Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

«Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.

История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП. После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.

За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Принципиальная конструкция

Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.

На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.

Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.

Старинный вариант

Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.

Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.

Варьируем материал ремня

Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.

Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.

Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.

Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.

Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.

На фото: Nissan Micra K11

Тянущий вариант и гидротрансформатор

Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.

Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.

Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…

На фото: вариатор Jatco jf011e

Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.

Вариации на тему

Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.

На фото: Subaru Justy

Вариант с цепью

Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.

Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.

В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.

Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.

Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.

Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.

Вариации в форме тора

Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.

Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.

Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.

На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.

Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.

Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.

На фото: вариатор Nissan Extroid

Варианты без трения

Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.

Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.

В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.

На фото: зубчатый вариатор К.С. Иванова, фото: sovmash.com

Вариаторная коробка передач: принцип работы, отзывы владельцев о плюсах и минусах вариатора

При покупке автомобиля (особенно нового) перед многими автолюбителями встает вопрос о выборе коробки передач. И если с двигателями все более-менее понятно (дизель или бензин), то выбор трансмиссий просто огромен. Это механика, автомат, типтроник и робот. Каждая из них по-своему работает и имеет свои конструктивные особенности. Необходимо отметить, что вариаторная коробка передач стоит на втором месте по распространению после АКПП. Такая трансмиссия часто встречается как на азиатских, так и на европейских авто. В сегодняшней статье мы рассмотрим, какие получает вариаторная коробка передач отзывы владельцев, как она работает, в чем ее особенности и подводные камни.

Стоит отметить, что вариатор на российском рынке появился относительно недавно. И если об автомате знают многие, то минусы и плюсы коробки CVT известны далеко не каждому. Но не стоит так бояться вариатора. Это довольно технологичная трансмиссия – говорят отзывы.

Характеристика

Итак, что значит вариаторная коробка передач CVT? Это один из видов автомобильных трансмиссий, задача которого состоит в плавной передаче крутящего момента от маховика к приводным механизмам (и, как следствие, колесам) автомобиля. Переключения передач как такового здесь нет. Поэтому вариаторная коробка передач также известна как бесступенчатая. Данная КПП обеспечивает изменение передаточного числа в заданном компьютером диапазоне. Величина крутящего момента зависит от силы нажатия на педаль акселератора.

Благодаря особой конструкции, такая коробка способна максимально эффективно использовать мощность ДВС за счет оптимального согласования нагрузки на авто с частотой вращения коленвала. Таким образом достигается высокая топливная экономичность. Также среди особенностей стоит отметить плавное изменение крутящего момента. То бишь машина набирает скорость без каких-либо толчков и рывков. Это положительно сказывается на плавности хода.

Но стоит отметить, что на CVT наложены ограничения по мощности. Ввиду этого такая коробка используется только на легковых автомобилях и кроссоверах. Яркий тому пример — вариаторная коробка передач «Ниссана Икс-Трейла». На микроавтобусах и машинах с большой грузоподъемностью данная трансмиссия не используется.

Типы

На сегодняшний день существует несколько видов CVT:

• С клиноременной (иногда клиноцепной) передачей.
• Тороидный тип.

В 90 процентах на автомобилях применяется CVT первой категории. Устройство и принцип работы обеих типов КПП мы будем рассматривать ниже. Кстати, первая клиноременная вариаторная коробка передач появилась на легковом авто «Даф» в конце 50-х годов. Затем подобную коробку начали ставить на «Форд» и «Фиат». Сейчас же CVT есть в списке коробок у каждого мирового производителя:

• «Мерседес-Бенц».
• «Тойота».
• «Ауди».
• «Субару».
• «Хонда».
• «Опель».
• «Мицубиси».
• «Крайслер».
• «Дожд».

Что касается тороидных вариаторных коробок передач, они используются на «Ниссанах». Как отмечают отзывы, эта КПП довольно дорогостоящая в обслуживании.

Устройство

Конструкция CVT предполагает наличие следующих компонентов:

• Механизма, что обеспечивает передачу крутящего момента и разъединение КПП от ДВС.
• Вариаторной передачи.
• Электронной системы управления.
• Механизма, который обеспечивает движение автомобиля задним ходом.

Все эти компоненты заключены в единый металлический корпус. Устанавливается данная КПП так же, как и обычная коробка – за маховиком двигателя. Чтобы осуществить передачу крутящего момента и разъединить трансмиссию, в конструкции может использоваться один из трех видов сцепления:

• Автоматическое центробежное сцепление.
• Гидротрансформатор.
• Многодисковое сцепление мокрого типа с электронным управлением.

Самый популярный на сегодня тип – это гидротрансформатор. Данный механизм обеспечивает плавную передачу крутящего момента. К тому же вариаторы с ГТФ отличаются высоким ресурсом относительно других CVT – говорят отзывы.

Ременная передача

Это основной элемент, благодаря которому работает вариатор. CVT клиноременного типа может состоять из одного или двух ремней. С ними взаимодействует специальный шкив. Он образует два диска конической формы. Эти диски могут раздвигаться и сдвигаться автоматически. Так обеспечивается корректировка диаметра шкива. Чтобы уменьшить расстояние между ними, используется усилие пружин, гидравлическое давление и центробежная сила. Как правило, угол наклона дисков составляет 20 градусов. Так обеспечивается работа ремня с наименьшим сопротивлением по поверхности шкива.

Стоит отметить, что первые вариаторы с такой передачей имели низкий ресурс в 50 тысяч километров. Также у них была малая гибкость (минимальный радиус – 90 миллиметров) и недостаточный диапазон регулирования. Сейчас в современных CVT применяется металлический гибкий ремень, который делается из десяти полос стали, что связаны между собой фасонными частями в форме бабочек. Крутящий момент передается благодаря силе трения, что возникает между боковой поверхностью ремня и шкивом. Такая конструкция отличается высокой прочностью и гибкостью. Минимальный радиус изгиба составляет 30 миллиметров. При этом такие коробки вовсе не издают шума, как отмечают отзывы.

Клиноцепная CVT

На вариативных коробках от «Ауди» и «Субару» используется металлическая цепь. Именно она является основным приводным элементом и выполняется функцию ремня. Цепь являет собой несколько пластин, что соединены между собой осями. Радиус изгиба у них составляет 25 миллиметров. В данной конструкции крутящий момент передается при точечном контакте с коническими дисками торцевой поверхности цепи. Кстати, сами диски очень прочные и изготовлены их подшипниковой стали. Как показывает практика, клиноцепной вариатор обеспечивает наивысший КПД с наименьшими потерями.

Задняя передача

В силу конструктивных особенностей, данная коробка не может обеспечить реверсивный ход. И неважно, какой привод используется – ремень или цепь. Поэтому чтобы такой автомобиль мог иметь заднюю передачу, в конструкции используется планетарный редуктор. Он работает по принципу редуктора в АКПП.

Система управления CVT также включает в себя рычаг селектора. Он находится в салоне, и именно им водитель выбирает нужные режимы работы трансмиссии.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Как мы уже сказали ранее, крутящий момент передается при помощи передачи цепной либо ременной. Как работает вариаторная коробка передач? Принцип действия трансмиссии CVT заключается в изменении диаметра дисков в зависимости от загруженности двигателя. В начале движения ведущий шкив имеет самый маленький диаметр. В таком случае диски разжаты по максимуму. Ведомый шкив при этом имеет самый большой диаметр. С ростом скорости и числа оборотов, электроника будет менять положение шкивов относительно друг друга. Так, диаметр ведомого диска уменьшается, а ведущего – увеличивается. Это позволяет снизить передаточное число. Таким образом, машина набирает большую скорость. В ходе разгона вариатор поддерживает оптимальное число оборотов ДВС (в районе трех тысяч). Это необходимо для эффективного разгона не в ущерб топливной экономичности.

О коробке «Ниссан»

На этих авто, как было замечено выше, используется тороидная вариативная трансмиссия. Как она устроена? Такая коробка включает в себя два вала со сферической поверхностью. Между последними зажаты специальные ролики. Принцип действия такой коробки весьма простой. Он заключается в изменении положения роликов относительно друг друга в тороидной поверхности. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения между роликами и рабочей поверхностью колес.

Целесообразно ли использовать вариаторную коробку передач? Плюсы и минусы перечислим далее.

Преимущества

Основной плюс CVT-коробки в динамике разгона. Ведь электроника сама подбирает оптимальный крутящий момент и передаточное число. Автомобиль с вариатором отличается неплохими скоростными характеристиками. Также среди преимуществ вариаторной коробки передач отзывы отмечают низкий расход топлива. Он находится на уровне механики, притом что вся система работает как автомат. Еще одно преимущество, которое отмечают отзывы – это плавность хода. Поскольку в конструкции нет передач, рывки и толчки полностью исключены при разгоне. Еще один плюс – высокий КПД. Он на 10 процентов больше, чем у классической автоматической КПП.

Проблемы и подводные камни

Среди проблем, что возникают при эксплуатации данной коробки, отзывы отмечают высокие требования к обслуживанию. Каждые 60 тысяч километров необходимо менять в этой трансмиссии масло. Причем использовать только оригинал, так как некачественный аналог может повлиять на ресурс механизмов. С годами в коробке забивается гидравлический блок. Ввиду этого насос не может создать нормальное давление масла в системе. Как следствие – пробуксовка валов. Последние не могут нормально разжать/зажать ременную или цепную передачу. А при пробуксовке, элемент привода существенно греется и изнашивается. При высокой нагрузке ремень и вовсе может порваться – говорят отзывы. В результате потребуется дорогостоящий ремонт коробки. Также могут задираться зеркала валов. Это тоже негативно влияет на действие приводного элемента. Еще один минус – наличие множества электронных систем. В случае выхода какого-либо блока, нужно полностью диагностировать трансмиссию. Найти толкового мастера, который разбивается в вариаторе, довольно трудно (пока в России эти коробки мало распространены). Приходится ехать к дилеру и платить неимоверные суммы.

Ну а самый существенный недостаток – это ресурс трансмиссии. Если обычная АКПП без проблем ходит по 300 (а старые 4-ступенчатые модели и того больше) километров, то вариатор выхаживает в два раза меньше. И это при условии своевременной замены масел.

Что лучше: автомат или вариаторная коробка передач?

Вот что говорят специалисты по этому поводу. Если автомобиль новый и на гарантии, можно смело брать его с вариативной коробкой передач. Обычно гарантия заканчивается на 100-150 тысячах. То бишь в случае внеплановых неисправностей вы всегда сможете бесплатно устранить проблему. Но если вы покупаете автомобиль на вторичном рынке, стоит обращать внимание на автоматические коробки передач.

Как правило, на «вторичке» продаются авто уже с изрядно «уставшими» вариаторам и брать их попросту накладно. АКПП имеет большой ресурс, а в случае необходимости ремонта, его всегда можно осуществить в любой мастерской. Стоимость работ однозначно будет ниже по сравнению с вариатором, причем в несколько раз.

Заключение

Итак, мы рассмотрели, какие имеет вариаторная коробка передач плюсы и минусы, а также как она устроена. Трансмиссия CVT – более технологична по сравнению с АКПП. Однако внедрение новых технологий существенно отразилось на стоимости содержания коробки и ее ресурсе. Поэтому не всегда есть смысл брать авто с такой трансмиссией. В случае поломки, придется потратить не менее ста тысяч рублей на ее восстановление. Даже самый убитый автомат можно вернуть в жизнь максимум за 60-70 тысяч. И прослужит он затем еще минимум 200-300 тысяч километров — говорят владельцы.

Вся правда о коробках передач. Вариаторы ⁠ ⁠

Вариаторы применяются на многих машинах. Каких сюрпризов ждать от них?

До гениальности просто

Впервые автоматическую бесступенчатую трансмиссию или, в обиходе, вариатор применили на легковом автомобиле еще в 1959 году – то был голландский DAF-600. Первый опыт оказался неудачным, и об этой идее на долгое время забыли. Однако в начале 90-х она вновь была подхвачена автопроизводителями и начала распространяться со скоростью эпидемии.

В качестве сцепления в бесступенчатой трансмиссии используется либо такой же, как в классических «автоматах» гидротрансформатор, либо пакет мокрых – то есть работающих в масляной ванне — дисков. Конструкция же и принцип действия самого вариатора до гениальности просты. Между двумя раздвижными шкивами, один из которых соединен с двигателем, а другой – с ведущими колесами, вращается металлический клиновидный ремень или цепь. В первом случае вариатор называется клиноременным, а во втором – клиноцепным.

Когда половинки V-образного шкива расходятся в стороны, зажатый между их стенками ремень (цепь) плавно сползает вниз на меньший радиус, а когда сходятся – выталкивается вверх, на больший радиус. Соответственно, передаточное отношение меняется плавно, бесступенчато. Чтобы ремень (цепь) не проскальзывал относительно шкивов, его постоянное натяжение обеспечивается за счет синхронности их работы: половинки одного шкива расходятся в стороны ровно настолько, насколько сходятся половинки другого.

Комфорт и расход

Генеральной идеей, с которой выводились на рынок современные вариаторы, был комфорт. Поскольку передаточное отношение в такой трансмиссии меняется плавно, водитель и пассажиры вообще не ощущают «переключений» – автомобиль разгоняется, как троллейбус. По сравнению со старыми четырехступенчатыми «автоматами», которые ощутимо спотыкались при каждом переключении, это действительно выглядело преимуществом.

Вторым посылом было снижение расхода топлива. Ведь со старыми гидромеханическими четырехступками стрелка тахометра при переключениях летала через полшкалы, выходя за границы наиболее эффективных оборотов. Вариатор же выводит двигатель на обороты максимального КПД, а разгон происходит за счет плавного изменения передаточного отношения.

Пиррова победа

Однако по мере того, как гидромеханические «автоматы» совершенствовались и прибавляли в количестве передач, преимущества вариаторов над ними постепенно сходили на нет. Современные шести- и уж тем более восьмиступенчатые «автоматы» по плавности работы приблизились к вариаторам, а в расходе топлива как минимум им не уступают.

Да и с удобством управления тягой у клиноременных вариаторов оказалось не все гладко. Дело в том, что составленный из прислоненных друг к другу пластинок ремень обладает ограниченной гибкостью. Когда на «условно первой» передаче он огибает один из шкивов по минимальному радиусу, иногда «пускает волну», пытаясь распрямиться. Поэтому на «пешеходных» скоростях машина прыгает вперед (или назад) порой резче, чем ожидаешь. Цепь же по сравнению с ремнем гораздо более гибкая, поэтому клиноцепные вариаторы в этом плане лучше.

Но главное, что покупатели без энтузиазма восприняли идею бесступенчатости. Людям не понравилось, что при разгонах двигатель занудно воет на одной ноте, а машина при этом непонятным образом ускоряется. Поэтому некоторые автопроизводители начали прописывать программу управления вариатором так, чтобы шкивы сходились-расходились не плавно, а ступенчато, имитируя переключение передач. То есть, от чего уходили, к тому и вернулись…

Однако диссонанс между монотонным звуком двигателя и нарастающей скоростью – это все лирика. Физика заключается в другом.

Казалось бы, гидротрансформатор или пакет мокрых сцеплений позволяют эффективно справляться с большой стартовой нагрузкой. Но если во всех других типах трансмиссии тяга двигателя передается на колеса за счет зацепления зубчатых шестерен, то в вариаторах — за счет трения (!) плоских стенок ремня (торцов осей цепи) о плоские стенки шкивов…

До тех пор, пока машина свободно катится по дороге и на колеса передается малое усилие, проблем не возникает. Но как только появляется большая нагрузка – например, разгон «педаль – в пол», буксование в вязкой грязи или подъем в гору с тяжелым прицепом, колоссальная сила трения вызывает сильный нагрев ремня и шкивов. До какого-то момента вариатор это терпит, после чего датчик перегрева обрубает тягу двигателя до тех пор, пока коробка не остынет.

А еще у вариаторов задняя передача почему-то намного слабее «условно первой». Например, останавливаешься на полноприводном кроссовере в сыпучем песке, после чего пытаешься тронуться с места. В позиции D машина либо буксует, либо карабкается вперед. Переводишь селектор в R и… ничего. Газ – в полу, мотор натужно урчит, а колеса не крутятся… В ситуациях, когда выбраться или затолкать прицеп в подъем можно только задним ходом, это может стать ловушкой.

Как его убить? Очень просто

Любая техника, которая работает, рано или поздно изнашивается. Вопрос лишь в том, рано или поздно?

Шестеренчатая передача даже при больших нагрузках может служить очень долго. Поэтому «механика», гидромеханический «автомат» и «робот», если они правильно сконструированы, потенциально способны пройти 300 000-500 000 км. Раньше срока в них могут изнашиваться лишь «периферийные» узлы и детали, замена которых не является капитальным ремонтом всего агрегата.

Ограниченный же ресурс вариатора обусловлен принципом его работы – передачей большого тягового усилия путем постоянного трения плоскостей о плоскости. Несмотря на то, что шкивы и ремень (цепь) работают в масле, они все равно трутся друг о друга с большим усилием, а значит – изнашиваются. При этом темп их износа напрямую зависит от нагрузок.

Даже если просто перемещаться из пункта А в пункт Б, 200 000 км – это потенциальный предел, после которого «продолжение банкета» уже не гарантировано. Если же активно «отжигать», таскать тяжелый прицеп или заниматься оффроудом, ресурс вариатора сокращается в разы. Причем в некоторых случаях вариатор можно убить разовой пиковой нагрузкой.

Например, если легко буксующие на льду колеса вдруг цепляются за асфальт, резкий рывок может привести к тому, что ремень (цепь) проскользнет по шкивам, сделав на их гладких стенках запилы. После чего машина начнет спотыкаться об эти риски при каждом разгоне, и вариатор надо будет ремонтировать. А замена ремня (цепи) и шкивов – это уже «капиталка»…

Практика показывает, что если вариатор «устал» по пробегу или пострадал от больших нагрузок, малой кровью его ремонт не обходится. По расценкам специализированных мастерских получается в среднем от 100 000 до 200 000 руб.

Без фанатизма

Таким образом, вариатор – это комфортная трансмиссия с ограниченными «силовыми» возможностями и еще более ограниченным ресурсом, если этими скромными возможностями активно пользоваться.

Однако это не означает, что вариаторы совершенно беспомощны и не позволяют втопить педаль на обгоне, преодолеть легкое бездорожье или «взять на хвост» прицеп. Любой из них на это способен, главное – не злоупотреблять повышенными нагрузками.

То есть, бесступенчатая трансмиссия рассчитана на обывателя, эксплуатирующего машину «без фанатизма». Если Вы именно такой пользователь, а машина с вариатором нравится или предлагается на выгодных условиях, брать ее можно. При эксплуатации в щадящем режиме ресурса вариатора наверняка хватит и вам, и следующему владельцу.

Если же требуете от автомобиля гораздо большего, чем «просто ездить», с вариатором лучше не связываться. И никаких «нравится» или «выгодно» здесь быть не должно.

В следующий раз выясним, насколько хороши или не очень обычные «роботы» с одним сцеплением.

Александр Конов, эксперт по выбору автомобилей

6 лет назад

Спасибо, Фольксваген, но мы все равно не станем покупать DSG)

раскрыть ветку (0)
6 лет назад

Вообще-то вариаторы разные бывают, — клиноременные, клиноцепные, торроидные. У всех разные характеристики. Ну даже самый распространённый клиноременной, если взять, то машинки Nissan Primera, начала 2000х годов с CVT, до сих пор бегают по дорогам. Так что лично я ничего плохого в CVT коробках не вижу, хороший агрегат, чтобы просто ездить, тем более, что в говна и возить прицепы нужно исчезающе малому количеству автомобилистов.

раскрыть ветку (0)
6 лет назад

Почему когда я вижу в названии статьи/видео/пост «ВСЯ ПРАВДА О. » и тому подобное, то я заранее не верю не единому слову?

раскрыть ветку (0)
6 лет назад

Конструкция же и принцип действия самого вариатора до гениальности просты.

поэтому я постараюсь рассказать о них так, чтобы было ничего не понятно

6 лет назад

Читать ещё на Пикабу

Похожее Горячее Авто Коробка передач Вариатор Механика Автомат
9 дней назад

Работает же⁠ ⁠

19 дней назад

Едет сдавать экзамен в автошколу?⁠ ⁠

Поддержать
1 месяц назад

Тем временем на Тайване⁠ ⁠

Источник телеграм канал «Плохой Шофёр» — https://t.me/BadShofer/37279

Поддержать
2 месяца назад

В США подростки выкинули водителя из машины, но не смогли уехать из-за «механики»⁠ ⁠

В США подростки пытались угнать автомобиль, но не смогли на нем уехать из-за механической коробки передач. Об этом сообщают местные СМИ.

Попытка угона произошла в американском штате Мэриленд. Неудавшееся преступление зафиксировала камера наблюдения на АЗС, где было совершено нападение.

Двое юношей подбежали к автомобилю и вытащили из-за руля водителя. Затем они сели в машину и попытались скрыться, но не справились с коробкой переключения передач.

В результате малолетним преступникам пришлось сбегать пешком. Но вскоре они были задержаны полицейскими. Одному из угонщиков 16 лет, а другому 17.

Показать полностью 1
2 месяца назад

Противоугонная защита на BMW 80-х годов⁠ ⁠

Поддержать
3 месяца назад

Поломка вариатора Nissan Qashqai⁠ ⁠

Всем привет! Мой первый пост на Пикабу, не судите строго. Нужна помощь.
Машина Nissan Qashqai J10, двигатель MR20DE 2.0л бензин, 4WD, вариатор JF011E, пробег 105000км. Машина эксплуатируется в городе, но на Крайнем Севере (морозы до -50С), ночует в теплом гараже.
На днях появилась проблема, машина стала «пинать», загорелся чек. Поскольку дело было поздно вечером, в сервис попасть не удалось, поехал домой. По дороге домой никаких рывков, пинков не было.
На следующий день по дороге в один из немногих работающих на февральские праздники сервисов снова были просадки по оборотам, как будто машина не может воткнуть передачу. В сервисе ничем помочь не смогли.
В итоге, решил самостоятельно проверить машину с помощью сканера ELM327 и программы CVTz50 и получил следующую картину. Сначала первым заглючил датчик скорости (Р0715), затем ошибку дал соленоид А (Р0746), затем снова датчик скорости.
Как быть? Я тут начитался про ошибку P0746 и чёт совсем огорчился(
Всем заранее спасибо!

Показать полностью 1
5 месяцев назад

Турецкий гамбит для механического пианино⁠ ⁠

Современная реконструкция облика автомата

В 18 веке человечество, пожалуй, впервые начало ощущать себя «царем природы». Один за другим сдавались перед пытливыми умами законы физики, химии и биологии, покорялись водные и воздушные стихии. Всем казалось, что вот еще небольшой рывок — и человек сможет подобно богу изменять свойства материи и превращать неживое в живое. Эти идеи породили моду на автоматоны — механические подобия человека и животных, способные имитировать различные действия — играть на музыкальных инструментах, танцевать, писать, рисовать. Разумеется, набор движений был строго ограничен их конструкцией и «перепрограммировать» автоматоны было почти невозможно. Во всяком случае, было проще построить новый. Но на фоне этих механизмов разительно выделяется один автомат, который мог не просто имитировать человека — он мог думать, анализировать и принимать решения. Эта автоматическая шахматная машина называлась «Механический турок» и была создана венгерским изобретателем Вольфгангом фон Кемпеленом во второй половине 18 века.

Снаружи машина выглядела как деревянная скульптура, состоящая из манекена в натуральную величину, прикрепленного к деревянному шкафу размером 1,2х0,6х0,9 метра. Манекен был одет в яркий восточный халат и чалму, лицо украшали могучие усы и брови. Правая рука манекена была вытянута вперед, в левой руке помещалась старинная курительная трубка, а глаза были сфокусированы на верхней части шкафа, где во время игры должна была стоять шахматная доска. С лицевой стороны шкаф состоял из трех дверей и нижнего ящика. По заявлению создателя, Механический Турок был способен играть в шахматы наравне с человеком и даже выигрывать у него. Возможно ли было на основе технологий 18 века создать действующий искусственный интеллект? Не будем нагнетать интригу — разумеется нет. Но от этого «Механический турок» не становится менее интересным феноменом.
В 1769 году фон Кемпелен был принят при дворе императрицы Марии Терезии, где присутствовал при выступлении популярного фокусника и иллюзиониста. Вероятно талантливый инженер Вольфганг сумел увидеть за его трюками нечто такое, что родило в его мозгу идею попробовать себя на этом поприще. Во всяком случае, после завершения выступления Кемпелен пообещал императрице, что он создаст изобретение, которое без всякой магии превзойдет иллюзии фокусника. И спустя полгода представил ко двору своего «Механического турка».

Прежде чем перейти непосредственно к демонстрации, Кемпелен, не скрываясь, показал собравшимся внутренний механизм машины, открывая различные секции шкафа.
Дверь слева содержала сложное механическое устройство, похожее на часовой механизм, которое включало рычаги, колеса, шестерни и маятники. Две другие двери закрывали камеру с передаточным механизмом, где также хранились шахматная доска, фигуры, некоторые инструменты и запасные части. Кемпелен также раскрыл нижнюю часть манекена, где также помещался некий сложный механизм. Этот ритуал впоследствии будет повторяться каждый раз.
Описав внешнюю и внутреннюю конструкцию шахматной машины (последнее — достаточно витиевато и туманно), фон Кемпелен пригласил придворных сыграть с манекеном в шахматы. Во время игры правая рука манекена брала фигуры и перемещала их по шахматному полю, а голова при этом словно сопровождала ход взглядом. Шах королю автомат объявлял троекратным кивком головы. Если противник пытался сжульничать, например, сделать некорректный ход, «Турок» прекращал игру и не двигался, пока ошибка не будет исправлена. Каждые 20 ходов фон Кемпелен объявлял перерыв и заводил механизм ключом. Несколько придворных сыграли против механического человека, и все были легко побеждены.

Новости о первой машине, способной сравняться с человеком и даже превзойти человеческий разум, распространились повсюду. После первого выступления перед императрицей Австрии, фон Кемпелена буквально засыпало приглашениями от других членов королевской семьи, знати и министров. Сын Марии Терезии, император Иосиф II отправил фон Кемеплена вместе со его шахматной машиной в путешествие по Европе, во время которого «Механический турок» встречался с различными противниками, практически неизменно побеждая их. Впрочем, с лучшим шахматистом того времени, Франсуа-Андре Филидором машина справиться всё же не сумела.

Каждый раз фон Кемеплен с готовностью демонстрировал механическую конструкцию «Турка», однако трогать ничего не позволял, отговариваясь чрезвычайной хрупкостью механизма и тонкостью настроек. Принцип работы своего автомата он также разглашать отказывался. Неудивительно, что в таких условиях секрет способности турка к автоматической игре в шахматы раскрыть никто не сумел.

После смерти Кемпелена в 1804 году машина была выкуплена инженером и предпринимателем Иоганном Мелцелем, сделавшим из «Механического турка» настоящее шоу, с которым гастролировал по всей Европе, а затем по США. Он же внёс в нее ряд усовершенствований, в частности добавил звуковой аппарат, способный произносить «шах». Машина играла против Наполеона Бонапарта, Бенджамина Франклина и даже Чарльза Бэббиджа, создателя первого протокомпьютера, обыграв их всех. С подачи Мелцеля эти матчи широко освещались ведущими газетами и журналами.

История о думающей машине, конечно же, была слишком хороша, чтобы быть правдой. Разговоры о том, что «Турок» на самом деле управляется сидящим внутри человеком начались едва ли не с первой демонстрации автомата. Уж очень не давало покоя пытливым умам якобы пустое пространство внутри шкафчика. Там вполне мог разместиться опытный шахматист, который бы наблюдал за игрой с помощью системы зеркал и переставлял фигуры, просовывая руку внутрь манекена. Справедливости ради — последние два утверждения действительности не соответствовали.

Одна из ранних версий «устройства» Турка

Секретом «Турка» занимался, в том числе, и американский писатель Эдгар Аллан По. Он по возможности изучил аппарат Мелцеля и пришел к уверенному выводу, что манекен — не автомат, а марионетка, которой управляет человек, сидящий внутри шкафа во время игры. Его подробный анализ, опубликованный в 1836 году, убедил людей в том, что эта машина не может функционировать сама по себе.

Ключевыми выводами По, которые разгадали тайну шахматной машины, были:

1. Автомат должен работать с некой периодичностью, поэтому шахматная машина Мелцеля тоже должна делать ходы в определенное время, но это не так. То есть в действиях машины отсутствует регулярность, что является важной характеристикой автомата.

2. Механизм машины содержит существенно больше компонентов, чем требуется для нескольких простых движений манекена. Возможно, изобретатель использует эту установку как обман.

3. Настоящая машина, способная играть и способная просчитывать ходы, должна выигрывать все игры, но машина Мелцеля всё же проигрывала некоторые из них.

Некоторые из выводов По могут быть несколько спорными, но главная его мысль была верной. Анализ По привел к серьезному падению популярности ‘Турка», и через некоторое время Мелцель перестал получать приглашения на демонстрацию машины. После его смерти «Турок» был продан с аукциона и попал в музей Филадельфии. Тогда и был по-настоящему раскрыт секрет этой машины. На самом деле нижний ящик и левая боковая часть шкафа (где размещалась установка, похожая на часовой механизм) были сконструированы таким образом, что занимали лишь одну треть пространства, которое, казалось бы, должны занимать. Обе секции не доходили до задней части шкафа, поэтому внутри образовывалось скрытое пустое пространство.

Это секретное пространство было оборудовано подвижным креслом, которое могло перемещаться из одной части шкафа в другую, позволяя игроку оставаться скрытым, когда фон Кемпелен, а позже — Мелцель — открывали разные дверцы машины во время демонстрации.
Разумеется, в таком положении игрок никак не мог наблюдать за шахматной доской. Однако в основание тяжёлых фигур, установленных на шахматной доске, были вмонтированы мощные магниты. Под доской, внутри ящика, под каждым полем находился металлический шарик, надетый на вертикально натянутую нитку. Когда фигуру поднимали, шарик падал, сигнализируя о её перемещении. Как только фигура оказывалась на новом поле, магнит притягивал соответствующий шарик. Рукой манекена игрок управлял через сложную систему рычагов и тросов. Он же манипулировал головой «Турка».

Каждые 20 ходов автомат «заводили», таким образом давай скрытому игроку перерыв, чтобы обдумать ход игры. Теоретически игрок мог при свете потайного фонаря делать записи, но на самом деле для опытного шахматиста даже в таких условиях держать в голове партию — не проблема. И в течение почти 70 лет публичных выступлений «мозг» автомата заменяли несколько очень сильных шахматистов. Их имена неизвестны. Точно установлено лишь, что во время американского турне Мелцель пользовался услугами европейского гроссмейстера Уильяма Шлюмбергера, который выдавал себя за личного секретаря изобретателя.

К сожалению, в июле 1854 года оригинальный «Механический турок» сгорел во время пожара в музее. Сейчас там демонстрируется реплика (она на заглавной картинке поста), подключенная к компьютеру и теперь действительно способная играть в шахматы.

Само название аппарата в каком-то смысле стало нарицательным. Так, в 2005 году была создана интернет-площадка Amazon Mechanical Turk, которая позволяет физическим лицам и предпринимателям привлекать исполнителей для решения задач, которые в настоящее время не в состоянии осилить компьютеры.

Подпишись на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные посты!

Источник https://www.kolesa.ru/article/jetot-strashnyj-variator-mify-i-pravda-o-besstupenchatyh-korobkah-2015-07-09

Источник https://fb.ru/article/37802/variatornaya-korobka-peredach

Источник https://pikabu.ru/story/vsya_pravda_o_korobkakh_peredach_variatoryi_4636370