Вариатор — что это такое и чем он отличается от АКПП

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

Вариатор – что это

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

Чем отличается автоматическая коробка передач от вариатора

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

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

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

Как устроен вариатор и как работает это устройство

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

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

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

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

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

Где применяется вариатор

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

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

Какие достоинства и недостатки имеет вариатор

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

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

Тем не менее, у вариатора есть определенные минусы

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

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

Как правильно использовать вариатор

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

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

Видео по теме

Вариатор в машине

Хоть трансмиссии типа вариатор уже давно не новшество, но для наших краёв всё же диковинка и вещь малоизученная, а потому интересная.

Полезная информация:

• Что такое крепление isofix
• Круиз-контроль — что это такое? Плюсы и минусы.
• Кастом авто: что это такое?
• Мускул кар — что это такое?
• Что такое esp в автомобиле и для чего он нужен?
• Хот Род — что это такое

Невероятно, но за созданием вариатора не стоят такие пионеры автомобилестроения как Р. Бош, Ф. Порш, Г. Даймлер, В. Майбах, К. Бенц , Р. Дизель или же Г. Форд. Запатентовали его лишь в 1886 году. Однако задолго до этого (в далёком 1490 году) первый прототип вариатора изобрёл гениальный художник и “человек-универсал” эпохи Возрождения ‒ Леонардо да Винчи.

Начало использования вариатора на автомобилях относится к 50-м годам прошлого века. Спустя пять столетий после изобретения первого вариатора. Автомобилем, впервые получившим бесступенчатую трансмиссию, стал первый легковой автомобиль компании DAF ‒ DAF 600. В основе этого вариатора лежали резиновые клиновые ремни и называлась эта трансмиссия DAF Variomatic. Затем патент ушёл в Volvo, что было связанно с продажей отделения пассажирских автомобилей DAF.

В конечном итоге, вариа́тор (от лат. variātor «изменитель») — это ещё один из вариантов автоматической трансмиссии. В автомобиле с вариатором ничто, с первого взгляда, не выдаёт его присутствия. Те же две педали что и в классическом автомате, тот же рычаг переключения с аналогичными режимами. Всё интуитивно понятно и знакомо, если вы сталкивались с автоматическими трансмиссиями. Однако принцип работы вариатора кардинально отличается от принципа работы гидротрансформаторных (обычных) автоматов.

Он не имеет строго определенных передач, ни первой, ни второй и никакой либо ещё. Потому его “переключения”(назовём их так) осуществляются без ощутимых рывков.

Вариатор обеспечивает плавное изменение передаточного числа в нужном диапазоне. Поэтому переключений, к которым мы привыкли на автоматических коробках, тут нет, а вместе с этим нет и подёргиваний при движении автомобиля.

Что такое вариатор на автомобиле

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

Первым, кто задумался о принципе работы вариатора и создал его, был самый загадочный изобретатель — Леонардо да Винчи — в далеком 1490 г. А вот запатентована эта придумка была только в XIX веке (во второй его половине). Примечательно, что первое действующее транспортное средство с такой коробкой передач было создано спустя 500 лет после его изобретения — в 50-х годах двадцатого века. Подобную трансмиссию впервые установили на легковые автомобили DAF (в то время компания еще специализировалась на создании легковых и грузовых авто). Позже подобие вариатора устанавливали на машины Volvo, но особой популярности такой тип трансмиссии не получил. Зато в нынешнее время вариатор пользуется спросом.

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

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

Основные механизмы вариатора (из чего состоит CVT?)

Бесступенчатая коробка включает гораздо большее число механизмов. Её работа невозможна без целого ряда узлов, которые обеспечивают полноценную работу трансмиссии. Например, вариатор не может самостоятельно обеспечить задний ход автомобиля. За это отвечает планетарный редуктор. Если бы не было сцепления, то крутящий момент сразу же поступал на колеса. Чтобы автомобиль начинал движение и ускорялся плавно, в конструкции CVT предусмотрено автоматическое сцепление. Оно может быть:

• центробежным (CVT Transmatic);
• многодисковым «мокрым» (CVT Multitronic);
• электромагнитным (CVT Hyper);
• гидротрансформаторным (CVT Xtronic, Autotronic, Multidrive).

Гидротрансформаторное сцепление встречается повсеместно, другие разновидности встречаются намного реже. Сцепление с гидротрансформатором максимально плавно передает момент, продлевая срок службы коробки передач. Также такое сцепление исключает проскальзывание на высоких оборотах, но может перегреваться, о чем подскажет мерцающий индикатор на приборной панели. Конечно, все устройства должны работать под управлением единого «мозгового» центра, которым в вариаторе выступает блок управления. К нему поступают сигналы от датчиков, считывающих данные самых разных систем.

Программная часть обрабатывает информацию и изменяет режим работы коробки передач. Водителю достаточно выбрать нужный режим – «спортивный», «экономичный». Некоторые модификации вариаторной коробки позволяют ступенчато в ручном режиме переключать передачи. Главной технической жидкость выступает трансмиссионное масло, которое поступает в нужные масляные каналы за счет работы гидроблока.

Внутри корпуса можно найти фильтры (грубой и тонкой очистки), магниты, улавливающие металлическую стружку – продукт износа механических частей коробки.

Выбираем масло в вариатор (по марке)

В связи с тем, что CVT быстро перегревается, ему требуется отдельный радиатор. Это устройство охлаждает моторное масло и отводит лишнее тепло.

Недостатки

В недалеком прошлом с появлением бесступенчатых коробок передач у владельцев этих машин появились недовольства разного толка.

• К вариаторам предъявляют водители претензию относительно звука, исходящего от ремня, который движется внутри коробки. Но передаточный механизм при этом исправен, безотказно работает на высоких оборотах.
• К такой рабочей особенности нужно привыкнуть и не обращать внимания. Ускорение авто сопровождается усиленной работой двигателя на предельных оборотах. Некоторые автолюбители отмечают, что режим высоких оборотов движка задерживается даже при снижении скорости. Это тоже одна из особенностей вариаторов.
• Вариатор признан автолюбителями скучным, занудным. Такой тип передач подходит людям, экономящим топливо, кого мало интересует мощность, скорость и динамика. По этой причине производители автомобилей оснащают спортивные авто другой трансмиссией.
• Новый вид передачи движения устанавливается на современные автомобили, которые не рассчитываются на перевозку грузов, спортивные гонки. Такая избирательность объясняется неспособностью вариаторов справляться с большим моментом вращения. Нагрузки могут повредить конструктивным характеристикам трансмиссии.
• Техобслуживание отмечается со знаком минус. Это серьезный недостаток вариаторов. Финансовые затраты на ремонт коробок CVT (вариаторов) огромны. Объясняется тем, что детали для такого механизма дорогостоящие. К тому же ремонтом заниматься должен специалист узкой квалификации, разбирающийся в тонкостях этого вида механизмов.
• Вариатор требователен к замене масла и фильтров. Примерно один раз через каждые 30 000 километров в трансмиссию нужно залить жидкость, специально предназначенную для улучшения работы ремня. Этот товар считается дефицитным и дорогостоящим.

Вариатор — плюсы и минусы

К преимуществам автомобиля с вариатором можно отнести плавный и в тоже время достаточно быстрый разгон. Комфортная езда на вариаторе сравнима с ездой на коробке автомат – в автомобиле также предусмотрено наличие только двух педалей и отсутствует необходимость манипулировать рычагом переключения скоростей. Это особенно актуально для начинающих водителей. Двигатель с вариаторной трансмиссией не замолчит на светофоре и не даст автомобилю сдать назад на крутом подъеме.

Благодаря вариатору нагрузка на элементы привода и двигателя распределяется равномерно при любом стиле вождения. Двигатель с вариатором всегда работает ровно, в благоприятном щадящем режиме. Это в значительной степени повышает его ресурс, уменьшает расход топлива, снижает выброс в атмосферу вредных веществ.

Хотя стоит отметить, что в отношении оснащения вариаторной трансмиссией более мощных двигателей наблюдается некоторый прогресс. Например, на Audi A4 2.0 TFSI (мощность двигателя 200 л.с.) успешно работает вариатор с цепью multitronic. А кроссовер Nissan Murano с объемом двигателя 3,5 литра и мощностью 234 л.с. оснащают клиноременным вариатором X-Tronic. Если для грузовиков вариатор еще неприемлем, то для легковых автомобилей он является неплохой альтернативой механике или автомату.

В этом видео подробный обзор автоматических коробок передач

Вариатор

В чем принципиальная разница между вариатором и автоматом:

• нет переменных передач;
• максимально используется крутящий момент двигателя.

Популярная конструкция CVT — клиноременная передача с гидротрансформатором. В вариаторах Audi ремень заменён цепью.

Как работает вариатор

Вариатор плавно меняет передаточное отношение за счёт изменяемых диаметров валов. Ведущему валу малого диаметра нужно провернуться 2 — 3 раза, чтобы ведомый вал большего диаметра сделал один оборот. Валы соединены ремнём, по которому передаётся момент. И вот как это происходит.

На вал насажен шкив. Он состоит из двух конусных дисков, обращенных друг к другу сторонами малого диаметра. Расстояние между дисками сужается или расширяется под действием гидравлики. Изменение шкивов на разных валах происходит синхронно.

В коробке CVT установлен стальной ремень, выполненный из лент, соединённых стальной пластиной в виде бабочки. Бабочка придаёт ремню клиновидную форму в разрезе. Боковой поверхностью ремень касается шкива. Когда конусы сдвигаются, ремень под воздействием центробежных сил выталкивается. В этот момент второй шкив раздвигается, и ремень утопает. Таким образом ведущий шкив передает момент ведомому шкиву. Реализовать задний ход через шкивы нельзя, эту задачу решает планетарный механизм.

Система сцепления в вариаторе реализована с помощью гидротрансформатора, аналогичного АКПП. ГДТ также регулирует привод ведущего шкива.

Что может ломаться

Вариаторной передаче свойственны те же проблемы, что и автомату, если не менять масло после 50 000 км пробега.

Отличие поломок вариатора от автомата связано с работой ременной передачи. Агрессивная езда и жёсткая эксплуатация коробки приводят к растягиванию ремня. Грязное масло стачивает боковые пластины. В результате на конусах остаются задиры от царапающих зубцов, что ведёт к быстрому износу и дорогому ремонту.

Достоинства вариаторной коробки

Параметры, по которым бесступенчатый вариатор лучше автомата, сведёны в таблицу.

Вариатор на кроссовере обеспечивает максимальный комфорт движения, если помнить, что это не внедорожник.

Недостатки вариатора

Популярность вариатора находится на низком уровне, что влияет на стоимость ремонта и комплектующих. Так, цена за новый ремень выше 20 000 р., а механики советуют его менять через 100 — 150 000 км, не дожидаясь полного истирания. Найти мастера, который возьмётся за разборку CVT, сложно, особенно в малых городах.

Другие недостатки вариатора:

1. Коробке нужно оригинальное дорогое масло. Аналоги не допустимы.
2. Вариаторы не устанавливают на силовые агрегаты мощностью свыше 200 л.с. Высокие нагрузки изнашивают приводной ремень.
3. CVT работает с равномерным гулом. Водитель не чувствует переключения передач, что для некоторых является психологически некомфортным.
4. Ответственная электроника при небольшой поломке детали или недостаточного давления масла переводит вариатор в аварийный режим или отключает его.
5. Длительное движение на предельно высокой или низкой скорости нагружает ремень.

Срок службы вариаторной коробки

Вариаторы ходят 150 000 км. В этот момент можно быстро разочароваться, но известны случаи, что коробка служила по 300 000 км. Разница зависит от отношения автовладельца к своей машине: регулярность техобслуживания, манера езды, соблюдение правил эксплуатации.

Типы вариаторов

Во многих узлах и агрегатах нашли широкое применение различные конструкторские решения вариаторов, которые плавно изменяют передаточное число от двигателя к колесам, но в автомобилестроении ужились пока только два их типа:

1. Клиноременной;
2. Тороидный.

Клиноременной

В основу устройства клиноременного вариатора входят два шкива конической формы и одна или двух ременная передача.

Ремень имеет клиновидную форму и может быть изготовлен из резины, набора металлических пластин или цепи. Но это только влияет на надежность работы всей системы, но никак на принцип ее работы.

Конструктивно предусмотрено раздвигание и сдвигание шкивов, благодаря чему и происходит изменение их диаметров.

Благодаря клиновидной формы ремня, последний соприкасается со шкивом боковыми сторонами, что обеспечивает надежную передачу вращательного момента продолжительное время (для резиновых ремней 50 000 км, но это еще не предел).

Изменение передаточного числа происходит за счет сдвигания и раздвигания, ведущего и ведомого шкивов.

При малых оборотах двигателя диски ведущего шкива разжаты, соответственно имеют малый диаметр. Ведомые диски, наоборот, сжаты и имеют больший диаметр.

При увеличении оборотов двигателя под воздействием центробежных сил и различных приводов, диски ведущего шкива сжимаются, а ведомого, наоборот, разжимаются, при этом уменьшается передаточное число.

Чтобы диаметры шкивов изменялись синхронно с возникающими нагрузками на двигатель, в автомобиле с коробкой CVT предусмотрена электронная система управления, которая также совместно управляет и работой планетарного редуктора и сцепления.

Планетарный редуктор обеспечивает движение автомобиля задним ходом, так как конструктивно вариатор не может обеспечить такое движение.

Благодаря электронной системы управления, после выхода автомобиля на крейсерскую скорость, CVT трансмиссия поддерживает те обороты двигателя, которые наилучшим образом будут подходить для хорошей динамики движения автомобиля.

Во время различных экспериментов было установлено, что оптимальный угол наклона внутренних стен шкива должен быть 20 градусов.

В разных устройствах сдвигание и раздвиганье шкивов происходит за счет гидравлики, пружин или центробежных сил.

Резиновые передачи в клиноременных вариаторах зарекомендовали себя плохо, поэтому сейчас в основном устанавливают передачи из цепи или металлических пластин.

Это в значительно мере повысило надежность и увеличило ресурс работы системы и уменьшило шумы во время движения авто.

Так же, как разновидность, существуют клиноцепные трансмиссии, передача крутящего момента в которых происходит с помощью металлической цепи в основе которой лежат специальные пластины, соединенные осями.

КПД взаимодействия со шкивами в таких устройствах в значительной мере выше, чем в обычных клиноременных вариаторов, а значит, потери вращательного момента в них минимальны.

Для управления используется специальный рычаг селектора.

Клиноременной вариатор устанавливается на многих зарубежных автомобилях, у каждого производителя он конструктивно может отличаться и иметь свое название, к примеру:

Тороидный вариатор

Как видно из рисунка тороидный вариатор состоит двух вращающихся в противоположные стороны соосных валов, имеющих тороидную (сферическую) форму.

Между валами зажаты ролики, их тоже видно на рисунке выше, которые изменяя свое положение меняют передаточное число от ведущего к ведомому валу, при этом крутящий момент передается от роликов к валам за счет сил трения.

Основной проблемой, влияющей на надёжность работы всей системы и на КПД передачи крутящего момента, является пятно контакта роликов со сферическими валами.

Усилие прижатия в пятне контакта может быть колоссальным, в некоторых вариаторах оно может достигать 10 т., поэтому, помимо того, что материал в них должен быть высокотехнологичным, система управления тоже должна быть очень надежной.

К примеру, на вариаторе Extroid, который применяется на некоторых моделях Nissan, установлен специальный гидравлический механизм, управляемый электроникой, перемещая ролики с диапазоном в микроны.

Особенности устройства

Вопрос о выборе коробки передач

По внешнему виду CVT напоминает обычную автоматическую коробку передач с тем же набором режимов трансмиссии. Они отличаются только принципом работы – в новой модели нет определенного числа передач, у него их бессчетное количество, которое постоянно варьируется, что послужило поводом для оригинального наименования прибора. Благодаря этим характеристикам при старте и движении для автомобиля нехарактерны толчки и рывки – прибор мягко и плавно меняет передачи.

В зависимости от типа применяемого привода существуют различные виды CVT, наиболее распространенным из них стал клиноременной аналог с двумя шкивами постоянно меняющегося диаметра. В виде ремня используется лента из стали или их комплект и цепь из пластин, смазка которых осуществляется специальным составом. Особый вариант автоматической коробки передач наделяет автомобиль новыми техническими возможностями, а видимые плюсы вариатора и имеющиеся минусы оставляют автовладельцам возможность выбора.

Преимущества бесступенчатой трансмиссии

Механизм согласовывает режим работы автомобиля с частотой вращения коленчатого вала. За счет такого совмещения мощь двигателя используется эффективнее.

• Рывки при запуске и движении машины практически исключаются. Водителю нетнужды отвлекаться, чтобы переключить скорости. Автоматика не требует много времени на разгон, определяет приемлемый распорядок работы двигателя. Автомобиль с вариатором отличается высокой степенью комфорта.
• Разрешается блокировка расхода топлива сверх планируемой нормы. Получается высокая экономия топлива, непрерывно изменяется усилие, развиваемое двигателем.
• Облегченная масса вариатора по сравнению с широко используемой автоматической коробкой, показывает значительный выигрыш в сторону новинки. А отсюда исходят меньшие затраты на горючее. Подтверждается простой закон: облегченное авто требует меньше топлива.
• Конструктивные особенности позволяют автомобилю плавно двигаться с места.
• Машина разгоняется быстрее, потому что на переключение скоростей не требуется дополнительное время.
• Облегчается управление автомашиной (всего 2 педали).
• При разгоне вариатор не издает много шума.
• Вариатор подразумевает экологичность трансмиссии, так как не задымляет настолько сильно атмосферу, как его оппоненты МКПП и АКПП.
• Обеспечивается плавное, четкое переключение передач и энергичный разгон. Наличие вариатора способствует плавному набору скорости авто. При этом время на разгон сокращается, потому что нет необходимости совершать скоростное переключение.
• Машина легко преодолевает подъемы, мотор не прекращает работу при этом. Разгон происходит без лишнего шума двигателя и энергично. В окружающую атмосферу поступает вредных выхлопов меньше,

Устройство автомата и вариатора

В составе автомата находятся два основных узла — это гидротрансформатор и редуктор.

1. Гидротрансформатор призван для плавного переключения передач, если проще, то он заменил сцепление.
2. Редуктор автоматической коробки передач представляет собой, законченный механизм с несколькими ступенями, в нём все парные шестерни находятся в постоянном зацеплении.

Бесступенчатый вариатор. Механизм работает без привычного всем переключения передач.

Как устроен: он имеет 2 конусных шкива (ведомый и ведущий), которые находятся один против другого и связаны между собой металлическим трапециевидным ремнём или на некоторых моделях могут стоять цепи.

Вот так шкивы связаны с помощью ремня

Как работает вариатор?

Конусные шкивы не цельные, а состоят из сдвижных частей.

1. Когда ведущий шкив максимально раздвинут, то металлический ремень ходит по маленькому диаметру (низкая передача), что равносильно первой передачи.
2. При сдвинутом шкиве, ремень проходит уже по большему диаметру (высокая передача), что равносильно пятой или более высокой передаче.

Посмотрите интересное видео, устройство и принцип работы вариатора:

Плюсы, минусы автомата и вариатора

Чтобы лучше понять отличие вариатора от автомата, нужно рассмотреть их эксплуатационные характеристики.

Автоматическая коробка передач повышает комфорт вождения автомобиля за счёт отсутствия надобности в переключении передач. Водитель, например, в пределах города, получает большую раскрепощенность и лёгкость в управлении машиной. Ввиду самостоятельного переключения передач автоматом, мотор не испытывает перегрузок и снижается его износ.

Недостатки: автомату присущ низкий КПД, ввиду потерь в гидротрансформаторе, что ведёт к увеличению расхода топлива. Ещё минус АКПП заключается в худшей динамике разгона по сравнению с вариатором.

Вариатор находится под управлением компьютера, который от условий движения машины очень точно выбирает передаточное число и поэтому мотор работает в экономичном режиме, без излишних нагрузок. Автомобиль оснащённый вариатором, разгоняется с места очень плавно (комфорт езды сказочный!) и отсутствие (как такового) переключения скоростей, также улучшает качество езды.

1. Автоматическую коробку и вариатор очень сложно ремонтировать. Но, здесь автомат лидер, потому что его обслуживать и ремонтировать берутся почти все автосервисы, АКПП изучена и применяется на автомобилях уже приличное время.
2. Вариатор — пока ещё новый механизм, его массовая установка на транспортные средства началась не так давно, он мало изучен и не наработал своей статистики. Найти специалиста по его ремонту проблематично и само обслуживание выльется в круглую сумму. Также, вариаторные коробки требуют только своего масла, которые для каждого механизма разные.

Вот вам и ответ на вопрос: вариатор или автомат что надежнее? Выводы можете сделать сами!

Подведём итог, чем отличается вариатор от автомата:

• вариатор наделяет автомобиль динамичным разгоном (быстрее АКПП);
• автомобиль с вариатором имеет меньший расход топлива (автомат кушает больше);
• вариатор требователен к маслу, но, объём масла у него меньше и сроки замены масла больше, чем у автомата;
• вариатор не имеет гидротрансформатора и поэтому он плавно меняет передаточное число, нет переключения передач;
• вариатор очень сложно и дорого ремонтировать, также требуется после пробега 120-150 тысяч километров замена металлического ремня.

Видео: что такое вариатор? Плюсы коробки передач!

Видео: устройство и работа автоматической коробки передач.

Плюсы вариатора

Преимущества этого механизма по-настоящему не оспоримы. Он не заглохнет на светофоре, не сдаст назад при крутом подъеме, а также обеспечит плавное начало движения, независимо от навыков водителя. Использование вариатора предусматривает установку двух педалей на автомобиле, благодаря чему городская езда сравниться по комфорту с ездой на автоматической коробке передач.

Некоторых автолюбителей со стажем смущает тот факт, что независимо от нагрузки двигатель не работает громче или тише, другими словами, двигатель на минимальных и максимальных оборотах издает одинаковое количество звука. Добиться такого эффекта стало возможным благодаря использованию электроники, которая оптимизирует работу двигателя на номинальной мощности.

Из-за всего вышеперечисленного, автомобиль, оборудованный вариатором, имеет огромное количество преимуществ перед транспортными средствами с другими передаточными устройствами. К этим преимущества можно отнести экономию топлива, более быстрый разгон, а также правильное распределение нагрузки на элементы привода и двигателей.

Благодаря современной электронике двигатель постоянно работает в щадящем режиме, из-за чего поломки, и как следствие техническое обслуживание становятся довольно редкими событиями. Кроме того, уровень шума и выброс вредных веществ гораздо меньше, чем у автомобилей с другими видами трансмиссии.

По мнению японских специалистов, будущее автомобильной промышленности именно за вариаторами. Так как при соблюдении необходимых правил использования можно добиться оптимальной и максимально эффективной работы вариатора. На многих японских автомобилях, различных марок установлено именно вариатор.

А вот европейские автогиганты с этим не согласны и занимаются разработкой и усовершенствованием автоматической коробки передач. На сегодняшний день, на многих европейских автомобилях установлен «автомат» с двойным сцеплением. Этот тип трансмиссии сочетает в себе плюсы «механики» и обычного автомата. Такие коробки передач славятся хорошей разгонной динамикой и умеренным потреблением топлива. Поговорим о минусах вариатора.

Плюсы и минусы бесступенчатой трансмиссии

Автомобили с вариаторами в первую очередь славятся высоким КПД и уровнем комфорта во время езды: плавность хода, быстрый разгон, незаметное изменение скорости, отсутствие рывков. CVT обеспечивает оптимальные обороты двигателя и максимальный крутящий момент. Двигатель не глохнет на светофоре и при движении в пробках. Подъём в гору проходит быстрее, без снижения скорости.

Это основные плюсы коробки передач CVT, минусов, к сожалению, больше.

1. Бытует мнение, что CVT часто выходит из строя. Однако это не совсем так: проблем с вариатором не возникает, пока действует гарантия на новый автомобиль. Чаще выходят из строя CVT, если владелец автомобиля нарушает правила эксплуатации, рекомендованные производителем (подвергает авто высоким нагрузкам, предпочитая агрессивную езду).
2. Помимо замены дорогостоящего оригинального масла требуется и замена фильтров (каждые 30 тыс. км).
3. В виду конструктивных особенностей область применения вариаторов ограничена: их нельзя использовать в ТС с мощными двигателями (не более 220 л.с.). Также недопустимо эксплуатировать автомобиль на высоких скоростях.
4. Ещё одно ограничение касается буксировки: автомобиль с вариатором можно буксировать только на эвакуаторе.

Вердикт знатоков: экономия или надежность?

В конце статьи хотелось бы ответить на главный вопрос автовладельцев – что лучше CVT или автомат? С экономической точки зрения выгоднее покупать автомобиль с вариатором, поскольку именно бесступенчатая коробка передач обеспечивает оптимальный расход топлива. Да и двигатель в паре с вариатором работает дольше (испытывает меньше нагрузок).

Но если взять во внимание и другие факторы (короткий, в сравнении с КПП, срок службы, высокая цена оригинального масла, стоимость возможного ремонта), покупка авто с CVT уже не выглядит столь рациональной. К сожалению, ремонт обходится дорого

Стоимость в разы увеличивается, если появляется необходимость в ремонте гидротрансформатора или оказывается, что нужных запчастей в наличии нет (необходимо заказывать). Нередко речь заходит о полной замене CVT: вариаторы не отличаются долговечностью – 150-200 тыс. км пробега (отсюда и низкий спрос на вторичном рынке). К тому же, мастеров, способных осуществить такой сложный ремонт и полную замену, немного (соответственно и стоимость на их услуги выше)

К сожалению, ремонт обходится дорого. Стоимость в разы увеличивается, если появляется необходимость в ремонте гидротрансформатора или оказывается, что нужных запчастей в наличии нет (необходимо заказывать). Нередко речь заходит о полной замене CVT: вариаторы не отличаются долговечностью – 150-200 тыс. км пробега (отсюда и низкий спрос на вторичном рынке). К тому же, мастеров, способных осуществить такой сложный ремонт и полную замену, немного (соответственно и стоимость на их услуги выше).

Поэтому и с точки зрения надежности, и с точки зрения экономичности выгоднее приобретать ТС с АКПП или МКПП (такие авто продаются не намного дороже). Исключение составляют лишь некоторые модели вариаторов, отличившиеся увеличенной степенью надежности и улучшенными эксплуатационными характеристиками (X-tronic, цепной Lineartronic, цепной Multitronic с адаптивным режимом «Спорт»).

Каким авто отдавать предпочтение? Зависит от вас: ваших финансовых возможностей (рассматриваете покупку нового авто или ищите на вторичном рынке, готовы ли вкладываться в дорогостоящее обслуживание), как долго планируете ездить, насколько важно выгодно перепродать автомобиль, какой стиль вождения вы предпочитаете. Автомобили с CVT подходят ответственным водителям, предпочитающим размеренную езду по городу или по трассе, высоко ценящим комфорт во время езды

Основные достоинства и недостатки

Начнем с плюсов и выясним, чем лучше вариатор:

1. Рывки и скачки для его конструкции не характерны. В то же время он разгоняется быстрее, ведь КПП вариатор бесступенчатый, и им легче управлять.
2. Автомобиль, оснащенный вариатором, не заглохнет на светофоре в пробке и не станет барахлить на подъеме, ведь он плавно трогается с места.
3. Его особенности – 2 педали и простота управления.
4. Не шумит и не издает рычащих звуков.
5. Экономнее относится к топливу и это связано с равномерным разгоном и ходом.
6. Для водителей, которые заботятся об окружающей среде, вариатор отличное решение, потому что это экологическая трансмиссия. Она не выпускает в воздух столько ядовитых испарений, сколько механика и автомат.

Чем плох вариатор на авто?

1. Большие обороты на ХО для вариаторной коробки позволительны только на короткий срок. Долго так ехать невозможно.
2. подразумевает покупку специальной жидкости для качественной работы клиновидного ремня. Значит, на жидкость такого типа придется раскошелиться, да еще и отыскать ее проблема.
3. Если не соблюдать условия, в которых вариатор хорошо себя чувствует, это приблизит время его смерти. А как следствие – дорогостоящий и длительный ремонт.

К поломкам может привести пагубное влияние автолюбителя. Если не проходить плановый техосмотр, это гарантирует проблемы, которые потом выльются в денежные растраты.

Автомобильный вариатор и его плюсы и минусы освещены в ролике от канала АВТОСАЛОН.

Разрыв и другие повреждения ремня – все еще № 1 в списке поломок вариатора.

Чтобы избежать неприятностей, нужно всегда помнить:

1. Резкое вдавливание педали тормоза в пол почти всегда гарантирует появление трещинок на ремне.
2. Если постоянно инициировать внезапные торможения, в итоге ремень протрется и лопнет.
3. Если в клеммах будут нарушены контакты, это приведет к ошибкам в работе узловой системы, и как следствие – повлияют на вариатор.
4. Когда автомобиль находится в нейтральном положении и вдруг совершает ритмичные покачивания, возможно проблема в электропроводке. Даже микроскопический разрыв жгута приведет к проблемам в вариаторе.
5. Симптом вышедшей из строя вариаторной коробки передач – аромат гари в салоне.

Минусы вариатора Митсубиси осветит автор видео Александр Степанов.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое вариатор в машине, плюсы и минусы автомобилей с такими коробками. И если вы все еще не можете решить, с какой трансмиссией приобрести свой автомобиль, мы позволим себе дать совет: «С любой!». Если вы не ярый приверженец механики, и не берете авто для спорта, не слушайте никого и выбирайте ту машину, которая подходит именно вам.

Вариатор что такое

Принцип работы вариатора, его особенности, плюсы и минусы

Многие из тех, кто покупает автомобиль, имеют довольно туманные познания о его работе, устройстве и принципе движения. А еще меньшее количество водителей знают, что такое вариатор в машине, где он находится и как правильно эксплуатировать вариатор. Вариаторной коробкой передач называют специальную механическую конструкцию, функция которой заключается в передаче энергии мотора колесам, и делают они это бесступенчатым методом. Чтобы было понятней, то можно сказать, что это АКПП, которая работает совсем по другому принципу, то есть в ней нет ступеней. Принцип работы вариатора и его особенности предлагаем рассмотреть подробнее.

Как работает вариатор?

В отличие от традиционных АКПП, бесступенчатая не имеет передач, то есть лишена зубчатых шестерен. Внешне и по особенностям езды определить автомобиль с вариатором не удается. Его даже не так просто отличить от АКПП. Различия все же есть и заключаются они в принципе работы:

• нет фиксированных передач;
• нет толчков в момент движения;
• плавные изменения на разгоне или торможении передаточного числа.

Именно за это многие предпочитают бесступенчатый вариатор cvt обычной трансмиссии.

Есть два вида вариаторов: тороидный и клиноременной. Более распространенным является второй тип и, в большинстве случаев, приходится иметь дело именно с ним.

Клиноременной состоит из таких деталей: 2 раздвижные шкива, ремень, соединяющий их. Движение шкивов приводит к удару друг с другом. А ремень – это металлическая лента (другой материал не способен выдержать подобные нагрузки). В момент сближения шкивов ремень выталкивается и становится клинообразным, а если они раздвигаются -то уходит внутрь. В это же время уменьшается передаточное отношение и радиус. В промежуточном положении ремень прямой.

Вариаторы делятся на два типа: тороидный и клиноременной

Движение шкивов осуществляется за счет специального гидравлического привода. А он управляется в современных авто электроникой. Водителю достаточно выбрать режим – спортивный, стандартный – а электроника соответствующим образом настраивает работу вариатора. Вот на этом основан принцип действия вариатора клиноременного типа. Тороидная модель устроена немного иначе. Главные элементы здесь – ролики и соосные диски, между которыми передается крутящий момент. Для изменения отношения должно поменяться положение роликов. Стоит сказать, что практически каждый автопроизводитель разрабатывает свой тип коробки. Это означает, что вариаторы от разных производителей могут значительно отличаться друг от друга. Отличия заключаются в типе ремня, особенностях шкивов.

Особенности вариатора, его плюсы и минусы

Безусловно, имеет вариатор плюсы и минусы, которые влияют на выбор конкретной модели авто. Но от этого популярность не перестает расти, что обусловлено их преимуществами. «За» выступают экологи, а также водители.

Особенности и преимущества вариатора

• Постоянное ускорение от полной остановки до крейсерской скорости. Машина едет плавно, нет рывков во время езды.
• Отличная реакция на изменение условий движения, например, наклон дороги, скорость движения Меньше выбросов в окружающую среду.
• Меньший процент потери мощности по сравнению с обычной АКПП. Автомобиль почти никогда не замедляется, даже при повышенных нагрузках.
• Лучшая работа двигателя. Улучшенные динамические показатели.
• Простая конструкция и малое количество составляющих. Меньшая масса вариатора по сравнению с трансмиссионной коробкой.
• Машина удерживается в определенном диапазоне мощности, независимо от скорости движения.
• Экономия топлива.

Тем не менее, несмотря на приведенные достоинства, есть и недостатки вариатора. И они следующие:

1. Несмотря на кажущуюся простоту, нуждается в регулярном уходе, обслуживании, что далеко выходит за рамки обычной диагностики. Главная проблема — в ремне, который изнашивается довольно быстро, и каждые 50-70 тыс. км надо его менять.
2. Конструкционные особенности вариатора делают его практически непригодным для сильных нагрузок, поэтому его редко устанавливают на машины, предназначенные для езды в плохих условиях.
3. Срок службы вариатора – назвать его долговечным нельзя.
4. Из-за причин, описанных в пункте 1 и 3 сервисные центры неохотно берутся за ремонт cvt, так как обычно его полная замена производится намного легче. Правда, владельцу это обойдется примерно в 30-40% от стоимости машины.
5. Не всем водителям нравится его «задумчивость», ведь для переключения передач надо несколько секунд.

Таким образом, говоря про надежность вариатора, можно смело выбирать АКПП, несмотря на более сложную конструкцию последней детали. Упомянутые виды вариаторов уже давно распространены в странах Европы, на наши дороги они попали недавно. Но все больше водителей знают про кпп вариатор, понимают, что это и выбирают для езды.

Как правильно эксплуатировать вариатор?

Рычаг переключения передач на вариаторе

Если водитель слышал, что такое вариатор на машине, то это уже хорошо, но для управления авто обычного понимания недостаточно. Ремонт, точнее замена данного узла, обойдётся дорого (о чем уже ранее упоминалось). Надо обязательно знать, как пользоваться вариатором, чтобы не допустить серьезных повреждений. Подобно классическому «автомату», вариатор лишен педали сцепления. А вот по принципу работы и конструкционным особенностям они полностью отличаются. Чтобы разобраться с тем, как правильно ездить на вариаторе, познакомимся с режимами его работы:

“P» – означает паркинг. Применяют при подъезде к месту длительной остановки. С этого положения запускается мотор;

“D” – движение, драйв. Режим обычного движения;

“N”— нейтраль. Используют во время остановок на наклонной плоскости. Водитель должен остановить автомобиль педалью тормоза, перевести рычаг в данное положение, активировать ручник, отпустить тормоз и повторно его выжать;

“L” – низкий. Данный режим применяется при буксировке и в сложных условиях передвижения. Его можно сравнить с первой передачей «механики»;

“S” – спортивный. Режим, когда используется максимальный потенциал. Его оценят любители полихачить и те, кто не упускает возможности стартовать со светофора;

“E” – экономный. Полная противоположность приведенному выше режиму. Если почитать про бесступенчатый вариатор отзывы, то станет понятно, что он любит уход. В частности, надо периодически менять трансмиссионное масло. Жидкость надо использовать специальную, которая, несмотря на свою специфику, стоит не так дорого. Если вовремя не заменить жидкость или не долить ее, то это приведет к проскальзыванию ремня, из-за чего могут разрушиться диски.

Эксплуатация вариатора зимой

Эксплуатация вариатора при низких температурах

Еще один важный вопрос: «Как прогреть вариатор зимой?». В условиях нашего климата это более чем актуально. Когда столбик термометра опускается ниже нуля, то с вариаторной КПП происходит следующее:

1. Густеет жидкость, которая залита в коробку. Это снижает смазывающие свойства масла, что повышает нагрузку на все узлы. Правда, возможно подобное только при достаточно низких температурах.
2. Снижается эластичность резиновых компонентов.
3. Металл имеет свойство сжиматься на морозе, и это может привести к изменению регулировочных параметров.

Оставляя про коробку вариатор отзывы, водители делятся опытом эксплуатации в холодное время года. Единого мнения о том, как правильно прогревать, нет, и на тематических форумах ведутся жаркие споры на эту тему. Прогревать можно в движении, на стоянке. Авторитетные специалисты говорят, что повысить ресурс вариатора поможет правильный прогрев, характер которого напрямую зависит от температуры воздуха.

Правильный прогрев продлит жизнь вариатора

• При температуре от 0 до -5: прогрев не требуется
• От -10 до – 15 градусов: 3-5 минут на стоянке и 5-7 минут в движении
• От -15 до -23 градусов: 5-10 минут на стоянке и 10-15 минут в движении
• От -23 до -30 градусов: 10-15 минут на стоянке и 15-20 минут в движении.
• При температурах ниже -30 градусов эксплуатация только в случае необходимости и только в щадящем режиме.

Сегодня водители встают перед дилеммой — вариатор или механика, что лучше – и выбор обычно делают в пользу первого. Если вы готовы смириться с недостатками, то преимущества станут наградой за испытанные неудобства. При правильной эксплуатации узел прослужит долго и безупречно, но если придется ремонтировать, то обойдется дорого. Мы довольно подробно разобрали устройство вариатора автомобиля, чтобы каждый мог открыть для себя новые технологии и повысить комфорт жизни.

А для большей наглядности — посмотрите видео на нашем сайте про устройство вариатора, его особенности, преимущества и недостатки

Что такое вариатор: изучаем вместе

Для каждого вида коробки передач характерны свои особенные отличия. Самым простым вариантом является механическая коробка передач.

Самая простая коробка — это механическая, она имеет семьскоростей. Автоматика — не более десяти, хотя работают уже и над одиннадцатиступенчатой, а коробка-вариатор лишена фиксированных передач, её можно по праву назвать бесступенчатой. Передача крутящего момента от двигателя к колёсам осуществляется очень плавно.

Вариатор уже давно, до того как устанавливать на автомобили, использовали на мотоциклах. В машинах же известных брендов вариаторная коробка стала использоваться совершенно недавно. Вариатор, как плавная бесступенчатая новинка полюбился сегодня автомобильным пользователям, но в то же время получает и некоторые нарекания разочарованных владельцев, которых не так много, впрочем, но всё же они есть.

Повторимся, нет ничего идеального даже в природе. И факт остаётся фактом даже не обращая внимания на то, что разработки вариатора велись достаточно давно, сегодня эта система пока ещё достаточно «сыровата» и до конца толком не доработана даже самыми известными автомобильными брендами.

Принцип работы

В зависимости от конструктивных различий и устройства вариаторные коробки передач можно разделить на несколько типов: тороидальные, клиноременные, цепные и другие приводы. Наиболее распространённым типом вариаторной коробки передач является клиноременной на основе шкивов с переменным диаметром. О таком вариаторе и пойдёт далее речь.

Для того, чтобы понять устройство вариатора, представим две идентичные трубки, которые находятся на небольшом расстоянии параллельно друг напротив друга. Когда их стянем резинкой и начнём крутить какую-либо из них, то вращение придастся и второй, причём с той же скоростью, что и первой. Но если одну трубку заменить на другую большего диаметра, то скорость их вращения относительно друг друга будет другой: скорость вращения большей трубки будет существенно ниже чем у параллельной меньшего диаметра.

Принцип работы вариаторной коробки идентичен, только цилиндры имеют постоянно изменяющийся диаметр. В состав вариатора входит шкивы конусовидной формы, которые направлены друг к другу вершинами, а между ними зажат ремень специальной клиновидной формы.

Конусы, попарно двигаясь друг к другу и обратно, изменяют диаметр рабочей поверхности шкивов. При раздвижении конусов, ремень, что обращён рёбрами к ним, провалится в середину шкива и будет огибать его по радиусу меньшего размера. В случае движения конусов навстречу друг другу, огибание шкива ремнём будет происходить наоборот по большему радиусу.

Управление шкивами происходит под строгим контролем гидравлической системы, которая следит за синхронным сближением конусов одного шкива и расхождением в другом. Один шкив располагается на ведущем валу, который идёт от двигателя, а второй прикреплён к ведомому, который идёт уже к колёсам. Благодаря такому расположению шкивов, передаточное отношение налаживается в широчайшем диапазоне.

Что бы осуществить движение назад в автомобиле с вариатором, в нём находится специальный узел, меняющий направление вращения выходного вала. Таким узлом может служить планетарная передача.

История появления и внедрения в автомобили

Первейшим серийным автомобилем, оборудованным вариатором, можно считать по праву DAF 600. Автомобиль, который сошёл в первый раз с конвейера ещё в далёком 1958 году. Эта машина была достаточно не плохим вариантом для передвижения, но завоевать сердца автолюбителей так и не смогла и была снята с производства. Далее целых 13 лет не выпускались автомобили с вариаторной коробкой передач. И о чудо! В 1972 году свет увидел Volvo 343! Достойный автомобиль и очень прекрасный для своего времени с богатейшим оснащением. Но главным его недостатком оказался именно вариатор.

Вся проблема заключалась в бракованных клиновидных ремнях коробки с ограниченным ресурсом. Но выпуск модели компания сворачивать не собиралась и поэтому на конструкторов была возложена задача поиска альтернативы клиновидному ремню.

И в Volvo решение всё же было найдено братьями Ван Дорн. Они предложили идею использования ремня, состоящего из наборных пластин, которые бы толкали муфту вместо того, чтобы крутить её.Подобного решения не поддержала компания Audi. Её инженеры предложили попросту заменить ремень на цепь. Эти наработки были использованы уже в автомобиле AUDI A6.

А теперь хотим предложить Вам краткую хронологию инновационного развития вариатора:

1490 год – гений эпохи возрождения Леонардо да Винчи опубликовал свои наработки бесступенчатой трансмиссии. Конечно в то время автомобилей не было и в помине, но всё же. 1886 год –подача первого патента на тороидальную CVT.

1935 год — Dodgeпатентует тороидальный вариатор в США.

1939 год – свет увидела коробка автомат, в основе которой лежит планетарная система передач.

1958 год — Dafвыпускает первый серийный автомобиль, оснащённый вариаторной коробкой передач.

1972 год — Volvo 343 достаточно удачное серийное производство автомобилей с вариатором.

1989 год — SubaruJusty GL –первое полноценное производство автомобилей на вариаторе в Америке.

2002 – дебют Saturn на коробке вариатор.

2002 – Ваз 2112 оснастили вариатором на замену механике.

2014 – рынок автомобилей на CVT приближается в количественном соотношении к автомобилям на автомате.

Отличие вариатора от других видов трансмиссий

Механическая коробка

Начнём с самой популярной трансмиссии, то есть механической. Возраст этого ветерана насчитывает уже более века. Но за этот период она изменялась множество раз, дойдя до сегодняшнего времени в лучшем её проявлении.

Коробка вместе с двигателем расположены под капотом автомобиля, а между ними находится узел сцепления. При выжимании водителем педали сцепления, происходит механическое разъединение двигателя и коробки передач, в этот момент и выбирается необходимая для включения передача. Рекомендовано производить «разъединение» МКПП и мотора также во время торможения и при парковании.

Расположение двигателя в автомобилях с задним приводом – продольное. МКПП в таком случае состоит из трёх валов: ведущего, промежуточного и ведомого. Автомобили с передним приводом оснащаются поперечным расположением двигателя, а коробка в свою очередь имеет только два вала: входящий и выходящий. Это и приводит к различной работе трансмиссии, но это не влияет на функции, они остаются неизменными.

Коробка автомат

Переключение передач в классическом автомате контролируется гидроблоком, которым в современных автомобилях управляет электроника. Поэтому при помощи АКПП можно использовать различные режимы езды: экономичный, обычный и спортивный. В более «навороченных» автоматических коробках бывает ещё полно всевозможных режимов, которые так и остаются не познанными автомобилистами.

Классические автоматы отличаются хорошей надёжностью настолько, что выдерживают пробег в 400 тысяч километров без особых вмешательств в конструкцию коробки. Главное аккуратно эксплуатировать коробку и не «жечь» её на резких стартах со светофоров, а также вовремя заливать в агрегат качественное масло. Многие современные АКПП позволяют переключать передачи в ручном режиме.

Роботизированная коробка передач («робот»)

Коробка «робот» — это механическая коробка, в которой передачи переключаются электроникой. Как и в случае с автоматом, в автомобиле с роботом присутствуют две педали, но присутствует сцепление, но в отличии от АКПП, гидротрансформатора здесь нет.

Робот характерен наличием существенных толчков при переключениях передач, особенно на малых скоростях, в отличие от АКПП и тем более вариатора, который плавнее чем все остальные коробки. Достаточно недавно в продажу стали поступать автомобили, оснащённые роботизированной коробкой с двумя сцеплениями. Одно из сцеплений отвечает за переключение чётных передач, второе – нечётных.

В данном случае передачи переключаются за доли секунды, что разительно отличает эту коробку от обычного робота, в котором задержки могут достигать и трёх секунд. Данный тип трансмиссии впитал в себя экономичность и динамичность работы механики и удобство автомата.

Преимущества и недостатки

Вариатор обладает существенными преимуществами, что продвинуло эту бесступенчатую трансмиссию на уровень оснащения автомобилей на ровне с автоматом. Рассмотрим их:

— автомобиль на вариаторе разгоняется очень плавно, ибо эта коробка передач лишена каких-либо скачков и рывков в илу своей конструкции;

— разгон на вариаторе происходит быстрее, так как на переключение скоростей абсолютно не затрачивается время.

— автомобили с вариатором, в отличие от автомобилей с механической коробкой передач, плавно трогаются с места и не глохнут на светофорах или подъёмах;

— наличие всего двух педалей и лёгкость управления;

— даже разгоняясь, вариатор не производит много шума;

— вариатор более экономичен по расходу топлива нежели другие коробки передач. Это обусловлено его возможностью динамического разгона и плавного хода;

— вариатор – самая экологичная трансмиссия, так как не задымляет настолько сильно атмосферу, как его оппоненты МКПП и АКПП.

Но не всё так сладко, как может показаться. И вариатор может предоставить хлопоты водителям:

— машина на бесступенчатой трансмиссии не способна долгое время передвигаться на высоких оборотах; — вариатор очень требователен к замене масла, поэтому за этим следует тщательно приглядывать и менять его каждые 20-30 тысяч километров, как минимум;

— вариатор также требует заливать в него определённую жидкость для корректной работы ремня коробки. А найти её достаточно непросто и стоит она недёшево;

— грубая и небрежная эксплуатация вариатора ведёт к его быстрой поломке. Нельзя его насиловать так, как, допустим, механическую коробку передач;

— ремонт вариатора достаточно дорогостоящий и сложный;

— выход из строя хотя-бы одного малейшего датчика может пагубно отразиться на работе всего вариатора.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

Что такое вариатор на машине — можно ли буксировать, другую, почему лучше обходить стороной, список

Слово вариатор в настоящее время знакомо всем, кто следит за развитием событий на рынке мирового автопрома.

В среде автовладельцев вариаторы уже успели заслужить как похвалу, так и славу не до конца продуманной системы.

Разберемся, почему мнения обладателей автомобилей с вариаторами зачастую оказываются полярными.

Основные моменты

Вариатор в простом понимании слова – плавный, бесступенчатый переключатель скоростей. Вариаторную коробку переключения передач (ВКПП) очень часто путают с автоматической (АКПП).

Главное их отличие – в наличии или отсутствии ступеней. Но АКПП, все-таки, переключает ступенями, но автоматически. Тогда как ВКПП – ступеней не имеет.

Считается, что перед АКПП и всеми остальными видами КПП вариатор выступает явным лидером по эффективности использования мощности двигателя, и, соответственно, по высокой экономичности топлива.

Вариаторное устройство (ВУ), передавая крутящий момент, способно плавно изменять передаточное отношение в ручном и в автоматическом режиме (по задаваемой программе).

Применяется не только в автомобилях, но и в мото-, квадротехнике, снегоходах, станках, а также производственных конвейерах.

Необходимые термины

При обзоре вариаторов, их назначении и правил эксплуатации используют следующие определения:

Вариатором называют устройство	Способное плавно изменить передаточное число. Как правило, это 3-6, а иногда 10-12
Передаточное число применительно к КПП	Означает отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни
Педаль акселератора	Педаль ускорения, увеличивающая объем горючей смеси, которая поступает в мотор

Главное назначение

Способность вариатора изменять передаточное число безо всяких ступеней – его основное преимущество перед КПП остальных типов.

Происходит это благодаря увеличению или уменьшению диаметров дисков – ведущего и ведомого.

Полностью выжатая педаль акселератора на протяжении разгона обеспечивает выход мотора на высокие обороты.

Машина с ВКПП может разогнаться быстрее — время, предусмотренное для переключения передач, экономится. ВК сглаживает то, что называется переключением, но не переключает, а переводит, разгоняется машина или тормозит.

Водитель и его пассажиры ничего не ощущают – в этом предназначение автомобильного вариатора.

Правовое регулирование

Транспортные средства и самоходные машины, оснащенные вариаторами, на законодательном уровне в отдельную категорию не объединены.

Однако правила допуска к их управлению регулируются законом:

К управлению автомобилем с ВКПП допускаются лица, прошедшие обучение	Сдавшие экзамены и получившие водительское удостоверение категории «В». Это предусмотрено Постановлением Правительства РФ № 1097 (документ выдается Госавтоинспекцией)
К управлению самоходными машинами с ВКПП	Ккоторым относятся снегоходы, квадроциклы и снегоуборочные машины, допускаются лица, прошедшие обучение, сдавшие экзамены и получившие удостоверения тракториста-машиниста категории АI, AII. Это предусмотрено приказом Минсельхозпрода РФ № 807 (документ выдается Гостехнадзором)
Наказание за нарушение правил дорожного движения и эксплуатации транспортных средств	Определяется ст.264 УК РФ

Что значит коробка-вариатор в машине

Автомобиль, оборудованный вариатором, весьма трудно отличить от автомобиля с АКПП — педалей две, на рычаге КПП четыре режима.

Но фиксации на определенную передачу у машины с ВКПП нет. Следовательно, нет и ощущения рывков в начале движения, при разгоне и торможении.

При движении в гору умный вариатор сам немедленно увеличит крутящий момент, чтобы машина двигалась вверх уверенно.

Режимы задает электроника, но это не скорости в обычном их понимании. Скорее, в виртуальном.

Но некоторые вариаторы позволяют переключать скорости и вручную, как на машинах с ручным режимом АКПП. Машинам вариаторы обеспечивают выгодный режим работы двигателя.

Хорошую динамику показывают они и в потоке интенсивного городского движения в городе, и экономный топливорасход во время спокойной езды.

А поблагодарить вариатор следует за огромное, практически бесконечное число виртуальных передач.

Его конструкция

Современные машины оборудуются вариаторами нескольких типов. Самыми распространенными являются клиноременные, имеющие шкивы переменных диаметров.

Фото: устройство тороидного вариатора

Чтобы представить конструкцию такого вариатора обычно демонстрируют наглядный и весьма простой пример.

Фото: устройство ремня вариатора

Стянув два карандаша резинкой, начинают крутить один из них, и тогда оба крутятся с одинаковой скоростью.

Фото: устройство клиноременного вариатора автомобиля

Но если один из карандашей будет толще, то пока он сделает один оборот, второй, что тоньше, прокрутится два раза или больше.

Точно также устроен и вариатор. Правда, роль карандашей в них играют конусообразные шкивы.

Фото: стальная цепь для вариатора

В роли резинок выступают клинообразные ремни. Есть, правда, еще два вида вариаторов, у которых между шкивами цепи или диски.

Стоит ли покупать машину с вариатором

Современные машины с ВКПП отличает, кроме динамики и экономичности, еще и надежность. Но при приобретении подержанных авто все показатели могут оказаться смазанными.

Дело в ресурсе. Новый вариатор обойдется в сумму, составляющую 30% стоимости самого автомобиля. Замена одного только ремня в 60 тыс. руб., не меньше.

Масло для CVT – это вообще уникальная субстанция, предназначение которой смазывать, и, в то же время, не давать скользить.

А ведь это взаимоисключающие требования. Но без этого масла ремни или цепи начнут проскальзывать, на шкивах образуются задиры, их придется менять.

Потому важно контролировать его уровень. Иногда после замены масла в вариаторе авто дергается, а это может сразу отпугнуть потенциальных автовладельцев.

Важную роль для ВКПП играет датчик скорости. Если он отказывает, ремень скидывается блоком управления (БУ) в аварийное положение.

Происходит торможение двигателем, при котором ремень деформируется или разрушается, если скорость достаточно высока.

Автомобиль с вариатором любит плавные разгоны и торможения. Тогда ремни работают в оптимальном, а шкивы в щадящем режимах.

При покупке подержанной машины проверяют их работу без разбора коробки — плавно тронувшись, и проехав на небольшой скорости примерно километр. Никаких рывков быть не должно.

Сервисное обслуживание машин, оборудованных вариатором, даже в крупных городах оставляет желать лучшего.

А в провинции вообще сложно найти специалистов, которые возьмутся за ремонт ВКПП, тем более что детали на большинство вариаторов никто не поставляет. Да и сами производители чаще всего рекомендуют замену, а не ремонт.

Плюсы

Машины, оборудованные вариатором, отличает экономичность, низкая токсичность выхлопных газов и улучшенная динамика разгона.

А плавное бесступенчатое изменение передаточных чисел обеспечивает таким автомобилям плавность хода. Нет переключений, значит, нет рывков, что на срок службы трансмиссионных узлов влияет положительно.

Кроме того, вариаторы имеют по сравнению с АКПП простую конструкцию, небольшой вес и являются надежными.

Водитель машины с вариатором от ручного переключения передач избавлен. Словом, почти каждый плюс вариатора – это плюс транспортному средству, которым он оснащен.

Так, вне зависимости от скорости, ВКПП удерживает авто в оптимальном мощностном диапазоне, что позволяет повысить экономию топлива.

Улучшение работы силового агрегата приводит к снижению количества выбросов в атмосферу. Оптимизируется не только работа двигателя, но и другие элементы привода.

У вариатора отличная реакция. Даже если дорожные условия изменяются, машина движения не замедляет.

Мощность при этом вариатор теряет меньшую, чем обычная АКПП, а машина стремительно разгоняется. Мотор управляется электроникой, поэтому его рабочий режим характеризуется, как щадящий.

Для владельца это означает снижение вероятности ремонта вариатора и стоимости его обслуживания.

А издаваемый машиной с вариатором уровень шума по уровню намного слабее того, что издают обычные автомобили.

Минусы

По устойчивому мнению обладателей авто с ВКПП, главным фактором, влияющим на работу вариаторов, является трение.

Устройство ведь работает за счет трения (т. е., фрикционно), из-за чего крутящий момент передает ограниченный.

А при его превышении начинается проскальзывание, а затем интенсивный износ рабочих поверхностей.

Это значит, что вариаторам не желательно работать с двигателями, имеющими высокую мощность. Вариаторным коробкам не нравятся долгие и максимальные нагрузки.

Они изнашиваются при использовании авто в режиме резких рывков и торможений. Поэтому на внедорожники ВКПП устанавливается редко.

На правильность работы ВКПП влияют всевозможные датчики — давления, скорости, ABS, положения коленвала.

Если выйдет из строя один из них – трансмиссия из друга может превратиться во врага, постоянного требующего ремонта.

В вариатор заливается специальная жидкость, которая требует контроля уровня и замены, но подобрать жидкость, например, по аналогии с АКПП нельзя – это не просто трансмиссионное масло, а жидкость, предназначенная для вариаторов, и, кстати, дорогая.

Относительная простота вариаторов не отменяет регулярного обслуживания, подразумевающего не просто диагностику.

В ряде сервисных центров официальные дилеры сразу предлагают замену вариаторов, поскольку это намного легче ремонта коробки.

Если владельцу дорога машина, то ему придется раскошелиться: замена ВКПП обойдется в треть стоимости всего автомобиля.

И, наконец, скорей каприз, чем недостаток – вариатору для переключения передач требует пару секунд, что некоторых обладателей машин с ВКПП не очень устраивает.

Однако АКПП тоже в этом смысле является тугодумом, а конструкция у нее намного сложнее.

Руководство по вождению авто

У машин с ВКПП и АКПП отсутствуют педали сцепления, т. е. педали всего две – «газ» и «тормоз». Не только этим похожи эти две КПП.

Видимо поэтому многие автовладельцы упорно относят вариатор к одному из типов автоматических коробок.

С классическим автоматом вариатор объединяют схожие режимы работы:

«P»	Используемый для длительных стоянок машины, блокирующий все элементы управления. С этого режима двигатели запускают
«D»	Движения вперед с плавным переводом передач (автоматически)
«L»	Режим работы двигателя на высоких оборотах, обеспечивающий эффективное торможение двигателем. Используется для езды по бездорожью, на крутых спусках-подъемах и для буксировки тяжелых прицепов
«N»	Применяется для остановки машины на поверхности, имеющей уклон. С помощью педали тормоза машину останавливают, переводят рычаг в положение «N», затягивают ручник, отпускают и тут же выжимают тормозную педаль. Только потом рычаг переводится в «P» положение

Последовательность объясняется блокировкой вала КПП, а не колеса при парковке. Блокирует небольшой штырек. При неосторожной парковке на скорости он может сломаться.

У многих вариаторов производители предусматривают экономичный («E») и спортивный («S») режимы. Последний максимально использует мощность двигателя.

Это режим лихачей, двигающихся с резкими стартами, ускорениями и рывками. Экономичный, напротив, для уравновешенных водителей, предпочитающих спокойную езду, минимальный расход топлива.

Почему их лучше обходить стороной

Есть в среде автолюбителей отдельные скептики, которые считают, что лучше любая КПП, чем вариатор! Чем это вызвано?

Вероятно, тем, что пока ремонтопригодность вариаторов, действительно, на низком уровне, а стоимость его замены слишком велика.

Чтобы уберечь это чудо техники, следует избегать высоких нагрузок в зимние холода и в любое другое время года стараться не нагружать вариатор на старте.

Он не приспособлен для гонок. А зимой все элементы должны основательно прогреваться, в том числе и жидкости.

Нужно осматривать датчики, регулярно проверять их работоспособность. В случае поломки вариатора чинить его самостоятельно не желательно. Это может только усугубить ситуацию в материальном плане.

Рекомендаций для умелого и адекватного использования вариатора, для продления его жизни не так уж и много.

Поэтому водители, которые ими не пользовались, могли довести вариатор до плачевного состояния, требующего ремонта или замены. Понятно, что после этого они предпочтут любую другую КПП, но не вариатор.

Часто задаваемые вопросы

Более всего при выборе машины водителей интересует динамика разгона. Обычно сравнивают вариатор и АКПП.

Так вот, ВКПП разгоняется ровно, без провалов, подобно мощному электродвигателю. Разгон сопровождается тихим гулом с нарастанием.

Вариатор не тратит время на переключение передач и потому позволяет автомобилю разгоняться очень стремительно, что делает его безусловным лидером набора оборотов по сравнению с остальными типами КПП, в том числе, с коробкой-автомат.

Стоит ли новичку выбирать машину с вариатором? Таким вопросом часто задаются начинающие автолюбители, которым кажется, что управлять такой навороченной техникой будет сложно.

Надо сказать, что именно благодаря вариаторам автомобили не глохнут на светофорах, не скатываются с горы назад, а ведь именно такие ошибки по неопытности совершают новички.

Вариатор, можно сказать, настоящий «друг» новичка, поскольку он лоялен к ошибкам (но не злоупотреблениям).

Трогается он всегда плавно, независимо от опыта водителя, его навыков управления транспортным средством.

И перепутать педали на машине с вариатором маловероятно. Так что новичок может, смело предпочесть автомобиль с вариатором любому другому.

Сколько нужно прогревать автомобиль

С приходом осенних холодов каждый автомобилист задумывается о предстоящих трудностях эксплуатации своего транспортного средства.

Ведь низкие температуры на подавляющем большинстве российских территорий предъявляют более высокие требования к их автомобилям. Не исключением являются авто с ВУ.

Пока ВК не прогреется, могут появиться ощущения толчков при движении в режиме «D» при –15 градусах, а при –35 машину с вариатором нужно просто оставить в покое.

Исключением являются автомобили, хранящиеся в гараже или оборудованные системами автозапуска. Прогревать вариатор, как и все остальные КПП, нужно. Но каким способом?

Прогрев на месте стоянки машины предполагает наличие дополнительного времени. Нужно просто выйти на работу пораньше, завести машину и ждать, пока она прогреется.

Двигаться на ней можно только после того, как прогреется двигатель, а вместе с ним и вариатор. Но вариатор в этом случае бездействует, и потому может прогреваться, лишь принимая тепло от функционирующего мотора.

Окончательный его прогрев произойдет уже в движении авто. Смысл его – движение без насилия.

То есть, без разгонов, торможений, с плавным нажатием педали газа и небольшой скоростью, не разгоняя мотор до высоких оборотов.

Оптимальным считается комплексный прогрев вариатора сначала на месте стоянки авто, а затем во время движения.

Для холодов такой метод настоятельно рекомендуется, а длительность прогрева зависит от температуры «за бортом».

На какие модели японских машин он ставился

Пытаясь угодить вкусам потребителя, производители ориентируются на выпуск машин с определенным типом трансмиссии.

Кто-то делает ставку на коробку-автомат, кто-то на механику. И только Япония остается верной себе, и по-прежнему делает ставки на вариаторы CVT.

Видео: вариатор или бесступенчатая трансмиссия Японские компании начали устанавливать вариаторы в конце 80-х. В основном это были кей-кары (легковушки, фургоны и пикапы).

Можно сказать, зачинателем в этом смысле были Honda, на втором месте Nissan Primera. В конце 90-х вариатором Extroid начали оснащать Nissan Cedric/Gloria.

Mazda представила кроссовер Nextourer с вариатором Jatco. Но до конвейера ни у тех, ни у других дело так и не дошло.

Nissan, с которым сотрудничают японские производители, оснащает свои машины вариаторами трех модификаций.

На сегодня ниссановский список машин с вариаторами, пожалуй, самый длинный. Недавно Nissan установил вариатор на 3,5-литровый мотор VQ35DE. Subaru использует цепной вариатор, но не CVT, а Lineartronic.

Можно ли буксировать другую машину

Буксировку с участием машин с ВК затевать не стоит. Вариатор не любит всяческих перегрузок. Но ведь многие легковушки с вариатором таскают за собой тяжелые прицепы.

Почему бы вместо прицепа не дотащить на буксире сломанного товарища? Производители вариаторов несколько противоречивы.

Одни позволяют буксировку в положении «N» с работающим двигателем, другие, наоборот, с заглушенным мотором. Отдельные производители и вовсе запрещают буксировку в любом виде.

Зависит это от типа вариатора. Как узнать какой вариатор стоит и есть ли возможность буксировки авто – все это указывается в мануале.

В случаях, допускаемых производителем, важно придерживаться общепринятых правил буксировки.

Как буксировать машину с вариатором, чтобы не навредить? На этот вопрос бережливых автолюбителей можно дать однозначный ответ – с помощью эвакуатора.

Несмотря на все вышеназванные преимущества и недостатки вариаторов, следует напомнить, что система эта все еще несколько сыровата, но уже по многим позициям не уступает своим собратьям.

Специалисты при этом считают, что будущее – за вариаторами. ВКПП по их мнению скоро заменит механическую, автоматизированную и роботизированную коробки.

Вариатор как особый вид АКПП

Вариативная или бесступенчатая автоматическая коробка передач, еще недавно считавшаяся диковинкой, все чаще предлагается в современных модификациях моделей. Так, установка вариатора часто присутствует в новых автомобилях Ауди, Ниссан, Тойота, Хонда, Митсубиси и других ведущих автомобильных марок мира. Давайте рассмотрим, чем же хорош вариатор, каков принцип работы данного вида АКПП и каковы плюсы и минусы в сравнении с классическим автоматом.

Даже не будучи владельцем авто с вариативной коробкой, многие просматривая автомобильные издания или таблицы, в которых собраны технические характеристики, наверняка встречали слово вариатор. К автоматическим коробкам переключения передач все уже привыкли, а к механическим тем более. Вариатор же оказывается на слуху у большинства обывателей реже. Хотя он не является какой-то новой разработкой современных автокомпаний, а изобретен был еще несколько веков назад.

Самый первый вариатор придумал не кто иной, как Леонардо да Винчи в 1490 году, а патент на данный агрегат был выдан во второй половине ХIХ века. Стоит заметить, что способный ездить автомобиль с такой трансмиссией впервые появился только через пятьсот лет после ее изобретения – в 50-х годах ХХ века. Вариатор устанавливали на легковые машины марки DAF (тогда этот производитель еще занимался выпуском легковушек наряду с грузовиками). Впоследствии чем-то подобным оснащали и некоторые модели автомобилей Volvo, но широкого распространения такой вид АКПП не получил, в отличие от настоящего времени.

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.

Принцип работы вариатора

Среди вариаторов есть много типов, в зависимости от устройства. Это и цепные, клиноременные и тороидальные, но встречаются и другие виды привода. Самый распространенный среди них тип вариатора — клиноременный со шкивами переменного диаметра, о котором и пойдет речь далее.

Чтобы было немного понятнее, как устроен такой вариатор, можно представить себе две одинаковые трубки, расположенные параллельно и недалеко друг от друга. Если стянуть их резинкой и начать крутить одну из них, то сразу будет раскручиваться и другая, причем скорость их будет одинаковая. Однако если трубки будут разного диаметра, то соотношение скоростей будет совсем другое – более широкая трубка будет крутиться медленнее.

Принцип работы вариатора такой же, только диаметр таких вот цилиндров у него постоянно изменяется. Он состоит из двух шкивов, каждый из которых представляет собой пару конусов, расположенных вершинами друг к другу. Между этими шкивами зажат специальный клиновый ремень. Каждая пара конусов, двигаясь в направлении друг к другу и обратно, изменяет рабочий диаметр шкивов. Когда конусы будут раздвигаться, ремень, обращенный к ним ребрами, будет проваливаться в середину шкива и огибать его по меньшему радиусу. При движении конусов друг к другу радиус получится, наоборот, больший. Управляет шкивами обычно гидравлическая система, которая строго синхронизирует сближение конусов одного шкива и расхождение конусов другого. Один из шкивов расположен на ведущем валу, идущем от двигателя, а второй – на ведомом, идущем к колесам. Благодаря этому возможно наладить изменение передаточного отношения в очень широком диапазоне.

Для обеспечения возможности совершения автомобилем заднего хода в коробке-вариаторе предусмотрен специальный узел, который меняет направление вращения выходного вала. Этим узлом может являться, например, планетарная передача.

Ремень вариатора

Особого внимания требует вопрос о том, какой же ремень используется в вариаторе. Потому что обычный текстильный прорезиненный ремень, используемый для привода генератора или кондиционера и прочем подобном оборудовании, здесь не подойдет, так как его ресурс будет очень маленьким — он скоро износится. Клиноременные вариаторы имеют ремни с весьма сложным строением. В качестве ремня может быть использована лента из стали со специальным покрытием либо совокупность стальных лент (тросов) со сложным сечением, с нанизанным на них множеством тонких стальных пластинок в форме трапеции. Края этих пластинок соприкасаются со шкивами. Стоит отметить, что именно такое устройство позволяет ремню иметь толкающие свойства, способность передавать мощность не только той своей частью, которая бежит к ведущему валу, но и обратной. В этой ситуации обычный ремень просто бы сложился, попытавшись передать сжимающее усилие, а стальной, наоборот, становится более жестким.

Также выступать в роли ремня вариатора может и широкая стальная цепь из пластин, своими краями контактирующая с конусами шкивов. Такой ремень, в частности, используется в вариаторах, устанавливаемых на автомобили Audi.

Смазка цепи осуществляется особой жидкостью, которая способна изменять свое фазовое состояние при сильном давлении на нее в месте, где она соприкасается со шкивом. Поэтому цепь способна передавать довольно большое усилие, почти не проскальзывая, хоть площадь контакта совсем небольшая.

Чем хорош вариатор

В зависимости от того, какая программа выбрана, вариатор будет самостоятельно менять при разгоне передаточное число. При езде на автомобиле с обычной коробкой осуществляется постепенное переключение передач и увеличение оборотов двигателя. А автомобиль с вариатором набирает скорость на неизменных оборотах, соответствующих максимальной величине крутящего момента. Изменяется при этом передаточное отношение. Тем, кто пересядет с машины, работающей с привычной коробкой передач, на авто с вариатором, будет наверняка некомфортно набирать разгон. Ведь, после нажатия водителем педели газа двигатель выходит сразу на высокие обороты, и в течение всего набора скорости продолжает оставаться на них, при этом двигатель работает на высоких оборотах, издавая довольно ощутимый рев. Зато темп разгона у таких автомобилей выше, чем у машин с традиционной АКПП, и это можно отнести в плюсы вариатора. Иногда настройки вариатора делают такими, что разгон с его помощью по ощущениям напоминает разгон с ростом оборотов двигателя. Конечно, когда автомобиль двигается в гору или замедляется, вариатор не останется на высокой передаче, даже если нажимать педаль газа. Его шкивы просто передвинутся назад для повышения выходного крутящего момента.

На некоторых машинах существует возможность устанавливать режим с определенным количеством так называемых «виртуальных» передач, между которыми вариатор будет переключаться подобно классической АКПП. В таком случае можно переключать эти установленные передачи даже самостоятельно, как на коробке-автомат с наличием ручного последовательного режима.

Минусы вариатора

Несмотря на такое большое количество достоинств, вариатор не лишен и недостатков. Одна из проблем – неспособность работать с более современными мощными двигателями, поэтому вариаторы и начали распространяться преимущественно в автомобилях компактного и среднего класса. Однако нельзя не отметить, что создаются и такие вариаторы, которые способны на большее. Например, клиноременный вариатор с цепью Multitronic успешно работает на Audi A4 2.0 TFSI, мощность двигателя которого составляет 200 лс. А внедорожник Nissan Murano с двигателем V6 на 3,5 литра, развивающим 234 лс, оснащается клиноременным вариатором X-Tronic. Это чуть ли не самая крупная и тяжеловесная модель, на которую устанавливается вариатор. И при современном развитии технологий это, скорее всего, еще не предел. Еще одним недостатком вариаторов является их дорогостоящее обслуживание и ремонт, а также потребность в специальной трансмиссионной жидкости, которая тоже обходится недешево. Для работающего на ремне вариатора замена ремня требуется каждые 100-150 тысяч км пробега. Замена масла на вариаторе может производиться чуть реже, чем в коробках-автомат (раз в 40-50 тысяч км), но и стоит оно гораздо дороже. Несмотря на указанные минусы, вариаторы все-таки приобретают все большую популярность, причем стоимость их ниже, чем хороших автоматических коробок.

Благодаря тому, что в вариаторе число передач не ограничено, двигатель получает возможность работать на самых благоприятных для него режимах, будь то необходимость сильного и резкого разгона или неспешность при спокойном движении. Поэтому модели, оснащенные бесступенчатыми автоматическими коробками передач, считаются высокоэкономичными и в то же время обладающими высокой динамикой.

Стоит также отметить, что в последние годы идет тенденция к увеличению количества передач в коробках-автомат. Новейшие модели автоматических трансмиссий для легковых автомобилей насчитывают уже 8 и даже 9 ступеней. Такие меры принимаются как раз для достижения максимально возможной топливной выгоды и динамики разгона. Не исключено, что в ближайшем будущем начнут появляться АКПП с десятью, а то и с двенадцатью ступенями. Но все же вариаторы уже давно занимают то место в автомобильном мире, куда обычным автоматическим коробкам передач с их планетарными передачами-переключателями не добраться никогда. Потому что количество передач, имеющихся у вариатора, сосчитать просто невозможно.

Что такое вариатор (CVT)?

Вариатор — один из типов бесступенчатой трансмиссии Continuously Variable Transmission, CVT). Он является альтернативой автоматической коробке передач. У вариатора есть свои плюсы и минусы по сравнению с АКПП и все больше автомобилей в России появляется с трансмиссией, которая использует этот вариант передачи крутящего момента. Он заслужил как похвалу так и нарекание владельцев автомобилей.

Несмотря на то, что технология передачи крутящего момента, на которой основана работа вариатора, была изобретена еще в Средние века, автомобили, оснащенные этим устройством пока не захватили большого рынка. Система остается еще достаточно новой и ни один из ведущих автопроизводителей не смог пока завоевать симпатии покупателей с помощью модели, использующей использование этого устройства в сердце трансмиссии.

Эта статья призвана объяснить, почему несмотря на ряд очевидных достоинств, система не получила широкого распространения, ответить на некоторые из вопросов, связанных с особенностями работы вариатора в обычном автомобиле, плюсами и минусами его использования по сравнению с планетарными АКПП или МКПП. Что же это за вопросы?

• В чем состоит отличие вариатора от обычной планетарной коробки передач?
• Из чего состоит вариатор, каков принцип его работы?
• Каковы недостатки вариатора в сравнении с традиционными “автоматами”?
• В чем особенности управления автомобилем с вариатором, каковы впечатления от вождения такого автомобиля?
• Какие модели автомобилей уже поставляются с CVT?
• Где еще кроме автомобилей может быть использован принцип бесступенчатой передачи крутящего момента?

В чем же заключаются различия бесступенчатой трансмиссии и традиционной планетарной коробки передач?

История автомобильного вариатора:

1. 1490 — Леонардо да Винчи опубликовал эскизы устройства, предназначенного для бесступенчатой передачи крутящего момента
2. кон. XIX — нач. XX века — вариаторы начинают активно применяться в приводах промышленного оборудования, швейных машинах, велосипедах.
3. 1958 — автомобилестроительная компания Daf (Нидерланды) выпускает модель микролитражки 600, оснащенной вариатором. В 70х годах Daf становится частью концерна Volvo, инженеры которого смогли немного усовершенствовать это устройство. Благодаря их наработкам запас прочности вариаторов достиг 30 тыс. км. Этого оказалось мало, проект развивать дальше не стали.
4. конец 90х — Subaru выпускает модель автомобиля Kei cars, которая была оснащена вариатором с гидравлическим управлением и стальной цепью.
5. конец 2000х — первая массовая модель Honda — кроссовер HR-V (1999 г). Через несколько лет вслед за Хондой подтягиваются и другие производители — Nissan, Audi
6. 2005-2014 — ряд иномарок снабжаются вариаторами

Как работает АКПП?

Для начала давайте разберемся с принципом работы автоматической коробки передач.

Работа такой трансмиссии состоит в изменении соотношения передач между двигателем и колесами в автоматическом режиме. Без КПП автомобили бы имели только одну передачу, скорость зависела бы только от оборотов двигателя.

Представьте себе автомобиль только с первой передачей. Такая машина здорово взбирается на крутую горку и хорошо стартует с места. Вот только скорость будет ограничена — быстрее никак.

Автомобиль только с третьей передачей будет ездить со скоростью около сотни километров час по дороге, но стартовать с места или подняться круто в гору для него может оказаться проблемой.

Трансмиссия использует ряд передач — от низкой к высокой, чтобы эффективно использовать крутящий момент двигателя автомобиля. Если водитель сам переключает передачи, то коробка передач называется механической. Если участия водителя не требуется — то коробка передач называется автоматической.

В традиционной АКПП для изменения соотношения крутящего момента используется система шестерней разного размера и типа. Блокируя вращение отдельных элементов системы можно добиваться различного соотношения крутящих моментов вала двигателя и оси колеса. Благодаря этому можно получать от 4 до 8 передач переднего хода и одну передачу заднего. При переходе от одной передачи к другой, водитель может почувствовать рывки, особенно при быстром ускорении.

Как работает вариатор?

В отличие от описанной выше схемы с шестернями, вариатор не имеет какого-то фиксированного количества передач. Эта технология относится к бесступенчатым трансмиссиям(CVT), и наряду с другими видами таких трансмиссий производит плавное, бесступенчатое изменение соотношения крутящих моментов. Распространен тип вариатора, работающий на системе шкивов, позволяющих плавно изменять радиус кривизны передаточного ремня, накинутого на шкив. Тем самым мы добиваемся плавного изменения передаточного числа (см. картинку ниже).

В основе работы лежит принцип рычагов. Два вала — ведущий и ведомый расположены рядом и направленны в противоположные стороны (параллельно друг другу). На концах валов находятся конусы, которые сужаются в противоположных направлениях. Если перекинуть через конусы ремень или цепь и сделать так, чтобы можно было перемещать валы вдоль их оси друг относительно друга так, чтобы ремень оставался все время на одном уровне, то мы получим простейший вариатор.

Как это работает? Так как наконечники конусообразные, то при смещении валов, передаточный ремень смещается вдоль оси конуса и радиус его изгиба становится больше или меньше. Если, например, радиус изгиба ремня, перекинутого через шкив ведомого вала уменьшать, а ведущего — увеличить, то меньшему количестве оборотов ведущего будет соответствовать большее количество оборотов ведомого в единицу времени. Если число оборотов ведущего не менялось, то автомобиль ускоряется. Это позволит нам разгонятся на дороге.

Наоборот, если сместить валы так, чтобы, увеличить радиус закругления ведомого вала и уменьшить радиус закругления ведущего, то большему количеству оборотов ведущего вала будет соответствовать меньшее количество оборотов ведомого вала. Так мы сможем тронуться с места или заехать круто в гору.

В реальных машинах каждый из валов имеет по два конусообразных шкива. Вершины конусов обращены друг к другу. Между шкивами закреплен также конусообразный в сечении ремень.

На картинке видно, как меняется зазор между шкивами и радиус изгиба ремня. За счет этого изменения радиуса меняется и передаточное число между двигателем и колесами машины.

В традиционных АКПП планетарного типа очень много элементов — шестерни различных типов, муфты, тормоза, масляные каналы, “водило”. По сравнению с ними, вариаторы имеет очень простое устройство. Большинство современных вариаторов содержат три основных элемента:

• мощная цепь или сверхпрочный резиновый ремень
• два конусообразных шкива на ведшем валу
• два конусообразных шкива на ведомом валу

Да, конечно, ничего не заработает без системы датчиков и системы управляющих устройств. Главным из устройств управления является бортовой компьютер, который определяет оптимальное положение шкивов, опираясь на данные о скорости и нагрузке автомобиля.

Каждый шкив представляет собой два 20-градусных конуса, которые обращены друг к другу. Ремень входит паз, образованный боковыми поверхностями конусов. Ремень в поперечном разрезе клиновидный. Это позволяет увеличить площадь соприкосновения с поверхностью шкивов и, следовательно, трение.

Когда расстояние между конусами шкива большое — ремень входит глубоко в паз и радиус его петли мал. Если сблизить конусы, то ширина и глубина паза, образованного их сторонами уменьшаются, и ремень поднимается. Радиус изгиба ремня при этом становится больше. Чтобы управлять расстоянием между конусами, в разных моделях вариаторов используются различные технологии — давление гидравлики, пружины, центробежная сила.

Ведущий шкив, соединенный с валом двигателя называют “входным” (кинетическая энергия двигателя “входит” в него.

Расстояние от ремня до центра шкивов, где проходит этот ремень, называется радиус основного тона. Когда шкивы расходятся, радиус основного тона уменьшается. Когда шкивы сближаются, радиус основного тона увеличивается.

Бортовой компьютер с помощью специального механизма управляет отношением радиусов основного тона на ведущем и ведомо шкивах. Он сдвигает валы таким образом, чтобы ремень все время оставался натянутым. Когда один шкив увеличивает радиус основного тона, то второй уменьшает и ремень не провисает. Сдвиг происходит синхронно. Так как шкивы меняют свои радиусы друг относительно дуга плавно, то мы получаем бесконечное число передаточных чисел (в определенном рабочем диапазоне, разумеется). Этот рабочий диапазон определяется соотношением максимального и минимального радиусов шкивов.

Если радиус основного тона мал у ведущего шкива и большой у ведомого, то скорость вращения ведомого шкива уменьшается. Получается, что на несколько оборотов ведущего вала приходится один оборот ведомого — автомобиль стартует или поднимается в гору на низкой передаче. Если, наоборот, мал радиус основного тона у ведомого шкива, ау ведущего — большой, то одному обороту ведущего вала соответствуют несколько оборотов ведомого и автомобиль едет с большой скоростью на высокой передаче.

Как устроен передаточный ремень?

Долгое время, основным сдерживающим фактором для повсеместного распространения вариаторов в автомобилях был низкий запас прочности передаточного ремня. Первые серийные модели с вариатором были микролитражками не случайно — на небольших машинах стоят менее мощные двигатели, ремень испытывает меньшие нагрузки. Но, даже после ряда усовершенствований запас прочности ремня вариатора оставался на уровне 30 тыс. км, после чего его необходимо было менять. Для сравнения, ресурс АКПП планетарного типа может достигать сотен тысяч км.

Как же сейчас удается создавать передаточные ремни достаточно прочные для того, чтобы автомобиль, оснащённый вариатором мог конкурировать на рынке с автомобилями, использующими традиционные АКПП.

Во-первых, инженерам пришлось избавиться от резины. Материал этот все же недостаточно прочен, нужна сталь. Чтобы добиться гибкости, сравнимой с резиной, ремень приходится делать сборным. Он состоит из тонких стальных полос (обычно от 9 до 15), скрепленных множеством металлических пластин (см. изображения ниже).

Изготовленные таким способом клиновидные ремни имеют ряд преимуществ перед резиновыми — они не растягиваются и не скользят и намного тише, чем резиновые.

Кроме этого, металлические ремни имеют очень высокую прочность на разрыв, что позволяет устанавливать вариаторы совместно с двигателями, имеющими очень высокий крутящий момент (например, на внедорожниках).

Как работает тороидальный вариатор?

На первый взгляд тороидальный вариатор имеет мало общего с описанной выше схемой — нет ременной передачи и подвижных шкивов, валы не двигаются друг относительно друга…

Но на самом деле основные части те же самые. Инженеры смогли избавиться в конструкции от некоторых деталей, но принцип действия и результат не изменился.

• Ведущий диск подключается к двигателю
• Ведомый диск соединяется с приводным валом
• Ролики, расположенные между дисками передают движение с ведущего диска на ведомый, изменяя передаточное число.

Ролики имеют две степени свободы. Они вращаются вокруг горизонтальной оси и могут наклоняться при этом вверх-вниз в вертикальной плоскости. Это позволяет им касаться дисков в различных областях.

Принцип работы тороидального вариатора.

Достоинства и недостатки использования вариатора:

Вариаторы набирают популярность у производителей. Они имеют ряд преимуществ перед традиционными КПП — плавное изменение скорости, лучшая реакция на изменяющиеся условия движения и т.д. Более подробный список приведен в таблице ниже.

Но, если бы вариатор не имел и недостатков, то уже давно бы вытеснил традиционные планетарные АКПП. Почему же этого до сих пор не произошло?

1. Ремень вариатора достаточно быстро изнашивается и требует регулярного обслуживания. Общий срок службы вариаторов невысок.
2. Ремень вариатора из-за своей конструкции не очень хорошо подходит для больших нагрузок. Эта особенность выходит на первый план, если речь идет об автомобилях, предназначенных для пересеченной местности
3. Некоторые дилеры отказываются ремонтировать вариатор в случае поломки, предпочитая заменять весь модуль целиком. А это может оказаться недешево — до 40% стоимости автомобиля.
4. Для переключения передачи требуется некоторое время (1-2 сек.), что для некоторых водителей непривычно и некомфортно
5. Для КПП такого типа нужно специальное масло (они должно одновременно и обеспечивать сцепление ремня с поверхностью шкивов, и защищать трущиеся детали от износа). Если масла станет мало или оно окажется не предназначенным для вариатора, то он быстро сломается.
6. Корректная работа вариатора сильно зависит от работы большого количества электронных приборов — показаний датчиков и работы бортового компьютера, управляющего трансмиссией. выход из строя одного из них способен вызвать сбой работы вариатора.

Производители в курсе болевых точек вариаторов и непрерывно работают над его усовершенствованием. Процент отказов современных вариаторов не выше, чем у классических АКПП. Большинство технических проблем, серьезно ограничивающих его распространение сняты вот уже как 4-5 лет. Но остались психологические. Первые “пробы пера”, когда производители только выходили на рынок с массовыми моделями, оснащенными CVT ударили по имиджу вариаторов. У многих водителей есть предубеждение, что вариатор — это ненадежно, хотя это и не так. У него есть своя специфика в работе и при эксплуатации автомобиля, оснащенного вариатором, нужно эту специфику учитывать.

На спортивных имиджевых моделях добавляется еще один забавный фактор. Бесшумность работы играет с вариатором злую шутку — клиенты, которые ждут рева мощного движка своей спортивной машины… не слышат на большинстве режимов этого рева. Производители с помощью различных ухищрений вынуждены эмулировать такой шум двигателя, в частности передавать через акустическую систему в салон.

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

Источник http://orendiesel.ru/korobka-variator-plusy-i-minusy/

Источник http://autoprivat.ru/remont_avto/variator_chto_takoe.html