Автомобили с вариаторной коробкой передачи

Устройство вариатора

С каждым годом в автомобильной отрасли происходят существенные изменения: разрабатываются все новые устройства и аппараты для облегчения вождения и улучшения качества поездки. Постепенно все общепринятые приборы заменяются наиболее удачными изобретениями. Не стала исключением и всеми известная коробка передач.

Если вы страстный автолюбитель, то наверняка не раз сталкивались с названием – бесступенчатый вариатор. Эта новинка наших дней была придумана много лет назад. Еще одаренным Леонардо да Винчи в 1490 году. Но воплотить ее в жизнь смогли только в 1950 годах. Первым легковым автомобилем с такой трансмиссией стала 600-я модель от фирмы «DAF». В ней установили вариатор под названием «Variomatic», затем эстафету перехватила компания «Volvo». Сейчас многие автомобильные компании стали поставлять на рынок свои автомобили именно с такой трансмиссией.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Эта трансмиссия обладает большими возможностями, это подтверждает и тот факт, что до 1994 года на гонках болидов Формулы-1 ее нельзя было использовать.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

• «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
• «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы вариатора и его устройство

Бесступенчатая коробка плавно изменяет крутящий момент в заданных промежутках регулирования. Это достигается за счет ее особой конструкции, которая состоит из следующих компонентов:

• вариатора;
• механизма сцепления;
• аппарата для передачи реверса;
• процессора с исполнительным устройством.

В качестве автоматического сцепления выступают разные виды устройств. Без них крутящий момент сразу же передавался бы на колёса, а так указанный узел будет отвечать за плавную передачу движения. Сцепление может быть:

• центробежным – технология «Transmatic»;
• мокрым многодисковым – представители «Multimatic» и «Multitronic»;
• электромагнитным — вариатор «Hyper»;
• гидротрансформаторным.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Работа вариатора осуществляется с помощью электронного блока. Он отвечает за следующие функции:

• управление сцеплением;
• изменение передаточного отношения между валами вариатора;
• контролирование работы планетарного редуктора;
• обеспечение действия реверсивного аппарата.

К электронному блоку передается информация от множества датчиков. Поэтому его работа взаимосвязана с показателями оборотов двигателя, давления в шинах, ABS и т. д. Сбор информации фильтруется в аппарате, и он автоматически настраивается на нужное передаточное число.

Но вариаторы не могут самостоятельно производить задний ход авто, поэтому для этих целей предусмотрен планетарный редуктор. Принцип действия, которого схож с работой в автоматической коробке.

Водитель при управлении транспортом с CVT проделывает практически те же действия, что и при использовании АКПП. Но они немного упрощаются, он выбирает только режим, а остальное выполняет за него удобное устройство вариатора. Также оно позволяет повторить некоторые манипуляции, возможные в привычных КПП. Например, можно зафиксировать определенное передаточное соотношение. Некоторые водители не чувствуют разгона машины, и потому относят постоянную частоту оборотов коленвала к недостаткам аппарата, но к этому надо привыкнуть и со временем удобство бесступенчатой коробки станет очевидным.

Виды вариаторов

Существуют несколько разновидностей. Они отличаются между собой по своей конструкции.

Клиноременной механизм

Это самый распространенный агрегат. В основном он состоит из одной передачи, реже из двух. Такой вариатор имеет два шкива, которые между собой соединяются клиновидным ремнем. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Вначале между ними закладывалась армированная резина, но затем ее заменили стальные пластины. Они способны передавать больший крутящий момент, обладают меньшим радиусом изгиба и долговечны.

Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными.

Принцип действия

При раздвижении шкивов лента уходит внутрь, когда они сближаются — ремень приобретает форму клина. В последнем случае радиус шкива увеличивается, а вместе с ним становиться больше и передаточное число, а в предыдущем варианте все наоборот. В промежутках между этими состояниями ремень становится прямым. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор

Вместо ремня в такой конструкции используется цепь. Отсюда и название вида. Звено такого устройства представляет собой несколько пластинок, которые между собой объединяются цилиндрическими осями. Они обеспечивают наименьший радиус изгиба. Цепь изготовлена из высокопрочной стали, так как при работе постоянно находится в контакте с конусовидными дисками и претерпевает сильные нагрузки. Такая работа сопровождается высокими температурами, и чтобы их снизить в вариаторе предусмотрели охлаждение жидкости в принудительном порядке.

За счет использования цепи удалось уменьшить радиус изгиба, он может быть 25 мм, поэтому такой вид вариатора имеет больший диапазон передаточных чисел. Клиноцепной вид отличается от своих аналогов наибольшим КПД, но из-за этого имеет и самую высокую стоимость. Такой вариатор был впервые применен на моделях Audi.

Тороидный вид вариатора

Он не содержит ни цепи, ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.

Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.

Достоинства и недостатки вариатора

Любое изобретение имеет какие-то недоработки, не стал исключением и CVT. Его слабые стороны пытаются устранить, а пока они существуют, стоит о них знать:

1. Такие коробки передач не устанавливают на мощные авто, хотя уже есть несколько экземпляров именно с ними.
2. Ремонт CVT требует больших материальных затрат, и к тому же его осуществляют не на всех СТО. Очень сложно найти специалиста, который бы хорошо разбирался в устройстве данного типа.
3. Работа вариатора зависит от показаний множества датчиков, и если вдруг выйдет из строя хотя бы один из них, то это может привести к неправильной работе всей системы трансмиссии.
4. Такой аппарат требует заполнения внутренней его части специальной жидкостью, которая отличается высокой стоимостью в сравнении с аналогами, предназначенными для АКПП. А также ее уровень необходимо постоянно контролировать.
5. Трансмиссия испытывает большие нагрузки.
6. С данной коробкой передач существуют определенные ограничения по буксировке автомобилей, а также при использовании прицепов.

Неисправности вариатора

Но машина с вариатором имеет множество существенных преимуществ:

1. Удобство поездки на автомобиле с бесступенчатой КПП.
2. Плавность движения машины – стремительный разгон и торможение не вызывает рывков, как при использовании других коробок передач.
3. Стабильность показателей при достаточно продолжительном движении.
4. За счет оптимальной нагрузки на двигатель и продуманности работы автомата происходит существенная экономия топлива.
5. Уровень вредных веществ, создаваемых отработанными газами ниже, чем в автомобилях с АКПП И МКПП.
6. Безопасность езды на обледенелых дорогах, так как вариатор исключает пробуксовку колес.
7. Электронное управление работой двигателя увеличивает срок его износа, предотвращает от частых ремонтов.
8. Авто с вариатором ездит намного тише, чем с обычными коробками.

Новинки вариаторов

С каждым годом все больше автопредприятий ставят на свои модели CVT. При этом постоянно улучшая их характеристики и внедряя в агрегаты новые технологии. Одним из последних изобретений является общее детище компании Nissan и JATCO — облегченный и уменьшенный вариатор. Он выполнен в виде аппарата клиноременного типа совмещенного с новой коробкой передач. Данный вид отличается своими серьезными характеристиками:

• имеет наибольшее передаточное число. Его диапазон увеличен на двадцать процентов от обычного вариатора, поэтому он способен быстрее набирать скорость и тормозить. Это число 7.3:1. Оно выше, чем на автоматической коробке передач с семью ступенями;
• масса нового изобретения уменьшена на 13%;
• оснащен ASC. Эта система подбирает наилучшее передаточное число во время движения, при разгоне и торможении.

Вариатор фирмы JATCO

Сейчас представители компании «Porsche» подтверждают, что ведут разработки по совершенствованию вариатора. Они улучшают характеристики комфортности поездки, разгона и торможения. Увеличивают КПД и уменьшают расход топлива. Хотят сделать такой вариант бесступенчатой трансмиссии, при котором вариатор станет схож с 8-ми ступенчатой АКПП.

Стремление усовершенствовать вариатор и проводимые новые разработки его видов еще раз доказывают, что за ним будущее. Возможно, скоро он полностью заменит привычные механизированные, роботизированные и автоматизированные коробки передач. В особенности делается упор на его гибридные виды, при которых мотор будет работать в оптимальном режиме, а получаемая энергия будет сохраняться в накопителе, а затем расходоваться на движение авто.

Источник статьи: http://autoleek.ru/korobka-peredach/variator/ustrojstvo-variatora.html

Что такое вариатор, его механизм и отличия от прочих трансмиссий

Выбирая трансмиссию для своего автомобиля, владельцы, прежде всего, рассматривают автоматическое исполнение или вариатор. О том, что такое cvt коробка, как она работает, о плюсах и минусах той или иной системы – в нашем обзоре.

История появления вариатора

Continuously Variable Transmission или трансмиссия с постоянно меняющимся крутящим моментом появилась задолго до классической механической коробки и на несколько десятилетий раньше «автомата».

Над первыми чертежами работал великий инженер и изобретатель Леонардо да Винчи, а впоследствии мастера средних веков, которые нуждались в приводе для мельничных жерновов.

В те времена механизм состоял из двух смотрящих в противоположных направлениях конусов с натянутым между ними ремнем, что мало отличается от применимой в наши дни схемы. Перемещая ремень по конусам, удавалось аккуратно менять передаточное число, а вместе с ним и регулировать скорость вращения жерновов.

В следующем «поколении» конусный вариант заменили на клиноременный, нашедший себе применение во многих отраслях промышленности. Его использовали для работы швейных машинок, сенокосилок и прочего сельскохозяйственного оборудования, также механизмом заинтересовались производители мототранспорта.

Зачем понадобилось новое устройство? Промышленники, в том числе в транспортной отрасли, неустанно работали над повышением коэффициента полезного действия изготавливаемых силовых агрегатов. На этот показатель, помимо конструктивных особенностей, влияет конструкция трансмиссии и количество передач, комбинация передаточных чисел, уровень механических и гидравлических потерь.

С развитием автомобилестроения коробки передач начали оснащать всё возрастающим количеством ступеней, с помощью которых проще подбирать оптимальное передаточное отношение для максимально эффективных характеристик двигателя.

А если не будет ступеней? Первую настоящую бесступенчатую систему разработал голландский инженер Хуберт ван Доорн в 1958 году, предложив ее для модели 600 производителя DAF. Через десятилетие его разработка начала шествовать по миру: сначала а машинах Volvo, потом в Японии на моделях Subaru Jasty, а затем уже отправились к Ford, Fiat, Ниссан, Ауди и Хонда.

Что такое вариатор: его устройство и принцип работы

Как и все прочие трансмиссии, механизм cvt в машине преобразует поступающий от мотора к колесам крутящий момент, но отличие вариатора от «автомата» заключается в бесступенчатой передаче момента. Расположенные друг напротив друга конусные шкивы, один из которых ведущий, а другой – ведомый, объединены выполненным из металла ремнем или цепью и имеют подвижную конструкцию.

Определив, что такое вариатор на автомобиле, легко понять технологию его функционирования. Принцип работы состоит в положении ведущего шкива: в предельно раздвинутом состоянии ремень движется по малому диаметру, соответствующему низшей скорости. И наоборот, сдвинутый шкив дает ремню совершать наибольший диаметр, обеспечивая высокую передачу, аналогичную пятой и выше. Таким образом, перемена толщины обоих валов избавляет от необходимости переключения передач.

Конструкция устройства выглядит следующим образом :

• «нейтралка» или технология мгновенного направления крутящего момента и разъединения силового двигателя с трансмиссией. Она выполняется в виде электромагнитного сцепления, автоматического центробежного, многодискового, а также в форме гидротрансформатора. Сейчас производители предпочитают последний из перечисленных вариантов для своих моделей с коробкой передач cvt;
• сам вариатор;
• реверсный механизм;
• внешняя исполнительная.

Такую схему вариаторной коробки используют все автомобильные производители, делая различия лишь по дизайну оформления и обозначению.

Виды вариаторов

Разработчики предоставляют несколько разновидностей коробки cvt:

1. Цепной и клиноременный

Клиноременное исполнение более востребовано за счет простой конструкции – двух раздвижных шкивов из металлических дисков и помещенного между ними ремня клинообразной формы. Радиусы шкивов меняются синхронно, мягко регулируя передаточное отношение.

Когда ремень заменяется наборной конструкцией из работающих на сжатие металлических пластин или цепью из того же материала, действующей на растяжение, такой тип называется цепным. На основании тестов и отзывов эксперты отмечают, что самые надежные цепные механизмы принадлежат Audi, тогда как у конкурентов они не выдерживают испытания значительными нагрузками, приводящими ремень в негодность.

В силу такой специфики данный вид устанавливают на легковые машины, не использующие прицеп, мотороллеры, снегоходы и прочую легкую технику, не испытывающую перегрузок.

В таких конструкциях шкивы заменены дисками конусообразной формы, а вместо ремня установлены ролики, способные передавать больший крутящий момент. Все элементы выполняются из высокопрочной стали, улучшающей надежность изделия, но и удораживающей его.

Достоинства и недостатки вариаторной трансмиссии

Коробка вариатор имеет плюсы и минусы, с которыми следует ознакомиться владельцу перед выбором себе автомобиля. Главное преимущество состоит в возможности предоставить непрерывное изменение крутящего момента, улучшающее динамику и экономящее топливо.

Среди прочих достоинств эксперты и водители отмечают:

• избавление от рывков при запуске двигателя, более плавный ход;
• избавление от необходимости в переключении скоростей;
• экономия времени на разгон;
• функция блокировки расхода топлива свыше установленной нормы;
• легкий вес, снижающий расход топлива;
• облегчение управления машиной за счет двух педалей;
• снижение шума при движении;
• экологичность;
• легкое преодоление подъемов без прекращения работы двигателя.

Среди наиболее часто встречающихся нареканий:

• несовместимость с мощными моторами;
• быстрый износ ремня при больших нагрузках и регулярном движении на высоких оборотах;
• дорогостоящее техобслуживание и ремонт;
• требовательность к качеству масла и периоду замены фильтров.

Хотя вариатор сейчас является единственной КПП, способной бесступенчато менять передаточное отношение, ряд ограничений и нюансов не позволяет считать его наилучшим решением для любого автомобиля.

Разница между КПП вариатором и АКПП

Какая трансмиссия лучше и надежнее, каковы отличительные черты вариатора от АКПП, ключевые характеристики двух популярных механизмов?

В первую очередь, следует обратить внимание на экономическую составляющую конкурентов:

• КПП вариатор требует более частой замены масла, которое должно быть высокого качества;
• Расход топлива выше у автоматического «собрата»;
• Сервисные и ремонтные работы на cvt оцениваются в разы дороже, чем у АКПП;
• Общая эксплуатация и устройство mcvt является более сложным и требующим внимания механизмом;
• Несмотря на дорогостоящее обслуживание, сам по себе вариатор в машине стоит дешевле.

Для оценки надежности обе коробки прошли испытания бездорожьем, необходимостью буксировки, повышенными скоростями и даже спортивным стилем езды. В данных условиях вариатор сильно проигрывает сопернику, не выдерживая больших нагрузок. Он идеален для спокойного вождения, без резких маневров и ускорений, без которых устройство прослужит долго и бесперебойно.

Зато вариатор лидирует с точки зрения комфорта, обеспечивая плавный, избавленный от провалов разгон, едва слышный по нарастающему гулу силового агрегата. Кроме того, он быстрее набирает обороты и за счет облегченного управления подойдет для начинающих водителей, обладая способностью не реагировать на манеру вождения и не глохнуть.

Если водитель не знает, как определить, вариатор или «автомат» установлен в его машине, на помощь придет техническая документация, где для первой трансмиссии будет стоять обозначение CVT, а для второй – АТ.

Также в процессе езды при установке вариаторной технологии автомобилист не ощутит разгона и переключения передач, тогда как работа «автомата» слышна, чувствительна и наглядно отражается на показаниях тахометра.

Срок службы вариатора

Каждое устройство имеет индивидуальный срок службы, зависящий от конкретной автомобильной модели и специфики эксплуатации. Так, для кроссверов Nissan производителем регламентирована замена ремня через 100 000 км побега, тогда как Mitsubishi Outlander способен преодолеть до 200 000 км.

Чтобы продлить эксплуатационный период вариатора, владельцу надо соблюдать лишь два правила: в указанные производителем сроки менять масло как минимум каждые 60 000 км и избегать перегрузок и бездорожья.

Вывод

Выбирая АКПП или вариатор, автолюбители чаще всего делают выбор в пользу последнего. Даже имея существенный потенциал и предоставляя определенную экономию, слишком сильная зависимость от состояния прочих автомобильных систем, повышенная чувствительность и невозможность использования на мощных моторах заставляют выбирать привычную коробку.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/id/5aaa8710256d5c571b5de1c6/chto-takoe-variator-ego-mehanizm-i-otlichiia-ot-prochih-transmissii-5edf539cec666c6670755f3d