Без ступеней и переключений: вариатору 60 лет

Без ступеней и переключений: вариатору 60 лет

Многое в технике считалось фантастикой или голой теорией, пока не приходило время новых технологий и революционных решений. Яркий пример – бесступенчатая трансмиссия, ядром которой является вариатор. Его главное достоинство – плавное, бесступенчатое изменение передаточного числа.

Хорошо забытое старое

Вариатор сегодня многим представляется новым решением. Однако это совсем не так, принцип его конструкции придуман еще в 1490 году гением эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Среди его эскизов – изображение конструкции из двух конусных валов, расположенных вершинами навстречу друг другу на параллельных осях.

Первые патенты на вариаторы были выданы в США в XIX веке.

Обозначилось два основных вида вариаторов, пригодных для практического использования, – клиноременный и торовый. При том, что у них различаются способы передачи и изменения крутящего момента, имеются и общие сходные компоненты – устройство соединения с двигателем (многодисковая муфта, гидротрансформатор) и реверсивный блок (планетарный редуктор заднего хода).

Так получилось, что серийно клиноременный вариатор начали устанавливать в первую очередь на мотоциклы, а не на автомобили. Пример – 500-кубовый Rudge-Multi 1910 года с кожаным клиновым ремнем. Правда, его вариатор был с ручным управлением. Позже, со второй половины 40-х годов XX века, мотоциклы и мопеды оснащали усовершенствованными вариаторами. А в настоящее время почти вся легкая мототехника типа скутеров, как и снегоходы, ездит на клиноременных вариаторах.

Ставить вариаторы на автомобили попробовали в 30-е годы XX века, но широкого распространения они не получили.

Двойной эффект

Довести клиноременный вариатор до технического уровня, позволяющего установить его на серийный автомобиль, удалось Хуберту ван Дорну – основателю компании DAF. В 1958 году состоялся официальный дебют малолитражного DAF-600, в котором было реализовано несколько передовых для того времени решений. Главное из них – клиноременный вариатор Variomatic, причем двойной: каждая пара шкивов обслуживала свое ведущее колесо. Так что агрегат выполнял и роль дифференциала. Изменение передаточного числа вариатора, то есть синхронное сдвигание-раздвигание половинок конических шкивов в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки, обеспечивали центробежный и вакуумный регуляторы. Диапазон передаточных чисел у вариатора получился 4,5, что позволяло 19-сильному DAF-600 разгоняться до 90 км/ч, при этом средний расход топлива не превышал 6 л/100км.

Толкающий ремень

Все бы хорошо, но резиновый ремень не мог передавать большую мощность и к тому же быстро изнашивался. В 1980-е годы стало понятно, что для конкуренции с обычными АКП требуются новые решения. Вскоре исследовательский центр DAF создал металлический многозвенный клиновый ремень. Своими наборными пластинами он цепко держал сцепление с коническими шкивами и по сравнению с резиновым «предком» практически не изнашивался, а также передавал значительно больший крутящий момент. По такому пути пошли многие фирмы.

Попутно внедрялось электронное управление перемещением шкивов, появлялись новые устройства для плавного трогания, устанавливаемые между двигателем и вариатором. Например, фирма ZF в вариаторе VT-1 Ecotronic использовала для этого многодисковую муфту в масле. Передаваемый этой трансмиссией момент достигал 170 Нм. Сейчас в качестве соединительного звена чаще всего применяют гидротрансформатор.

Как же удалось обеспечить надежное сцепление многозвенного ремня со шкивами и долговечность? Конечно, выбор материалов и термообработка поверхностей имели большое значение. Но все-таки ключевую роль здесь сыграла рабочая жидкость, которая заливается в вариатор. Это не просто смазка. Был изобретен рецепт специального высокотягового масла, так называемого трактанта, со сложными свойствами. Скользящие пары трения и качения (пластины между собой, подшипники) оно смазывает, а парам с высокими контактными давлениями (ребра пластин ремня) не дает проскальзывать. Важно, чтобы масло было нагрето до нужной температуры (70–100о С), иначе есть риск срыва в скольжение и «фрезерование» конусных поверхностей шкивов. Для быстрого выхода на нормальный тепловой режим на начальном этапе движения применяются специальные подогреватели масла.

Связанные одной цепью

Вариаторы с многозвенным пластинчатым толкающим ремнем получили широкое распространение, позволили передавать крутящий момент до 300 Нм, а их ресурс достиг 100–150 тыс. км. Для того чтобы поднять планку допустимого крутящего момента и увеличить ресурс, требовалось внедрение в конструкцию кардинальной инновации. Это произошло, когда в гонку технологий включилась компания Audi, использовавшая наработки фирмы PIV. В 1999 году вместо ремня, набранного из пластин, начали применять стальную многорядную цепь – вариатор назвали клиноцепным. Принципиальное отличие – в контакт с коническими поверхностями шкивов теперь вступали не торцы пластин, а оси звеньев цепи. Давление в местах контакта возросло – повысились возможности по передаче большого крутящего момента, у вариатора Multitronic фирмы Audi он достигал 330 Нм! К тому же цепь способна сгибаться по меньшим радиусам (от 25 мм), чем ремень (от 30 мм), таким образом удалось расширить диапазон передаточных чисел, а также снизить внутренние потери и, следовательно, поднять КПД, приблизившись по уровню потерь к механическим коробкам.

Позже клиноцепную конструкцию использовали и инженеры Subaru в вариаторе Lineartronic, который способен передавать крутящий момент до 400 Нм.

Роликом по бублику

Еще один тип вариаторов, все-таки получивший практическое применение в серийных автомобилях, – торовый. Он состоит из двух соосных дисков – ведущего и ведомого, рабочие поверхности которых имеют торообразную форму. По ним перекатываются ролики, передающие крутящий момент. Когда ведущий диск обкатывается роликами по меньшему радиусу, а ведомый – по большему, получается высокое передаточное число (аналог первой передачи), и наоборот. Плавное изменение передаточного числа производится за счет наклона роликов в ту или другую сторону. Еще одна особенность – ведущий и ведомый валы вращаются в противоположные стороны. За разработки всерьез взялась японская фирма JATCO в кооперации с подшипниковой компанией NSK. Тороидные вариаторы выбрал Nissan: в 1999 году вариатор Extroid установили на модели Cedric/Gloria, а несколько позже – на Skyline. Торовый вариатор примерно на 10% экономичнее традиционного «автомата» и способен на передачу больших крутящих моментов. Однако он сложен, чрезмерно требователен к точности геометрии и твердости рабочих поверхностей, а потому оказался дорогим в производстве и широкого распространения не получил.

Все для человека

Когда конструкции вариаторов на серийных автомобилях довели до регулярного применения, вдруг выяснилось, что многих водителей беспокоит психологическая неувязка. При разгоне автомобиля с вариатором обороты двигателя практически не меняются. Ведь вариатор выбирает самый выгодный режим работы мотора, и менять его становится незачем. Водителям это создавало дискомфорт. Ну что поделаешь, для производителя желание потребителя – руководство к действию. Вариаторы стали снабжать фиксированными ступенями – виртуальными передачами, которые водитель может выбирать самостоятельно. Впервые ручное переключение между фиксированными передаточными отношениями вариатора внедрила компания Nissan в 1997 году. Тему продолжили другие производители. Эта функция имеет и практический смысл – ручное включение фиксированных передач помогает эффективно тормозить двигателем – на скользких спусках, например.

Прогресс технологий способствовал и увеличению ресурса вариаторов. При щадящей эксплуатации и правильном обслуживании пробег вариаторов достигает 200 тыс. км и более, однако добиться такого же ресурса, как у традиционных АКП, пока не удалось. Зато есть преимущества по КПД – и, соответственно, по динамике и экономичности. Вариаторы с металлическим толкающим ремнем и клиноцепные обладают КПД 0,8–0,9, а у торовых он достигает 0,95.

Только эксперименты

В СССР тоже вели работы по проектированию и исследованию автомобильных вариаторов. Известный популяризатор науки и техники доктора технических наук профессор Нурбей Гулиа в середине 1960-х годов придумал свою бесступенчатую трансмиссию, включающую вариатор и маховичный рекуператор механической энергии. Дело дошло даже до ее установки на опытный образец УАЗ-450. Но советский автопром не был готов освоить производство перспективных силовых агрегатов.

Позднее профессор Гулиа вместе с учениками разработал планетарный многодисковый вариатор, а затем планетарный супервариатор с очень широким диапазоном передаточных чисел (до 20!) и фантастическим КПД, достигающим 98%. Однако схема получилась сложной и громоздкой и вряд ли дойдет до производства.

Доля растет

В 2012 году доля автомобилей с вариаторами в мировом производстве превысила 10%, а в 2017 году составила уже 11,7%. По прогнозам, к 2020 году весьма вероятно возрастание количества таких машин до 14%. Вариатор, как и трансмиссии с двумя сцеплениями, постепенно отвоевывают рынок у традиционных механических трансмиссий.

5 кроссоверов с самым надежным вариатором

Вариатор – подвид АКПП, придуманный много лет назад, но широкое распространение получил только сейчас. Он не предусматривает неприятных толчков при трогании и «переключении» (в устройстве попросту нет таковых переключений). Вариатор плавно и непрерывно меняет передаточное число, учитывая замедление или разгон авто. Такой тип коробки передач «заточен» для поездок по городу с редкими вылазками на дачу или природу.

Вариатор не подходит тем, кто любит искупать машину в грязи, динамично стартовать на светофорах и часто пробуксовывать. К тому же, у него относительно небольшая «перевариваемая» мощность мотора. Поэтому, не случайно эта коробка в первую очередь устанавливалась на автомобили бюджетного класса. Мы же рассмотрим рейтинг кроссоверов разных марок с самыми надежными вариаторами, учитывая мнения экспертов и отзывы многочисленных пользователей.

История создания вариатора

Стенд, наглядно демонстрирующий работу вариатора

Вариатор – это далеко не новшество. Идея бесступенчатой коробки передач пришла в голову самому Леонардо да Винчи более пятиста лет назад. Впервые же патент на вариатор был зарегистрирован в конце XIX века. Тем не менее, такой тип трансмиссии не сразу начали использовать на автомобилях. Причиной этому была высокая цена, большие размеры и небольшой срок эксплуатации.

Читайте также: Трехмиллиметровая глубина протектора летних шин

С тех пор вариатор претерпел глобальные изменения. Однако еще долгое время такой тип КПП использовали только на скутерах, мопедах и снегоходах. Основной причиной такого положения дел был ремень, который не выдерживал больших нагрузок и быстро рвался. В настоящее время эту проблему частично решили. Сегодня многие автоконцерны, такие как Дженерал Моторс, Хонда, Ниссан специализируются на разработке трансмиссии типа CVT.

Коротко о истории создания бесступенчатой коробки передач

Вариаторные коробки передач иногда называют бесступенчатыми или по английской аббревиатуре CVT.

Изобретение вариаторной передачи датировано 1886 годом, когда и был выдан патент на этот механизм. Но активно стали ее применять только более полвека спустя, в 50-ых годах, для привода вспомогательных двигателей электрогенераторов в авиационной промышленности.

Затем вариаторные коробки передач начали устанавливать на скутеры, так как позволяли упростить управление коробкой передач. На автомобили же бесступенчатые трансмиссии пришли вместе с моделью 600 от голландской компании DAF.

Рекомендуем: Проверка стартера

Именно эта машина, с еще резиновым ременным приводом считается родоначальником бесступенчатых трансмиссий в автомобильной промышленности.

В конце 80-ых, марки Ford и Fiat так же налаживают производство вариаторных коробок передач но уже с металлическим ремнем, а после них и все остальные мировые бренды подтягиваются к этому тренду.

Целый ряд автопроизводителей выпускает вариаторные коробки и конечно присваивает им свои названия:

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

Как работает вариатор?

Традиционные трансмиссии используют строго определенный набор передач. К примеру, на механике задано 5 передачных чисел, на автомате их до 8. Эти коэффициенты включаются в зависимости от дорожной обстановки: с низкой передачи, как правило, начинается движение; средние включаются во время ускорения и т.д. В обычных КПП мы не можем изменить количество передач. К примеру, нет такой передачи, как 2,5 или 3,75. Автомобиль должен ехать на второй либо третьей передаче. Вариатор – коробка передач с бесчисленным количеством коэффициентов. Это значит, что трансмиссия может выбрать любое значение от минимального и до максимального.

АКПП вариатор устроен следующим образом: два шкива переменного диаметра соединены ремнем, который испытывает наибольшую нагрузку. По этой причине ремень на современных вариаторах трудно назвать ремнем. Эта запчасть представляет собой металлическое массивное устройство, которое очень напоминает гусеницу. Один шкив в вариаторе соединен с двигателем и является ведущим, когда как другой (ведомый) с колесами. Шкивы представляют собой конусы, которые острыми вершинами «смотрят» друг на друга. Эти конусы постоянно находятся в движении. При сближении шкивов ремень начинает двигаться по большому периметру, когда как при их раздвижении по малому. За счет такого устройства передаточные числа меняются плавно и в весьма широком диапазоне.

Типы вариаторов

Внутренне устройство клиноременного вариатора

Вариаторы можно классифицировать на три типа:

• Клиноременные являются самыми распространёнными. Его устройство и принцип работы были рассмотрены нами выше.
• Тороидальные в отличие от клиноременных имеют два вала с особой тороидной поверхностью и между ними проходит не ремень, а ролики. От положения этих роликов и зависит передаточное число вариатора.
• Гидростатические вариаторы работают абсолютно по другому принципу. Эта технология базируется на насосах переменного объема, которые транспортируют жидкость в гидростатические моторы, которые, в свою очередь, превращают эту жидкость во вращательное движение.

Вариатор — принцип действия, типы вариаторов

конструкторские усовершенствования стали причиной того, что появилось несколько принципов работы этого устройства:

Клиноременная конструкция. Вращение коленчатого вала передается на движители с помощью одного или двух прочных ремней. Изготовляются по специальной технологии для обеспечения высокого рабочего ресурса. Такая ременная передача смонтирована на двух шкивах, состоящих из пар конусных дисков.

Читайте также: Какое масло заливают в раздаточную коробку

Хитрость такого конструкторского решения заключается в переменном диаметре шкивов. Уменьшение и увеличение размера конусов происходит при участии гидравлической системы, центробежной силы и пружинных опор. Конусы размещены под уклоном, позволяющим минимально снизить силу трения.

Одни из первых таких трансмиссий часто выходили из строя по вине выработки ремня. Современное автомобилестроение производит ременные передачи по инновационным технологиям, обеспечивающим ресурс работы до 2000000 пройденных километров. Изготавливают ремни путем плетения специальной проволоки, набора и скрепления между собой стальных пластин. При этом такая передача обладает хорошей гибкостью. Именно эти технические решения позволили отнести такую КПП в разряд отдельных типов трансмиссий.

Вариаторы с клин-цепным приводом. В качестве ремня используется звеньевая цепь, имеющая хорошую гибкость. При этой системе конусные шкивы выполняют из специальных видов стали по причине высоких нагрузок. Такая схема и принцип действия вариатора имеют высокий КПД. А все потому, что потери энергии значительно снижаются.

Преимущества и недостатки вариатора

Преимущества вариатора позволили этой модели бесступенчатой трансмиссии выйти в серийное производство.

• Автомобиль, оснащенный вариатором, набирает скорость плавно, без каких-либо рывков и скачков.
• Вариатор позволяет машине экономить время при разгоне, так как такой КПП не требуется переключать скорости.
• В отличие от механических коробок, вариатор плавно начинает движение, не откатывается на подъемах и не глохнет в пробках или на светофорах.
• Как и в автоматических КПП, автомобиль с вариатором имеет всего две педали и им также легко управлять.
• Даже при разгоне вариатор не издает много шума.
• Благодаря плавному ходу и динамичному разгону вариатор расходует меньше топлива, чем привычные нам коробки передач.
• Вариатор выпускает в атмосферу намного меньше вредных веществ в отличие от своих собратьев – автомата и механики.

Наряду с преимуществами вариатор имеет и свои недостатки, которые могут стоить водителю больших хлопот.

• Автомобиль с бесступенчатой трансмиссией не может длительное время двигаться с максимальной мощностью и на высоких оборотах.
• Вариатор требует пристального внимания. Менять масла и фильтры придется довольно часто, как минимум один раз на каждые 30 000 километров.
• В вариатор необходимо заливать специальную жидкость, которая влияет непосредственно на работу самого ремня. Стоит она недешево и в настоящее время ее не так-то просто приобрести.
• Грубая эксплуатация (резкие движения, экстренное торможение) может способствовать быстрой поломки вариатора.
• Бесступенчатую КПП можно устанавливать только на легковые автомобили мощностью до 220 лошадиных сил.
• Ремонт вариатора может обойтись несколько дороже того же автомата. К тому же найти в России специализированные СТО и опытных мастеров, которые бы разбирались в устройстве вариатора, довольно сложно.
• Если хотя бы один из датчиков выйдет из строя, это может негативно отразиться на работе всей КПП.

Вариатор в мировом автомобилестроении

В мировой практике вариаторы все чаще устанавливаются на современные автомобили. Очень популярен CVT в японском и немецком автомобилестроении.

Многие производители, разрабатывая новые модели бесступенчатых КПП, позиционируют их на рынке под собственными названиями, но сущность механизма, в целом, остается неизменной. Наиболее популярны следующие модели:

• Для японских автомобилей — Multimatic (Honda), Multidrive (Toyota), Lineartronic (Subaru), Xtronic (Nissan);
• Для немецких моделей — Multitronic (Audi), Autotronic (Mercedes-Benz);
• В США вариаторы известны, как Durashift CVT или Ecotronic (Ford).

Отечественные автолюбители относятся к CVT довольно скептически. Это обусловлено рядом недостатков:

• Передача крутящего момента в вариаторе происходит за счет силы трения, а потому их не используют в автомобилях с мощными двигателями;
• Высокая стоимость обслуживания — дорогостоящее масло и фильтр;
• Плохая ремонтопригодность;
• Буксировать автомобиль, на котором установлен вариатор CVT, можно только на эвакуаторе, либо с помощью частичной погрузки ведущей оси.

Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:

• Плавность движения;
• Хорошая динамика разгона;
• Экономичный расход топлива;
• Простота конструкции;
• Низкий вес;
• Относительно невысокая стоимость.

Автомобили, на которых установлен вариатор CVT, в большей степени предназначены для передвижения по городу, где механизм полностью раскрывает свои плюсы, обеспечивая максимальный комфорт. Они стали хорошей альтернативой гидромеханической АКПП, хотя срок службы вариатора чуть ниже и редко превышает 150 000 км.

Рекомендуем: Какое моторное масло лить в двигатель: синтетику или полусинтетику?

(3 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка…

Советы по эксплуатации вариатора

Вариатор значительно упрощает управление авто, но требует ухода

Если Вы являетесь обладателем автомобиля, оснащенным вариатором, или только задумываетесь об этом, тогда Вам необходимо знать некоторые правила его эксплуатации.

Читайте также: Преимущества использования проектора на лобовом стекле авто

• Регулярно следите за уровнем жидкости и масла, а также не забывайте проверять все фильтры. В случае необходимости меняйте их вовремя.
• В холодное время года автомобиль необходимо не спеша прогреть. И делать это следует либо в нейтральном положении, либо в движении на очень маленькой скорости. В парковочном же состоянии масло в двигатель не поступает.
• Следует пристально следить за работой всех датчиков и регулярно проверять, нет ли обрыва в проводке.

Вариатор: отзывы владельцев

Судя по отзывам тех автолюбителей, которые только планируют приобрести автомобиль, но не могут выбрать – вариатор или АКПП, можно сказать, что народ еще с большим недоверием относится к бесступенчатым трансмиссиям. Однако водители, которые уже опробовали это новшество на себе, оставляют самые положительные комментарии. По их мнению, такие автомобили лучше разгоняются, тише едут и меньше топлива расходуют. Среди минусов отмечают дорогую жидкость для вариатора, непростой ремонт и то, что к такому автомобилю нужно еще привыкнуть.

Трансмиссия XTRONIC CVT

Вариатор Toyota Prius

Автоконцерн Ниссан уже не первый год занимается разработкой вариаторов для своих машин. В 2013 году компания представила миру усовершенствованную модель бесступенчатой коробки передач XTRONIC CVT. Эта трансмиссия была предназначена специально для двигателей средней мощности и объемом до 3,5 литров. Новая трансмиссия по сравнению с предыдущей моделью КПП экономила примерно на 10% больше топлива, потери на трение также уменьшились почти на 40%.

Новая технология позволила увеличить срок эксплуатации этой системы, детали уже не так быстро изнашивались. XTRONIC CVT уже начали устанавливать на такие автомобили в линейке Nissan, как Altima американского происхождения и Teana, модели из Поднебесной. Работа вариатора на этих автомобилях происходит в тандеме со специальной системой «Adaptive Shift Control», которая подстраивается под индивидуальный режим управления водителя.

Вариатор, его применение, положительные факторы

Обеспечивается плавным передаточным отношением и плавный набор хода авто, нет рывков. Узлы трансмиссии служат более длительный срок, чем в ступенчатой коробке передач. Когда сравнивать вариатор с АКПП, то конструкция их проще, что позволяет делать ремонт своими руками.

Вариатор на автомобиле нежелательно часто использовать на максимальных нагрузках, не стоит применять на этих авто и «спортивный» режим вождения, с частыми рывками, торможениями. Идеальное и долговременная работа его, это когда машина эксплуатируется в спокойном вождении, плавно.

На современных автомобилях применяется два вида вариаторов:

Клиноременная передача состоит из 2 шкивов, между которыми натянут ремень особенного изготовления. Первый шкив соединяется с двигателем машины (ведущий), второй шкив (ведомый) соединяется с ведущими колесами автомобиля. Применяются раздвижные шкивы, они состоят из 2 половинок, когда они сближаются, ремень выталкивается, а когда раздвигаются, он проваливается. Происходит синхронное изменение радиусов вращение, с увеличением на одном шкиве, делается уменьшение на другом шкиве. Этим достигается плавность передаточного отношения .

Несмотря на простоту, применение вариатора в автомобилях началось недавно, этому способствовало изобретение специального ремня. Простой ремень для этих целей не годится.

Ремень для вариатора с клиноременной передачей
делается из 2 металлических лент. на которые нанизываются пластинки, из металла имеющие специальную форму. Когда звенья ремня прижимаются друг к другу, происходит передача усилия толканием их ведущим шкивом.
В некоторых технических самоходных машинах применяется цепная передача вместо клиноременной, отличий по принципу работы нет, кроме одного, цепь передает тянущее усилие и мощность через торцы осей звеньев цепи, выполненных в скошенном виде.

Для большей передачи крутящего момента применяются торовые вариаторы, по сравнению с клиноременными передачами. Для них сохраняются недостатки, имеющиеся в клиноременных передачах, усилие как в одной, так и во второй передаче происходит при помощи трения.

Вариаторы надежны, но не простят небрежную эксплуатацию. Какие проблемы есть у кроссоверов Nissan из Европы

Еще лет пять назад вариатор был чем-то из разряда экзотики, хотя первый серийный автомобиль с бесступенчатой трансмиссией сошел с конвейера в 1958 году. Между тем с течением времени вариаторы становятся все популярнее и даже проникают в сегмент «бюджетников»:

Смотреть все фото в галерее

0

Выбор подержанного автомобиля с вариатором зачастую является сложной задачей: о надёжности такой трансмиссии бытуют различные мнения как со стороны обычных автолюбителей, так и со стороны профессионалов. Так стоит ли бояться «загадочной» трансмиссии? История бесступенчатых трансмиссий является старейшей с момента изобретения колеса. Первый вариатор нарисовал ещё Леонардо да Винчи до 1500 года, но реальный механизм был запатентован только в XIX веке. В 1958 году с конвейера сошел первый серийный автомобиль с бесступенчатой трансмиссией голландской фирмы DAF (модель DAF 600). После входа компании DAF в 1976 году в шведский концерн Volvo шведы, используя наработки голландцев, выпустили модель Volvo 360, ставшую первой массовой машиной, оснащённой бесступенчатой трансмиссией.

0

Бесступенчатые трансмиссии СVT (Continuously Variable Transmission) тесно связаны с вариаторами, которые используются на большинстве обыкновенных скутеров. Они позволяют получить постепенное и непрерывное изменение передаточных чисел. Принцип работы предельно прост. Ключевую роль в данном типе трансмиссии играет приводной ремень. Он фактически является металлической лентой либо, как вариант, может состоять из набора тросов. А, например, в приводе вариатора Multitronic компании Audi вместо ремня применена металлическая цепь.

0

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариаторов: клиноременной и торовый. Клиноременной (или клиноцепной) вариатор состоит из двух шкивов, между которыми натянут ремень, передающий крутящий момент от ДВС. За непосредственное движение шкивов отвечает специальный гидравлический привод. Он, как правило, управляется электроникой. Каждый из шкивов, в свою очередь, состоит из двух конусов, обращенных острыми концами друг к другу. Конусы могут сдвигаться и раздвигаться, меняя рабочий диаметр, по которому движется ремень. При сближении конусов ремень выталкивается, то есть начинает двигаться по большему диаметру, а при отдалении — по меньшему. В результате выполняется главная задача — плавное изменение передаточного отношения без необходимости каких-либо физических переключений. У торовых вариаторов вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Одним из самых ярких разработчиков вариаторов такого типа является Mazda.

0

Основными достоинствами вариаторов называют экономичность, наиболее эффективное значение передаточного отношения, высокую плавность работы, бесконечное число передач, минимум движущихся элементов самой коробки и максимум комфорта. Тем не менее у них имеется и ряд серьезных недостатков, о которых в гаражах ходят легенды: риск беспричинного разрыва ремня, перегрев, высокая стоимость трансмиссионного масла, дорогостоящий ремонт и прочее.

0

Прогресс не стоит на месте, и вариаторы тоже совершенствуются. Различные автомобили от тех или иных производителей оснащаются вариаторами, которые отличаются друг от друга. Сегодня основную массу вариаторов выпускают только три компании: Jatco, Aisin и Subaru.

0

Читайте также: Тест-драйв: малыши Daihatsu Terios и Fiat Panda Cross в роли. внедорожников

Самыми распространёнными являются CVT фирмы Jatco, которые ставятся на многие модели Nissan, Renault, Mitsubishi, Suzuki и других производителей. Агрегатами Aisin комплектуются в основном автомобили Toyota. Тем не менее собственные бесступенчатые трансмиссии делают также Mercedes (Autotronic), Audi (Multitronic ), Toyota (Multidrive), Ford (Ecotronic, Durashift CVT) и другие.

Nissan Qashqai

Это первая в мире компания, сделавшая ставку на бесступенчатые трансмиссии. Большая часть моделей в российском сегменте агрегирована CVT или, как её ещё именуют, — X-tronic. Qashqai с движком на 2 литра оснащён JF011E. Модель держится на конвейере с 2013 года. При оперативной смене расходников и правильном использовании она может проехать до 180 т. км без ремонтных мастерских. Из плюсов – собственный радиатор охлаждения и очень крепкий ремень, который деформировать очень сложно.

Компания Jatco рекомендует заменить ремень через расстояние 140–160 т. км. Эта услуга дорогостоящая – около 70 тыс. рублей.

Наследие Леонардо да Винчи

ОСНОВНОЙ принцип работы бесступенчатой трансмиссии был предложен еще великим итальянским мыслителем Леонардо да Винчи. Но первый серийный автомобиль с вариатором появился только в 50-х годах прошлого века. Из-за высокой стоимости и низкой надежности массового распространения он не получил, о такой конструкции на время забыли. Затем вариаторные трансмиссии возродили японцы. В 1987 году компания “Fuji Heavy Industries” выпустила компактный хэтчбек “Subaru Justy”. Чуть позже автомобили с вариатором появились и у других производителей.
На сегодняшний день модели с бесступенчатой трансмиссией выпускают практически все японские автопроизводители (исключение одно – “Mazda”) и подавляющее большинство европейских автогигантов. Из “американцев” стоит упомянуть только “Chrysler” – с этого года вариатор стал устанавливаться на модель “Dodge Caliber”.

На нашем вторичном рынке наибольшее распространение получили вариаторные “Honda HR-V”, “Honda Civic”, “Nissan Primera” и многочисленные модели “Audi” – от “A4” до “A8” (переднеприводная модификация с мотором 3 л) включительно.

Фирменные названия таких трансмиссий могут быть самыми разнообразными – “Multitronic” у “Audi”, “X-Tronic” или “Hypertronic” у “Nissan”, “Multimatic” у “Honda” и т.д. Но в технических спецификациях и дилерских прайс-листах они обычно обозначаются аббревиатурой CVT (Continuously Variable Transmission).

Nissan X-Trail

Один из самых тяжеловесных и мощных авто. В рассматриваемом случае вариатор JF011E рассчитан на 180–210 т. км. Коробка комбинируется движком на 2 л и 144 л. с. и 2,5 л и 171 л. с. Есть продуманная система охлаждения, улучшенный ремешок в форме многорядной цепочки и облечённые параметры трансмиссии. Возможности, по сравнению с Qashqai, гораздо расширились за счёт новейшей программной начинки и иной сборки коробки. Владельцы отмечают, что вариатор очень напоминает АКПП, а масло нужно проверять через каждые 60 тыс. км. Рассматриваемую трансмиссию активно внедряет на своих болидах корпорация Renault-Nissan.

Toyota RAV4

Долгое время Toyota к вариатору относилась с опаской или игнорировала вовсе. Специалисты компании проводили опыты на небольших болидах – В-классе и даже K-cars. Бесступенчатой трансмиссией от фирмы-изготовителя Aisin оснащены «паркетники» с 2-литровым мотором. Идеально продуманный механизм предусматривает совмещение радиатора коробки с радиатором охлаждающей системы. Резерв рассчитан на 300 тыс. км пробега. На других авторынках точно таким же вариатором K311 оснащены Yaris, Avensis, Wish и другие модели. RAV4 зарекомендовал себя как надёжный автомобиль. Среди проблем владельцы отмечают неприятности с электроникой, сгоревшие фрикционы.

Основная масса вариаторов на автомобильном рынке представлена всего тремя компаниями: Jatco, Aisin и Subaru.

Aisin

Вариаторы японской компании Aisin на казахстанском рынке встречаются на автомобилях Toyota и гибридных модификациях Lexus, в том числе Toyota Corolla, кроссоверах C-HR и RAV4 мотором.

Читайте также: Nissan X-Trail T32 – Присматриваем и прислушиваемся Обзоры б/у автомобилей

В отличие от вариаторов Jatco у коробок передач Aisin нет серьёзных наследственных болезней, однако они тоже не любят перегрева и несвоевременного обслуживания. Хуже всего на работе CVT сказывается продолжительная комбинация этих двух факторов.

Подгоревшая трансмиссионная жидкость теряет как свои охлаждающие, так и смазывающие свойства. Это приводит к износу деталей, а образовавшаяся в результате металлическая стружка способна повредить подшипники на первичном и вторичном валах конусов. Комплект стоит около 85 тысяч тенге.

На вариаторах Aisin изредка встречаются проблемы с течью сальников привода вариатора. Известны случаи отрыва вала от одного из пакетов фрикционов.

Subaru Forester

Subaru – единственная компания, которая использует вариатор собственной разработки. TR580 применяется только с «атмосферниками» на 2 и 2,5 литра. Это оппозитные четвёрки мощностью в 150 и 170 «лошадей». При этом моторы безнаддувные и им приходится работать со знаменитым полным приводом автомобилей. Ресурс рассчитан до 200 т. км пробега без сторонних вмешательств. Lineartronic имеет специфическую проблему в холодном климате: через сальник гидротрансформатора происходит утечка жидкости. Проблему легко отследить по следам масла. Поэтому периодически транспортное средство приходится загонять на подъёмник и делать осмотр днища на предмет подтёков.

Вариатор

Суть и смысл работы вариаторной коробки, которую обозначают как CVT, ничем не отличается от любой другой трансмиссии. Суть устройства заключается в том, чтобы преобразовать крутящий момент, который поступает от силового агрегата на колёса.

Но отличительной особенностью вариатора является то, что момент передаётся бесступенчато. Здесь предусмотрен определённый диапазон регулирования. Именно эта характеристика существенно отличается классический автомат от вариатора.

Что же касается аббревиатуры CVT, то она расшифровывается как Continuosly Variable Transmission. Перевести такое название можно как трансмиссия или коробка передач с непрерывно меняющимся крутящим моментом.

Вы уже примерно поняли, чем отличаются вариаторы от автоматов и какая основная разница между ними. Но этого объективно недостаточно, чтобы отдать какому-нибудь из двух вариантов предпочтение.

Также отличие вариатора от классического автомата заключается в конструктивных особенностях. Выделяют 3 основных типа CVT, которые бывают:

• цепными;
• клиноременными;
• тороидальными.

Если говорить про легковой автомобильный транспорт, то здесь самыми популярными и распространёнными оказались именно клиноременные разновидности вариаторной коробки передач.

1. В состав клиноременного вариатора входит клиновидный ремень. Он располагается непосредственно между двумя шкивами раздвижного типа. Во время движения транспортного средства эти шкивы постоянно сжимаются и разжимаются, обеспечивая тем самым изменения в показателях передаточного числа. Основной задачей вариатора является создать плавное и бесступенчатое изменение крутящего момента. Подобные системы активно используются на легковых автомобилях, в составе снегоходов, двухколёсных технике и пр.
2. Следующей разновидностью вариаторной коробки являются цепные CVT. Передача мощности здесь осуществляется за счёт скошенных торцов оси цепных звеньев. А само тянущее усилие передаётся с помощью специальной цепи. Такие вариаторы не получили широкого распространения, хотя иногда встречаются.
3. Тороидные вариаторы заменили шкивы на диски конусовидной формы. А вместо ремня здесь задействовали специальные ролики. Они характеризуются тем, что могут передавать достаточно большой крутящий момент. Но, чтобы создать подобные детали для компоновки вариаторной коробки, необходимо обязательно использовать сталь высокопрочных сортов. Это негативно сказывается на стоимости, из-за чего многие автопроизводители отказались от идеи установки подобных CVT на свои транспортные средства.

Учитывая очевидные отличия в конструкции и принципе действия, несложно понять, в чём заключается разница между двумя видами рассматриваемых КПП. При этом коробка автомат и вариатор являются достойным решением, каждое из которых имеет свои сильные и слабые стороны.

Если говорить о преимуществах, характерных для вариаторных или бесступенчатых коробок передач, то здесь основным достоинством считается обеспечение непрерывного изменения крутящего момента. Тут отсутствует момент задержки, который характерен для АКПП, где происходит переход с одной передачи на другую. Бесступенчатость и непрерывность вариатора способствует появлению других преимуществ в виде более эффективного расхода топлива и улучшения динамических характеристик мотора. Машины с CVT потребляют меньше горючего и обеспечивают лучшую динамику при разгоне.

При этом вариатор имеет и некоторые очевидные недостатки. Начать следует с того, что CVT не предназначены для использования на мощных двигателях. Установка на автомобиль с повышенной мощностью не даёт использовать потенциал коробки. Она будет быстро разрушаться и изнашиваться.

CVT можно считать сравнительно новой разработкой в сфере автомобильных коробок передач. Потому инженеры пока не придумали, как повысить устойчивость вариатора к высоким нагрузкам, буксировке и активной езде при повышенных оборотах. В подобных условиях ремень вариаторной коробки быстро изнашивается, и происходит поломка всей трансмиссии. Ремонтировать и восстанавливать CVT довольно дорогое удовольствие, превышающие зачастую затраты на ремонт классического автомата.

Mitsubishi Outlander

Транспортное средство оснащено вариатором Jatco JF011E с дополненным радиатором охлаждения масла в коробке. Считается, что именно в этой модели агрегат показывает лучшую надёжность. Благодаря уникальному строению моторы на 2 и 2,4 литра пробегают до 250 тыс. км и больше без визитов в зону технического обслуживания. Серьёзным изменениям вариатор не подвергался, так как японцы изначально снабдили трансмиссию собственным радиатором охлаждения. Водителю остаётся только своевременно менять масло и не допускать продолжительной работы двигателя на высоких оборотах.

Принцип работ

Вариативная КПП делится на несколько типов:

• цепные;
• клиноременные;
• тороноидальные.

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

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

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

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

Читайте также: Полная шумоизоляция БМВ Е34 (BMW E34) за 12 часов c подробным фотоотчетом

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

Галерея «Типы вариаторных КПП»

На картинках можно увидеть виды коробок переключения передач.

Фото 1. Цепной вариатор

Фото 2. Схема тороидного вариатора

Фото 3. Цепь и клиновидный пояс

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

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

Рекомендуем: Что будет, если залить дизельное масло в ДВС на бензине?

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

Вариатор фирмы JATCO

Honda

Ещё совсем недавно на российском рынке официально можно было купить Jazz, а в second hand сегменте – Airwave. На них устанавливалась коробка с индексом SLYA. Благодаря целому комплексу модернизаций инженеры получили достаточно надёжный агрегат. Ресурс рассчитан на 150 тыс. км. Капитальный ремонт будет включать в себя не только замену ремня, но и шкивов и фрикционных пакетов. Однако стоимость порядка 60 тыс. рублей несущественна на фоне остальных преимуществ.

Модель MLPA появилась в 2003 году и использовалась только для японского рынка. Известно, что фильтр расположен внутри корпуса и для его замены нужен полный разбор коробки.

А вот и один реальный недостаток

Собственно, это не недостаток — это нормальное ограничение для гражданских, а не специально подготовленных гоночных автомобилей.

Если с каждого светофора стартовать «как в последний раз», да еще и при непрогретом вариаторе, то на трущихся элементах ремня и на рабочих поверхностях конусов возникнут задиры. Ресурса агрегата хватит тысяч на двадцать километров, а то и меньше. И никакая супержидкость не спасет от этого явления. Вариатор — не для стритрейсерских подвигов, а для максимально комфортного движения

. Хотите погонять — для этого есть специальные автомобили и, кстати, специальные трассы.

Вероятно, в ближайшее время вариатор будет установлен как минимум на половине выпускаемых автомобилей. Так что относитесь к нему бережно, меняйте рабочую жидкость — и тогда вариатор прослужит долго.

Источник https://akppro.ru/ru/magazine/article/variatoru-60-let.html

Источник https://gt-models.ru/avtomodeli/samyj-nadezhnyj-variator.html

Источник https://linhai-russia.ru/ino-avto/kakie-variatory-samye-nadezhnye.html