Вариаторная трансмиссия CVT: коробка передач вариатор

Устройство и принцип работы CVT

Конструктивно вариатор CVT состоит из:

• вариаторная трансмиссия;
• реверсивное устройство для движения задним ходом;
• процессор, управляющий работой компьютера;
• муфта, передающая крутящий момент и отключающая коробку.

Варианты коробочного сцепления CVT:

• центробежный;
• преобразователь крутящего момента;
• мокрый многодисковый;
• электромагнитный.

Чаще других используется версия с гидротрансформатором, обеспечивающая плавную и бесшумную работу.

Вот так это выглядит на схеме.

Механизм начинает работать после выбора водителем режима путем переключения в соответствующее положение рычага переключения передач.

Управляющий процессор регулирует положение шкивов в зависимости от скорости движения, положения педали акселератора.

Надежность коробки X-Tronic CVT

Теперь поговорим немного о надежности вариатора, т.к. это практически самый распространенный вопрос среди желающих приобрести автомобиль с данной трансмиссией, причем наиболее актуален он для тех, кто хочет купить авто на вторичном рынке. Мы долго изучали форумы владельцев машин с вариатором и практика показала, что при правильной эксплуатации и своевременному обслуживанию трансмиссия без особых проблем ходит 150 000 км. Далее требуется обслуживание и замена некоторых деталей, стоимость которых не так уж и высока, после чего бесступенчатая коробка передач способна пройти еще столько же.

На сегодняшний день классические коробки переключения передач потихоньку отходят на второй план. Если посмотреть на нынешний рынок новых автомобилей, то можно выделить два основных вектора развития – роботизированные трансмиссии и вариаторы. Роботизированные коробки устанавливаются в основном на немецких авто, относительно недавно их стали устанавливать и на корейские модели. Вариаторы это больше прерогатива японских производителей. Отметим, что к примеру до недавнего времени Audi оснащала некоторые свои автомобили вариатором, но отказалась в пользу роботов сославшись на большую надежность конструкции.

Для более детального изучения данной темы предлагаем вам ознакомиться со статьями:

• Отзывы владельцев о надежности вариатора X-Tronic CVT за 2018 год
• Обслуживаем вариатор X-Tronic CVT: замена масла

Что такое вариатор

Вариатор CVT (расшифровка аббревиатуры – Continuously Variable Transmission) – это механизм, позволяющий изменять передаточное отношение трансмиссии без переходов между ступенями. В результате автомобиль плавно реагирует на изменение дорожной обстановки и сигналы водителя.

Изначально подобное устройство изобрел еще Леонардо да Винчи в последних годах XV века. Но выдача официального патента на механизм зарегистрирована много позже, что отрицательно повлияло на внедрение указанного принципа в технике.

К середине прошлого века коробку передач с вариатором применяли на мотоциклах. К концу столетия изобретение стало востребованным в самолетостроении.

Спустя время, голландским инженером Хуб Ван Дорном была применена стальная гибкая связь, что повысило надежность механизма. К полноценному производству машин с такой конструкцией трансмиссии приступили в 80-х годах прошлого столетия.

Современные технологии предусматривают использование новых износостойких материалов и специализированных смазочных средств. Устройство узлов доработано конструктивно, оптимизированы гидравлические компоненты, электроника, что повысило эксплуатационные характеристики оборудования.

Как считаете, может вариатор CVT со временем вытеснить автоматы и механику?
Да 54.41%

Никогда! 45.59%
Проголосовало: 136

Советы по эксплуатации

Чтобы правильно управлять машиной с вариаторной трансмиссией, надо знать режимы работы агрегата:

P – режим парковки. Его применение допускается при длительной стоянке авто. Все управляющие компоненты агрегата при активации этого положения блокируются. Автомобиль останавливается педалью тормоза, селектор устанавливается в соответствующее положение, затягивается стояночный тормоз, затем отпускается и опять выжимается тормоз. После выполнения этих действий можно включить рычаг коробки в положение паркинга

Важно соблюдать эту последовательность, поскольку в вариаторных трансмиссиях при парковке выполняется блокировка вала, а не колес.
D – режим «Драйв». Основное положение в работе любого вариатора

Этот режим используется для езды машины вперед с плавным переключением скоростей.
N – нейтральная передача. Ее нельзя включать при стоянке в пробках. Активация нейтральной скорости допускается при постановке машины на спуске.
L. При активации этого режима обеспечивается работа силового агрегата на повышенных оборотах, при этом эффективность торможения мотором будет максимальной. Использование положения L допускается при езде в тяжелых условиях, к примеру, на подъемах или по сельской местности.

Достоинства вариатора

Зная принцип работы вариаторной коробки передач нужно обязательно отметить ее положительные качества. При движении по дороге, набор скорости происходит максимально плавно, отсутствуют рывки и подергивания. Таким способом можно легко проверить вариатор при покупке, прокатившись на нем на какое-то расстояние.

При этом, разогнаться до необходимой скорости у водителя получиться гораздо быстрее. К преимуществам вариатора можно отнести и то, что с такой коробкой практически невозможно заглохнуть при остановке. Такие автомобили очень ценятся в больших городах с регулярным скоплением пробок. Зная, как работает вариатор, вы сможете упростить свою жизнь и добавить комфорта в езду за рулем.

https://youtube.com/watch?v=hbewlngu5Zg

Если вы еще не знали, как работает вариатор, то приятной новостью будет его низкий уровень шума. Во время езды его практически не слышно. Также это значит то, что вы будете отлично экономить топливо при ее пользовании. В наше время остро стоит вопрос о загрязнении окружающей среды и поэтому коробка вариатор выпускает значительно меньшее количество выхлопных газов, нежели стандартный автомобиль.

Ближе к идеалу

Столкнувшись с конструктивными недостатками бесступенчатой трансмиссии, некоторые производители отказались от неё на 10–20 лет. Но с появлением новых технологий эксперименты продолжились. Всё началось с гидротрансформатора — как и в «автоматах», здесь он разрывает поток крутящего момента при торможении и плавно наращивает мощность во время старта. Для уменьшения нагрузок на вариатор инженеры создали алгоритм принудительной блокировки гидротрансформатора. Сейчас этот узел жёстко фиксируется при выходе на равномерный режим движения.

Японские компании Aisin и Jatco также предложили альтернативный принцип действия вариатора на автомобиле. Они ввели в него механическую «первую передачу». Во время старта шкивы такой бесступенчатой трансмиссии блокируются при помощи шестерни с фиксированным передаточным отношением. По мере роста скорости происходит расцепление, и работа перекладывается на ремень. Это также замедляет износ узла.

Водители также жаловались на шумность ранних вариаторов. Дело в том, что эти коробки передач выбирали оптимальные обороты двигателя и далее меняли только передаточное отношение шкивов. В результате равномерный гул мотора быстро надоедал присутствующим в салоне, вызывая ощущение усталости и раздражения. Чтобы справиться с таким недостатком, инженеры предложили «виртуальные передачи». Это фиксированные положения ремня на шкивах, которые допускают некоторое изменение оборотов двигателя. В некоторых автомобилях предусмотрено даже ручное переключение между такими режимами работы.

Негативные отзывы также касались «скучного» поведения машин, в которых установлен вариатор. Решение также нашлось в электронном управлении. Программисты предложили водителям «спортивные» и «экономичные» режимы, которые изменяли диапазон допустимых оборотов двигателя. С появлением вариаторов в кроссоверах также началась разработка «грунтовых» и «снежных» программ, повышающих проходимость и замедляющих износ трансмиссии.

Принцип работ

Вариативная КПП делится на несколько типов:

• цепные;
• клиноременные;
• тороноидальные.

Тороноидальные не так популярны, как клиноременные, в основном потому, что устанавливаются на заднеприводные и полноприводные автомобили, у которых двигатель находится продольно.

О коробке вариатор и сколько она служит, узнаем из видеоролика Вести РФ.

https://youtube.com/watch?v=OO-jofyt3GE

В настоящее время клиноременный вариант – самый популярный тип вариаторной коробки передач. Суть качественного ремня в том, что в разрезе он приобретает вид трапеции и вклинивается в шкив боковыми поверхностями. Чтобы понять устройство на основе работы этого ремня, представим перед собой две похожие трубки, которые находятся рядом в вертикальном положении. Если скрутить их друг с другом резинкой и начать крутить одну трубку, вторая повторит движения первой, причем подстраиваясь под ту же скорость, которой следует первая трубка.

Что такое коробка передач CVT и в чем заключается ее надежность, узнаем из видео Artur Bogomolov.

Если одну из двух деталей заменить трубкой большего размера, тогда их скорость будет заметно различаться: трубка с большим диаметром будет вращаться медленнее, что в целом нарушит ритм их слаженной работы. В этом и заключается принцип действия коробки передач: цилиндры постоянно изменяют свой размер, и за счет этого происходит работа.

Галерея «Типы вариаторных КПП»

На картинках можно увидеть виды коробок переключения передач.

В составе КПП находятся конусообразные шкивы, которые «смотрят» друг на друга острыми концами и упираются в . Конусы сходятся и расходятся, изменяя размер поверхности шкивов. Когда они отстраняются друг от друга, ремень приобретает горизонтальное положение, становясь ребрами, и проваливается в середину шкива, охватывая меньший радиус его размера.

Если концы встречаются, ремень натягивается и охватывает больший радиус шкива. Работу шкивов тщательно контролирует гидравлическая система. Она наблюдает за тем, чтобы концы конусов равномерно сходились и расставались. Как в случае с примером, где фигурировали трубки, один из конусов является ведущим, а второй ведомым. Один шкив находится на основном валу, который идет от мотора. Второй шкив идет на валу от колес автомобиля.

Благодаря работе шкивов и их удобному расположению, получается бесступенчатая трансмиссия. Передаточное отношение имеет обширные «горизонты». Когда мы сдаем на машине назад, вариатор активирует узел, который задает кружение выходного вала в обратном направлении. в машине узнаем ниже.

Вариатор фирмы JATCO

Разновидности вариаторов

Есть несколько видов коробок с вариаторами CVT. Трансмиссию выполняют в следующих конструктивных вариантах:

• клиновидном ременном – включает пару шкивов, соединенных ремнем трапециевидного сечения. Каждый из шкивов составлен из 2 дисков, рабочие плоскости которых наклонены в противоположные стороны под углом в 20°. Гидравлика регулирует расстояние между дисками. При проседании ремня изменяется передаточное число, обеспечивая плавность работы. В современных моделях вариаторов CVT ремень набран из стальных пластин большой прочности, что гарантирует надежность эксплуатации;
• клиновидном цепном – с цепью, связывающей отдельные валы механизма и собранной из нескольких элементов. Гибкую связь захватывают диски конусной формы, что позволяет передавать вращающий момент и изменять передаточное отношение. Работа устройства сопровождается нагревом от соприкосновения цепи со звездочками дисков, которые нивелирует система охлаждения. У данных механизмов высокий КПД, но отсутствует реверс, что требует применения дополнительных узлов;
• тороидном – в конструкции не применяется гибкая связь. Механизм представляет собой пару валов с установленными между ними роликовыми узлами. Изменение скорости происходит за счет смены позиции роликов, а момент передается соприкосновением рабочих поверхностей.

Что такое X-Tronic CVT

Впервые клиноременная трансмиссия CVT X-Tronic сошла с конвейера в 2010 году. Это был вариант бесступенчатого гибрида классической АКПП в комбинации с вариатором на 2 ступени. Благодаря такой конструкции у Jatco получилось уменьшить размеры конусов, сократить общие параметры трансмиссии.

Ранними версиями CVT X-Tronic оборудовались автомобили с 2-х и 3,5 литровыми двигателями. После модернизации трансмиссии появилась возможность ее установки и на 1,6 литровые модели (например, новый Рено Дастер).

При модифицикации вариатора было переработано больше половины элементов КПП:

• шкивы стали более приспособлены к эксплуатации при высоких нагрузках;
• ремень стал алюминиевым, что положительно повлияло на его пластичность, срок эксплуатации;
• увеличилась производительность масляного насоса;
• в оснащении появилась система Adaptive Shift Control (ASC), которая позволяет подстроить трансмиссию под характер езды водителя.

Модернизация коснулась и прошивки CVT. Были добавлены адаптивные режимы (спортивные, для сложных дорог и т. п). Это позволило использовать вариаторные АКПП в автомобилях с силовыми агрегатами высокой мощности.

В 2014 году был выпущен вариатор 8-го поколения — JF016E (установлен на Рено Аркана), который по части железа напоминает JF015E, но имеет некоторые отличия. Производитель отказался от степ-мотора (его функцию взяли на себя соленоиды-регуляторы), также была отрегулирована работа гидроблока, расширены силовой диапазон и зона блокировки гидротрансформатора.

Преимущества и недостатки

Сегодня бесступенчатая трансмиссия является достаточно надежной. Времена, когда CVT-коробки нуждались в частом ремонте, постепенно уходят в прошлое. Первые клиноременные вариаторы нуждались в осмотре и замене ремня каждые 50-60 тысяч километров, тем временем как современные агрегаты не требуют к себе такого внимания. Если говорить о плюсах современных вариаторов, то здесь стоит выделить:

• Плавность трансмиссии автомобиля при наборе скорости;
• Быстрый разгон (не затрачивается время на выбор передачи);
• Плавное троганье с места;
• Низкая шумность при работе;
• Обеспечение топливной экономичности автомобиля;
• Высокая экологичность агрегата.

Как читатель наверняка догадался, шкивы вариатора имеют непростое устройство. Как-никак, в агрегате есть элемент, который меняет свой диаметр, причем довольно быстро и плавно. Для таких коробок передач характерны следующие неисправности:

• Они имеют жесткий регламент замены масла – каждые 20, максимум 30 тысяч километров пробега;
• Вариаторы требует регулярной замены специальной жидкости для корректной работы ременной передачи;
• Автомобиль с CVT хуже показывает себя при езде по гололеду или сырым покрытиям;
• Бесступенчатая трансмиссия не может долгое время работать на высоких оборотах;
• Вариатор легче вывести из строя, в отличие от, например, чисто механической трансмиссии;
• Бесступенчатую трансмиссию дорого ремонтировать.

Еще одним недостатком CVT является то, что он представляет собой единую и довольно сложную систему. Выход из строя хотя бы одного элемента отражается на работе всего агрегата. Отчасти поэтому диагностика и ремонт вариаторов становится для водителя сущей головной болью – всю работу можно доверить только опытному мастеру, а его услуги обходятся крайне недешево. Уже упомянутые регламенты замены технических жидкостей также является проблемой. Рассеянный водитель может забыть сменить масло вовремя, что приводит к быстрому изнашиванию трансмиссии.

Устройство вариатора

Вариатор, или по-английски continuously variable transmission (CVT), внешне представляет собой ту же автоматическую коробку передач. С виду невозможно определить, что в машине установлен именно он, ведь рычаг его ничем не отличается от рычага обычной классической АКПП, даже режимы трансмиссии те же: P, R, N, D. Однако принцип работы вариатора совершенно другой, в нем нет привычного, фиксированного количества передач, таких как 1-я, 2-я и так далее. Передач в вариаторе огромное множество, они постоянно варьируются, отсюда и название самого устройства. Именно поэтому нет никаких толчков ни при трогании автомобиля с места, ни при переходах с одних оборотов на другие. Вариатор в процессе езды машины, по мере ее разгона и замедления, плавно и аккуратно меняет передаточное число.

Недостатки вариаторов

Законы физики неумолимы. Поэтому даже самые совершенные конструкции изнашиваются, ломаются и досаждают мелкими проблемами. Зная, чем отличается вариатор в автомобиле от «автомата», можно выделить следующие минусы:

1. Чувствительность к нагрузкам и температуре. Классическая бесступенчатая трансмиссия боится долгой езды при малой и высокой скорости, поэтому инженеры придумывают блокировку гидротрансформатора и жёсткое сцепление шкивов шестернёй. Такая проблема существует и в новейших коробках передач, поэтому водителям стоит избегать динамичной езды и движения «в натяг».
2. Машину на вариаторе нельзя буксировать. Исключение — модели, в которых предусмотрен аварийный режим, расцепляющий двигатель и трансмиссию. При попытке оттянуть автомобиль к месту ремонта ведомый вал будет вращаться, а ведущий останется заблокированным. Это приведёт к быстрому износу ремня и шкивов.
3. Быстрый износ при пробуксовках, резких рывках и ударных нагрузках. Из-за этого нежелательно буксировать на вариаторе другую машину, выезжать на бездорожье и тянуть тяжёлый прицеп. Кроме того, поломка может настигнуть вас после удара колёсами о лежащий в луже кирпич или после неудачной попытки взобраться на бордюр.
4. Требовательность к обслуживанию. Вариатор желательно обслуживать чаще, чем гидромеханическую коробку передач — менять масло и фильтры, а также чистить магниты для сбора стружки каждые 25–30 тысяч километров. Некоторые производители указывают межсервисный интервал в 50–75 тысяч километров пробега, но такие оценки оказываются слишком смелыми. Если вы хотите, чтобы коробка передач служила долго и не огорчала вас поломками, придерживайтесь первой цифры.
5. Меньший опыт эксплуатации. Вариаторы используются сравнительно недолго — с 1980-х годов, тогда как гидромеханические «автоматы» появились ещё в 1930-х. Из-за этого некоторые из них страдают врождёнными дефектами — перегревом электронного блока, засорением клапанов гидравлики и так далее. В новых машинах таких поломок становится всё меньше, но они встречаются и по сей день.

Преимущества CVT

Получить собственное мнение о коробке-вариаторе можно лишь после того, как лично проехаться на автомобиле такой конфигурации. Основной плюс-это высокая эффективность и производительность. Не стоит опускать и следующие качества:

1. Плавный ход автомобиля, отсутствие «провалов».
2. Экономия при потреблении топлива, которая доказана техническими специалистами различных производителей.
3. Нет риска того, что автомобиль заглохнет при подъеме в гору.
4. Повышенные показатели динамики автомобиля в условиях режима езды по трассе.
5. Меньше негативного воздействия на окружающую среду за счет более верного распределения топлива.
6. Уменьшенный вес коробки, что положительно влияет на показатели эффективности и динамики при эксплуатации.
7. Более надежный контроль за автомобилем в условии скользкой дороги, чем в авто с АКПП.
8. Увеличенный эксплуатационный период автомобиля, за счет бережного взаимодействия вариатора и коробки.

Принципиальное устройство

Как уже было указано выше, бесступенчатая коробка передач устроена довольно сложно. Так как изменения коэффициента передачи в ней происходит плавно и непрерывно, коробка передач должна быть оснащена рядом дополнительных элементов, которые отличают этот агрегат от всех остальных. К основным элементам вариаторов принято относить:

• Механизм включения: фрикцион с дисками и электромагнитная муфта / гидротрансформатор;
• Первичный и вторичный шкивы;
• Ремень;
• Систему управления;
• Узел, ответственный за задний ход;
• Главную передачу;
• Дифференциал.

Сразу отметим, что перечень элемент бесступенчатой трансмиссии не дает представления о том, как эта трансмиссия должна работать. Дело в том, что CVT правильнее всего классифицировать по типу передачи. Такая классификация даст читателю представления о том, чем будут отличаться одни бесступенчатые коробки передач от других. Начнем с наименее распространенных типов:

• Трансмиссия с электрической передачей. Двигатель в ней вращает генератор, тем временем как электромоторы отвечают на вращение колес. Такая трансмиссия используется в транспорте от Белаз, а также моделях ЗИС-154 и ДЭТ-250. Это передача для узкоспециализированного транспорта;
• Гидродинамическая передача (гидротрансформатор). Устройство из колес с лопатками, которые перебрасывают масло друг между другом. Устройство незначительно увеличивает момент (максимум до 2,5), зато работает довольно плавно. По факту, это основа современных АКПП;
• Гидрообъемная передача. В такой передаче двигатель обеспечивает вращение гидронасоса, которой перегоняет масло в гидромоторы – они и вращают колеса. Такая передача по-прежнему находит применение, например, в зерноуборочных комбайнах.

Особняком стоит вариатор, который и является наиболее распространенным типом бесступенчатой трансмиссии. Суть работы вариатора сводится к передаче крутящего момента посредством промежуточного тела, в качестве которого обычного выступает ремень. Промежуточное тело можно перевести в любую из точек переменного радиуса одного или сразу двух колес: ведущего и ведомого. Таким образом и удается изменить передаточное отношение, однако в подробностях принцип работы такой системы мы рассмотрим чуть позже. Сегодня наиболее распространенным в автомобилестроении является бесступенчатая коробка передач, использующая клиноременной механизм. Обычно ее называют просто клиноременным вариатором. О нем подробнее.

Что такое вариатор

Вариатор CVT (сокращение от Continuous Variable Transmission) — механизм, позволяющий изменять передаточное число трансмиссии без переходов между ступенями. В результате автомобиль плавно реагирует на изменяющиеся условия движения и сигналы водителя.

Изначально это устройство было изобретено Леонардо да Винчи в последние годы XV века. Но выдача официального патента на механизм была зарегистрирована гораздо позже, что негативно сказалось на внедрении этого принципа в технику.

В середине прошлого века на мотоциклах применялась вариаторная коробка передач. К концу века изобретение было востребовано в авиастроении.

Первый автомобиль, оснащенный вариаторной трансмиссией, сошел с конвейера в 1958 году на заводе DAF. Конструкция привода тех времен не отличалась надежностью. Резиновые ремешки быстро изнашивались, и корпус требовал ремонта.

Через некоторое время голландский инженер Хаб Ван Дорн применил гибкое стальное соединение, что повысило надежность механизма. Полноценное производство машин с такой компоновкой трансмиссии началось в 80-х годах прошлого века.

Современные технологии подразумевают использование новых износостойких материалов и специализированных смазочных материалов. Конструктивно усовершенствована конструкция агрегатов, оптимизированы гидравлические узлы и электроника, что позволило повысить производительность оборудования.

Вариатор CVT

Аббревиатура CVT означает «Continuously Variable Transmission», что переводится как «непрерывно изменяющая передачи». Для многих больше на слуху название «вариатор», хотя по сути это одно и то же.

То есть, в отличие от знакомых нам механической и автоматической трансмиссии, у CVT нет нескольких определенных числовых значений скоростей (первая, вторая, третья и т.д.). Такую систему еще называют бесступенчатой.

Принцип работы системы в двух словах можно описать так:

В большинстве случаев современные устройства CVT снабжаются клиноременными передачами. На шкивах крепятся раздвижные валы, благодаря им меняется передаточное число путем плавного сдвижения и раздвижения элементов.

В состав автоматической коробки передач CVT входят следующие компоненты:

• сверхпрочный ремень (из металла, резины или ремень полевидного типа);
• ведомый шкив (соединен с колесами, передает вращение к карданной передаче);
• ведущий шкив (находится в связке с коленчатым валом, проворачивает ведомый шкив).

Бесступенчатая коробка передач CVT вошла в автомобильную индустрию совсем недавно. Это устройство считается следующим поколением АКПП – она работает без участия человека и плавно меняет значение передачи. Тем не менее, многие относятся к подобному «прогрессу» довольно скептически.

Фактически автомобилисты поделились на два лагеря – сторонников и противников вариатора. Разберем основные преимущества и недостатки CVT.

Как устроен вариатор?

Выше мы уже говорили о том, что существует несколько вариантов бесступенчатой трансмиссии. Лучшим вариатором для автомобиля считается клиноременной. В нём есть два конических шкива, которые установлены параллельно и направлены узкими сторонами друг к другу. Один соединён с двигателем, а второй передаёт крутящий момент на колёса машины. Между ними перекинут приводной ремень, который и отвечает за работу трансмиссии.

Шкивы могут смещаться друг относительно друга гидравлическим приводом. В современных вариаторах он управляется электроникой, которая выбирает нужный режим работы в зависимости от дорожной обстановки. При этом ремень скользит по конической поверхности, переходя на тот или иной диаметр. Если выбрать малый радиус на ведущем шкиве и большой — на ведомом, мы получим понижающую передачу, если наоборот — повышающую.

Такой принцип работы вариатора на автомобиле позволяет бесступенчато изменять передаточное число. Причём теоретический максимум достигает впечатляющих 12:1, тогда как у механических и автоматических коробок передач он ограничивается на уровне 9–10:1. Считается, что это самый эффективный и прогрессивный вариант трансмиссии на сегодняшний день.

К сожалению, работа вариатора в автомобиле не безупречна. Слабым звеном коробки передач становится приводной ремень, который быстро изнашивается при высоких нагрузках. Кроме того, бесступенчатой трансмиссии требуется особое масло — оно должно замедлять износ трущихся пар, но обеспечивать при этом должное сцепление ремня со шкивами. Для решения проблемы Audi и Subaru перешли на металлическую цепь. Интересно, что в вариаторах Multitronic и Lineatronic со шкивами соприкасаются оси звеньев, а не боковые поверхности. Такое решение улучшает сцепление, хотя и увеличивает нагрузки в пятне контакта.

Преимущества вариаторов

Главным плюсом для большинства производителей стала простота бесступенчатой трансмиссии по сравнению с традиционными гидромеханическими «автоматами». Такая коробка передач дешевле, что позволяет сделать машину массовой и доступной.

Ещё одна причина массового распространения вариаторов в автомобилях — высокий коэффициент полезного действия при размеренном движении. Электроника и гидравлика бесступенчатой трансмиссии выбирают такое передаточное число, при котором расход топлива сводится к минимуму. В отличие от «механики» и «автомата» его можно менять плавно, удерживая динамические характеристики максимально близко к идеалу. В результате автомобиль становится экономичным и экологическим безопасным.

Именно эти причины стали причиной постепенного отказа от гидромеханических коробок передач — простота, дешевизна, экономичность и экологичность вариаторов.

Но бесступенчатая трансмиссия даёт преимущества не только для производителей. Водители также получают множество плюсов:

1. Плавный старт без рывков, вибраций и ударов. 
2. Низкую нагрузку на двигатель благодаря работе в оптимальном диапазоне оборотов.
3. Меньший вес автомобиля, который улучшает разгон и снижает расход топлива. 
4. Большее пространство в салоне — вариатор занимает меньше места по сравнению с «автоматом». 
5. Сниженный уровень шума и вибрации. 
6. Быстрый подбор нужного передаточного числа, отсутствие разрывов при передаче крутящего момента колёсам.

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.

1. Клиноременные вариаторы — самые популярные типы трансмиссии, используются в автомобилях марок Infiniti, Audi, Nissan и пр. Давайте рассмотрим принцип их работы.

   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).

2. Принцип работы вариатора на автомобиле тороидного типа принципиально отличается от предыдущего. Передача тяги осуществляется при помощи роликов, зажатых между шкивами. Шкивы имеют форму тороида (из-за чего имеет такое название) и располагаются на одном стержне.

   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.

Принцип работы CVT

Как говорилось выше, в вариаторной коробке физически отсутствуют фиксированные передачи, но есть виртуальные, созданные на программном уровне. Они нужны для ручного управления, например, когда нужна максимальная тяга автомобиля и не важна скорость (движение по заснеженному участку дороги).

В основе наиболее распространенного клиноременного CVT (устанавливается на 95% современных автомобилей) могут быть заложены одна или две ременные передачи. Передачу образуют два шкива (ведущий и ведомый), соединенные между собой клиновидным ремнем. Такая конструкция получила соответствующее название – клиноременной вариатор. Еще есть клиноцепная бесступенчатая коробка, в которой вместо ремня задействована стальная цепь. Самый известный вариатор с цепью – Multitronic, разработанный инженерами компании Audi.

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Для принятия решения обязательно надо покататься на таком автомобиле и почувствовать, как он разгоняется, как тормозит, какой шум издает двигатель.

Если вы любите спокойную езду в непринужденном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор оправдает ваши ожидания.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите получать удовольствие от быстрого разгона и высокой скорости, то, скорее всего, лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».

Нулевой или очень маленький пробег (до 50 000 км) автомобиля будет говорить в пользу вариатора. Если у автомобиля большой пробег, у вас могут возникнуть проблемы с вариатором, который потребует дорогостоящего ремонта.