Вариаторная коробка передач: преимущества и недостатки

Вариаторная коробка (или просто вариатор) – это коробка передач, которая максимально эффективно использует мощность мотора, наиболее удачно сопоставляя нагрузку на машину с оборотами коленвала. Особенность системы в том, что она является бесступенчатой — то есть вместо обычного переключения режимов коробка передач вариатор равномерно изменяет передаточное число в определенном диапазоне. Устанавливается на легковые автомобили, так как для крупных недостаточно мощна.

Устройство и разновидности

Конструкция зависит от типа системы, однако устройство вариатора любого типа имеет одну структуру. Вариатор включает в себя:

• раздвижные шкивы;
• систему управления;
• устройство включения заднего хода;
• систему, отвечающую за вращение колес и фиксацию рычага в положении «нейтраль».

Далее расскажем о типах вариаторных коробок

Вариаторная КП клиноременного типа

Один из самых распространенный и перспективных вариантов. Отличается простотой и надежностью – конусовидные шкивы, расположенные под углом для минимального сопротивления, приводятся в действие ременной передачей. В некоторых системах есть две ременные передачи. За движение шкивов вдоль вала (они работают на схождение-расхождение) отвечает гидроцилиндр.

Клиноременной вариатор

Сам ремень состоит из пластинок из прочного износостойкого металла. Реже встречается резиновый вариант, однако такой вариант уже устарел и почти не используется из-за малого ресурса. На устройствах Audi вместо ремня устанавливается металлическая цепь – поэтому систему назвали клиноцепной.

В КП с ременным приводом за вращательные движения отвечает толкательное усилие. Клиноцепной привод работает за счет тянущего усилия.

Вариаторная КП тороидного типа

Представляет собой пару клиновидных валов — ведущего и ведомого. Между ними располагаются ролики, которые обеспечивают изменение передаточного числа. Ролики двигаются по вертикали и вращаются вокруг своей оси. Если происходит состыковка ролика с валами в одном радиусе, КП переключается на прямую передачу. Если же происходит состыковка ролика, малого радиуса ведущего диска и большого радиуса ведомого, то передача понижается.

Вариатор тороидного типа

Эти виды вариаторов получили широкое распространение в автомобилестроении и других отраслях. Хотя тороидные трансмиссии не популярны из-за сложной конструкции и высокой стоимости.

Плюсы и минусы вариаторной коробки

Как и любая система, вариатор имеет свои сильные и слабые стороны. Прежде чем покупать, следует провести тест-драйв, чтобы можно было сравнить обычные КП и бесступенчатую и решить для себя, что все-таки лучше.

К основным достоинствам вариатора относят следующие:

• более динамичный разгон, так как не требуется времени на переключение режимов;
• плавность движения – отсутствие ступеней исключает и свойственные трансмиссии рывки в процессе разгона;
• автомобиль не глохнет при кратковременных остановках — что является огромным преимуществом в городских условиях (пробки, светофоры, пешеходные переходы);
• экономичный расход горючего;
• удобство управления;
• малый уровень шума;
• стабильные показатели динамики на длинных отрезках пути;
• отсутствие пробуксовки на обледенелой поверхности;
• экологичность — коробка передач вариатор меньше любой другой загрязняет атмосферу.

Впрочем, коробок-вариаторов есть и недостатки:

• автомобиль не может долго идти при высоких оборотах;
• приходится использовать специальные дорогие составы для улучшения работы ременного привода;
• повышенная чувствительность к качеству масла – необходимо его постоянно менять (примерно раз в 30 тысяч км);
• чувствительность к повышенным нагрузкам и неправильной эксплуатации – то, что может выдержать «механика», сломает вариатор;
• снижения «спортивных» качеств.

Вариатор или автомат — что лучше?

Для ответа на вопрос, вариатор или автомат — что лучше, важно определиться с требованиями к автомобилю. Основное «правило» вариатора – это умеренность и ограничение по мощности. Такая КП не подходит для автомобилей с мощными двигателями и водителям, предпочитающим агрессивную манеру езды.

Вариатор или автомат что лучше

Когда не следует покупать автомобиль с вариатором:

Вы — поклонник спортивной езды

На автомобиле с бесступенчатой КП нельзя резко рвануть с места и гонять на пределе, выжимая из авто максимум. Также не стоит увеличивать мощность автомобиля посредством тюнинга – вариатор подходит для среднемощных автомобилей и равномерного движения. Основные «спортивные» приемы езды вариаторная коробка не выносит.

Еще один недостаток – отсутствие «спортивного рыка» мотора и присутствие равномерного жужжащего звука в процессе работы, что не характерно для других трансмиссий. Чем отличается вариатор от автомата? Тем, что не позволяет достигать двигателю критической рабочей точки, обеспечивая стабильную работу в максимально эффективном и экономичном режиме.

Вы не хотите менять свои привычки

Вождение с бесступенчатой КП требует от водителей новых навыков. «Автоматика» в сравнении с «механикой» также имеет свои тонкости, но управляться с нею все же проще и привычнее.

К примеру, при нажатии на педаль газа вариаторная КП в первую очередь набирает обороты, а не обеспечивает тягу на колеса, что приводит к некоторой задержке. Поэтому при проведении маневра (например, при обгоне) нажимать на газ следует на полсекунды раньше.

Если предпочитаете экономный автомобиль

Вариаторная КП требует определенных затрат. Сложная конструкция подразумевает дорогой ремонт и обязательно в хорошей мастерской. Самостоятельный ремонт системы невозможен — даже среди специалистов сложно найти мастера, который действительно сможет все сделать правильно. Поэтому сэкономить на ремонте не получится.

Автоматическая КП не то чтобы дешевле в этом плане, но ее ресурс обычно больше и она не так чувствительна к жесткой эксплуатации. Кроме этого, «автомат» широко используется в легковых автомобилях и хорошо изучен мастерами. А вот за ремонт вариаторной коробки возьмется не каждый даже опытный мастер, так как система только набирает популярность и изучена плохо.

Хоть бесступенчатая трансмиссия и не подходит для экстремального вождения, оснащенный ею автомобиль обгонит аналогичную модель с АКПП. Автоматика быстрее берет старт, однако тратит время и прерывает тягу в процессе переключения передач, что сказывается на динамике. Вариаторная трансмиссия обеспечивает постоянную тягу и равномерное ускорение. Этот фактор позволяет избежать пробуксовки на скользком покрытии, снижает количество вредных выбросов в атмосферу. Горючее также экономится.

Кулисы автомата и вариатора

Когда и зачем нужна калибровка

Калибровка вариатора проводится при появлении вибраций в начале движения автомобиля либо во время его остановки. Калибровка включает в себя обнуление данных ЭБУ и последующее обучение блока управления для фиксации новых данных.

Необходимость проводить калибровку могут вызвать:

• ремонт КП;
• замена КП;
• ремонт/замена двигателя;
• смена стартового пакета.

Калибровка может производиться в статике (на автомобиле без движения) и в динамике. Последний вариант более простой и понятный — часто к нему прибегают водители, проводя процедуру самостоятельно.

Калибровка в движении выполняется в несколько шагов:

1. Мотор прогревается, пока не заработает вентилятор охлаждающей системы.
2. Выключаются все дополнительные электрические приборы.
3. Включается ближний свет.
4. Набирается скорость до 60 км/ч, отпускается «газ», автомобиль продолжает движение до стабилизации скоростного режима.
5. Нажимается педаль тормоза, машина плавно останавливается, вариатор устанавливается в режим «Р».
6. После этого необходимо заглушить двигатель.

Подождав пару секунд, следует проверить результаты.

Вариатор требует бережного отношения и значительных материальных затрат. Для среднемощных автомобилей и городских условий коробка передач этого вида подходит идеально.

Коробка передач вариатор

Для облегчения вождения автомобиля в его конструкции применяется автоматическая трансмиссия. Одним из ее вариантов является вариатор. Он обеспечивает бесступенчатый переход между скоростями.

CVT подходит как для начинающих водителей, так и опытных. Срок службы современных вариаторов достаточно велик, однако важно соблюдать периодичность обслуживания и рекомендации по эксплуатации.

Описание вариатора

Вариатор является бесступенчатой трансмиссией с внешним управлением от электронного модуля. Он позволяет автоматически плавно изменять передаточное число. Узел оптимально подбирает передачу, исходя из внешней нагрузки и оборотов с которыми работает двигатель. Благодаря этому удается максимально эффективно использовать мощность силовой установки.

На автомобилях применяются два основных вида бесступенчатой трансмиссии: клиноременная и тороидальная. Первая получила большее распространение и ее часто комплектуются как легковые автомобили, так и кроссоверы.

Клиноременной вариатор был изобретен задолго до начала его использования на автомобилях. Автором первой бесступенчатой трансмиссии является Леонардо да Винчи. Он сконструировал вариатор в 1490 году.

Оценить преимущества использования бесступенчатой трансмиссии на автомобиле водители смогли лишь в 1950-х годах. Однако CVT таких транспортных средств не были надежными и долговечными. Недостатки вариаторов тех лет заставили автомобильные компании отложить выпуск машин с CVT на полстолетия.

Тороидальный тип вариатора редко встречается на автомобилях. Он также бесступенчато меняет передаточное число. Тороидальный вариатор имеет более сложное строение. Его настройка и точность изготовления требуют больших временных затрат. Именно по этим причинам клиноременные бесступенчатые трансмиссии смогли занять 95-97% машин с CVT.

Принцип работы вариатора

В клиноременном вариаторе смена передаточного числа происходит путем изменения диаметра шкивов. Каждый из них выполнен из двух половинок конической формы, которые посажены на один вал. Конусы имеют возможность расходиться и сходиться. В результате диаметр в точки соприкосновения ремня со шкивом постоянно варьируется в зависимости от скорости и нагрузки. Такое бесступенчатое изменение передаточного числа неспособно обеспечить обычная автоматическая или механическая коробка передач.

Когда автомобиль трогается с места необходимо максимальное усилие. Для того, чтобы снизить нагрузку на двигатель, конусы ведущего вала разводятся и в точке соприкосновения с ремнем шкив имеет самый малый диаметр. При этом на ведомой оси конусы сводятся. Это позволяет получить максимальный диаметр шкива в точке соприкосновения с ремнем. При таком состоянии вариатора ведущий вал должен сделать несколько оборотов, чтобы ведомый сделал один круг.

По мере того как происходит разгон, передаточное число изменяется. Конусы ведущего шкива начинают сходиться, увеличивая его диаметр. На ведомом валу происходит обратное действие. Конусы расходятся, а диаметр убавляется.

При достижении автомобилем высокой скорости шкив ведущего вала имеет максимальный диаметр. При этом на ведомом валу конусы полностью разведены, что обеспечивает минимальный размер шкива в точки соприкосновения с ремнем. При этом один оборот ведущего вала соответствует нескольким вращениям ведомого. На изображении ниже показаны принцип действия вариатора, схема расположения конусов и как работает бесступенчатая трансмиссия.

В клиноременном вариаторе смена передаточного числа происходит путем изменения диаметра шкивов. Каждый из них выполнен из двух половинок конической формы, которые посажены на один вал. Конусы имеют возможность расходиться и сходиться. В результате диаметр в точки соприкосновения ремня со шкивом постоянно варьируется в зависимости от скорости и нагрузки. Такое бесступенчатое изменение передаточного числа неспособно обеспечить обычная автоматическая или механическая коробка передач.

Тороидальный вариатор имеет схожий принцип действия, но устроен совершенно по другому. В нем усилие передается не с помощью ремня, а специальными роликами. Они зажаты между валами и расположены на одной оси. Ролики имеют тороидальную форму, откуда и происходит название вариатора.

Для смены передаточного числа в тороидальном вариаторе требуется изменить положение роликов. Для максимальной тяги они должны быть повернуты в сторону ведомого диска. При высоких оборотах ролики направлены к ведущему диску. Устройство и принцип работы тороидальной бесступенчатой трансмиссии показаны на изображении ниже.

То как именно вариатор меняет передаточное число во время разгона зависит от программы управления. Для максимальной динамики двигатель выводится на обороты, соответствующие наибольшему крутящему моменту. При этом плавно меняется передаточное отношение. Темп разгона высокий, так как не тратится время на переключение между ступенями.

Ездить в вышеописанном режиме не очень удобно. Постоянные высокие обороты мотора приводят к большому расходу топлива и снижают ресурс силовой установки. При этом водитель, привыкший эксплуатировать транспортное средство с обычной коробкой передач, испытывает странные ощущения от монотонной работы мотора. Поэтому часто вариатор настраивают так, чтобы разгон полностью напоминал увеличение скорости с обычной АКПП.

Большинство бесступенчатых трансмиссий способны имитировать работу механической или роботизированной коробки передач. При этом все передаточные числа задаются программно. Вариатор просто переключается между установленными положениями.

Правила езды на автомобиле, на котором установлен вариатор

Для длительной и безотказной службы бесступенчатой трансмиссии важно правильно эксплуатировать и обслуживать автомобиль, на котором установлен вариатор. CVT вносит ряд ограничений и особенностей, придерживаясь которых автовладелец максимально отсрочит дорогостоящий ремонт узла.

Для большинства вариаторов вредно буксовать. В таком случае возникает перегрузка, вызывающая повышение температуры шкивов и ремня, а перегрев плох для масла и электроники. Если же во время буксования произойдет внезапный зацеп, то из-за резкого рывка ремень может проскользить по шкивам. В таком случае на конусах образуются задиры. В последующем ремень и шкивы при разгоне будут интенсивно изнашиваться и дорогостоящий ремонт не заставит себя долго ждать.

Езда по бездорожью также противопоказана большинству вариаторов. Все же существуют виды CVT, которые устанавливаются на кроссоверы. Съезд с дороги для таких машин допустим, но без критических нагрузок.

Рекомендуется отказаться от резких стартов. Вжимание педали газа в пол может вызвать пробуксовку ремня. В таком случае на шкивах появляются борозды, существенно влияющие на ресурс узла.

Буксировка также нежелательна для автомобилей с вариатором. Она вызывает перегруз и перегрев узла. В некоторых случаях возможно растяжение ремня или появление борозд на конусах. Особое внимание следует уделить работе трансмиссии в холодное время. При морозах масло начинает густеть. Поэтому важно прогревать вариатор зимой до начала поездки. Нормальная работа бесступенчатой трансмиссии возможно только когда смазка находится в пределах допустимой температуры.

На автомобиле с вариатором не стоит перевозить тяжелые грузы. В таком случае возможны негативные последствия такие же, к которым приводит буксировка.

Для нормальной работы вариатора необходимо своевременно обновлять прошивку. В противном случае из-за «детских болезней» программного обеспечения CVT может работать неоптимально и даже переходить в аварийный режим.

Плюсы и минусы бесступенчатой трансмиссии

В процессе эксплуатации автомобиля с вариатором водитель может обнаружить нижепредставленные плюсы:

• отсутствие рывков при разгоне, которые присутствуют в работе АКПП;
• не требуется выжимать сцепление, что является обязательным при вождении авто с механикой;
• низкий риск пробуксовки;
• высокая экономия топлива;
• более высокий КПД на фоне АКПП;
• низкий вес по сравнению с автоматом;
• увеличение ресурса силового агрегата;
• высокий комфорт движения;
• низкий уровень шума.

Несмотря на все преимущества бесступенчатая трансмиссия имеет нижепредставленные минусы:

• ремень относительно быстро изнашивается, а его замена имеет высокую стоимость;
• сильная чувствительность к перегрузкам;
• низкий срок службы, если нарушен интервал замены смазки;
• сложный и дорогостоящий ремонт, из-за чего мастера на автосервисах часто предлагают установку контрактного или нового вариатора, цена которого доходит до 30-40% стоимости машины;
• диагностика часто требует разборки узла, что обходится дорого;
• отзывы автовладельцев говорят о том, что вождение машины с вариатором скучное и занудное из-за монотонного гула мотора;
• все типы бесступенчатой трансмиссии неспособны справиться с большим крутящим моментом, поэтому они не встречаются на спортивных и по настоящему вседорожных автомобилях;
• отсутствие специалистов, для которых не проблема диагностика, регулировка и ремонт вариатора;
• если бесступенчатая трансмиссия продолжительно ходит без замены фильтров, то ее ресурс критически уменьшается.

Признаки неисправности вариатора

Выход из строя бесступенчатой трансмиссии не проходит бесследно. Ниже представлены основные признаки неисправности вариатора, указывающие на необходимость диагностики узла.

• автомобиль не едет вперед и назад, но двигатель работает;
• слабая динамика при выжатой педали газа и хорошем дорожном покрытии;
• сильный толчок при переводе селектора;
• прерывистое движение;
• вариатор не реагирует на ручное управление;
• машина движется, когда селектор находится в положении нейтрали;
• гул и прочие посторонние звуки со стороны бесступенчатой трансмиссии;
• вариатор не реагирует на селектор.

Требуемые инструменты для замены масла

Для того, чтобы замена масла в вариаторе прошла успешно, требуются инструменты из таблицы ниже.

Таблица — Инструменты и материалы необходимые для замены масла

Инструменты и материалы	Примечание
Очиститель	Поддон и магниты следует очистить от старой жижи и мелких металлических частиц
Головка	Размер зависит от конкретного автомобиля. Обычно требуются головки «на 10», «на 13», «на 14», «на 15», «на 16», «на 17»
Вороток	Часто доступ к некоторым креплениям затруднителен. Поэтому желательно иметь удлинитель и трещотку.
Лейка	На некоторых автомобилях для удобства заливки свежей смазки потребуется удлинить лейку маслостойким шлангом
Тара	Емкость зависит от объема сливаемого масла. Обычно достаточно тары на 4-6 литра.
Ветошь	Не оставляющая ворсинок

Замена масла в бесступенчатой трансмиссии

Замена масла крайне важна для нормальной службы бесступенчатой трансмиссии. Нарушение сроков технического обслуживания это самая частая причина преждевременных поломок вариатора. Посмотреть на сравнение старой и свежей смазки можно на фото ниже.

При замене смазки важно не только соблюдать интервалы технического обслуживания, но и приобретать только качественное масло. У большинства производителей имеются рекомендации на покупку исключительно фирменной трансмиссионной жидкости.

Инструкция по замене масла в вариаторе представлена ниже.

• Проехать 10-15 км перед сливом масла. Это позволит прогреть вариатор.
• Установить транспортное средство на подъемник, эстакаду, смотровую яму.

• Снять защиту картера, если таковая имеется.
• Подставить емкость под слив.
• Выкрутить сливную пробку.

Для предотвращения пролива масла на землю следует направить его с помощью обрезанной бутылки.

• Часть масла невозможно таким способом слить с узла. Поэтому необходимо вкрутить пробку и залить свежую смазку. Далее следует завести мотор. Двигателю требуется дать поработать 5-10 минут. В это время следует переводить поочередно селектор во все положения. По истечении времени необходимо повторно слить смесь старого и нового масла. При финансовой возможности данную процедуру можно повторить несколько раз.
• Слив смазки обычно продолжается 25-40 минут. Чтобы не терять время, рекомендуется произвести замену фильтра тонкой очистки. Для начала требуется получить доступ к подкапотному пространству, открыв капот.
• Подцепить клипсы, которые удерживают воздуховод.

• Вынуть клипсу.

• Снять воздуховод.

• Отсоединить поочередно минусовую и плюсовую клеммы АКБ. Снять батарею.

• Под АКБ находится площадка. Ее требуется демонтировать.

• У каждого автомобиля доступ к фильтру тонкой очистки часто перекрыт различными преградами. Их требуется снять.

• Убрать все загрязнения вокруг фильтра.

• Открутить корпус фильтра.

• Вынуть фильтр тонкой очистки из его корпуса.

• Вставить новый фильтрующий элемент в его посадочное место.
• Прикрутить корпус с фильтром.
• Дождаться, когда смазка перестанет вытекать.

• Выкрутить крепления поддона бесступенчатой трансмиссии.

• На поддоне находятся магниты. Их требуется снять.

• Убрать всю металлическую стружку с магнитов.

• С помощью очистителя отмыть поддон вариатора от старой смазки.

• Прикрепить магниты на поддон.

• Выкрутить крепления фильтра грубой очистки. На некоторых автомобилях болты имеют разную длину. В таком случае следует запомнить их расположение.

• Снять фильтр грубой очистки.

• Желательно устанавливать новый фильтр грубой очистки, но он имеет высокую стоимость. Поэтому автовладельцы оценивают степень его загрязнения и по результатам проверки определяют дальнейшие действия.

• При несильном загрязнении фильтра его рекомендуется просто отмыть.

• Смонтировать фильтр грубой очистки.
• Установить поддон, равномерно затянув болты его крепления.
• Поставить сливную пробку на место.
• Залить свежую смазку.

• Проверить уровень масла и при необходимости откорректировать его.

• Запустить силовую установку и прогреть трансмиссию, переводя селектор поочередно во все положения.
• Повторно проконтролировать уровень масла в узле.

При возникновении проблем с заменой масла рекомендуется посмотреть соответствующее видео.

Ремонт бесступенчатой трансмиссии своими руками

Для проведения ремонта и устранения большинства неисправностей вариатора требуется его демонтаж с автомобиля. Без снятия решаются преимущественно только программные неполадки.

Начинать ремонт рекомендуется с очистки магнитов. По их состоянию можно косвенно определить износ металлических контактирующих поверхностей узла.

Большинство проблем связанных с вариатором возникают из-за его перегрева. Поэтому важно проверить радиатор и очистить его. При значительных дефектах радиатора может потребоваться его замена на новый.

Износ и растяжения ремня устраняются его заменой. Затягивать с установкой нового изделия не рекомендуется. Связано это с тем, что отслуживший свое ремень вызывает повреждения дорогостоящих конусов.

На некоторых автомобилях для вариатора подходит несколько ремней. При интенсивном использовании машины желательно приобретать усиленное изделие.

Повреждение конусов устраняется их заменой. При этом важно оценить общее состояние трансмиссии. В некоторых случаях более выгодно купить новый или контрактный вариатор.

При гуле, доносящемся с узла требуется менять подшипники.

Вышедший из строя степ-мотор всегда меняется на новый.

Датчик имеет низкую стоимость и при поломке подлежит замене.

Соленоиды, насос, редукционный клапан и прочие элементы контактирующие с маслом при выходе из строя не всегда подлежат замене. В некоторых случаях их достаточно очистить от загрязнений.

Рейтинг вариаторов по надежности

Определить самый надежный вариатор поможет рейтинг пяти лучших бесступенчатых трансмиссий. Его формируют CVT трех компаний: Jatco, Aisin и Subaru.

Открывает пятое место рейтинга по надежности вариатор Jatco JF015E, который встречается на Renault Kaptur. Четвертым идет Jatco JF016E, устанавливаемый на последние модели Mitsubishi Outlander. Третье место занимает Aisin K111, которым часто комплектуется Toyota RAV4. второе место у Subaru TR580, применяемого на Forester. Лидером по надежности является Jatco JF011E. Его можно обнаружить на Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai и X-Trail.

Отзывы

Игорь Степашкин

Авто с вариатором очень комфортно водить в городских условиях.

Дмитрий Назаров

Машина с бесступенчатой трансмиссией разочаровала. Расход оказался огромным, следующую точно буду брать на роботе или механике.

Анатолий Жуков

Долго привыкал к необычной работе двигателя и отсутствию толчков при разгоне. Вариатор считаю лучшей автоматической трансмиссией

Источник https://mashinapro.ru/1728-variatornaya-korobka-peredach-preimuschestva-i-nedostatki.html

Источник https://zapchasti.expert/kpp/korobka-peredach-variator.html

Источник

Источник