Принцип работы вариатора: какие бывают виды, плюсы и минусы

Здравствуйте! Про вариаторные коробки передач, или просто CVT, говорят довольно давно. Да и на машинах подобные КПП начали устанавливать многие разработчики. Изначально просто хотел для себя изучить принцип работы вариатора, взяв руководство для чайников. Но решил поделиться некоторыми наблюдениями с вами.

Постараюсь рассказать, что такое CVT, чем он плох и хорош для автомобиля. Возможно, вы размышляете над тем, что лучше — вариатор или автомат. Потому этот материал станет для вас отправной точкой в поиске ответа.

В любом случае на машине все чаще встречается эта КПП. Потому обсудить эту тему мы просто обязаны. Стоит отметить, что используется CVT не только на авто, но также на мопеде, встречаются скутера с вариаторами. Хотя давайте обо всем по порядку.

Устройство

Конструкция коробки вариаторного типа довольно сложная. Вариатор является ее составной частью.

Потому можно сказать, что эти КПП состоят из:

Московские прицепы для легковых автомобилей: обзор производителей

• маховика;
• демпфера крутильных колебаний;
• фрикциона заднего хода;
• промежуточной передачи;
• вариатора;
• электронного блока управления;
• гидравлического блока;
• фрикциона для переднего хода;
• планетарного механизма.

В настоящее время можно встретить разные виды вариаторов. Но все же статистика наглядно показывает, что впереди планеты всей тороидный и клиноременной тип.

У клиноременного преимуществ больше, а потому он заметно популярнее. Но про тороидный тип все равно сказать стоит. Вообще вариаторы являются бесступенчатыми КПП. Суть заключается в том, что коэффициенты передачи на ведомые и ведущие диски изменяются очень плавно с помощью силы трения промежуточных тел. Ими выступают ролики или ремни, к примеру.

Особенности тороидного вариатора в том, что здесь ролик сжимается парой колес, имеющих тороидную, то есть сферическую поверхность. Одно колесо ведущее, а второе выступает ведомым. Главными специалистами по таким КПП выступает компания Ниссан. Потому если и брать машину с таким CVT, то именно от этого японского автопроизводителя.

У клиноременного типа все несколько иначе. Здесь механизм включает в себя ремень, входные и выходные специальные шкивы, рабочие механизмы для изменения диаметра коробочного шкива в рабочей области ремня. Изначально использовали резиновые не особо прочные ремни. Но опыт показал, что они крайне ненадежные. Потому автопроизводители перешли на металлические элементы и цепи. Крутящий момент в клиномеренных устройствах передается с помощью пары трения боковой части рабочего ремня. Это и есть рабочая поверхность коробочного шкива.

Цепь же специально контактирует с конусными рабочими внутренними поверхностями шкивов через свою торцевую часть.

Цепные CVT более гибкие и характеризуются меньшими механическими потерями при трении. Чтобы сами конусы не изнашивались, при их изготовлении обязательно используются высокопрочные сплавы.

Стоит обсудить еще некоторые важные моменты относительно вариаторных коробок передач.

Как это работает

Вполне закономерный вопрос. Прежде чем покупать себе автомобиль вроде Хонда Фит или Митсубиси Аутлендер, где предлагается вариатор, хочется узнать, как пользоваться такой трансмиссией. Для этого следует знать принцип работы.

Коробка считается бесступенчатой. Но по факту передаточные числа между шкивами меняются, просто это происходит чрезвычайно плавно. Отсюда и отсутствует возможность отчетливо уловить границу при переходе.

Чтобы включить передачу для движения вперед, диаметры 2 шкивов нужно выровнять, сделать их одинаковыми. Увеличив при этом диаметр ведомого элемента, оставив ведущий в прежнем положении, включается так называемая понижающая передача. На ней машина с CVT трогается с места. Для повышения скорости шкивы, а точнее их диаметры, меняются в обратном направлении, то есть ведомый начинает вращаться быстрее ведущего.

По сути, именно на этом основана работа такого типа трансмиссии. А если вас интересует секвентальная КПП, вот вам ссылка на интересный материал о ней.

Сцепление

Поскольку это не АКПП, на CVT имеется функция сцепления. По мере модернизации вариатора, производители применяли различные механизмы и системы.

Можно выделить несколько основных:

Как осуществляется проезд нерегулируемого перекрестка с газоном

• Центробежные автоматические. Такие типы сцепления актуальны для мотоциклов и скутеров;
• Электромагнитные решения с электронным управлением;
• Многодисковые муфты. Подобный принцип имеет гидротрансформатор автоматической коробки;
• Многодисковое мокрое сцепление. Блокирует дифференциалы, и интеллектуально подключает режим полного привода. Аналог мокрого сцепления, используемого на DSG;
• Гидротрансформаторы.

За счет гидротрансформатора снижается нагрузка на вариаторную трансмиссию при старте машины с места. Переход на такие механизмы позволили автомобилям с CVT относительно нормально эксплуатироваться в режиме бездорожья.

Но все же если у вас авто с вариаторной коробкой, покорять на ней бездорожье все же не стоит. Такие машины созданы для города, а не для сафари. Хотя использование CVT на снегоходе себя оправдывает. Там цепной механизм проявляет себя с лучшей стороны. А если в вашем распоряжении

Задний ход

Оба вала, то есть ведомый и ведущий, вращаются в том же направлении, что и коленвал мотора автомобиля.

Тут возникла необходимость найти решение для обеспечения включения заднего хода. Оптимальным выходом из сложившейся ситуации стал планетарный редуктор. При блокировании солнечной и коренной рабочей шестерни, входной вал начинает вращаться в одинаковом направлении вместе с входными шкивом. Он, в свою очередь, соединяется с водилом.

Заблокировав лишь коренные коробочные шестерни, водило совместно с входным шкивом начнут двигаться в обратном направлении. В сети можно найти полезные видео, на которых отображается вся суть планетарных редукторов.

Преимущества и недостатки

Если вы лично пользуетесь машиной с CVT, обязательно оставляйте свои отзывы. Особенно пишите относительно того, согласны ли вы с представленными недостатками и преимуществами, либо нет. Будет интересно узнать ваше мнение.

Опираясь сугубо на мнение общественности и заключения экспертов, можно привести несколько доводов против вариаторов и в их пользу. То есть закончить предлагаю тем, что рассмотрим плюсы и минусы CVT.

Начнем с положительного. К основным преимуществам стоит отнести:

• плавный разгон с отсутствием скачками и рывками;
• экономный расход топлива ;
• более быстрое переключение скоростей;
• машины не глохнут на подъемах и светофорах;
• используется всего 2 педали, как на АКПП;
• легкое управление;
• отсутствие шума при разгоне;
• отличное взаимодействие с круиз-контролем ;
• высокий уровень экологичности;
• длительный срок службы при адекватном обращении.

Но не торопитесь с выводами. Еще нужно посмотреть на обратную сторону вариаторных коробок передач.

Здесь тоже есть над чем подумать. Далеко не для всех водителей, учитывая их манеру вождения и условия эксплуатации автомобиля, вариатор станет хорошим выбором при покупке автомобиля.

К недостаткам стоит отнести:

• машины на таких КПП не могут долго ехать при высоких оборотах;
• вариатор не предназначен для бездорожья;
• требуется частая замена масла (минимум каждые 30 тысяч км);
• при грубой эксплуатации быстро возникают поломки;
• не выдерживает таких же нагрузок, как механика;
• ремонт стоит дорого;
• при выходе из строя любого датчика возникают проблемы;
• нужна специальная жидкость для ремня, которая стоит не дешево.

Вот такие выводы можно сделать относительно вариаторного типа трансмиссии. Стоит ее покупать в комплекте с автомобилем или нет, решайте сами.

Если есть вопросы, задавайте. Постараемся на все ответить. Всем спасибо за внимание!

Авто с вариатором: на что обратить внимание

Современный автомобильный рынок переполнен различными предложениями. Производители предлагают машины всевозможных классов, с разными типами двигателей и трансмиссий.

При этом кроме традиционной «механики» и «классического» гидромеханического автомата также доступны роботизированные коробки передач с одним или двумя сцеплениями, а также вариатор CVT. В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки машины с вариатором, а также остановимся на популярных моделях с коробкой данного типа.

Машина с вариатором: особенности вариаторной КПП

Итак, вариант коробки – автомат вариатор часто приводит потенциальных покупателей в замешательство. Хотя данная коробка может стоять на разных авто (например, бюджетный японский Nissan или премиальная немецкая Audi), многие владельцы отзываются о такой КПП не слишком положительно.

Также именно с CVT принято ассоциировать крайне высокие цены на ремонт вариатора, сложности его настройки и т.д. Сразу отметим, доля правды в этом есть, однако на деле не все так плохо. Давайте разбираться.

Вариаторная коробка позволяет постепенно, гибко и плавно изменять передаточные числа. Другими словами, нет фиксированных ступеней (передач) как в МКПП, АКПП или РКПП. Такая особенность позволяет добиться уверенного разгона и высочайшей плавности хода, так как нет потерь тяги в момент перехода со ступени на ступень, также полностью отсутствуют рывки и толчки при переключениях.

Более того, двигатель всегда работает в оптимальном режиме в плане нагрузки и оборотов, что означает высокую топливную экономичность. Еще можно добавить, что производство вариатора требует меньших затрат, чем АКПП.

Как правило, данную коробку устанавливают в паре с двигателями мощностью до 200 л.с. Фактически это означает, что коробка хотя и имеет потенциал, но не рассчитана на активную и агрессивную эксплуатацию.

• Сам принцип работы вариатора достаточно прост. В двух словах, вариаторы бывают клиноременными (клиноцепными) и тороидными. В первом варианте имеются валы со шкивами. Шкива два – ведущий и ведомый. На ведущий шкив передается крутящий момент от двигателя.

Между собой соединены указанные шкивы ремнем вариатора (металлической цепью). Также шкивы имеют возможность изменять свой диаметр, благодаря чему изменяется и передаточное отношение. Если точнее, каждый из шкивов выполнен из двух конусов, которые обращены друг к другу острыми концами. За счет того, что конусы могут сдвигаться и раздвигаться, меняется рабочий диаметр, по которому осуществляет движение ремень.

Когда конусы сближаются, ремень «выталкивается», то есть движется по увеличенному диаметру. При раздвижении конусов начинается движение ремня по меньшему диаметру. Благодаря изменению диаметров происходит плавное изменение передаточного отношения, причем нет необходимости в использовании фиксированных ступеней. Движение шкивов осуществляется благодаря наличию в конструкции гидропривода, который работает под управлением точной электроники.

В тороидном вариаторе вместо ремня и шкивов используются ролики и особые соосные диски. Элементы взаимодействуют между собой, что и позволяет реализовать передачу крутящего момента. Для изменения передаточного отношения также изменяются радиусы (положение роликов).

В любом случае, при разгоне на обычном «автомате» двигатель раскручивается, затем происходит переход на ступень выше, обороты ДВС падают и снова повышаются, затем снова происходит переключение.

На автомобиле с вариатором независимо от типа CVT двигатель все время остается на оптимальных оборотах, а передаточное отношение меняется плавно и незаметно за счет раздвижения и сдвижения шкивов.

В таком режиме электроника просто выбирает несколько фиксированных положений шкивов, между которыми вариатор более резко переключается, напоминая по характеру переключений обычную АКПП. Также имеется функция Типтроник, то есть ручной режим, позволяющий водителю самостоятельно переключаться между виртуальными ступенями вариатора.

Недостатки вариатора CVT

Даже с учетом того, что автопроизводители постоянно совершенствуют конструкцию, все равно CVT имеет как ряд преимуществ, так и ряд недостатков. Прежде всего, проблемным является приводной металлический ремень вариатора (цепь вариатора), который испытывает большие нагрузки.

Чувствительность ремня к нагрузкам ограничивает возможность установки мощного двигателя, также ремни рвутся при агрессивной эксплуатации и нарушении определенных правил. Как правило, ремень вариатора нужно менять каждые 100 тыс. км. пробега. Общий же ресурс вариатора, в среднем, составляет около 200 тыс. км.

За это отвечает специальное дорогостоящее масло для вариатора, которое специалисты по ремонту вариаторов рекомендуют менять каждые 30-40 тыс. км. пробега. Также коробка боится перегревов, пробуксовок, резких стартов, буксировки прицепов и других авто и т.д.

Авто с вариатором: модели

Следует отметить, что даже с учетом определенных недостатков практически каждый крупный производитель имеет свой собственный тип бесступенчатой трансмиссии CVT.

Например, Nissan предлагает Xtronic, Audi Multitronic, Toyota Multidrive и т.д. При этом вариаторы несколько отличаются друг от друга, используются различные технологии изготовления ремня и шкивов. Однако принцип работы всегда одинаков, особенно если речь идет о клиноременном типе вариатора.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на вариаторе правильно. Из этой статьи вы узнаете об особенностях езды на вариаторной коробке передач, а также что нужно учитывать в рамках эксплуатации КПП данного типа, чтобы максимально увеличить ресурс вариатора и избежать преждевременных поломок.

Что касается популярных моделей авто с вариатором на территории СНГ, можно выделить следующие:

• Audi: A4, A5 и A6;
• Nissan: X-Trail, Qashqai, Teana, Tiida, Juke, Murano;
• Renault: Megan, Captur, Fluence, Scenic, Koleos;
• Toyota: RAV-4, Auris, Corolla, Camry, Avensis;
• Honda: Civic, Jazz;
• Mitsubishi: Lancer, ASX, Colt, Outlander;
• Subaru: Outback, Legacy, Forester и т.д.

Что в итоге

Как видно, с одной стороны вариаторы имеют много достоинств, причем основным является бесконечное число передач. Это выгодно отличает данные КПП от аналогов.

Рекомендуем также прочитать статью о том, чем вариатор отличается от автомата. Из этой статьи вы узнаете об основных отличиях вариаторной коробки от АКПП.

Что такое вариатор и как он работает?

На сегодняшний день существует множество вариантов коробки передач, и практически любой водитель задается вопросом, какой автомобиль и с каким типом трансмиссии выбрать. И если с автоматической и механической коробками мы все хорошо знакомы, то роботизированная система и вариатор пока мало, кому известны. Давайте разберемся, что такое коробка вариатор и как она работает.

История вариатора

Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.

Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.

Что такое вариатор?

Если робот, по сути, является той же самой механикой с той лишь разницей, что выжиманием сцепления и переключением передач занимается электроника, то коробка CVT (она же вариатор) кардинально отличается от своих собратьев.

Основная особенность CVT в том, что она подстраивается под требуемые условия и непрерывно вычисляет нужное передаточное число. Таким образом, в автомобиле с установленным вариатором имеется бесконечное количество передач. Такая особенность позволяет значительно экономить топливо и оптимизировать энергозатраты.

Бесступенчатые трансмиссии бывают двух видов:

• Клиноременные (устанавливаются на 90% машин с таким типом коробки);
• Тороидальные.

Принцип работы клиноременной КПП

Если говорить простым языком, устройство работает следующим образом. Существует два шкива: один ведущий, подключающийся к силовому агрегату, другой – ведомый, подключаемый к приводам колес. Валы соединяются ремнем или цепью.

Шкивы не литые, а сделанные из двух конических половинок, которые могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр этой конструкции.

Принцип работы довольно простой: допустим, наш автомобиль «трогается» с места и ему нужно больше сил. Чтобы снизить нагрузку на мотор, конусы на ведущем вале расходятся, и он уменьшается в диаметре. Ведомый шкив, наоборот, должен быть максимального диаметра, поэтому его конусы сводятся. Таким образом, двигатель совершает оптимальное количество оборотов в каждом конкретном случае, что снижает нагрузку на него.

При повышении скорости, соответственно, изменяются и диаметры шкивов – ведущий увеличивается, а ведомый уменьшается. Все это необходимо для стабилизации работы силового агрегата, а также для уменьшения тягового усилия.

Изменением диаметров на каждом из шкивов занимается электронная система, получающая данные из бортового компьютера и ЭБУ.

Плюсы такого варианта в более низкой стоимости и в простоте конструкции, из-за чего цена трансмиссии чуть ниже, чем на другие типы вариаторов.

Устройство клиноременной коробки CVT

Поскольку тороидальный вариант достаточно дорог в производстве и применяется только на премиумных автомобилях, имеет смысл рассказать об устройстве только клиноременного типа.

Как и робот, вариатор устанавливается либо продольно, либо поперечно. Основные его компоненты:

• Система сцепления. Простейшее устройство, предназначенное для соединения двигателя с трансмиссией и, при необходимости, ее отключения (так называемая «нейтралка»).
• Гидротрансформатор, использующийся также и в обычной АКПП.
• Валы с изменяющимися конусами.
• Ремень или цепь для их соединения. Кстати, оба компонента изготавливаются только из прочных металлов, поскольку на них приходится большая нагрузка.
• Масло, применяющееся для снижения трения между валами, а также для нагнетания давления.
• Насос, создающий то самое давление. Оно необходимо для правильной работы конусных частей. Иногда он может отсутствовать (в таких случаях за изменение диаметра шкивов отвечает либо гидравлика, либо пружина).
• Гидроблок, выполняющий функцию подачи масла по различным каналам к обоим шкивам. Кстати, если при работе вариатора возникают различные толчки или пробуксовки, чаще всего это свидетельствует о поломке гидроблока.
• Система фильтров, не позволяющая масляным каналам забиваться отложениями и металлическим мусором.
• Радиаторы, отводящие тепло от коробки передач. К сожалению, без них такая трансмиссия довольно быстро перегревается, особенно во время пробуксовки или езды по бездорожью.
• Электронная система управления, получающая команды от ЭБУ и изменяющая диаметр каждого из валов в зависимости от скорости и нагрузки.
• Устройство, отвечающее за включение реверсного хода.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Несколько слов о масле и фильтрах

Большинство производителей заверяет, что масло в коробку передач вариатора заливается навсегда. Однако этот факт в корне неверен. Наши дороги и погодные условия (снег, дождь, сильные морозы, плохие дороги и пробки) создают повышенную нагрузку на устройство, поэтому фильтры и масло рекомендуется менять каждые 40000 километров пробега.

Если этого не сделать, то на элементах конструкции начнут скапливаться масляные отложения, а фильтр забьется различным мусором. В результате упадет давление в насосе, что приведет к появлению толчков и рывков во время движения, а в особо тяжелых случаях вариатор просто перестанет работать.

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Несколько слов скажем и о ремнях. Безусловно, обычные резиновые ремни, устанавливающиеся на привод генератора, применять нельзя. Они рассчитаны на более низкую нагрузку и будут быстро изнашиваться.

В качестве ремня выступает стальная лента со специальным покрытием, либо несколько этих лент со сложным сечением и нанизанными пластинами.

Такие свойства позволяют передавать толкающее усилие не только частью, которая обращена к ведущему валу (в противном случае такой ремень просто сложился бы).

В некоторых автомобилях применяется стальная цепь, смазывающаяся специальной жидкостью для уменьшения эффекта скольжения. Такая конструкция способна передавать большее усилие и рассчитана на высокие нагрузки, однако и стоимость ее немного выше.

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

Если робот (роботизированная трансмиссия) оборудована джойстиком, который и отвечает за включение нужных режимов, то вариатор ничем не отличается от обычной коробки-автомат, к которой мы все привыкли. Тем не менее, одна особенность все же существует. В некоторых автомобилях вариатору можно дополнительно задать режим, при котором не будет изменяться передаточное число (в этом случае устройство превратиться в обычную АКПП). Для некоторых водителей, которые в силу стереотипов не могут грамотно оценивать параметры при разгоне машины, такой вариант предпочтительнее. Дело в том, что при набирании скорости автомобилем с установленной автоматической коробкой двигатель увеличивает обороты постепенно. При работе вариатора силовой агрегат сразу набирает нужную скорость вращения, а далее изменяется только передаточное число. В результате этого мотор звучит чуть громче обычного, а водителю из-за одинакового количества оборотов ДВС трудно проследить динамику.

Плюсы и минусы вариатора

Сравнивать CVT мы будем с автоматической коробкой, поскольку робот, как было сказано выше, является механикой, а другие типы трансмиссии не так популярны.

Основные плюсы CVT:

• Отсутствие толчков и рывков во время движения.
• Двигатель работает с плавным изменением мощности в зависимости от ситуации.
• Фактически бесконечное число передач, что позволяет оптимально расходовать топливо.
• Низкий уровень шума при работе.
• Высокая управляемость и отклик.
• Грамотная оптимизация всех ходовых систем машины.

Теперь о недостатках. Самым главным из них является высокая стоимость ремонта, поскольку конструкция устройства состоит из множества дорогих элементов. Нельзя не сказать и о том, что в нашей стране очень мало сервисных центров, берущихся за такую работу.

Кроме того, в вариатор следует периодически заливать около десяти литров специального масла, необходимого для правильной работы трансмиссии. Такая жидкость стоит достаточно дорого и продается либо в представительствах компании, либо в специализированных салонах. Сами понимаете, что такие салоны есть далеко не в каждом городе. В некоторых случаях для сокращения затрат на ремонт и обслуживание, лучшим выбором будет приобрести контрактный вариатор.

Вариатор, робот или автомат: что выбрать?

В заключение статьи ответим на вопрос, задающийся на многих форумах. На самом деле здесь все зависит от ваших предпочтений.

Робот – лучший выбор для тех, кто хочет получить преимущества механики и управляемость АКПП.

Автомат – отличный и проверенный временем вариант. У таких автомобилей нет проблем с ремонтом, да и стоимость их ниже, однако при переключении передач на некоторых моделях все еще могут наблюдаться толчки или пробуксовки.

Вариатор – оптимальный выбор, если вы хотите получить хорошую управляемость, оптимальный расход топлива и максимальную оптимизацию. Однако такие автомобили все еще недостаточно распространены в России и, следовательно, имеются сложности при их ремонте (высокая цена расходников и трудности с поиском мастера).

Как видите, объективно самого лучшего варианта не существует, однако, вариатор имеет большие перспективы в развитии и поэтому можно обратить внимание на автомобиль именно с такой КПП.

Источник http://pricep-vlg.ru/ustroystvo-avtomobilya/printsip-raboty-variatora/

Источник http://krutimotor.ru/modeli-avtombilej-s-variatorom-i-vybor-korobki-variator/

Источник http://bodyshop-info.ru/texnologii/chto-takoe-variator-i-kak-on-rabotaet

Источник