт — плюсы и минусы вариатора

Покупать автомобиль с вариатором или не покупать?

Во-первых, пройдите тест-драйв и прокатитесь на любом автомобиле с вариаторной коробкой передач. Если вам нравится, как автомобиль набирает скорость, как он управляется, то стоит рассмотреть вариаторный автомобиль.

Зная, что вариаторы все еще имеют проблемы с долговечностью, мне пришло в голову, что если автомобиль новый или с небольшим пробегом, то его стоит взять. Если пробег автомобиля превышает 50 000 км, стоит задуматься.

Также стоит учитывать условия эксплуатации автомобиля. Если вы ездите по хорошим дорогам, не перегружаете автомобиль и не используете его в качестве такси, вы можете взять вариатор и наслаждаться его преимуществами.

Однако, если ваш автомобиль обречен на всевозможные перегрузки, лучше проявить интерес к автоматической или механической коробке передач.