Работа вариатора

Вариаторная коробка передач (или вариатор) является тем устройством, которое передает вращательные усилия (крутящий момент) от двигателя на колеса, понижая или повышая частоту вращения колес (передаточное отношение) при одних и тех же оборотах мотора. Отличительное свойство вариатора состоит в том, что переключать передачи можно тремя способами:

  • вручную;
  • автоматически;
  • по изначально заданной программе.

Вариаторная коробка является бесступенчатой, то есть не переключается с одной передачи на другую по ступеням, а просто планомерно изменяет передаточное отношение в большую либо меньшую сторону. Такой принцип работы обеспечивает продуктивное использование мощности силового агрегата, улучшает динамические характеристики и продлевает срок службы механизма (опыт сервисного центра ГК Favorit Motors подтверждает это)

Вариаторная коробка – это достаточно простое устройство, она состоит из следующих элементов:

  • устройство для асинхронизации двигателя и коробки (для трогания с места);
  • непосредственно сам вариатор;
  • устройство для обеспечения реверса (обычно редуктор);
  • электронный блок управления;
  • гидронасос.

Работа вариатора

На транспортных средствах последнего поколения широко применяются вариаторы двух видов — клиноременный и тороидный.

Особенности работы клиноременных вариаторных коробок

Клиноременная вариаторная коробка представляет собой пару шкивов, соединенных клиновидным ремнем из высокопрочной резины или металла. Каждый шкив образован двумя дисками специфической формы, которые могут двигаться и во время движения менять диаметр шкива, обеспечивая перемещение ремня с большим или меньшим трением.

Клиноременной вариатор не может самостоятельно обеспечить реверс (езду задним ходом), так как ремень может вращаться только в одну сторону. Для этого клиноременная вариаторная коробка оснащается редукторным устройством. Редуктор обеспечивает распределение усилий таким образом, чтобы стало возможно передвижение в направлении «назад». А электронный модуль управления синхронизирует диаметр шкивов в соответствии с работой силового агрегата.

Работа вариатора

Особенности работы тороидных вариаторных коробок

Тороидный вариатор конструктивно представляет собой два вала, имеющих тороидную, форму. Валы соосны относительно друг друга, а между ними зажимаются ролики. Во время работы коробки повышение/понижение передаточного числа происходит за счет движения самих роликов, которые меняют положение из-за движения валов. Крутящий момент передается за счет силы трения, которая возникает между поверхностями валов и роликов.

Однако тороидные вариаторные коробки переключения передач сравнительно редко используются в современном автомобилестроении, так как не обладают такой надежностью, как более современные клиноременные.

Функции электронного управления

Для управления вариаторной коробкой автомобиль оснащается электронной системой. Система позволяет выполнять несколько задач:

  • повышение/понижение передаточного отношения сообразно режиму работы силового агрегата;
  • регулирование работы сцепления (в роли которого обычно выступает гидротрансформатор);
  • организация функционала редуктора (для езды задним ходом).

Водитель управляет вариаторной коробкой посредством рычага (селектора). Суть управления примерно такая же, как и на автомобилях с автоматической коробкой: требуется просто выбрать функцию (езда вперед, езда назад, парковка, ручное управление и проч.).

Рекомендации по эксплуатации вариаторов

Специалисты ГК Favorit Motors отмечают, что вариаторные коробки перемены передач не пригодны для грузового транспорта из-за повышенных нагрузок на двигатель. Однако сфера их применения на легковых автомобилях имеет блестящее будущее, так как бесступенчатая трансмиссия максимально проста и удобна для водителей.

При этом каких-то специфических советов для владельцев транспортных средств с CVT не существует. Автомобиль хорошо себя чувствует как на городских дорогах, так и на бездорожье, поскольку понижение/повышение скорости происходит максимально плавно.

Однако, как и на любом виде трансмиссий, на срок службы вариатора будут сказываться два фактора: стиль вождения и своевременная замена рабочей жидкости. При этом необходимо подчеркнуть уникальность обслуживания вариатора: если эксплуатация автомобиля производится только в городских условиях, то замена масла не потребуется. При езде по бездорожью, с прицепами или по трассе на высокой скорости производители советуют менять масло через 70-80 тысяч километров пробега.

Владельцы автомобилей с CVT (клиноременный вариант) осведомлены, что ремень требует замены через 120 тысяч километров пробега. Даже если нет видимых дефектов при эксплуатации авто, следует внимательно отнестись к этой процедуре, так как пренебрежительное отношение к замене ремня может вызвать поломки в коробке.

Преимущества вариатора перед другими видами трансмиссий

Вариаторная коробка считается сегодня самым «продвинутым» типом трансмиссии. Этому есть ряд обоснований:

  • плавность переключения передаточного числа обеспечивает лучшую динамику при трогании с места или разгоне;
  • экономичность расхода горючего;
  • максимально ровная и плавная езда;
  • отсутствие замедлений скорости даже при затяжных подъемах;
  • нетребовательность в обслуживании (конструкция достаточно проста, имеет меньший вес, чем, например, классическая АКПП).

На сегодняшний день всё большее количество автопроизводителей внедряют в средства передвижения именно вариаторные коробки. К примеру, завод Ford имеет свои собственные разработки в этой сфере, поэтому новое поколения автомобилей выпускается с фирменным вариатором Ecotronic или Durashift.

Специфика работы вариаторной коробки заключается еще и в том, что при смене передаточного отношения не меняется звук двигателя, что нетипично для других видов трансмиссий. Однако некоторые производители в последних видах вариаторных коробок стали использовать эффект нарастания шума двигателя сообразно повышению скорости автомобиля. Ведь большинство автолюбителей привыкли к изменению звука мотора при нарастании мощности.

Каждый автовладелец выбирает автомобиль, исходя из личных предпочтений, потребностей и финансовых возможностей. Транспортные средства с CVT характеризуются надежностью и повышенной износостойкостью, однако новые технологии достаточно дорого стоят. Выбрать автомобиль по желанию и возможностям можно быстро, если правильно выбрать автосалон. ГК Favorit Motors предлагает большой выбор моделей разных производителей по доступным ценам.

За диагностику, ремонт и наладку вариатора могут браться только сертифицированные автосервисы. В распоряжении специалистов техцентра Favorit Motors есть все необходимое диагностическое и ремонтное оборудование, что позволяет быстро и в сжатые сроки устранить неисправности вариатора любой модификации.

Опытные мастера Favorit Motors выполнят качественную диагностику вариатора, установят причины неисправности и устранят ее. А, кроме того, проконсультируют относительно правильной эксплуатации вариаторной коробки передач. Процесс ремонта согласовывается с клиентом, а стоимость ремонтно-восстановительных услуг озвучивается после проведения диагностики.

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать мощность.

В трансмиссии для авто получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (одной или двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число.

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

Работа вариатора

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

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

Двигатель не запущен

Малые обороты двигателя

Средние обороты двигателя

Максимальные обороты двигателя

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

Демонстрация работы вариатора «CVT Xtronic Nissan»

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

Работа вариатораКонструктивно слабыми местами автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов высокой, близкой к надежности коробок «автомат». Но из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут работать с двигателями большой мощности и на автомобилях для перевозки грузов.

Если для грузовиков вариаторы непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий большое будущее, тем более технологии не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одном и том же автомобиле разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой, ибо должно быть наоборот, раз вариатор лучше использует мощность двигателя?

Все дело в привычке — многие автолюбители очень недовольны, что машина с вариатором «все время ноет на одной ноте». Большинство водителей привыкли к знакомому нарастающему шуму мотора, и многие фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом деле при нормальной настройке блока разгон происходит быстрее.

Отметим, что вариаторы является более продвинутым типом трансмиссии по сравнению с автоматическими коробками передач. Это проявляется в лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде. В тоже время, вариаторы проще по конструкции, чем «автоматы».

Специалисты Автотехцентра Ниссан – знают все о акпп и CVT. Ремонт и комплексная диагностика АКПП, CVT .

Автор: Валерий Моторин Раздел: СБОРНИК

Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и — что еще хуже – иногда они ломаются.

Работа вариатора

CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор — во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.

Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.

Работа вариатора

При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.

Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.

Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).

Данное решение используется с 2005 года в автомобилях Audi, оснащенных бесступенчатой трансмиссией Multitronic. В обычном режиме коробка ведет себя, как классический вариатор, т.е. поддерживает высокие обороты при разгоне. А работу «автомата» CVT имитирует только после перехода в спортивный режим.

Конструктивные особенности

Вариаторы, условно, можно разделить на две группы: со стальным ремнем и цепью. В бесступенчатых трансмиссиях присутствует и гидротрансформатор. Он нужен, прежде всего, для старта с места. Примечательно, но Multitronic обходится без него. В этих коробках используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик.

Работа вариатора

Коробка вариатор имеет ряд серьезных ограничений, которые инженеры пока так и не смогли обойти. Например, по конструктивным причинам, ни цепь, ни, тем более, стальной ремень не в состоянии передать высокий крутящий момент. Из-за этого область применения CVT в настоящее время ограничена максимальным крутящим моментом двигателя на уровне 350-400 Нм. Впрочем, этот порог перекрывает показатели многих современных двигателей. Тем не менее, в Audi уже начинают отказываться от использования бесступенчатых коробок « Multitronic ».

В тоже время, другие производители упорно работают над усовершенствованием конструкции вариатора. Так Subaru демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой коробкой CVT (например, Linear tronic для Levorg).

Долговечность

О проблемах Audi с коробками Multitronic производства Luk слышал, наверное, каждый, кто хоть немного интересуется автомобилями. В CVT старого типа (1999-2006 гг.) постоянно сбоит управляющая электроника, выходит из строя механическая часть и преждевременно изнашивается цепь. Примечательно, что цепь использовали как раз для того, чтобы передать более высокий крутящий момент, но инженеры просчитались с ее прочностью. Со временем Немцы существенно доработали свои коробки, но проблемы все еще встречаются. Не вызывают доверия и другие немецкие вариаторы, например, ZF VT 1-27 T , применявшиеся в Mini R50/R53, и Mercedes 722.7/722.8 для моделей A/ B -класса.

Работа вариатора

Гораздо меньше хлопот доставляют японские конструкции. Хотя, вариатор Jatco, используемый в различных моделях Nissan (например, Qashqai), тоже относится к группе риска. Общая проблема коробок CVT – это ограниченная доступность запасных частей и нежелание некоторых механиков связываться с вариаторами. Бесспорный лидер по части надежности – вариаторы Toyota (Lexus).

Бесступенчатая автоматическая коробка, несмотря на сравнительно простую конструкцию, довольно сложная и дорогая в эксплуатации. В дополнение к неисправностям электроники и ремней/цепей встречается и преждевременный износ маховика. Стоит отметить, что двухмассовый маховик используется лишь в некоторых автомобилях с CVT (Ауди).

Заключение

Самое главное, не забывать о регулярной замене масла. К сожалению, не все производители ее рекомендуют. Если в сервисе Вам скажут, что менять масло в вариаторе не надо, то просто поищите другую мастерскую.

Работа вариатора

Вариатор — одна из разновидностей автоматической коробки передач. От классической АКПП отличается большей плавностью переключения скоростей.

У вариатора нет передач, несмотря на наличие стандартных режимов работы D, R и др. Оптимальное значение передаточного отношения между двигателем и трансмиссией для каждой из стандартных передач подбирается индивидуально блоком управления. Это возможно благодаря особой конструкции — двух конусных шкивов, соединенных ремнем, которые могут сдвигаться и раздвигаться. У обычных АКПП значения для скоростей усредненные.

Вариаторы оснащены разными устройствами, выполняющими функции сцепления. Эксперты Моторпейдж разделяют мнение опытных автомобилистов, считающих вариатор с гидротрансформатором (гидроприводом, «бубликом») наиболее выгодным и эффективным. Такой тип конструкции устанавливается на престижных автомобилях.

Принцип работы

Гидропривод является промежуточным звеном между двигателем и КПП. Механизм соединен с коленвалом мотора и первичным (входным) валом КП. Задача «бублика» — передавать и усиливать крутящий момент от силового агрегата к коробке.

Вкратце о конструкции гидротрансформатора. Он состоит из двух основных металлических колес с лопастями — насосного и турбинного, между которыми есть реактор, аналогичный лопастному колесу, но меньше в диаметре. Все это помещено в герметичный корпус, а внутри «бублика» находится трансмиссионное масло.

Работа вариатора

Как гидротрансформатор взаимодействует с вариатором?

Коленчатый вал крутит «насос», а тот, вращаясь, направляет поток смазочной жидкости в «турбину». Она тоже начинает вертеться вместе с входным валом. От него усилие передается на ремень и шкивы коробки. А оттуда, через дифференциал, распределяется по ведущим колесам.

Что касается функции усиления крутящего момента, то это происходит следующим образом: трансмиссионное масло на обратном пути от турбинного колеса к насосному проходит через реактор. Он, благодаря форме лопастей, усиливает поток.

За движение задним ходом отвечает планетарный редуктор, состоящий из солнечной шестерни («солнца»), вокруг которой расположены сателлиты. Они крепятся к планетарному водилу (металлическое плоское кольцо) и со стороны, противоположной «солнцу», упираются в коронную шестерню. Когда солнечная шестерня крутится вместе с сателлитами, но тормозится водило, то «корона» меняет направление вращения, и авто едет задним ходом.

Достоинства вариатора с гидротрансформатором:

  • Плавность переключения передач.
  • Снижение нагрузки на вариатор в момент старта автомобиля (благодаря чему продлевается срок службы КП).
  • Долговечность эксплуатации относительно пакета фрикционов (альтернатива гидроприводу).
  • Быстрый переход от низких передач к высоким при резком разгоне (опять же по сравнению с фрикционами).
  • Возможность безболезненно для коробки проехать по бездорожью на небольшой скорости (до момента блокировки гидропривода).

Примечание! Несмотря на заключительное преимущество вариатора с гидроприводом, эксперты Motorpage.ru не рекомендуют использовать для бездорожья автомобиль с данным КПП.

Недостатки вариатора с гидротрансформатором:

  • Сложная конструкция.
  • Высокая стоимость (как самого устройства, так и ремонта КПП).
  • Пробуксовки пагубно влияют на состояние механизма.
  • Большие габариты, если сравнить с пакетом фрикционов.

Несмотря на имеющиеся минусы, вариатор с «бубликом» — хорошее решение АКПП. Недаром же именно такую коробку выбирают для дорогих авто.