Двигатель вариатор что это такое?

Принцип работы вариатора на автомобиле: плюсы и минусы

04.06.2019

4, : 4.75)

Вопросы, рассмотренные в материале:

• В чем отличие вариатора от других КПП
• Сколько передач у вариатора
• Какие типы вариаторной КПП являются наиболее популярными сегодня
• Можно ли устанавливать вариатор на мощные автомобили

Вариативная или бесступенчатая, автоматическая коробка передач (CVT) совсем недавно считалась изобретением из области фантастики. Сегодня же многие популярные автомобильные компании оснащают этим устройством модели своих машин. Вариатор можно увидеть в некоторых модификациях машин Mitsubishi, Toyota, Audi, Honda, Nissan и других марок ведущих компаний. В этой статье мы расскажем, чем примечателен принцип работы вариатора на автомобиле, какие у него достоинства и недостатки по сравнению с автоматической коробкой передач.

Что такое вариатор на автомобиле

Необязательно быть владельцем автомобиля с вариатором, чтобы столкнуться с понятием «вариативная коробка передач», например, просто рассматривая различные автомобильные журналы или сборники характеристик моделей машин. Стандартным автоматом уже давно никого не удивить, а механикой — тем более. Вариатор пока остается диковинкой, поэтому услышать о нем в обычном мужском разговоре можно не так часто. Хотя вариативная коробка передач вовсе не является новым изобретением известных автомобильных корпораций, принцип работы механизма разработали несколько столетий назад.

Первым, кто задумался о принципе работы вариатора и создал его, был самый загадочный изобретатель — Леонардо да Винчи — в далеком 1490 г. А вот запатентована эта придумка была только в XIX веке (во второй его половине).

Примечательно, что первое действующее транспортное средство с такой коробкой передач было создано спустя 500 лет после его изобретения — в 50-х годах двадцатого века. Подобную трансмиссию впервые установили на легковые автомобили DAF (в то время компания еще специализировалась на создании легковых и грузовых авто).

Позже подобие вариатора устанавливали на машины Volvo, но особой популярности такой тип трансмиссии не получил. Зато в нынешнее время вариатор пользуется спросом.

Бесступенчатая трансмиссия (вариатор) имеет аббревиатуру CVT (сontinuously variable transmission — бесступенчатый переключатель скоростей). Принцип работы вариатора на автомобиле — плавно передавать крутящий момент от мотора к колесам (или прочим движимым частям, например, винтам), без переключения скоростей. При этом бесступенчатая КПП автоматически меняет трансмиссионное соотношение по определенной программе или вручную.

Важно подчеркнуть, что в принципе работы CVT (в отличие от роботизированной КПП и АКПП) нет переменных передач, то есть при движении автомобиля не наблюдаются привычные толчки при смене передачи, а набор скорости имеет плавный и четкий ход.

«Восстановление автомобиля после ДТП: этапы, выбор СТО, нюансы» Подробнее

Отличие вариатора от прочих коробок передач

Механическая трансмиссия (МКПП) имеет 5 скоростей, коробка-автомат — 8 скоростей, а CVT оснащен неограниченным количеством передач. Но это не главная ее особенность. Чтобы читателю было проще понять принцип работы вариатора на автомобиле, оценить его преимущества, вкратце расскажем о работе двигателя.

Во-первых, в принципе работы традиционных ступенчатых КПП есть важный недочет — они имеют ограниченное число передач, которых иногда при движении бывает мало. Даже при условии езды по гладкой дороге мотор, разгоняясь, должен преодолеть внешнюю нагрузку (силу инерции), а потом, после достижения оптимального соотношения оборотов и передаточного числа, он может набрать нужную скорость. После этого момента передача становится ниже. Чтобы повысить передачу, нужно использовать больше ступеней, наличие которых не предусмотрено в механической коробке.

Еще один минус — при переключении скоростей происходит толчок. С учетом этих нюансов производители решили отказаться от передач и, в конечном итоге, получили вариативную коробку, которая сменяет скорости мягко, без рывков.

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в постепенном изменении крутящего момента на ведущем и ведомом диске. Движение начинается мягко, в отличие от других видов коробок передач. Особенности работы вариатора в автомобиле создают впечатление, будто в нем установлен мощный электрический двигатель. Скорость набирается плавно, без присутствия посторонних шумов. Поэтому CVT не нужен переключатель скоростей, благодаря нему автомобиль увеличивает скорость движения намного быстрее, чем при использовании других трансмиссий.

Помимо этого, автомобилем с вариатором намного легче управлять. С ним сможет справиться даже водитель-новичок из-за того, что этот принцип КПП не зависит от манеры вождения и не заглохнет при движении. Даже при внушительном разгоне автомобиля работа движка практически бесшумна, в сравнении с другими трансмиссиями. Если надавить на педаль газа полностью, то авто ускорится буквально молниеносно, без привычного «рычащего» шума.

Некоторые водители не любят, когда мотор не издает привычных звуков при переключении скорости, но в основном, это те, кто привык к езде на коробке-автомате или спорт-карах, где рев двигателя только подзадоривает гонщика.

Вариатор имеет большие возможности, как доказательство этого — запрет его использования на гонках Формулы-1 до 1994-го года.

Устройство вариатора на автомобиле

Внешне вариативная коробка передач ничем не отличается от коробки-автомата. Визуально невозможно понять, что установлен именно вариатор. Ручка переключения скорости тоже не имеет отличий от обычного рычага АКПП и даже названия режимов — P, R, N, D — такие же.

Главное отличие кроется в принципе работы вариатора в автомобиле. В нем нет обычных чисел передач (1-й, 2-й и так далее). Вариативная коробка имеет огромное количество передач, которые постоянно варьируются, о чем говорит и само название агрегата. С этим связано и отсутствие рывков, когда автомобиль трогается с места или происходит переключение оборотов двигателя. Во время движения, разгона и торможения вариатор плавно и бесшумно меняет передаточное число.

Принцип работы вариатора на автомобиле

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в плавной смене скоростей (передаточного числа) как при повышении, так и при снижении скорости. Безусловно, большую работу делает компьютерная программа, которая и создает ступени, но они запрограммированы для ручного управления (при движении по снегу или грязи, когда скорость не имеет значения, а важна только максимальная тяга). Сама же коробка ступеней не имеет, это обеспечивает передачу усилий от коробки к колесам намного точнее.

В настоящее время существует два типа строения вариатора:

• Клиноременный. Таком вид устанавливают на 95 % авто с CVT.
• Тороидный. Практически не используются в настоящее время из-за сложных настроек и строения.

Осуществляется передача трансмиссионного числа от главного (ведущего) шкива (который связан с силовым агрегатом) к ведомому (который связан с приводом и колесами) по принципу ременного сообщения.

Смена передаточного числа происходит по принципу изменения диаметра шкивов. Изготовитель сделал их разборными, а не сплошными, состоящими из двух частей конической формы, обе части посажены на вал и могут сходиться и расходиться. Диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом изменяется в зависимости от скорости и нагрузки.

Попросту говоря, принцип работы заключается в следующем: когда автомобиль трогается, мотору нужно большое усилие, чтобы начать движение колес. Чтобы снизить нагрузку двигателя до минимума, ведущий вал должен быть самого маленького диаметра (конусы разводятся в месте соприкосновения). Диаметр ведомого вала в этот момент должен быть, напротив, максимальным (конусы сводятся). За счет этого ведущий шкив проделывает несколько оборотов, чтобы ведомый сдвинулся всего на один (максимальное число). Этот процесс намного снижает нагрузку на силовой агрегат, что значительно облегчает ему работу.

После набора скорости передаточное число уменьшается (это необходимо для снижения тяговой силы, но при этом происходит увеличение оборотов на ведомом шкиве). Принцип работы: диаметр ведущего рола увеличивается (конусы сходятся), а у ведомого, напротив, расходятся.

При максимальном диаметре ведущего шкива и наименьшем ведомого, первый один раз оборачивается, а второй за этот промежуток делает несколько оборотов (из-за этого скорость его вращения наибольшая). Но в этом случае нагрузка на двигатель намного выше.

Вывод: трансмиссионное число достигается по принципу изменения диаметров двух шкивов и ременной передачи (между ними).

Принцип действия: чтобы тороидный вариатор сменил передаточное число, роликам необходимо изменить свое положение. Для наибольшей тяги зажимы роликов нужно повернуть по направлению к ведомому шкиву, такое расположение сведет диаметр контакта ролика и шкива к минимуму, в то же время у ведомого ролла диаметр будет наибольшим.

При увеличении скорости необходимо увеличение вращения и снижение передаточного числа, ролики отходят в противоположную сторону (ведущего ролла), при этом оба диаметра изменятся противоположно.

Крупнейшие автомобильные компании наладили производство модификаций CVT, изготовляемых на собственных предприятиях. Чтобы как-то отличать их от других коробок передач, каждая компания придумала определенные названия агрегату. Вариаторы «Ecotronic» и «Durashift CVT» — производитель Ford, «Multidrive» — Toyota, «Lineartronic» была сконструирована Subaru. Некоторые компании создали по два вида вариатора: «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan. «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz.

Принцип работы любого технического изобретения имеет свои недочеты, исключением не стал и вариатор. Все недостатки его работы, конечно, стараются устранить, но пока они еще присутствуют, следует о них рассказать:

• Такие трансмиссии не используют в мощных автомобилях, хотя есть несколько удачных примеров именно с вариаторами.
• Ремонт коробки с принципом вариатора обойдется очень дорого, ко всему прочему, не на каждом СТО смогут произвести починку деталей. Найти квалифицированного механика, который разбирается именно в такой системе переключения передач, очень трудно.
• Работа CVT в автомобиле зависит от показаний различных приборов, и если хоть один из них окажется неисправным, может произойти сбой всей программы контроля трансмиссии.
• Наполнять аппарат нужно только специальной жидкостью, уровень которой нужно все время контролировать. Она стоит очень дорого в сравнении с другими аналогами, подходящими именно для коробок передач.
• Оказывается большая нагрузка на коробку передач.
• Для автомобилей с CVT есть ряд ограничений для буксировки и при использовании прицепа.

Но машина, оснащенная коробкой передач по принципу вариатора, имеет массу преимуществ:

• Комфорт во время движения.
• Мягкий ход автомобиля, быстрый набор скорости и торможение без толчков (как в механической или автоматической трансмиссии).
• Стабильные показатели даже при долгой работе мотора.
• Экономия топлива, благодаря оптимальной нагрузке на мотор и рассчитанному принципу работы автомата.
• Сниженные показатели выхлопных газов во время движения по сравнению с автомобилями с обычной коробкой или коробкой-автоматом.
• Безопасное движение по обледенелым трассам, вариативная коробка исключает пробуксовку.
• Компьютерное управление работой мотора увеличивает время его эксплуатации и спасает от частых ремонтов.
• Принцип работы вариатора позволяет автомобилю ехать почти без шума, в отличие от автомата и МКПП.

Новые виды вариаторов

Ежегодно производители автомобилей выпускают модели с бесступенчатой коробкой переключения скоростей. Причем характеристики его работы постоянно улучшаются, оборудование совершенствуется. Совсем недавно компании JATCO и Nissan выпустили общее изобретение — улучшенный вариатор с облегченной и уменьшенной конструкцией. CVT совместил в себе новую коробку и клиноременную систему. У этого аппарата очень хорошие показатели работы:

• Увеличенное число передач. Создатели расширили диапазон на 20 % (в сравнении с обычным CVT). Это позволяет автомобилю быстро разгоняться и сбрасывать обороты.
• Весит обновленный агрегат на 13 % меньше, чем его стандартный прототип.
• Имеет систему ASC, что позволяет компьютеру выбирать передаточное число, оптимально подходящее в момент разгона и остановки.

Учредители автокомпании «Порше» заявили, что в настоящее время проводят разработку по апгрейду CVT и улучшению принципа его работы. Они стараются поднять показатели комфорта во время езды, набора скорости и остановки. Хотят снизить объем потребляемого топлива, но в то же время увеличить коэффициент полезного действия. В планах у создателей — сделать такой тип CVT, принцип работы которого будет похож на восьмиступенчатую трансмиссию.

Усиленная работа над улучшением бесступенчатой коробки переключения скоростей подтверждает еще раз, что будущее за ней. Не исключено, что очень скоро вариатор станет альтернативой всем обычным КПП (автомат, механика и РОБОТ). Особый акцент производители автомобилей делают на его комбинированные модели, при которых работа двигателя будет самой идеальной, энергия будет сохраняться в специальном накопителе и тратиться только на передвижение транспортного средства.

Что такое вариатор (CVT) в автомобиле и как он работает

Разница в диапазонах угловых скоростей двигателя и колёс автомобиля во все времена была и остаётся предметом исследований и инженерных решений для устройств, имя которым – трансмиссия. Развитие удобных в управлении автоматических бесступенчатых трансмиссий автомобиля и привело в последние годы к практическому использованию вариатора.

Принцип работы вариатора известен давно и в таких машинах, как скутеры или снегоходы эти устройства используются уже много лет. Почему же в автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно? Насколько они надёжны и долговечны? Требуют ли вариаторы каких-то особенных приёмов при вождении автомобиля? В чём достоинства и недостатки трансмиссии с вариатором?

Для ответов на эти вопросы имеет смысл ознакомиться с принципом работы вариатора и основами конструктивных решений устройства, основными видами автомобильных вариатор, а также статистикой о надёжности и долговечности этих устройств.

Принцип работы и конструкции вариатора

Проще всего принцип работы вариатора можно рассмотреть на примере самого распространенного типа устройства: клиноремённого.

На валу, который соединён с валом двигателя находится ведущий шкив, выполненный из двух половинок. Половинки могут передвигаться по валу (оси своего вращения). Аналогичный (состоящий из двух половинок) шкив расположен на другом валу, соединённом с приводами колес автомобиля. Этот шкив называют ведомым. Между собой ведущий и ведомый диски соединены ремнём, клиновидным в сечении.

На низких оборотах двигателя половинки ведущего шкива раздвинуты и ремень «провален» к оси вращения, а на ведомом шкиве наоборот: ремень «выдавлен» максимально далеко от оси вращения.

Таким образом, за счёт трения в месте контакта ремня с поверхностями половинок шкивов образуется ремённая передача, схематично изображённая на следующем рисунке.

То есть ведущий вал как бы аналогичен шестерёнке малого диаметра, а ведомый – большого. Соответственно, на малых оборотах угловая скорость ведущего шкива существенно выше, чем ведомого, к которому передаётся максимальное тяговое усилие (и минимальная угловая скорость).

Сдвигает половинки ведущего шкива торцевое усилие, формируемое в зависимости от конструкции вариатора инерционными силами (от роликов внутри одной половинки шкива, перемещающихся за счёт центробежных сил – простейший случай) или гидравликой, получающей команды от электронного блока управления (современные системы).

На высоких оборотах картина обратная: «шестеренка» ведущего шкива становится большого диаметра (ремень выдавливается к периферии шкива) а у ведомого половинки раздвигаются и ремень «проваливается» к центру («шестерёнка» малого диаметра). Трение, необходимое для изменения расстояния между половинками ведомого шкива и натяжение ремня обеспечивает пружина.

По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.

В них роль составных шкивов выполняют конусообразные диски, а роль ремня – ролики грибовидной формы, имеющие возможность не только вращаться вокруг своей оси, но и перемещаться относительно оси вращения дисков. При различных положениях роликов они по различного диаметра окружностям соприкасаются с дисками, и за счёт этого меняется передаточное отношение между дисками. На практике торовые вариаторы встречаются существенно реже клиноременных.

Казалось бы, если всё так просто и принцип работы устройства хорошо известен, почему на автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно?

Дело в том, что материал ремня, используемый в вариаторах скутеров и снегоходов, не рассчитан на уровень нагрузок, которые возникают в автомобилях. И только современные технологии позволили разработать привод вариатора, выдерживающий высокие нагрузки.

Ремень современного автомобильного вариатора металлический, состоящий из двух металлических лент и вставленных в них набора упругих металлических звеньев.

От ведущего шкива наиболее зажатое в нем звено передаёт толкающее усилие к следующему звену и далее по цепочке. Получается, что такой наборный ремень не тянет, а толкает ведомый шкив и это позволяет передавать на него бо́льшие усилия, чем в обычной клиноремённой передаче. Именно такой тип привода получил максимальное распространение в современных вариаторах.

В некоторых марках автомобилей (прежде всего Audi) встречается привод в виде многозвенной цепи вместо ремня.

Такую передачу ещё называют клиноцепной. В отличие от металлического наборного ремня пятно контакта торцевых участков такой цепи с конусной поверхностью шкивов существенно меньше, и это обстоятельство предъявляет повышенные требования к материалу и сочленениям цепи. У цепной передачи самый высокий КПД передачи усилия от ведущего шкива к ведомому, неплохие показатели долговечности, достаточно простая замена в случае необходимости. Но при этом цепь – достаточно дорогой привод.

Чем отличается вариатор от автомата в эксплуатации

В отличие от трансмиссий с механической и автоматической коробками передач в вариаторе реализован принцип бесступенчатой трансмиссии (CVT – общепринятая аббревиатура названия таких устройств). Двигатель автомобиля в CVT связан с колесами (движителями) абсолютно плавным изменением соотношения количества оборотов.

С одной стороны, это делает поездку на автомобиле чрезвычайно комфортной – нет необходимости переключать передачи как в механической коробке передач и полностью отсутствуют рывки и подергивания как в автомобиле с автоматической трансмиссией. С другой стороны, несмотря на внешне одинаковые с автоматической коробкой передач органы управления и режимы движения, из-за принципиального различия в конструкциях вариатор имеет свои особенности эксплуатации.

Прежде всего, это касается режима разгона: для водителя, впервые севшего за руль автомобиля с вариатором абсолютно непривычен режим разгона на постоянных оборотах двигателя. Для устранения этого эффекта в автомобилях с CVT возможна эмуляция (имитация электроникой на программном уровне) ручных режимов управления машиной с резким изменением количества оборотов (соответственно изменением привычного большинству автолюбителей звука двигателя). Только здесь надо понимать, что та же электроника не позволит «загнать» обороты двигателя в красный сектор тахометра.

Вообще же, вариатор хорош для любителей плавной и спокойной езды.

Детали вариатора весьма чувствительны к смазке и немедленное после запуска двигателя движение (особенно зимой) крайне нежелательно: масло не успевает поступить к трущимся деталям и, как следствие, повышенный износ и дорогостоящий ремонт. То же относится к любителям «рывка» на светофоре после установки селектора в нейтральное положение.

Наличие достаточного количества смазки в местах трения вариатора важно еще и потому, что эта специфическая смазка предотвращает проскальзывание приводного ремня или цепи (в этом проявляется уникальность свойств масла для вариаторов). Своевременная (как правило, после 60 тыс. км.) замена масла с маркировкой CVT – обязательное условие нормальной эксплуатации вариатора.

Ещё владельцам автомобилей, оснащенных вариатором, необходимо особенно тщательно следить за соблюденем правил езды с прицепом и буксировки. В связи с ограничением по мощности (хотя последние разработки вариаторов ставятся на автомобили с мощностью двигателя более 200 л.с.) езда с прицепом для большинства автомобилей с CVT нежелательна. На буксировку машин с вариатором также накладывается ограничение: масло в вариаторе должно находиться под давлением иначе возможен только вариант буксировки с частичным погружением передних колёс.

Вообще же ресурс вариатора ограничен даже при аккуратной эксплуатации и спокойной манере езды пробегом в 120 – 150 тыс. км. Это обстоятельство необходимо учитывать при приобретении машины с CVT вторичном рынке.

Плюсы и минусы «коробки» вариатор

Сам принцип работы вариатора определяет преимущества автомобилей с CVT:

• исключительная плавность разгона, недостижимая никакими другими видами ступенчатых трансмиссий (в том числе в самых современных разработках автоматических коробок передач);
• топливная экономичность: в CVT отсутствуют потери на переключение передач, и, значит, мощность двигателя используется с максимальной эффективностью в смысле потребления топлива. Правда на практике оказывается, что экономию топлива в автомобилях с вариатором по сравнению с машинами, оборудованными современными АКПП ощутить затруднительно;
• более быстрый разгон – по времени разгона вариаторы особого преимущества не дают, но в сочетании с плавностью набора скорости создают яркие впечатления от процесса ускорения.

• ограниченный ресурс устройства – в несколько раз меньший, чем у автомобилей с механической коробкой передач;
• низкий уровень ремонтопригодности: отремонтировать вариатор можно далеко не везде, так как настоящих специалистов по CVT сравнительно немного. К тому же запасные части к вариаторам (в особенности привод) стоят дорого;
• не дешёвое техническое обслуживание – замена масла (а это 5-6 литров специального масла) каждые 60 тыс. км пробега и приводного ремня (100 тыс.км).

: стоит ли покупать машину с коробкой-вариатором

Вариатор: что это такое и как работает-Топ-3 вариаторных коробок

Конструкцией вариатора предусмотрена плавная передача крутящего момента от двигателя на колеса автомобиля. Что такое вариатор и основное отличие вариаторной коробки от других аналогов – отсутствие передач. Передаточные отношения здесь меняются как в автоматическом, так и в ручном режиме. Вариатор – это упрощенное название автоматической коробки передач вариаторного типа. Еще ее обозначают латинскими литерами CVT, расшифровка — Continuously Variable Transmission, дословный перевод – трансмиссия бесступенчатая.

Как работает вариатор

Автомобили, оборудованные вариаторной трансмиссией, внешне очень похожи на машины с коробкой автомат. Что такое вариатор на автомобиле? По аналогии с другими трансмиссиями, в конструкцию коробки передач CVT тоже входят две педали, селектор переключения режимов. Режимы вариатора имеют те же обозначения:

1. Р – паркинг.
2. R – реверс.
3. N – нормаль.
4. D – драйв.

На первый взгляд устройство трансмиссий совпадает. Однако, принцип работы вариатора CVT отличается от традиционной АКПП. Здесь полностью отсутствуют фиксированные передачи, нет нумерованных первой, второй и прочих скоростей. Коробка вариатор обладает огромным количеством передач, переход с одного режима на другой осуществляется совершенно незаметно и плавно. В процессе эксплуатации транспортного средства, оснащенного вариатором, водитель не ощущает рывков, толчков и пинаний. Независимо от того, трогается машина, разгоняется или тормозит, вариатор постепенно меняет передаточное отношение без резких движений, рывков.

Разновидности коробок-вариаторов

В зависимости от конструкции механизма и области применения, вариаторы CVT подразделяются на следующие виды:

1. Клиноременной вариатор.
2. Цепной.
3. Тороидальный.

Самый распространенный вариант исполнения – клиноременной вариатор.

Немного теории:

чтобы понять принцип действия клиноременной передачи, рекомендуется представить два шкива сложной конструкции, взаимно отдаленные на небольшое расстояние;каждый шкив вариатора состоит из двух конусообразных дисков, верхушки которых сходятся и расходятся;

оба шкива огибает специальный ремень.

Устройство вариаторной коробки передач

В состав каждого шкива входят по два конуса 20°, которые отцентрированы вершинами относительно друг друга. Клиновидный ремень вариатора входит в меж-конусное пространство. Свое название ремень получил, благодаря оригинальной форме сечения в виде буквы V. Такой профиль позволяет увеличить площадь контакта, силу трения между ремнем и шкивами вариатора.

Сближение конусов приводит к увеличению диаметра шкива. Соответственно, при их разведении – он уменьшается (эффект переменного рабочего диаметра шкива). Шкивы переменного диаметра расположены строго попарно. Один из них – ведущий (входной), он является продолжением коленчатого вала силового агрегата. Ведущий шкив вариатора передает вращение на второй (ведомый) шкив, элементы коробки передач, трансмиссию, колеса автомобиля.

Существует термин «радиус основного тона», он характеризует расстояние от ремня до центров клиновидных шкивов. Когда шкивы вариатора разведены и находятся максимально далеко друг от друга, этот параметр минимален. При максимальном сближении конусов ремень перемещается к наружному краю, увеличивая радиус. Отношение радиусов основного тона, ведущего и ведомого шкивов, регулируется специальным устройством бортового компьютера.

Интересно: Если на одном из шкивов вариатора увеличивается радиус охвата, на другом, он синхронно уменьшается. Благодаря данному эффекту, ремень находится постоянно в натянутом состоянии. При взаимном изменении радиусов создается бесконечное множество передаточных отношений – от минимального до максимально высокого. Например, если радиус основного тона на ведущем шкиве очень маленький, на ведущем он приближается к максимуму. При этом скорость вращения выходного вала низкая, что соответствует пониженной передаче автомобиля. Для увеличения скорости машины достаточно сблизить конусы ведущего шкива вариатора.

Изменяя радиусы охвата на ведущем и ведомом шкивах, можно получить бесконечное множество значений передаточного числа вариатора. В коробке передач CVT шкивы, размещенные на ведущем и ведомом валах, оборудованы специальным гидроприводом, при помощи которого конусообразные половинки синхронно сдвигаются/раздвигаются. При этом передаточное число вариатора изменяется в широких диапазонах.

Что нужно знать о вариаторных коробках передач

Только недавно поклонники механики свыклись с существованием автоматов, как на рынок вышли коробки нового типа. Речь идёт о вариаторах.

В последнее время автопроизводители начали активно внедрять этот тип КПП в свои автомобили. Причём их можно встретить как на компактных городских хэтчбеках, так и на кроссоверах.

При этом не все понимают суть и принцип работы вариатора, его сильные и слабые стороны. Это стоит узнать, прежде чем решиться на покупку машины с таким типом коробки передач.

Что это такое

Многих закономерно интересует, что это такое и чем вариатор отличается от других КПП на автомобиле.

Но сначала небольшой экскурс в историю. Прежде чем рассказать, что такое КПП вариатор, не лишним будет узнать, когда он впервые появился в автомобиле.

Впервые о принципе работы вариатора задумался великий да Винчи в 15 веке. Но патент на такую разработку появился лишь во второй половине 19 века. Первая машина с подобной КПП появилась в 50-х годах прошлого века. Тогда вариацию вариатора поставили на машину фирмы DAF. Чуть позже КПП установили на авто марки Volvo. Тогда коробка не завоевала особой популярности, и производство прекратилось. Зато не остановились работы по усовершенствованию.

Вариатор маркируют как CVT, что переводится как бесступенчатый переключатель скоростей.

Но это всё равно не даёт понять, что такое CVT трансмиссия. Отличительной особенностью узла является способность к изменению передач в ином порядке, нежели в классическом автомате. Передачи меняются без последовательного и постоянного переключения скоростей. Поэтому коробку и называют бесступенчатой.

Это если говорить простыми словами о том, что же такое вариатор и как он работает в машине.

При этом CVT считается разновидностью автоматических коробок. Вариатор способен функционировать в широком диапазоне, условные передачи переключаются в автоматическом режиме, всеми процессами управляет электроника. При этом разница между современным вариатором и классическим автоматом внушительная.

Бесступенчатые коробки компактнее и меньше, что связано с их конструктивными особенностями;

У коробок разный принцип работы. CVT может похвастаться оптимальным сочетанием между нагрузкой на мотор и передаточным отношением в момент времени, поскольку изменения здесь происходят ежесекундно.

Это примерное описание того, что значит CVT и какие особенности имеет эта коробка передач.

С позиции инженерии вариатор считается лучшей КПП среди всех существующих, но делать поспешные выводы не стоит. Технология ещё далека от совершенства.

Условно понимая, что значит современная коробка передач типа CVT, стоит углубиться в этот вопрос и изучить систему более подробно. Это позволит не просто уловить суть, но и принять для себя решение касательно покупки авто с такой трансмиссией.

Возвращаясь к вопросу о том, что означает CVT и почему такая коробка в автомобиле считается оптимальной. Это обусловлено отсутствием переменных передач. То есть когда машина движется, толчки, характерные для АКПП и роботов при смене передачи, в случае с CVT отсутствуют. Скорость набирается плавно и чётко, без рывков.

Принцип работы

Далее разберёмся с принципом работы вариаторов на автомобилях.

Функционирование такой коробки основано на том, что крутящий момент постоянно меняется на ведущем и ведомом диске. Авто стартует мягко и плавно, чего нет у других трансмиссий. По ощущениям это напоминает мощную электромашину с плавным разгоном и с отсутствующими шумами при наборе скорости.

Поскольку в CVT переключения скоростей как такового нет, это позволяет быстрее увеличивать скорость.

Принцип работы заключается в том, что коробка плавно меняет передаточные числа при увеличении и снижении скорости. Огромную роль в этом играет программное обеспечение. В самом простом виде вариатор является движущим механизмом, в котором вращение от одного узла к другому передаётся через промежуточное звено. В качестве узла выступает пара шкивов. Это колёса с ободом вокруг и с ремнём внутри. А промежуточное звено представлено в виде клинового ремня, который соединяет собой шкивы. В итоге коробка и получила своё название клиноременного вариатора.

В случае с CVT происходит непрерывная подача крутящего момента на колёса. Аналогично без перерывов меняется и передаточное отношение, что возникает при изменении оборотов ДВС, и в этот момент ремень сильнее натягивается либо ослабляется.

Если говорить про устройство вариатора, то его конструкция, принцип работы и составляющие элементы могут меняться в зависимости от конкретного типа CVT, предусмотренного для автомобиля.

Но к числу основных компонентов вариаторной коробки можно отнести:

• шкивы;
• ремень;
• гидравлический трансформатор (не на всех моделях);
• планетарный редуктор;
• первичный вал;
• вторичный вал;
• дифференциал;
• электронная система;
• комплект датчиков;
• гидравлическая жидкость (масло) и пр.

Принцип работы коробок одинаковый, но конструкция и устройство отличаются.

Разновидности вариаторов

Всего различают 3 основных вида вариаторов. А именно:

• клиноременной механизм, являющийся самым распространённым;
• клиноцепной автомобильный вариатор;
• тороидный вид коробки вариатора.

Наиболее актуальным и востребованным остаётся клиноременной тип.

• В современном исполнении для клиноременного CVT применяются шкивы на основе высокопрочного металла.
• Ремень заменили на наборную ленту на базе устойчивого к износу металла, хотя ранее применялись эластичные жгуты.
• На ремне предусмотрено специальное покрытие, которое не даёт детали быстро изнашиваться и провоцировать проскальзывания.
• Один из пары шкивов ведущий. Он соединяется с коленвалом ДВС, выступает как преобразователь энергии.
• Ведомый шкив соединяется с колёсами машины.
• У шкивов предусмотрен переменный диаметр. Когда скорость маленькая, диаметр ведущего шкива минимальный, а у ведомого он максимальный. Если скорость средняя, то диаметр двух шкивов выравнивается. Меняя размеры шкивов, меняется показатель передаточного числа.
• Всех механизмом управляет специальная электроника, собирающая информацию со множества датчиков.

Что же касается тороидного типа коробки, то она встречается в основном на автомобилях с полным и задним приводом. Тороидный CVT считается более сложным устройством.

• Здесь шкивы заменены на диски, которые вытянуты в форму конуса с одной из сторон.
• По отношению друг к другу диски направляются своими острыми концами.
• Верхний диск ведущий, а нижний ведомый.
• Задачи ремня выполняют специальные ролики, которые располагаются по разные стороны непосредственно между дисками, двигаясь вдоль изгибов.
• При синхронном поднятии повышается передача. Когда они опускаются к диску (ведомому), происходит понижение передачи.
• Передача усилия осуществляется за счёт трения, то есть ролики между дисками начинают тереться.

В плане надёжности тороидные коробки лучше клиноременных. Но всё меняет один ключевой недостаток. Это непригодность к ремонту. При возникновении неисправностей требуется полная замена вариатора.

Цепной вариатор является разновидностью клиноременной коробки. Существенных отличий здесь нет. Просто вместо ремня применяется цепь из стали.

Этот тип вариатора называют клиноцепным, и его разработали в компании Audi. Характерной особенностью считается внушительный срок службы, высокий уровень надёжности и устойчивость к нагрузкам. Такие CVT актуально ставить на грузовой транспорт.

Цепные вариаторы не получили широкого распространения, поскольку во время работы создают высокий уровень шума.

Вот и получается, что среди всех существующих вариантов, лишь клиноременной вариатор получил широкое распространение и применяется на большинстве автомобилей.

Как распознать вариатор в автомобиле

Некоторые автомобилисты интересуются тем, как можно отличить коробку вариатор от автомата визуально, по внешним признакам.

В действительности сделать это не так просто. Проблема в том, что визуально вариатор имеет примерно такое же оформление, как и у автомата. Из-за этого визуально отличить их между собой и определить без дополнительного вмешательства в автомобиль, где какая КПП, довольно сложно.

Это связано с тем, что у АКПП и у CVT на корпус коробки наносятся аналогичные символы типа режима Паркинг, задний ход, Драйв и пр.

Для идентификации вариатора можно воспользоваться:

• описанием авто в документах;
• информацией в Интернете;
• табличкой на кузове машины.

Вам потребуется руководство по эксплуатации, где должна быть описана применяемая коробка. Ещё один способ предусматривает использование VIN-кода транспортного средства. Через специальные веб-сервисы можно за пару минут узнать все подробности комплектации.

Но вовсе не обязательно платить за такую информацию и искать данные на просторах всемирной паутины. Можно просто взглянуть на табличку. В ней прописаны символы, в которых и зашифрован тип установленной коробки передач.

Самым же простым способом будет идентификация через тест-драйв. Проедьтесь на машине, и вы сразу поймёте, что это CVT. Если толчки отсутствуют, автомобиль разгоняется плавно и без рывков, перед вами вариатор.

Преимущества и недостатки

Прежде чем решиться на покупку такой машины, стоит узнать, какие плюсы и минусы имеет вариатор.

К сильным сторонам CVT можно отнести такие моменты:

• плавный ход;
• высокий КПД;
• отличный уровень комфорта;
• активный разгон;
• отсутствие пинков и рывков;
• оптимальный режим работы двигателя;
• экономичность.

Стоит заметить, что срок службы нельзя назвать сильной или слабой стороной вариатора, поскольку многое зависит от условий эксплуатации.

Несмотря на активную модернизацию и внедрение новых решений, у вариатора остаётся ещё много недостатков:

• При превышении нагрузок и агрессивной езде вариатор быстро выходит из строя.
• Масло для таких коробок дороже обычного. Дополнительно требуется чаще менять масляный фильтр.
• Такие коробки не предназначены для автомобилей с двигателями мощностью более 220 лошадиных сил.
• Существуют жёсткие ограничения по буксировке.
• Машина с CVT не любит перевозить большой груз, тяжёлые прицепы.

Это машина для городской езды при умеренных скоростях. Для любителей острых ощущений такая коробка точно не подходит. Если вы предпочитаете размеренную езду и не ездите с прицепом позади себя, выбор в пользу CVT будет логичным решением.

Правила эксплуатации

Напоследок стоит рассказать о том, как нужно правильно ездить на коробке вариаторе и что следует знать об особенностях эксплуатации.

Чтобы понять, можно ли буксировать автомобили с вариаторами и действительно ли можно при вариаторе на автомобиле таскать за собой прицеп, стоит взглянуть на 5 главных ошибок автомобилистов.

1. Резкие разгоны и большая скорость. Если вы не знаете, как правильно пользоваться вариатором, запомните главное. Эта коробка не любит агрессивное вождение. Это гарантия быстрого выхода из строя трансмиссии. Чем выше нагрузки, тем быстрее изнашивается агрегат.
2. Эксплуатация в условиях бездорожья. Сами производители вводят в заблуждение покупателей, предлагая кроссоверы с CVT. Бездорожье связано с постоянными пробуксовками, высокими оборотами. Это влечёт за собой перегрев ремней и шкивов. Зацепы и проскальзывания вовсе ведут к задирам на шкивах.
3. Буксировка прицепа. Вариатор не любит тащить за собой тяжёлый груз. Поэтому CVT с прицепами являются опасной комбинацией. Если вам требуется регулярно перевозить на машине тяжёлые грузы, используя прицеп, от вариатора категорически откажитесь. То же самое можно ответить на вопрос о том, можно ли буксировать другие авто на вариаторе. Лучше этого не делать. А если и возникла такая необходимость, то только при скорости до 60 км/час и не более 50 км.
4. Буксировка машины. Часто автолюбители интересуются тем, можно ли буксировать автомобили с коробкой вариатором. Нет, делать это нельзя ни в коем случае. Если автомобиль заглох, машину следует грузить на эвакуатор или использовать метод частичной погрузки. В противном случае ведомый вал начнёт вращаться от автоколёс, и в итоге цепь либо ремень проточат неподвижный вал. Коробка выйдет из строя.
5. Небрежное обслуживание. CVT крайне чувствительная к качеству расходников, особенно масла. Для вариаторов применяется специальная смазка. Оптимально её менять каждые 30 тысяч км., использовать только оригинальную жидкость, рекомендованную производителем.

У вариатора неплохие перспективы. Но лишь при условии, что работа над ошибками продолжится, и слабые стороны CVT в последующем будут устранены.

Устройство автомобиля: вариатор

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

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

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

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

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 на автомобиле: его устройство, принципы работы и эксплуатации

Что такое вариатор на автомобиле

Как устроен вариатор на автомобиле

Каковы виды вариаторов на автомобиле

Какие соблюдать принципы вождения автомобиля с вариатором

Как проверить вариатор при покупке автомобиля на вторичном рынке

На сегодняшний день вариатор обладает многочисленными преимуществами, благодаря которым он заслужил любовь автовладельцев. Однако недостатки, вызывающие разочарование, у него так же имеются. И хотя этот тип трансмиссии увидел свет уже достаточно давно, до сих пор система остается не до конца проработанной даже лидерами автомобильного рынка. Из этой статьи вы узнаете, что такое вариатор на автомобиле, как он устроен, а также расскажем, как правильно ездить на авто с таким типом коробки передач.

Что такое вариатор на автомобиле: плюсы и минусы

Вариатор – CVT (Continuously Variable Transmission) – в переводе с английского означает «трансмиссия с непрерывно изменяющимся крутящим моментом». Впервые принцип бесступенчатой передачи крутящего момента был озвучен еще Леонардо да Винчи. Самыми простыми вариаторами оборудовали мельницы, позже они нашли применение в конструкциях дерево- и металлообрабатывающих станков.

Вариаторные коробки начали устанавливать на автомобили в середине XIX столетия. Идея принадлежала голландскому инженеру Хуберту ван Доорну. Впервые бесступенчатой коробкой передач, которая назвалась Variomatic, были оснащены авто компании DAF. Это произошло в пятидесятых годах XIX века.

Рассмотрим плюсы и минусы вариатора на автомобиле. Авто с подобным типом трансмиссии отличаются:

возможностью более динамичного разгона (автомобили набирают скорость быстрее в сравнении с авто, оснащенными механическими коробками или коробками-автомат);

экономичностью (расход топлива в таких транспортных средствах ниже, чем в автомобилях с автоматическими или механическими коробками);

отсутствием передач, благодаря чему нет рывков переключения (также положительно влияет на динамичность хода);

увеличенным ресурсом двигателя (благодаря отсутствию перегрузок);

простотой управления автомобилем (этот тип коробки передач идеален для новичков).

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиль, следует отметить и его недостатки:

сложные ремонтные работы (причем ремонтировать вариаторную коробку передач следует исключительно у официальных дилеров);

высокая стоимость ремонта;

замена цепи между шкивами требуется через каждые 100–150 тысяч километров (достаточно дорогая услуга, предоставляемая не всеми станциями технического обслуживания);

оснащение сложной электроникой, ремонт и замена которой опять-таки является дорогим удовольствием;

в автомобиле используется специальное дорогостоящее масло, которое не везде продается;

каждая модель автомобиля требует использования определенной марки масла (игнорирование данного требования приводит к выходу вариаторной коробки из строя).

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, следует отметить его главное отличие от других коробок передач, заключающееся в плавном изменении крутящего момента в заданном диапазоне регулирования. В других типах трансмиссий используются ступенчатые преобразования, происходящие при разрыве потока мощности, что отрицательно влияет на равномерность движения транспортного средства.

Устройство вариатора автомобиля достаточно сложное, он состоит из:

Приспособления, выполняющего роль сцепления, который обеспечивает коробке состояние, аналогичное нейтральной передаче в других типах трансмиссий.

Механизма для реверса, за счет которого направление вращения изменяется на противоположное.

Процессора с исполнительным устройством, который управляет работой трансмиссии.

Роль механизмов, передающих крутящий момент с силового агрегата на вариатор и разъединяющих поток мощности, могут выполнять следующие виды автоматических сцеплений:

центробежные – типа Transmatic;

электромагнитные – технология Hyper;

мокрые многодисковые – модели Multitronic и Multimatic;

Наиболее широким спросом пользуется последний механизм, именно его использует большая часть компаний-автопроизводителей. Благодаря ему передача усилия от двигателя осуществляется максимально плавно и без рывков, за счет чего ресурс вариатора увеличивается.

Все элементы трансмиссии управляются за счет электронного блока, который:

в соответствии с режимом работы двигателя изменяет соотношение между ведущим и ведомым валами вариатора

осуществляет управление механизмом сцепления;

обеспечивает работу реверсного элемента и планетарного редуктора.

Управление автомобилем с вариатором в целом аналогично управлению машиной с автоматической коробкой переключения передач. Водителю необходимо только выбрать один из режимов, дальнейшее происходит без его участия.

Благодаря возможности зафиксировать передаточное соотношение в вариаторе можно пользоваться рядом возможностей, присущих классическим трансмиссиям. Существующие стереотипы не позволяют многим водителям адекватно воспринимать набор автомобилем скорости при неизменной частоте оборотов коленвала.

Что такое вариатор в автомобиле, и для чего он нужен

Вариатор является относительно новым видом КПП, используемой в автомобиле, постепенно завоевывающей популярность даже у очень консервативно настроенных владельцев легковых ТС. Это устройство отличает простота и удобство. Тем не менее полностью избавить его от недостатков так до настоящего времени и не удалось.

Давайте разберемся, что собственно такое вариатор, установленный на автомобиле.

Что такое непосредственно коробка передач

Любая коробка (как автоматическая, так и механическая) нужна для переключения передач. Проще говоря, она является управляющим узлом трансмиссии, обеспечивающей коррекцию крутящего момента.

На сегодняшний день автомашины поставляются на рынок с самыми разными КПП:

• автоматические;
• механические;
• роботизированные;
• вариаторные.

Последние (их еще именуют сокращенно CVT) – не совсем новый вид трансмиссии. Первый прототип был испытан в 1959-м, но, в связи с отсутствием средств, обеспечивающих решение ряда чисто технических моментов, распространения он так и не получил. Об идее вспомнили лишь в 1984-м, и с тех пор рассматриваемую КПП стали довольно активно использовать.

Конечно, вариатор сильно уступает по популярности автоматической коробке передач, но свою нишу рынка он занял прочно, и на сегодняшний день доля автомашин, снабженных CVT, уверенно удерживается в пределах 25-27 процентов.

Каков принцип действия у вариатора

Основная отличительная особенность рассматриваемой коробки – усилие передается плавно, то есть привычного нам ступенчатого переключения здесь не предусмотрено. Благодаря этому скорость вращения колес изменяется легко и более точно.

Эффективное бесступенчатое ускорение обеспечивают вариаторы двух основных типов:

• тороидный;
• клиноременный.

В последнем случае передача усилия производится через шкивы, соединенные гибким ремнем. Первый из них ведущий, и он непосредственно связан с мотором, второй объединяется с колесами.

В тороидном вариаторе передаточное число меняется с помощью специальных роликов, зажимаемых валами, находящимися на единой оси. Общее отличие рассматриваемой КПП – двигатели внутреннего сгорания в процессе функционирования практически не перегружаются.

Конструктивные особенности

• гидротрансформаторного (реже центробежного, многодискового или электромагнитного) сцепления;
• ремня (либо цепи);
• шкивов;
• управляющего механизма.

Главным элементом коробки выступает именно ремень. Он металлический и состоит из несколько полос стали состыкованных специальными профилированными деталями, придающими ему форму клина.

Главная пробелам вариатора – его ведомый вал не может вращаться в реверсном направлении. Из-за этого в конструкцию коробки добавили планетарную передачу, позволяющую машине двигаться задним ходом. Данный элемент серьезно усложнил КПП, но без него она нормально функционировать не смогла бы.

Управляющий узел вариатора всегда электронный – он полностью отвечает за работу коробки:

• следит за одновременной сменой диаметров шкивов;
• активирует сцепление;
• включает механизм реверсного вращения.

Недостатки и достоинства вариатора

Задумываясь, покупать ли машину, снабженную вариаторной КПП, следует объективно понимать, в чем ее преимущества перед другими моделями. Плюсы следующие:

• возможность плавно набирать скорость (характерная особенность – полное отсутствие рывков);
• короткий разгон;
• высокая контролируемость, что обуславливает комфортность управления;
• экономичность (не только дизельный, но и бензиновый мотор потребляет заметно меньше топлива).

Основные недостатки вариатора таковы:

• ремонт достаточно сложный и дорогой;
• эксплуатация должна производиться строго в рамках дозволенного;
• невозможность использования в паре с силовыми установками большой мощности;
• необходимость регулярного контроля состояния смазки и ее своевременной замены.

Эксплуатация и уход

Снизить вероятность возникновения неполадки (и, соответственно, отсрочить ремонт) удастся лишь при условии точного соблюдения рекомендаций производителя автомашины. Все нужные инструкции приводятся в сервисной книжке, потому ее следует внимательно прочесть перед тем, как садиться за руль ТС с вариатором.

Самое важное – постоянно следить за количеством смазки и ее общим состоянием. Нехватка трансмиссионного масла приводит к очень резкому сокращению срока эксплуатации коробки.

Весьма чувствительны вариаторы и к качеству смазочных материалов. По этой причине необходимо использовать композиции лишь проверенных брендов. Основные требования к маслу включены в сервисную книжку.

Ни в коем случае не пытайтесь производить замену смазки самостоятельно, если подобное производитель не предусматривает. Впрочем, в любой ситуации данная процедура требует высокого профессионализма, а конструктивные особенности вариаторов делают практически невозможным ее осуществление в кустарных условиях.

Лучше вариатор или все же автомат

Невзирая на ряд достаточно существенных недостатков, вариаторные коробки считаются наиболее совершенными из всех поставляемых на рынок. Их надежность по достоинству оценена сотнями тысяч автолюбителей по всему миру. По мнению специалистов, в ближайшие годы рассматриваемыми КПП будет снабжаться большинство новых автомобилей.

Покупая авто с вариатором, необходимо обратить внимание на ряд особенностей:

• такие транспортные средства не подходят для людей, привыкших к агрессивному вождению;
• нежелательно длительное время передвигаться на очень высокой или, напротив, слишком низкой скорости;
• КПП плохо переносит большую жару и сильные морозы;
• буксировка ТС производится исключительно при включенном двигателе, а само оно не может использоваться в качестве тягача;
• коробка плохо выдерживает езду по пересеченной местности.

С автоматом, как нетрудно убедиться, подобных проблем никогда не случается.

Труднее всего приспособиться к вариатору владельцам автомашин, оснащенных механическими коробками.

Вариатор — что это такое и чем он отличается от АКПП

Идея переключения передач без участия водителя появилась уже давно. Она существует еще с первых автомобилей, появившихся на конвейере завода «Ford». Люди модернизировали механические КПП, создали полуавтомат, АКПП, но не добились нужной плавности и полного ощущения спокойного переключения, потому как любая трансмиссия подразумевала толчок и включение, что являлось не всегда комфортным. Да и расход топлива от этого возрастал, потому что мотор необходимо достаточно хорошо раскручивать, чтобы получить нужное ускорение, без ущерба для агрегата. Одной из идей развития автоматической коробки, стала коробка передач с бесступенчатым переключением.

Вариатор – что это

Вариатор – это новый тип КПП, наравне с остальными видами трансмиссиями, тоже прочно входит в жизнь многих автовладельцев. Несмотря на всю его простоту и гениальность, эта система еще до сих пор не достигла совершенства. Сегодня вы узнаете о том, как применяется вариатор, его принцип действия, что отличает его от автоматической коробки и как такое устройство применяется на автомобилях.

Чем отличается автоматическая коробка передач от вариатора

Вариатор имеет серьезные отличия от АКПП. Если внимательно изучить что движет автоматической коробки передач, то можно сделать вывод о том, что это заключается в быстром изменении передаточных чисел, без участия водителя. Если бы все автомобили не нуждались в переключении передач, то мы бы получили такое средство передвижения, которое движется с одной и той же скоростью, напрямую зависящей от оборотов двигателя. В качестве примера, можно взять автомобили, у которых есть только первая и третья передача. В первом случае автомобиль легко ускоряется, но имеет меньшую максимальную скорость, которая пагубно будет влиять на детали двигателя, а во втором случае автомобиль будет ехать быстрее, но очень долго разгоняться, к тому же, тронуться на третьей передаче очень трудно. Таким образом, передачи – являются важной частью автомобиля, которые позволяют эффективно использовать крутящий момент двигателя. Переключение передач может быть автоматическим или ручным.

В автоматической коробке передач используются шестерни, которые образуют пары передач. В отличие от механической коробки, эти шестерни имеют планетарный вид, который позволяет включить нужную пару как можно плавно. Переключение сопровождается характерным толчком, который особенно заметен при быстром ускорении.

Вариатор же, в свою очередь не имеет таких ступеней, а соответственно и толчков, что делает его малозаметным при изменении передач. Такое связано с тем, что в его конструкции, в отличие от других коробок, отсутствуют шестерни и устроен он намного проще.

Как устроен вариатор и как работает это устройство

Вариатор – что это? Какой-то сложный механизм, или простейшее устройство переключения передач? Самый простейший вариатор основан на применении специальных шкивов, которые связаны между собой при помощи ременной передачи. Шкивы имеют конусообразную форму, наконечники которых направлены в разные стороны и имеют возможность перемещаться в горизонтальной плоскости. Таким образом, принцип действия вариатора заключается в следующем: при изменении оборотов двигателя, под действием центробежных сил, ведущий шкив сжимается и выталкивает ремень наружу, второй шкив, в свою очередь, начинает разжиматься и ремень утопает в нем. Для управления шкивами может применяться электронная система из сервоприводов и комплекта датчиков. Во время этих процессов, передаточное число меняется плавно и практически не заметно для водителя.

Помимо обычного вариатора, в современных автомобилях также применяется тороидный, в основе которого лежит принцип двух дисков и огибающих роликов. При изменении частоты вращения коленвала, меняется положении роликов, а также радиусы, по которым они огибают диск. Для того, чтобы сделать это, используются специальные прижимные устройства. Такой вариатор является наиболее компактным и самым надежным, но очень сложным в производстве.

Для передачи момента от двигателя к трансмиссии использует либо обычное сцепление, либо гидротрансформатор, который блокируется после начала движения.

В качестве ремня, в вариаторе может быть использован обычный резиновый ремень или цепной привод. Многие знаменитые автомобильные компании используют ремень, в котором вживлены металлические пластины. Не смотря, на все различия, принцип действия вариатора это не меняет.

Многие вариаторы могут оборудоваться специальными опциями, такими, например, как эмуляция переключения, в виде своеобразных толчков. Практической необходимости в этой функции нет, она лишь создает ощущение использования АКПП. Это разработано для истинных ценителей традиционных коробок передач. Кроме того, вместо «кик-дауна», как на АКПП, при нажатии педали акселератора в пол, происходит мгновенное изменение передаточного числа, и автомобиль начинает очень быстро разгоняться.

Где применяется вариатор

Свое применение он нашел в скутерах – транспорте, который плавно набирает скорость. Благодаря своим небольшим размерам и весу, такая коробка легко располагается в небольшом корпусе мини-мотоцикла. Кроме того, вариаторы успешно применяются в катерах, где характерны малые нагрузки, создаваемые водой. В данный момент это ведущая область применения вариаторов.

Более мощные виды вариаторов, постепенно внедряются в трансмиссию автомобилей, а также на производстве, для изменения частоты вращения специальных станков.

Какие достоинства и недостатки имеет вариатор

Прежде всего, стоит рассмотреть все преимущества, которые скрываются под вариатором.

1. Бесступенчатое ускорение, которое подразумевает отсутствие любых рывков, делает такую коробку передач очень комфортной при эксплуатации.
2. Благодаря поддержанию нужных оборотов, в КПП обеспечивается эффективное использование мощности, а это значит, что позволяет во много раз сократить расход топлива.
3. Такая коробка передач неуязвима к изменению ландшафта местности, пока нога находится на педали газа. Даже если вы начнете движение в гору, плавное понижение передачи не даст автомобилю вынуждено снизить скорость движения. В этом вариатор превосходит многие виды трансмиссии.
4. Динамика разгона значительно превышает показатели механической и автоматической коробок передач. Дело в том, что для переключения МКПП и АКПП требуется некоторое время, за которое шестерни смещаются в нужную сторону. Внутри вариатора этот процесс осуществляется намного быстрее, за счет отсутствия специальных механизмов.
5. У вариаторов самый простейший механизм. Если автоматические коробки передач имеют большое количество сложных механизмов, то вариатор представлен всего двумя шкивами, что облегчает эксплуатацию и обслуживание агрегата.
6. Вариатор обеспечивает легкое начало движения. Принцип действия позволяет тронуться с нужной плавностью при любом навыке езды. Кроме того, плавная работа не позволит «угробить» коробку даже начинающему водителю, что делает ее очень полезной при обучении вождению.
7. В зимнее время пуск двигателя с вариатором значительно облегчается, потому что он плохо поддается замерзанию, что является несомненным плюсом.

Тем не менее, у вариатора есть определенные минусы

1. Автомобиль, оснащенный вариатором, необходимо чаще подвергать техническому обслуживанию. Дело в том, что у него есть слабое место – ремень, который необходимо менять каждые 60 тысяч километров и эти цифры могут меняться, в зависимости от модели автомобиля. Если сравнивать с автоматическими коробками передач, то их можно не подвергать подобному обслуживанию до 100 тысяч километров. Недостаток устраняется применением цепного привода, который, однако, имеет высокий уровень шума. Также сюда следует включить то, что он служит значительно меньше, нежели автомат или механика.
2. Данная коробка переключения передач не переносит большие нагрузки, из-за низкой прочности механизма, в частности, ремня. Именно поэтому его редко применяют для внедорожников, или любых других автомобилей, которые используются для езды в тяжелых условиях.
3. В случае поломки вариатора, очень сложно найти сервисный центр, который возьмется за его ремонт. Несмотря на то, что стоимость ремонта обходится в 30% от стоимости агрегата, намного проще его поменять, нежели ремонтировать. Такая коробка передач очень чувствительна к любому стороннему вмешательству, поэтому сервис необходимо выбирать с умом.
4. Не все вариаторы работают быстро. Некоторые из них могут «распознавать» обороты в течение 1-2 секунд, прежде чем включится нужная передача.
5. Вариатор работает на основе импульсов, поступающих со многих датчиков, например, датчик положения коленвала, датчик скорости, датчик АБС и многих других. Поломка хотя бы одного из них может привести к серьезным проблемам, так как неисправность будет нарастать постепенно по цепочке.

С учетом всех достоинств и недостатков, пока что, предпочтение лучшего всего отдать именно автоматической коробке передач. Тем не менее, идея с применением такого простого механизма довольно перспективна и вполне возможно, что в ближайшем будущем вариатор все же вытеснит АКПП.

Как правильно использовать вариатор

• Необходимо всегда контролировать наличие специальной жидкости внутри вариатора. Если он будет работать без нее, то последствия могут быть такими же печальными, как и для обычной коробки передач. Если избегать больших нагрузок, такая коробка сможет содержать жидкость в нужном качестве и ее хватит на весь срок службы. В противном случае, ее необходимо вовремя менять, иначе потом переключение передач будет затруднительным.
• В зимнее время нельзя сразу нагружать вариатор. Необходимо некоторое время, чтобы механизм полностью прогрелся. Впрочем, это суждение относится и для остальных видов трансмиссии.
• Вариатор не терпит резких стартов. Слишком большая и внезапная нагрузка, навсегда может поставить крест на ремне привода КПП. Следует помнить, что данная коробка передач не предназначена для таких больших нагрузок. Это обуславливается низкой прочностью механизма.
• В случае, если поломка все же случилась, ни в коем случае не пытайтесь починить его самостоятельно. Лучше всего, сразу же обратиться к соответствующему специалисту, иначе есть риск получить еще более серьезную поломку. А, как известно, коробка передач является одним из ведущих компонентов, без которых движение автомобиля не возможно.

Вот и все, что необходимо знать о бесступенчатой трансмиссии. Как уже стало понятно, вариатор имеет вполне положительные перспективы для развития и вскоре может стать главным элементом трансмиссии автомобилей.

Видео по теме

Источник http://avtodrive16.ru/dvigatel-variator-chto-eto-takoe/

Источник http://inetjurist.ru/avtomobilnoe-pravo/chto-takoe-variator-v-avtomobile-i-dlya-chego-on-nuzhen.html

Источник http://365drive.ru/avtolikbez/variator-chto-eto.html

Источник