Что такое вариатор – Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео

Содержание

что лучше, принцип работы, плюсы и минусы

Двигатели внутреннего сгорания выдают максимальные показатели по крутящему моменту и мощности в довольно узких диапазонах по частоте вращения коленчатого вала. Передача и преобразование усилия происходит через механизмы трансмиссии, состоящей из сцепления, коробки переключения передач или вариатора и редуктора.

Чем вариатор отличается от автомата

Вариатор позволяет плавно изменять крутящий момент

Изменения крутящего момента в этой цепочке происходит во втором звене и от его устройства во многом зависят динамические характеристики автомобиля.

Большая часть серийных автомобилей выпускается с механическими или автоматическими коробками передач. Вариаторы получили меньшее распространение, вместе с тем их доля постепенно увеличивается.

Каждое из названных устройств имеет свои сильные и слабые стороны, происходит постоянное совершенствование конструкций, увеличивается надежность, они становятся технологичнее.

Два принципиально разных устройства: вариатор или автомат, что лучше? Для ответа на этот вопрос следует изучить оба механизма их конструкции и особенности.

Сравнение автоматической КПП с вариатором наиболее корректно ввиду того, что управление обоими осуществляется электронными процессорами и практически без участия человека. Водитель фактически только задает режим, а далее все происходит без его вмешательства.

История вариаторной коробки передач CVT

Само название вариатор произошло от латинского слова, означающего в переводе «изменитель». В среде специалистов этот механизм принято называть аббревиатурой CVT, что расшифровывается в английском языке как continuously variable transmission или по-русски «постоянно изменяющаяся трансмиссия». Другие наименования данного механизма: вариаторная коробка, АКПП вариатор или клиноременный вариатор.

Обозначений много, пусть и не все точные, но устройство и принцип действия конструкции при этом не меняется.

По сути, название клиноременный вариатор относится только к одному из видов, который впервые был применен на транспорте. Уже в 1910 году мотоцикл марки Zenith с трансмиссией Gradua-Gear такой конструкции участвовал в гонках и показал хорошие результаты.

После этого участие машин с вариаторами в соревнованиях было запрещено ввиду явного превосходства последних над традиционными коробками передач.

История данного типа трансмиссии в автомобилестроении начинается в 1928 году, когда британская Clyno Engineering Company впервые применила эту схему.

Следующей был голландский автопроизводитель, выпустивший легковую машину DAF 600, оснащенную клиноременным вариатором собственной конструкции Variomatic. Именно эта модель и является первой серийной моделью с данным типом трансмиссии.

что такое вариатор на машине

На DAF 600 был использован вариатор Variomatic

В последующем вариатор клиноременного типа стал доминирующей, но отнюдь не единственной применяемой в автомобилестроении схемой. Ведущие мировые производители разработали собственные конструкции:

  • Fiat устанавливали на свои машины Transmatic;
  • Mercedes-Benz – Autotronic;
  • Subaru – Lineartronic;
  • Honda- Multimatic;
  • Audi – Multitronic.

Компания Ford пошла еще дальше и запустила в производство два вариатора: Ecotronic и Durashift CVT, ее примеру последовали и японская Nissan с Xtronic и Hyper.

Перечень можно продолжать и дальше. О больших возможностях такой трансмиссии говорит и запрет на ее использование в гонках болидов Формула-1 просуществовавший вплоть до 1994 года.

Что такое вариатор на машине и как он работает

Для ответа на этот вопрос необходимо разобраться в назначении и устройстве этого механизма.

Вариатор позволяет плавно изменять крутящий момент в заданном диапазоне регулирования, в этом состоит его главное отличие от коробки передач. КПП предполагает ступенчатые преобразования, которые происходят при разрыве потока мощности, что отрицательно сказывается на равномерности.

Видео поясняет что такое вариатор и как он работает:

Вариаторная коробка передач имеет довольно сложное устройство и состоит из следующих частей:

  • Механизм, выполняющий функции сцепления, обеспечивающий трансмиссии состояние аналогичное нейтральной передаче КПП.
  • Вариатор.
  • Устройство для реверса, изменяющее направления вращения на противоположное.
  • Процессор с исполнительным механизмом, управляющий работой вариатора.

В качестве устройства, передающего крутящий момент с силового агрегата на вариатор и разъединяющего поток мощности, используются такие виды автоматического сцепления:

  • центробежное — типа Transmatic;
  • электромагнитное — технология Hyper;
  • мокрое многодисковое — модели Multitronic и Multimatic;
  • гидротрансформаторы.

Последнее устройство наиболее популярное и используется подавляющим числом автопроизводителей. Данное устройство обеспечивает максимально плавную без рывков передачу усилия от двигателя, что способствует увеличению ресурса вариатора.

Управление работой всего комплекса механизмом осуществляется электронным блоком, в функции которого входит:

  • Изменение соотношения между ведущим и ведомым валом вариатора в зависимости от режима работы силового агрегата.
  • Управление механизмом сцепления.
  • Обеспечение работы реверсного устройства и планетарного редуктора.

Действия водителя по управлению вариатором мало отличаются от аналогичных манипуляций с автоматической коробкой переключения передач. Он только выбирает режим — все остальное происходит без его участия.

Существует также возможность фиксации передаточного соотношения в вариаторе, что позволяет реализовать некоторые возможности, присущие традиционным коробкам передач. В силу сложившихся стереотипов большинство водителей не всегда способны правильно воспринимать разгон машины при постоянной частоте оборотов коленвала.

Виды и принцип работы вариатора

В автомобильной промышленности применяются два варианта механизмов, различающиеся по устройству. Речь идет о клиноременном и тороидном вариаторах, которые имеют разные конструкции.

Тороидный вариатор не имеет в своем составе ремня, промежуточными элементами являются ролики. Такая конструктивная схема используется реже, но в ней заложен большой потенциал.

Клиноременный

Этот вариант механизма получил наибольшее распространение у компаний, производящих автомобили.

Клиноременный вариатор состоит из одной (реже двух) передач. На двух валах: ведущем и ведомом установлены шкивы, через которые перекинуто кольцо клиновидного ремня. На первых порах при его изготовлении использовалась армированная резина, затем ей на смену пришли стальные конструкции.

устройство вариатора автомобиля

Устройство клиноременного вариатора автомобиля

Ведомый и ведущий шкивы состоят из двух частей: конусов, стенки которых имеют наклон около 70 градусов к оси вала. Взаимное перемещение шкивов обеспечивает изменение радиусов и, как следствие, передаточного отношения вариатора.

Для создания управляющего усилия, направленного на смещение конусов друг к другу используются пружины, давление жидкости или центробежная сила.

Принцип работы клиноременного вариатора обеспечивает непрерывность передачи потока мощности и позволяет создать оптимальные условия для работы двигателя. Так, при наборе скорости или, напротив, сбросе силовой агрегат автомобиля получает возможность работать при постоянных оборотах. Тем самым достигается заметная экономия топлива, снижается его износ и как следствие увеличивается ресурс.

Наиболее уязвимой частью такого вариатора является клиноременная передача, узел подвергается значительным нагрузкам. В настоящее время используются стальные конструкции, состоящие из пакета лент, между собой они соединяются пластинами сложной формы.

Передача усилия в таком случае происходит по всей площади контакта боковой поверхности ремня со шкивом за счет возникающего трения.

ремень вариатора

Устройство ремня вариатора

В другом варианте применяется стальная цепь, а вариатор по аналогии получил наименование клиноцепного. Каждое звено данной конструкции в своем составе имеет несколько пластинок, объединенных цилиндрическими втулками-осями, обеспечивающими минимальный радиус изгиба.

Передача усилия происходит за счет контакта боковой части цепи с рабочими поверхностями конусовидных дисков.

 

Малая площадь соприкосновения вызывает значительные нагрузки на детали, для изготовления которых применяется высокопрочная сталь. Вариатор клиноцепного типа обладает наибольшим КПД среди аналогичных конструкций.

С другой стороны его цена выше, нежели у клиноременного механизма из-за применения более дорогостоящих материалов.

как работает клиноцепной вариатор

Стальная цепь для вариатора

Автомобильные вариаторы в силу особенностей своей конструкции не могут обеспечить вращения в обратном направлении и соответственно заднего хода. Для решения данной задачи трансмиссия снабжается дополнительным механизмом, в большинстве случаев – это шестеренчатый редуктор планетарного типа. По принципу действия он совпадает с аналогичным устройством АКПП.

Тороидный

Такой механизм получил меньшее распространение, в основном его разработкой занимается японская компания Nissan. Оригинальный агрегат получил наименование Extroid и устанавливается он на ряде моделей автомобилей.

В устройстве тороидного вариатора имеются два соосных диска: ведущий и ведомый. В сечении они имеют форму равнобедренного треугольника, боковые стороны которого являются частью окружности.

как работает тороидный вариатор

Устройство тороидного вариатора

Между рабочими дисками находятся два ролика плотно прижатых  к ним своими боковыми поверхностями. Указанные элементы подвижны и могут изменять свое положение, синхронно раскачиваясь вокруг осей перпендикулярных к основному валу.

Передача усилия происходит через ролики за счет возникающей в зоне контакта силы трения. Изменение соотношения радиусов приводит к увеличению или уменьшению частоты вращения ведомого вала.

Компания Nissan спроектировала сдвоенную коробку, способную передавать усилие до 300 Нм. Это рекордный показатель для трансмиссий этого типа.

Вариатор с 1999 года устанавливается на ряд мощных заднеприводных моделей, выпускаемых для внутреннего рынка. Агрегат совмещен с планетарным понижающим редуктором, при больших скоростях передача крутящего момента происходит напрямую. В переднеприводных моделях коробка совмещается с дифференциалом и главной передачей.

Как пользоваться вариатором

Управление автомобилем, оснащенным данным видом трансмиссии, не представляет особой сложности. Последовательность действий водителя такая же, как и на автомобилях с автоматическими коробками переключения передач.

Вариатор управляется рычагом селектора, который имеет несколько основных положений. Они обозначены буквами латинского алфавита:

  • N – нейтраль ;
  • Р (parking) – парковка;
  • D (drive) – движение вперед;
  • R (reverse) — задний ход.

В некоторых продвинутых агрегатах имеется также и фиксированный режим, при котором передаточное соотношение остается неизменным. Он используется некоторыми водителями при разгоне из-за особенностей устойчивого стереотипа.

Вопрос «как пользоваться вариатором?» часто задается автолюбителями, впервые столкнувшимися с таким устройством. На деле все достаточно просто:

  • Водитель запускает двигатель и выжимает педаль тормоза.
  • На ручке селектора имеется кнопка блокиратора, которую необходимо утопить, и перевести рычаг в положение D.
  • Плавно отпускаем педаль тормоза и нажимаем акселератор.
  • Машина начинает движение и постепенно ускоряется, при этом обороты двигателя остаются неизменными.

В процессе движения водитель действует только педалями газа, ускоряя движение и тормоза, замедляя его. Никаких других манипуляций с вариатором в ходе поездки производить не нужно.

При кратковременных остановках достаточно просто выжать педаль тормоза. При более длительной стоянке с заведенным двигателем селектор переводится в положение паркинг.

Управление такой трансмиссией значительно проще, нежели механической коробкой передач.

Все изменения передаточного соотношения в вариаторе происходят автоматически под управлением электронного блока. Получить наглядный урок того, как пользоваться вариатором поможет видео ролик, приведенный в конце статьи.

Как показывает практика, быстрее осваиваются с вариатором водители, имеющие опыт управления автомобилями с АКПП и, как это ни странно, новички. Тем, кто ездил исключительно на машинах с механическими коробками, требуется некоторое время, чтобы отучиться от прежних привычек переключения передач.

Плюсы и минусы

Несмотря на сложность конструкции и дороговизну, данный тип трансмиссии получает все большее распространение. Как и любое другое устройство, вариатор имеет определенные плюсы и некоторые минусы.

Для более точной оценки механизма следует определиться с критериями, а лучше проанализировать достоинства и недостатки в сравнении с другими наиболее близкими по функциям механизмами.

Основные плюсы вариатора:

  • Непрерывность потока мощности, передаваемого от двигателя на ведущие колеса.
  • Плавное без толчков и рывков изменение передаточного соотношения.
  • Возможность обеспечения оптимального режима работы двигателя.
  • Низкий уровень шума от работающего механизма, слегка изменяющееся характерное жужжание.
  • Уменьшение расхода топлива.
  • Максимальная оптимизация нагрузок на силовой агрегат и другие элементы привода.

С другой стороны, вышеперечисленные достоинства достигаются за счет высокой сложности механизма и наличия целого ряда устройств, обеспечивающих его работу.

Это влечет за собой удорожание конструкции и увеличение эксплуатационных расходов. В вариаторы заливаются специальные трансмиссионные технические жидкости, которые обеспечивают охлаждение деталей и удаление продуктов износа из рабочей зоны.

Что лучше: вариатор или автомат?

При выборе автомобиля оцениваются его технические и эксплуатационные характеристики. Наиболее близкими по своим возможностям являются вариаторы и автоматические коробки переключения передач.

Чем вариатор отличается от автомата

Автомат и вариатор в чем разница

Сравнивая эти типы трансмиссий, специалисты обращают внимание на целый ряд особенностей каждого из названных механизмов.

Выбирая между коробкой автоматом или вариатором, учитываются их плюсы и минусы.

АКПП – более распространенный вид трансмиссии с отлаженным сервисом и достаточно высокими параметрами.

Видео — сравнение разных видов трансмиссий:

Вариатор обеспечивает максимально благоприятные условия для работы двигателя и  отличную динамику при разгоне. Не происходит переключения передач и разрыва потока мощности.

Общее потребление топлива при этом на 10 -15 % ниже, нежели у автомобиля равного по мощности с автоматической коробкой. В условиях постоянного роста цен на топливо, это обстоятельство становится достаточно весомым аргументом в пользу CVT.

Платой за это является высокая сложность агрегата и, как следствие, большие затраты на его техническое обслуживания. В нашей стране сервис для такого рода трансмиссий практически отсутствует, а цены на запасные части довольно высокие.

Отдельный разговор об эксплуатационных жидкостях, в агрегат заправляется от 8 до 10 литров специального и довольно дорогостоящего масла.

Выбирая между автомобилем с вариатором или автоматом, следует учитывать достоинства и особенности той и другой трансмиссии.

CVT имеет лучшие технические характеристики, нежели АКПП, а с другой стороны, регламентное обслуживание и ремонт его обходятся достаточно дорого. Вариатор имеет значительный потенциал для дальнейшего развития с учетом внедрения новых перспективных технологий.

Чем вариатор отличается от автоматаЕсли заметили, что пинается АКПП, причины могут быть разные. Желательно выполнить диагностику.

Как расшифровать VIN код можно прочитать здесь. Расшифровка дает много информации об автомобиле.

Что делать, если запотевают фары — https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/voditelyam-novichkam/zapotevayut-fary-chto-delat.html

Видео о различных видах трансмиссий (МКПП, АКПП, робот, вариатор), их плюсах и минусах:

Может заинтересовать:

Чем вариатор отличается от автомата
Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля

Добавить свою рекламу

Чем вариатор отличается от автомата
Как быстро избавиться от царапин на кузове авто

Добавить свою рекламу

Чем вариатор отличается от автомата
Что дает установка автобаферов?

Добавить свою рекламу

Чем вариатор отличается от автомата
Зеркало видеорегистратор Car DVRs Mirror

Добавить свою рекламу

voditeliauto.ru

Вариатор – что это такое, принцип работы, плюсы и минусы

В одной из прошлых статей мы подробно поговорили про роботизированные коробки передач с двойным сцеплением, сегодня предлагаем поближе познакомиться с таким типом трансмиссий, как вариатор. Т.к. все чаще можно встретить автомобили оснащенные бесступенчатой коробкой и понятное дело, что автолюбителей, перед покупкой автомобиля интересует вопрос надежности, ремонтопригодности и принцип работы данного вида трансмиссии. Мы постараемся подробно ответить на все интересующие вопросы исходя из нашего многолетнего опыта и информации полученной с форумов на которых владельцы обсуждали самые распространенные проблемы и делились опытом их решения.

Что такое вариатор и принцип его работы

Прежде чем говорить о плюсах и минусах такого типа кпп, нужно понять что это такое и как он работает. Данный вид трансмиссии представляет собой бесступенчатую коробку передач с плавным изменением передаточного числа, в заданном диапазоне. Впервые CVT (Continuously Variable Transmission, что в переводе – постоянно изменяющаяся трансмиссия) на автомобилях стали устанавливать в 50-х гадах, это были легковушки марки DAF. Одной из первых моделей на которой испытали работу клиноременного вариатора стал автомобиль DAF 600.

Массово устанавливаться на автомобили CTV, стала относительно недавно. В редких случаях бесступенчатую трансмиссию можно встретить на автомобилях Chrysler, Fiat, Mini, Peugeot, Opel, Mitsubishi. Куда чаще она встречается на:

  • Nissan – Xtronic и Hyper;
  • Audi – Multitronic;
  • Subaru – Lineartronic;
  • Mercedes-Benz – Autotronic;
  • Honda – Multimatic;
  • Ford – Ecotronic и Durashift CVT;
  • Toyota – Multidrive.

Почти все вышеуказанные кпп объединяет общий принцип работы. Главной задачей трансмиссии является плавное изменение передаточного числа («бесконечное» количество передач) это влияет в лучшую сторону на плавность разгона и позволило значительно снизить расход топлива, по сравнению со стандартным АКПП.

Стоит отметить, что первые бесступенчатые трансмиссии славились своей ненадежностью, а именно обрывом ремня.

На сегодняшний день можно выделить два основных типа:

  • Клиноременной

На большинстве современных бесступенчатых трансмиссиях используется гибкий клиновидный толкающий ремень из нескольких стальных лент и связанных с ними фасонных пластин в виде «бабочки». Появление металлического клиновидного ремня позволило широко использовать вариатор на автомобилях, так как он мог передавать значительный крутящий момент. Еще один вариант замены ремня, это использование цепи (клиноцепные), такой метод применяется на автомобилях марки Audi и Subaru. Металлическая цепь состоит из тонких пластин соединенных осями, это позволяет обеспечивать лучшую гибкость. На таком типе CTV крутящий момент передается торцевой поверхностью цепи при ее точечном контакте с коническими дисками, в отличие от клиноременной бесступенчатой трансмиссии.. В местах контакта возникают высокие напряжения, поэтому диски изготавливают из высокопрочной стали.

Такой вид бесступенчатой коробки передач чаще всего встречается на автомобилях марки Nissan. Его основным отличием от клиноременного, является наличие конусовидных дисков и роликов. Ведущий диск присоединен к двигателю, в то время, как ведомый к трансмиссии. Расположенные между валами ролики совершают передвижения в вертикальном направлении и вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси. Передача крутящего момента осуществляется только силами трения между тороидными поверхностями дисков и роликами.

Основные проблемы с которыми могут столкнуться владельцы автомобилей с вариатором

При всем обилие достоинств, у CVT трансмиссий есть свои существенные минусы и особенности. При должной эксплуатации и своевременном обслуживании, коробки ходят по 150 000 – 200 000 км, не доставляя особых проблем своим владельцам. Если Вы являетесь первым собственником, то боятся вам нечего т.к. гарантия позволяет быть полностью уверенным, что в случае неисправности КПП будет починена. А вот покупая автомобиль на вторичном рынке нужно быть внимательным и лучше всего перед покупкой пройти диагностику.

Недостатками можно считать:

  • дорогостоящий ремонт, как и в случае с DSG мало кто может перебрать или отремонтировать изношенные детали на профессиональном уровне. Отсюда и получается, что мастера своего дела за работу берут ощутимые денежные средства.
  • замена масла каждые 30 000 – 40 000 км. Хоть производители и рекомендуют производить замену масла раз в 80 000 км, на самом деле столь большой интервал может сказаться с негативной стороны, особенно если автомобиль покупался с пробегом свыше 120 000 км.
  • данный тип кпп не любит рваный стиль езды и резких ускорений с места, поэтому если вы любитель активного передвижения, то лучше присмотреться к покупки автомобиля с иной коробкой;
  • многих пересевших с классической автоматической трансмиссии, где чувствуется переключение передач,  по началу раздражает сама работа и исходящий шум, что обусловлено спецификой работы данной трансмиссии. Хотя современные вариаторы обучены имитировать переключение передач;
  • перегрев, обо этом стоит помнить при движении на высоких скоростях продолжительное время. При частом возникновении ошибки Slow Down стоит промыть радиатор, в случае если это не помогло то прибегнуть к радикальным мерам и установить дополнительный радиатор вариатора.

Итог

Какой можно сделать вывод? Вариаторы плотно вошли в нашу жизнь, некоторые японские производители автомобилей отказались от использования классических автоматических коробок переключения передач и полностью перешли на бесступенчатые трансмиссии CVT. Прогресс не стоит на месте и ежегодно ведутся работы по усовершенствованию, в результате чего, мы можем наблюдать более быстрый разгон, чем авто с АКПП, меньший расход топлива и более плавный ход. В пример можно привести автомобиль Tesla – автомобиль будущего на котором установлен электродвигатель и вариатор. Автомобильные эксперты предполагают, что через несколько лет эра классических автоматов с гидротрансформатором, канет в лету и останется два вектора развития – бесступенчатые и роботизированные трансмиссии.

Это может Вас заинтересовать

akppwiki.ru

что это, как работает и чем хорош вариатор?

Вариатор сегодня заслужил довольно много симпатий… и вместе с ними разочарований владельцев, которых, впрочем, не так много. Но факт остаётся неизменным: несмотря на то, что вариатор был придуман очень давно, на сегодняшний день эта система является ещё достаточно «сырой» и не до конца доработанной даже самыми ведущими автопроизводителями.

В этой статье мы рассмотрим, что такое вариатор, как работает вариатор в типичном среднеразмерном автомобиле, чем он лучше АКПП и механической коробки — всё это мы узнаем, ответив на несколько вопросов на нашем пути:

  • Чем вариатор лучше по сравнению со старой-доброй планетарной автоматической коробкой передач?
  • Из каких частей состоит вариатор и как эти части работают?
  • Какие недостатки имеет CVT по сравнению с обычными АКПП?
  • Какое впечатление производит вариатор на водителя при управлении машины с ним?
  • Какие марки и модели включают CVT?
  • Есть ли другие варианты использования CVT, кроме автомобилей?

Во-первых, давайте рассмотрим, чем отличается вариатор от автомата и сравним его с традиционной автоматической коробкой передач.

Так выглядит вариатор «вживую»
Хронология инноваций в вариаторе
  • 1490 — да Винчи показал общественности свои эскизы бесступенчатой ​​трансмиссии (к автомобилям она, разумеется, не имела в то время никакого отношения).
  • 1886 — подан первый патент на тороидальную CVT.
  • 1935 — Dodge получает патент США на тороидальный вариатор.
  • 1939 — впервые введена полностью автоматическая коробка передач на основе планетарной системы передач.
  • 1958 — Daf (Нидерланды) также начинает оснащать свои автомобили вариатором.
  • 1989 — Subaru Justy GL — первое американское производство автомобилей на вариаторах.
  • 2002 — Saturn дебютирует с коробкой-вариатором.
  • 2002 — Российские Лады (2112) получили возможность оснащаться вариатором вместо механической КПП.
  • 2014 — Всё большее число новых автомобилей иностранных марок оснащаются вариаторами, и доля рынка автомобилей на CVT приближается к доле таковых на автомате.
Основы работы АКПП для понимания работы вариатора

Если Вы читали о структуре и функции автоматов, то Вы знаете, что работа такой трансмиссии являет собой изменение отношения передач между двигателем и колёсами автомобиля в автоматическом режиме. Другими словами, совсем без коробки передач автомобили будут иметь только одну передачу — оборудование, которое позволило бы автомобилю поехать на нужной скорости, и скорость эта зависела бы только от оборотов двигателя. Представьте себя на минуту за рулём автомобиля, который оборудован только первой передачей или машины только с третьей передачей. Первый автомобиль будет достаточно быстро ускоряться с места и сможет подняться на крутой холм, но его максимальная скорость будет ограничена до нескольких десятков километров в час. Второй автомобиль, с другой стороны, сможет ехать во многих случаях и более 100 км/ч по шоссе, но практически не сможет стартовать с места, особенно, в крутые холмы.

Таким образом, трансмиссия  использует ряд передач — от низкого к высокой, чтобы сделать более эффективным использование крутящего момента двигателя на фоне изменения дорожных и скоростных условий машины. А шестерни в коробке передач могут заменяться вручную или автоматически.

В традиционной автоматической коробке передач шестерни — это буквально шестерни — взаимосвязанные, зубчатые колёса, которые помогают передавать и изменять вращательное движение и крутящий момент от двигателя к колёсам машины. Сочетание планетарных передач создаёт более различные передаточные числа, и передача может производить, как правило, до чётырех передач переднего хода в старых коробках и до 8 передач в новых коробках, а также одну передачу заднего хода. Когда циклы переключения передач сменяют друг друга, водитель может почувствовать толчки каждый раз, особенно, при быстром ускорении.

Как работает вариатор?

Если совсем не разбираться в работе вариатора, то может показаться, что внутри автомобиля сидят человечки и обеспечивают плавную езду машины — примерно как на рисунке

В отличие от традиционных автоматических коробок передач, бесступенчатая ​​коробка передач (что и есть вариатор) не имеет определённого количества передач как такового, что означает, что она не имеет зубчатых шестерён. Наиболее распространённый тип вариатора работает на гениальной системе шкивов, что позволяет наличествовать бесконечным числом передач за счёт изменений толщины между двумя валами: ведущим и ведомым — без каких-либо дискретных шагов. А теперь поподробнее о самом главном: как же работает вариатор — каков общий принцип работы CVT?

В основе работы вариатора лежит принцип рычагов. Давайте постараемся визуализировать работу вариатора (а затем взглянем на картинку ниже). Представьте себе 2 вала, находящиеся рядом друг с другом, на разных концах которых прикреплены по конусообразному наконечнику. Эти валы расположены так, что конусы расположены на одном уровне рядом друг с другом (и каждый из конусов направлен в противоположные стороны). Теперь соединим эти два вала с конусами ремнём или цепью и придумаем такую конструкцию, чтобы мы могли перемещать валы вдоль их оси (перпендикулярно этому ремню), но этот ремень или цепь оставались на одном уровне. Таким образом, мы получим самый настоящий вариатор: представим, что один из этих валов ведущий (приводится в движение двигателем), а другой — ведомый (он раскручивается первым валом). Теперь, так как наконечники у нас конусообразные, мы, смещая один из валов (например, ведомый) немного назад, уменьшим изгиб ремня вокруг него, а сместив ведущий ремень также назад, мы, наоборот, увеличим радиус изгиба уже вокруг конуса ведущего ремня. Таким образом, мы получим такую ситуацию, когда ведущему валу надо сделать всего, к примеру, 2 оборота, чтобы раскрутить ведомый вал на 10 оборотов — получается, что при одном количестве оборотов двигателя, автомобиль будет ехать очень быстро. Если мы сместим теперь оба вала, наоборот, вперёд, то мы аналогично достигнем того, что ведущий вал сделает 10 оборотов, а ведомый — всего 2, что позволит нам забраться в крутую горку, тронуться с места или тянуть за собой тяжёлый груз.

Ниже на картинке визуально представлено то, что описано абзацем выше, за исключением лишь того, что конусы в реальном вариаторе не простые, а имеют по два шкива (на каждом валу по два шкива, которые обращены друг к другу и между которыми проходит ремень):

Видите, как меняется окружность двух концов ремня по мере того, как сужаются и расширяются конусы — именно за счёт этого меняется передаточное число между двигателем и колёсами автомобиля!

Если сравнить вариатор с автоматом — точнее, с планетарной системой автоматической коробки передач, то в последней Вы увидите сложный мир передач, тормозов, муфт, масляных каналов и регулирующих устройств. Для сравнения, вариатор по своему принципу работы является истинным идеалом простоты. Большинство современных вариаторов имеют только три основных компонента:

  • Цепь высокой мощности или резиновый ремень особо состава также высочайшей прочности
  • 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведущем валу
  • 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведомом валу

Ну и, конечно же, работу вариатора очень сложно себе представить без отточенной работы бортового компьютера, который обеспечивает изменение положения шкивов в зависимости от нагрузки и скорости автомобиля. Таким образом, вариатор состоит из различных микропроцессоров и датчиков, но три компонента, описанные выше, являются ключевыми элементами, которые составляют «сердце» технологии работы вариатора.

Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, обращённых друг к другу. Ремень или цепь входит в паз между двумя конусами. В случае с вариатором клиновидные (в виде трапеции, если смотреть в разрез) ремни являются предпочтительными, если ремень выполнен из резины. Клиновые ремни, собственно, и получили своё название от того, что ремни имеют V-образное сечение, что увеличивает площадь соприкосновения и, соответственно, трение при сцеплении ремня со шкивами.

Когда два конуса шкива находятся далеко друг от друга, ремень движется глубже в образовавшейся канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда шкивы сближаются (когда диаметр уменьшается), ремень поднимается в канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива, соответственно, становится больше. В вариаторах могут использоваться гидравлическое давление, центробежная сила или натяжение пружины, чтобы создать силу, необходимую для сближения половинок-шкивов.

Шкивы с переменным диаметром должны всегда располагаться парами. Один из шкивов, известный как ведущий шкив, соединён с коленчатым валом двигателя. Ведущий шкив также называют «входным«, потому что в этом случае энергия от двигателя «входит» в коробку передач. Второй шкив называют ведомым шкивом, потому первый шкив поворачивает его.

Расстояние ремня от центра шкивов, где проходит этот ремень, известно как «радиус основного тона«. Когда шкивы далеко друг от друга, радиус основного тона уменьшается. Когда шкивы близко друг к другу, ремень поднимается, и радиус увеличивается. Отношение радиуса основного тона на ведущем шкиве к радиусу на ведомом определяет сложный механизм, управляемый компьютером. Когда один шкив увеличивает свой радиус, другой, напротив, уменьшает свой радиус, и происходит это синхронно, что позволяет удержать ремень натянутым. Поскольку эти два шкива изменяют свои радиусы относительно друг друга, они создают бесконечное число передаточных чисел — от самого низкого к максимально высокому и всему, что находится между ними. Например, когда радиус основного тона мал у ведущего шкива и большой у ведомого шкива, то скорость вращения ведомого шкива уменьшается, что приводит к более низкой передаче. А когда наоборот, то достигается более высокая передача, имеющая свой максимум. Таким образом, в теории, вариатор имеет бесконечное число «передач».

Простота и бесступенчатая природа CVTs делают его идеальным вариантом коробки и чётко даёт ответ на вопрос что лучше: вариатор или автомат. Между тем, вариаторы используются не только в автомобилях, но и для различных машин и устройств. Так, CVT использовались в течение многих лет в электроинструментах и, в частности, сверлильных станках. Они также используются в различных других транспортных средствах, в том числе тракторах, снегоходах и мотороллерах.

Пример использования вариатора в велосипедах
Как устроен клиновидный ремень?

Внедрение новых материалов делает вариаторы еще более надежными и эффективными. Одним из наиболее важных достижений была разработка и создание металлических «клиновидных» ремней для подключения шкивов в качестве замены резиновым ремням и цепям. Эти гибкие ремни состоят из нескольких (обычно от 9 до 15) тонких полос из стали, которые все вместе составляют высокопрочный состав.

Устройство клиновидного ремня

Плюсы клиновидных ремней заключаются в том, что они не скользят и очень прочны, что позволяет вариаторам работать с большими значениями крутящего момента двигателя. Они также тише, чем резиновые ремни.

Цепь и клиновидный ремень вариатора
Как работает тороидальный вариатор?

Хотя система тороидального вариатора кажется значительно более другой, все компоненты аналогичны системе вариатора со шкивами и ремнём и приводят к тем же результатам — бесступенчатой работе коробки передач. И вот как это работает:

  1. Один диск подключается к двигателю. Это эквивалентно ведущему шкиву.
  2. Другой диск соединяется с приводным валом. Это эквивалентно ведомому шкиву.
  3. Колёсики, расположенные между дисками, действуют как ремень, изменяя передаточное число, передаваемое с одного диска на другой.

Колёсики могут вращаться по двум осям. Они вращаются вокруг горизонтальной оси и наклоняются вокруг вертикальной оси, что позволяет им касаться дисков в различных областях.

Чем хорош вариатор? Все его плюсы и минусы

Вариаторы становятся все более популярными в автомобилях, и не зря. Они могут похвастаться целым рядом преимуществ, которые делают их привлекательными как для водителей, так и для экологов. В таблице ниже приведены некоторые из ключевых особенностей и плюсов вариаторов.

Особенность Плюсы
Постоянное, бесступенчатое ускорение от полной остановки до крейсерской скорости. Плавная езда, отсутствие рывков во время переключения.
Удержание машины в оптимальном диапазоне мощности независимо от того, как быстро машина едет. Улучшенная топливная экономичность.
Лучшая реакция на изменяющиеся условия, такие как наклон дороги и скорость авто. Автомобиль почти никогда не замедляется вынужденно, даже при движении в горку.
Меньшая потеря мощности в вариаторе, чем в типичном автомате. Лучше динамические показатели, чем в АКПП.
Лучшая работа оборотов двигателя. Меньшее количество выбросов.
Простота конструкции и малое количество составляющих. Меньшая масса вариатора, чем автомата.

Тем не менее, несмотря на существенные и многочисленные плюсы вариатора, он не так хорошо, как может показаться на первый взгляд. Давайте перечислим недостатки вариаторов:

  1. Вариаторы, несмотря на свою простоту, требуют всё же регулярного обслуживания, которое выходит за рамки простой диагностики. Всё дело в ремне CVT, который достаточно быстро изнашивается (это не относится только к цепным ремням), и потому его нужно менять примерно каждые 50-60 тысяч километров (в зависимости от модели авто и вариатора, соответственно, замена может понадобиться раньше или позднее). Для сравнения, только диагностическое ТО автомата требуется проводить в среднем на пробеге от 60 до 100 тысяч километров (опять-таки, цифры разнятся в зависимости от модели).
  2. В силу своей конструкции вариатор плохо пригоден для сильных нагрузок, и потому его редко используют для автомобилей, предназначенных для езды по тяжёлым дорожным условиям (внедорожников, в частности).
  3. Общий срок службы вариаторов довольно низок опять-таки в силу их конструкции.
  4. По причине под номерами 1 и 3, в общем-то ряд сервисных центров официальных дилеров попросту отказываются ремонтировать вариатор в случае его поломки, потому что нередко его полная замена намного легче. Но владельцу авто это может обойтись в цену до 30-40% от стоимости всего автомобиля.
  5. У вариатора есть некоторый эффект «задумчивости» — для переключения передач ему требуется около 1-2 секунд, что для некоторых водителей не очень комфортно.

Таким образом, отвечая на вопрос «что надёжнее: вариатор или автомат?», можно смело отдать предпочтение АКПП, несмотря на гораздо более сложную конструкцию последнего.

Автомобили с вариаторами были распространены в Европе в течение многих лет. Но потребовалось некоторое время, чтобы технология вариаторов закрепилась в России. Сегодня всё больше водителей предпочитают автомобили на вариаторах.

Между тем, у вариатора есть ещё один ключевой плюс. просто взгляните на изображение ниже и сравните диапазоны движения стрелок тахометра при езде машины в горку:

howcarworks.ru

Что такое вариатор?

Содержание статьи

Для того, чтобы понять, что такое вариатор и его место в современных механизмах, сначала дадим определение редуктору. Редуктор – это механизм, который передает и преобразует крутящий момент. Основными параметрами редуктора являются: КПД, передаточное число, максимальная передаваемая мощность.

Простейшим редуктором является механизм из двух сцепленных зубчатых колес, установленных на валах в общем корпусе, либо из двух шкивов, соединенных гибким ремнем. Редуктор передает вращение от одного механизма другому. Классический пример: передача вращения от двигателя к колесам.

Если редуктор имеет возможность ступенчатого переключения между разными передаточными числами, то его обычно называют коробкой переключения передач (КПП). По методу управления КПП бывают ручного переключения – механическая КПП (МКПП) и автоматического переключения (АКПП). АКПП в свою очередь могут подразделяться на разные подвиды.

Редуктор с плавным изменением передаточного числа называется вариатор (от латинского variator – «изменитель»). Его можно условно назвать КПП с бесконечным количеством ступеней переключения.

Современные вариаторы условно относят к АКПП с бесступенчатым переключением передач, хотя логичнее их выделить в отдельный вид.

На современной технике можно выделить 4 основных применяемых типов КПП:

  • МКПП (механика)
  • Гидравлическая АКПП (классический автомат)
  • Роботизированная АКПП (робот)
  • Вариатор (вариаторная АКПП)

На страницах нашего сайта мы будем рассматривать только вариаторные коробки передач.

История вариатора

Сам принцип вариатора был придуман еще Леонардо да Винчи в 1490 году, а первый патент на вариатор был выдан в конце 19 века.

Применение вариаторов на серийных автомобилях началось в 50-х годах 20 века – это были автомобили под маркой DAF.

Несколько десятилетий вариаторы не могли найти широкого распространения и применялись очень редко и, как правило, на автомобилях и мототехнике с небольшой мощностью двигателя из-за ограничений по передаче большого крутящего момента, а также на прочих механизмах, где альтернативы вариаторам не было.

Сегодня вариаторы переживают второе рождение. Новые материалы и технологии позволяют вариаторам достичь требуемого уровня надежности и снимают многие ограничения, которые не возможно было обойти раньше.

В будущем вариаторы, несомненно, смогут заметно потеснить так привычные нам механические и автоматические коробки передач. И это уже заметно прямо сейчас.

Типы вариаторов

Вариаторы по своему устройству делятся на несколько видов. Вот некоторые из них:

  1. Фрикционные вариаторы
    • Лобовые
    • Конусные
    • Шаровые
    • Многодисковые
    • Тороидальные
    • Волновые
    • Дискошариковые
    • Клиноременные
  2. Вариаторы зацепления
    • Цепной
    • Высокомоментный

В современной технике широкое применение нашли только: клиноременные, цепные, конусные и тороидальные вариаторы. Остальные типы вариаторов применяются достаточно редко.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом вариаторов по сравнению с другими коробками передач является плавность изменения передаточного отношения. Это позволяет двигателю всегда работать на оптимальных оборотах.

Из первого преимущества вытекает также экономичность по сравнению с классической АКПП.

Немаловажным фактором для комфортной езды является отсутствие типичных рывков переключения между передачами и отсутствие потерь времени на переключение.

Вариаторы, как правило, очень компактны – это еще один плюс в копилку этого типа коробки передач.

Из минусов вариатора можно отметить меньший по сравнению с другими КПП максимальный передаваемый момент и дороговизну обслуживания.

Первый недостаток накладывает ограничение для применения вариаторов на внедорожниках, хотя некоторые современные вариаторы «переваривают» уже мощность двигателя более 200 л.с.

А второй недостаток вытекает из-за сложности ремонта и настройки вариатора, а также из-за цены расходных материалов и запчастей.

Еще одним спорным недостатком считается низкая надежность вариатора по сравнению с классическими коробками.

Применение вариаторов

Где сегодня применяются вариаторы? Вариаторными механизмами сейчас оснащаются:

  • Автомобили
  • Мотоциклы
  • Мотороллеры
  • Скутеры
  • Квадроциклы
  • Гидроциклы
  • Снегоходы
  • Конвейеры
  • Станки
  • Мешалки
  • Прочие механизмы

Альтернативы вариаторам

Вариатор не единственное решение для реализации бесступенчатой передачи. Альтернативными вариантами являются:

  • Электрическая передача
  • Гидрообъемная передача
  • Гидродинамическая передача
  • Комбинированная трансмиссия

Каждое из решений применимо в тех или иных случаях и заслуживает отдельного обсуждения вне рамок проекта «ПроВариаторы.ру».

А напоследок предлагаем вам посмотреть видео на тему «Что такое вариатор»:

А вот в этом видео очень наглядно как работает вариатор на примере мотоцикла:

provariatori.ru

КПП вариатор: что это такое

Как известно, сегодня автоматическая трансмиссия может быть представлена несколькими вариантами: АКПП или «классический» автомат, роботизированная коробка с одним или двумя сцеплениями (РКПП типа АМТ или DSG), а также вариатор СVT.

При этом среди других типов автоматов именно вариаторная коробка передач значительно отличается по своему устройству и  принципу работы. Далее мы рассмотрим, что такое КПП вариатор, какие особенности можно выделить, а также отметим основные преимущества и недостатки вариатора.

Читайте в этой статье

Вариатор КПП: что это такое и как работает

Начнем с того, что коробка CVT (Сontinuosly Variable Transmission, что дословно означает постоянно изменяющаяся передача) была изобретена несколько сотен лет назад. Дело в том, что основные принципы ее работы были заложены самим Леонардо Да Винчи.

В основу были положены два конуса, направленные в разные стороны более узкими частями. Между конусов натягивался ремень. Эту конструкцию сначала использовали на мельницах. Затем, спустя 400 лет, такой же принцип передачи использовался в устройстве промышленных станков.

Что касается автомобиля, первым данное решение внедрил инженер из Голландии Хуберт Доорн. Именно он создал первый вариатор для автомобиля. Такая бесступенчатая трансмиссия называлась Variomatic и ставилась на автомобили DAF в 1958 г.

Далее остальные производители обратили внимание на вариатор, после чего коробка данного типа стала появляться на разных моделях, составляя конкуренцию распространенным гидромеханическим АКПП. 

  • Если говорить об устройстве вариатора, такая коробка является бесступенчатой. Простыми словами, привычных ступеней (передач, скоростей) агрегат не имеет. Как уже говорилось выше, в основе лежит пара шкивов (ведущий и ведомый).

Шкивы расположены напротив друг друга, между ними натянут ремень или металлическая цепь. Конусы вариатора являются не цельным элементом, так как имеют раздвижные части.

В момент, когда ведущий шкив максимально сдвинут, ремень вращается по большому диаметру. В результате передаточное число самое большое (аналогично 1 передаче на ступенчатых коробках). Соответственно, когда ведущий шкив раздвинут, вращение ремня осуществляется по малому диаметру, что является аналогом повышенных передач (пятой или шестой).

Возможность сдвигать и раздвигать шкив позволяет плавно и динамично изменять передаточное число, как будто условных ступеней (скоростей) огромное количество. Результат — плавная работа трансмиссии, постоянная уверенная тяга, отсутствие каких-либо рывков, задержек и пробуксовок при переключениях.

Благодаря таким особенностям вариатор CVT является не только комфортным и динамичным решением, но и достаточно экономичным, так как передача крутящего момента происходит с большой эффективностью.

Показатель КПД вариатора выше по сравнению с АКПП, так как уменьшены потери при передаче момента от ДВС на коробку, передаточное число изменяется плавно с учетом нагрузок и условий при движении ТС.

Коробка вариатор: недостатки

Как может показаться, КПП вариатор — это лучший вариант автоматической трансмиссии с учетом всех плюсов. Однако на практике все немного иначе. 

Прежде всего, вариатор предельно чувствителен к нагрузкам, а также к качеству и состоянию трансмиссионного масла. Особого внимания агрегат требует и в рамках сервисного обслуживания.

Как правило, производители рекомендуют менять масло в вариаторе каждые 60-80 тыс. км. пробега, однако на практике замену масла в CVT оптимально выполнять каждые 30-40 тыс. км. в зависимости от индивидуальных условий эксплуатации и нагрузок.

Параллельно необходимо использовать только высококачественные и отдельно рекомендуемые самим производителем коробки трансмиссионные масла для вариатора CVT. Не допускается замена на более дешевые аналоги, нерекомендуемые жидкости, смешивание масел для вариатора и т.д. Также  во время замены нужно менять и масляный фильтр.

Игнорирование данных правил приводит к серьезным неисправностям:

  • загрязнение/повреждение каналов гидроблока;
  • проблемы с маслонасосом вариатора и падение давления масла;
  • повреждения шкивов и валов вариатора, пробуксовка ремня/цепи;
  • усиленный износ всех трущихся и нагруженных поверхностей, задиры на валах;
  • износ в ряде случаев приводит к обрыву цепи/ремня вариатора, при этом обломки разрушают агрегат;

Также добавим, что CVT управляется при помощи ЭБУ АКПП, а также исполнительных устройств и механизмов. При этом большое количество сложной электроники в устройстве вариатора часто становится причиной сбоев и поломок. Нередко сбои в работе двигателя и разных систем ЭСУД также влияют на работу КПП вариатор.

  • Что касается общего ресурса вариатора, срок службы агрегата данного типа сильно зависит не только от обслуживания, но и от того, как владелец эксплуатирует автомобиль. Важно понимать, что вариатор не рассчитан на работу с мощными двигателями, а также не предполагает езду в режимах не только постоянных пиковых, но и даже средних нагрузок. Рекомендуем также прочитать статью о том, какая коробка лучше, вариатор или автомат. Из этой статьи вы узнаете об отличиях вариатора от АКПП, а также на что обратить внимание при выборе типа трансмиссии с учетом определенных особенностей.

Простыми словами, это коробка для спокойной размеренной езды (без резких разгонов, высоких оборотов двигателя, пробуксовок и т.д.). Также для увеличения срока  службы вариатора не рекомендуется буксировать прицеп или другие автомобили, перевозить на машине с данным типом АКПП тяжелые грузы.  

Как правило, если не менять масло своевременно и «жестко» эксплуатировать автомобиль, в этом случае вариатор может не выходить и  80-100 тыс. км. Также на 100-120 тыс.км. следует в обязательном порядке заменить ремень вариатора, так как существует риск его обрыва со всеми вытекающими последствиями.

Еще нужно помнить, что коробка-вариатор достаточно сложная и дорогая в ремонте. Часто возникают сложности с подбором запчастей на вариаторную КПП, далеко не всегда удается качественно восстановить (отреставрировать) поврежденные детали и т.д. Как правило, ремонт вариатора обходится дороже, чем АКПП.

Что в итоге

Чтобы суммировать, преимущества вариатора заключаются в динамичном разгоне, высоком КПД и сравнительно небольшом расходе топлива. Так как физических передач нет, плавность хода находится на самом высоком уровне (водитель не ощущает момента переключения).

Также машиной с вариатором легко управлять, так как тяга всегда предсказуема (в отличие от АКПП, где часто возникает задержка при переключении, в случае с вариатором можно спрогнозировать, каким будет ускорение независимо от скорости движения и включенной передачи).

Теперь о недостатках вариатора. Агрегат сложный, дорогой в ремонте, требует квалифицированного и своевременного обслуживания. Такая коробка не рассчитана на агрессивную езду и тяжелые условия эксплуатации.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на вариаторе правильно. Из этой статьи вы узнаете о тонкостях и нюансах, которые нужно учитывать при эксплуатации CVT, а также как продлить срок службы вариаторной трансмиссии и избежать преждевременного ремонта вариатора.

Масло нужно часто менять по сравнению с «классическими» АКПП, для замены используется специальная и дорогая жидкость. Оригинальное трансмиссионное масло для вариатора зачастую сложно достать, при этом доступные аналоги использовать не рекомендуется. Также каждые 100-120 тыс. необходимо менять ремень вариатора, причем операция достаточно затратная.

Как видно, c одной стороны вариатор CVT лучше  гидромеханических АКПП благодаря разгонной динамике, экономичности и плавности хода.  При этом основными недостатками принято считать небольшой ресурс, а также дороговизну ремонта. Хотя некоторые производители сегодня стремятся повысить надежность (например, вариатор X-Tronic), в целом уверенным конкурентом АКПП в плане надежности  такой агрегат назвать нельзя.

Напоследок отметим, что если приобретается новый автомобиль, вариатор вполне можно рекомендовать. Однако в случае покупки б/у авто с пробегом больше 100 тыс. км оптимально рассматривать модели с классическими АКПП. Данная коробка более ремонтопригодна,  сам  ремонт и последующее обслуживание обходится дешевле. Также средний ресурс АКПП на 30-50% больше, чем у вариаторов.

Читайте также

krutimotor.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о