Что такое вариатор (CVT) — как правильно ездить и обслуживать автомобили с такой коробкой передач

Устройство и принцип работы вариатора CVT

Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент. Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный. В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше – то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая. Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.

Перемещение происходит за счет давления рабочей жидкости. Причем гидравлическое управление реализовано, как правило, только на ведущем шкиве, ведомый же изменяет свой диаметр за счет натяжения ремня и возвратной пружины. Таким образом, незначительно изменяя давления рабочей жидкости, можно изменять положение шкивов и эффективный диаметр контакта ремня, тем самым в достаточно широком диапазоне изменяя передаточное отношение в трансмиссии. И, что немаловажно, делать это бесступенчато и плавно. Именно в принципе работы вариатора заключаются все его основные преимущества и недостатки.

Тороидный вариатор

Состоит из двух противоположно направленных конусовидных дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами. Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков, изменяют передаточное отношение. При контакте роликов с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым – по наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого вала. При центральном положении происходит прямая передача.

Цепной вариатор

Встречается менее редко, чем тороидный и является разновидностью клиноременного вариатора, в котором ремень CVT заменен на стальную цепь. Наиболее известным устройством подобного типа является вариатор Multitronic, которому посвящена наша отдельная статья.

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

1. Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня.
2. Пакет фрикционных муфт или гидротрансформатор – предназначены для отсоединения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
3. Планетарный механизм – устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим заднего хода).
4. Дифференциал – устройство для распределения крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.
5. Блок управления трансмиссией – электронная система, которая считывает данные с датчиков и передает соответствующие сигналы, меняющие режим работы вариатора. Ряд моделей cvt предусматривают возможность ручного переключения скорости при помощи настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично АКПП. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима.
6. Храповик – устройство для блокировки движения во время стоянки (P-паркинг).
7. Гидравлическая система.
8. Датчики (скорости входного и выходного валов, температуры рабочей жидкости, положения селектора).
9. Корпус.

Шкивами вариаторного механизма КПП управляет гидравлическая система, которая должна обеспечивать синхронное перемещение конусов или роликов бесступенчатой передачи. Она состоит из:

• Гидравлического насоса;
• Блока гидравлических клапанов;
• Управляющих гидроцилиндров;
• Фильтра.

Насос приводится во вращение от коленчатого вала двигателя и находится в постоянной работе, пока работает двигатель.

Рабочая жидкость CVT

Масло в вариаторах специально разработано для использования в бесступенчатых КПП. При рабочей температуре масла (от +60ºС до +70ºC) начинают проявляться его фрикционные свойства.

При повышенных скоростях автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура более +80ºC), что уменьшает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет корпуса дополнительно установленного радиатора (маслоохладителя).

На корректность работы CVT также влияет давление масла и уровень масла. Снижение его уровня может привести к проскальзыванию ремня (цепи) и фрикционов.

Строение ремня и цепи

Отдельного внимания заслуживают такие детали, как цепь и ремень вариатора. Последний представляет собой сборную металлическую ленту. Она состоит из нескольких тросов или полос (до 12 штук), которые скрепляются стальными пластинами (скобами) сложной формы.

Для защиты от износа и проскальзывания ремень имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень соприкасается с конусами шкивов краями пластин, что обеспечивает нужные толкающие свойства обеих сторон без потери гибкости и возникновения деформаций.

Обычные кожаные или силиконовые ремни имеют слишком малый срок службы, а потому в КПП не применяются. Ремень вариатора может заменить только стальная цепь (цепной вариатор), что также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).

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.

Что такое вариатор (CVT) — как правильно ездить и обслуживать автомобили с такой коробкой передач

Коробка CVT установлена на многих моделях современных автомобилей. Этот вид трансмиссии приобретает все большую популярность.

Многие водители, не знакомые с устройством и принципом работы вариаторов, не доверяют подобным конструкциям, полагая их недостаточно надежными. Но насколько справедливо такое мнение, и какие есть особенности конструкции вариаторной трансмиссии?

Что такое вариатор

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

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

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

Первый автомобиль, оснащенный трансмиссией CVT, сошел с конвейера в 1958 году на заводе бренда DAF. Конструкция вариаторов тех времен не отличалась надежностью. Резиновые ремни быстро изнашивались, а коробка требовала ремонта.

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

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

Как считаете, может вариатор CVT со временем вытеснить автоматы и механику?
Проголосовало: 139

Напишите в комментариях!

Разновидности вариаторов

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

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

Последний тип вариаторной трансмиссии CVT из перечисленных применяют относительно редко, но специалисты считают подобный принцип конструкции наиболее перспективным.

Устройство и принцип работы CVT

Конструктивно вариатор CVT состоит из:

• вариаторной передачи;
• реверсного устройства для включения заднего хода;
• процессора, управляющего работой оборудования;
• сцепления, передающего вращающий момент и отсоединяющего коробку.

Варианты сцепляющего механизма в коробке CVT:

• центробежный;
• гидротрансформаторный;
• многодисковый мокрый;
• электромагнитный.

Чаще других применяют вариант с гидротрансформатором, обеспечивающий плавность и бесшумную работу.

Конструкция вариатора CVT предполагает принцип работы, основанный на изменении передаточного отношения путем раздвигания дисков, образующих входной и выходной шкивы.

Вот так это выглядит на схеме.

Механизм начинает работать после выбора водителем режима, переключением в соответствующую позицию ручки КПП.

Регулирует позицию шкивов управляющий процессор, в зависимости от скорости движения, положения педали акселератора.

Чем отличается вариатор от автомата и робота

Конструкция и принцип работы вариаторной коробки передач (CVT) отличается от автомата или робота. Все перечисленные механизмы предполагают изменение передаточного отношения между трансмиссией при минимуме участия водителя.

Коробка автомат конструктивно включает гидротрансформатор и планетарный редуктор. За счет этих узлов, хотя и сохраняется фиксированное передаточное число для определенных позиций, но сглаживается процесс перехода между скоростями.

Робот представляет собой механику, управляемую автоматикой при переключении передач.

Плюсы и минусы вариаторной коробки CVT

В пользу коробки передач CVT свидетельствуют ее сильные стороны, но несколько минусов тоже имеется.

плавное изменение скорости, ведь даже гидротрансформаторная автоматическая трансмиссия не исключает рывки при переходе с одной передачи на другую;

продление ресурса двигателя – правильная эксплуатация автомобиля с вариатором, своевременная замена трансмиссионной жидкости, проведение прочих предусмотренных регламентом работ снижают нагрузку на мотор, что увеличивает срок службы силового агрегата;

снижение потребления горючего вследствие возрастания эффективности работы механизма. Среднее значение КПД вариаторных трансмиссий превышает показатели классических автоматов на 7-10%;

экологическая безопасность – уровень выбросов в атмосферу вредных веществ у машин с вариаторами ниже, чем при других вариантах конструкции коробки;

быстрый набор скорости при разгоне – вследствие обеспечиваемой вариаторной трансмиссией непрерывной кинематической связи между двигателем и приводом, исключены потери времени на переключение режима. Поэтому автомобиль разгоняется быстрее;

легкость управления – водителю достаточно установить требуемый режим для начала движения.

сложность в обслуживании – не во всех автосервисах есть специалисты, разбирающиеся в вариаторах, а ремонт или замена вариаторных узлов – удовольствие не из дешевых;

дороговизна трансмиссионной жидкости – такие механизмы требуют применения определенных марок масла, продаваемых по высокой цене;

необходимость регулярной замены ремня – гибкая связь служит в среднем от 100 до 150 тыс. км, а установка новой детали обходится дорого;

относительно небольшой ресурс агрегата, уступающий сроку службы механизмов другой конструкции;
повышенный риск в связи с неправильной эксплуатацией.
Что может спровоцировать появление неисправностей в коробке CVT?

Кроме проблем с ремнем, выход из строя вариаторной коробки CVT может быть обусловлен следующими неисправностями:
• износом рабочих поверхностей шкивов;
• отказом маслонасоса;
• выработкой подшипников на конусах;
• сбоями электроники и пр.

Выявление неисправности требует детальной диагностики коробки CVT и замены вышедших из строя деталей. Иногда приходится полностью менять вариатор, что обойдется в сумму от 75 000 руб. и дороже.

Данная мера потребуется при обрыве ремня, остатки которого способны разрушить узел без возможности восстановления, при других серьезных проблемах с трансмиссией.

Если вдруг с коробкой CVT возникнут проблемы, справиться помогут специалисты из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить бесплатную консультацию можно по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны.

Предлагаем вам к просмотру видео-обзор на сравнение вариатора и автомата, а так же преимущества и недостатки вариаторной коробки CVT.

Как правильно ездить на машине с коробкой CVT

Чтобы продлить срок службы трансмиссии CVT, необходимо правильно пользоваться автомобилем с такой конструкцией коробки. Владельцу следует воздержаться от езды по бездорожью. Пробуксовка колес при езде по снегу или грязи сокращает ресурс механизма.

Не следует резко наезжать на препятствия, как можно реже переходить с режима D на R, чтобы снизить интенсивность износа узлов.

Нельзя буксировать машину с вариаторной коробкой CVT, поскольку принудительное передвижение выводит из строя трансмиссию. Если потребуется буксировка, необходимо вывешивать приводную пару колес.

Не стоит использовать автомобиль в качестве тягача или перевозить прицеп, массой превосходящий установленные нормативы. Детальнее с особенностями езды на машине с вариаторной конструкцией трансмиссии можно ознакомиться в отдельной статье.

Как правильно обслуживать авто с вариатором

Особенности вариаторной коробки передач предполагают следование определенным правилам со стороны владельца. Необходимо обеспечить:

• своевременную замену масла. Использовать марки смазки, предусмотренные изготовителем или аналоги с подтвержденными характеристиками;
• регулярную компьютерную диагностику – с целью выявления ошибок в работе механизма и электрооборудования;
• установку новых узлов взамен изношенных.

Владелец должен соблюдать регламент обслуживания, установленный изготовителем и указанный в руководстве по эксплуатации машины.

Рабочая температура вариатора должна удерживаться в диапазоне от 70 до 105 градусов. Превышение этого показателя свидетельствует о неудовлетворительном охлаждении оборудования.

Как ремонтируют вариатор

Ремонт вариатора требует обращения в специализированные СТО с опытными мастерами и необходимым оборудованием. Замена любых деталей в механизме невозможна без демонтажа и разборки агрегата.

Цена ремонта коробки CVT зависит от серьезности поломки. К примеру, минимальные расходы на промывку клапанов гидроблока и замену масла (а это обязательная процедура при техническом обслуживании) составят:

• от 6 тысяч рублей – на трансмиссионную жидкость;
• от 10 тысяч рублей – если потребуется замена клапанов;
• от 20 тысяч рубле – на смену гидроблока.

Если новый автомобиль находится на гарантийном обслуживании, возможен бесплатный ремонт коробки CVT в сервисном центре соответствующего бренда.

Замене подлежат ремни, подшипники и другие детали. Шкивы иногда можно восстановить. Но нередко приходится менять гибкую связь с дисками и подшипниковыми узлами. В результате стоимость такого ремонта сопоставима с полной заменой агрегата, что целесообразнее в плане надежности и долговечности трансмиссии.

Как продлить жизнь вариатору

Для продления жизни коробки CVT владельцу необходимо соблюдать предписанный производителем регламент обслуживания трансмиссии: регулярно менять масло, проводить ревизию оборудования.

Нужно выдерживать правила езды, сводящие к минимуму износ узлов в машине. При первом признаке неисправностей провести диагностику в автосервисе. Помогут в этом мастера из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить дополнительную информацию или бесплатную консультацию можно по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны.

Отзывы о вариаторной коробке передач CVT

Лучше понять плюсы и минусы машины с вариаторной трансмиссией можно по отзывам, оставленным автовладельцами:

Владимир из Челябинска, Хонда Цивик – у автомобиля очень хорошая динамика при низком расходе топлива, но к вариатору нужно привыкнуть, особенно при езде зимой по скользкой трассе.

Сергей из Тюмени, Ниссан Теана – не испытывал проблем при буксовании; машина выбирается легко, враскачку.

Алексей из Воронежа, Ниссан Примера – доволен вариаторной трансмиссией CVT, особенно наличием опции имитации коробки на 6 скоростей.

Петр из Вологды, Митсубиси Аутлендер – пользуюсь машиной более трех лет; ни в летнее, ни в зимнее время проблем не возникало, если своевременно менять масло и проверять трансмиссию.

Как любые другие механизмы, вариаторы нуждаются в регулярном контроле и техническом обслуживании. Эта конструкция трансмиссии, по мнению некоторых специалистов, несколько уступает в надежности классическому автомату, что компенсируется комфортной ездой при плавном изменении скорости движения.

Как считаете, вариатор CVT лучше автомата и механики?
Определенно лучше
Не знаю, не уверен
Проголосовало: 53

Поделитесь мнением в комментариях. Сохраните полезную информацию в закладках, чтобы вернуться к ней в любое время.

Статья помогла 14

Оцените статью

Добавить комментарий Отменить ответ
Андрей 21.03.2022 в 01:43

Автомат — гидротрансформатор + планетарка.
CVT — гидротрансформатор + вариатор.
Если CVT с центробегом или ещё с чем, то есть где допускается проскальзывания эластичного ремня на щёках вариатора когда атомобиль стоит на месте на холостых, применяется только на слабых двигателях, иначе будет быстрый нарез борозд на щёках вариатора и грохот от металлического ремня. Металлический ремень должен иметь минимальный начальный натяг и надёжно зажат щёками вариатора, когда машина стоит на месте и работает на холостых, а это осуществимо только с сцеплением в виде гидротрансформатора. Даже на мопедах эластичный ремень в CVT живёт как правило не более 5ткм, а щёки не более 10ткм. И то если аккуратно ездить резко не разгоняясь.
CVT удел мопедов и тошнящих малолитражек, в которых мощность двигателя небольшая.
Лучше, чем гидротрансформатор + планетарка, пока ещё не придумано.
Гибриды не рассматриваем. Рассматриваем только механическую передачу момента. Хотя наличие гидрика — это хоть и локальная, но всё таки уже гидравлическая передача. Дизель CVT и DSG узлом завяжет! Автомат рулит!
Заметьте, что все мощные автомобили исключительно только с автоматом, то есть с гидропередачей, которая является демпфером от скачков перегрузки при передачи момента как от двигателя в сторону дорожного покрытия, так и в обратную сторону, что заметно повышает срок службы элементов автомобиля, хотя при этом страдает КПД автомобиля. Вот механика да, анахронизм для городской езды по пробкам и светофорам. Её удел загородная без светофорная и без пробочная трасса, как в принципе и для CVT c DSG с пенсионерской ездой. Ещё конечно механика и для бездорожья, хотя правильный автомат справляется не хуже.
Если на CVT или DSG ездить так, как это можно делать на механике или автомате, то автомобиль будете частым гостем в слесарке по ремонту коробки каждые 15-30ткм гарантировано.

Что такое вариатор и как он работает

Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission – бесступенчатая трансмиссия), достаточно много автомобилей выпускается именно с такой трансмиссией. Когда вы выбираете новую машину (или даже Б/У) перед вами обязательно встанет такой выбор что брать — вариаторную трансмиссию, гидротрансформаторную или роботизированную? Если обычный «автомат» изучен «вдоль и поперек» (если возникают проблемы, то они все известны), с роботом тоже все понятно (пока не стоит в его сторону смотреть). То вот третий тип вроде и надежный, но мало кто знает, что это такое, какой принцип его работы, основные плюсы и минусы. То есть это такая «темная лошадка». Сегодня я постараюсь простым языком раскрыть тему, рассказать чего стоит бояться, а чего нет. Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный

История вариатора

Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.

Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.

Минусы вариатора

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками. Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Читайте также: Как предотвратить самовозгорание автомобиля, и что делать, если это произошло: основные правила

Вариатор Audi может передавать на колёса мощность свыше двухсот лошадиных сил

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра? Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 40—50 тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа. Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

Если же температура понизилась до -30 и ниже, от поездок на автомобиле с вариаторной коробкой лучше отказаться. Если ехать нужно, тогда машину потребуется долго греть на холостых, затем допускается езда исключительно в щадящем режиме.

Пару слов — про масло и фильтра

Не могу промолчать и не высказаться про этот пункт подробнее. Масло в CVT также является очень важной составляющей в работе всего устройства в целом, как собственно и масляный фильтр. Многие производители, официальные дилеры могут вас заверять, что оно здесь залито на весь срок службы. ЭТО КРАЙНЕ НЕ ВЕРНО! Масло и фильтр являются расходными материалами и многие производители говорят что нужно менять их раз в 60 000 км, а в сложных условиях (коими являются наши Российские реалии – морозы, снег, жара, дожди, грязь и пробки в мегаполисах) стоит менять еще чаще, лично я бы советовал через 40 000 км.

ЧТО БУДЕТ ЕСЛИ НЕ СМЕНИТЬ? Масло изнашивается и зачастую пригорает (от большого пробега), образуя внутри отложения, которые могут забивать различные каналы и фильтра. Основной фильтр также может забиваться отложениями, металлической пылью и прочими «продуктами работы». В итоге падает давление от масляного насоса до магистралей гидроблока и собственно самих конусов, которые сводятся на валах. Вариатор начинает буксовать, пинаться, или даже может встать в аварийный режим.
ПОЭТОМУ замена масла, фильтра и при необходимости чистка гидроблока ПРОСТО НЕОБХОДИМЫ для нормальной работы вариаторной трансмиссии. Если будете проводить интервал замены раз в 40 – 50 000 км, не перегревать «коробку» проходить может очень долго.

Что такое вариатор?

Если робот, по сути, является той же самой механикой с той лишь разницей, что выжиманием сцепления и переключением передач занимается электроника, то коробка CVT (она же вариатор) кардинально отличается от своих собратьев.

Основная особенность CVT в том, что она подстраивается под требуемые условия и непрерывно вычисляет нужное передаточное число. Таким образом, в автомобиле с установленным вариатором имеется бесконечное количество передач. Такая особенность позволяет значительно экономить топливо и оптимизировать энергозатраты.

Бесступенчатые трансмиссии бывают двух видов:

• Клиноременные (устанавливаются на 90% машин с таким типом коробки);
• Тороидальные.

Принцип работы клиноременной КПП

Если говорить простым языком, устройство работает следующим образом. Существует два шкива: один ведущий, подключающийся к силовому агрегату, другой – ведомый, подключаемый к приводам колес. Валы соединяются ремнем или цепью.

Шкивы не литые, а сделанные из двух конических половинок, которые могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр этой конструкции.

Принцип работы довольно простой: допустим, наш автомобиль «трогается» с места и ему нужно больше сил. Чтобы снизить нагрузку на мотор, конусы на ведущем вале расходятся, и он уменьшается в диаметре. Ведомый шкив, наоборот, должен быть максимального диаметра, поэтому его конусы сводятся. Таким образом, двигатель совершает оптимальное количество оборотов в каждом конкретном случае, что снижает нагрузку на него.

Читайте также: Будет ли новая Audi A3 смущать BMW 1 серии и Mercedes A класса? [Рейтинг]

При повышении скорости, соответственно, изменяются и диаметры шкивов – ведущий увеличивается, а ведомый уменьшается. Все это необходимо для стабилизации работы силового агрегата, а также для уменьшения тягового усилия.

Изменением диаметров на каждом из шкивов занимается электронная система, получающая данные из бортового компьютера и ЭБУ.

Плюсы такого варианта в более низкой стоимости и в простоте конструкции, из-за чего цена трансмиссии чуть ниже, чем на другие типы вариаторов.

Тороидный вариатор — устройство и принцип работы

Тороидный тип вариатора
имеет совершенно другой принцип работы. Здесь усилие передается при помощи специальных роликов которые зажаты между валами, они имеют тороидную форму (отсюда и название) и расположены на одной оси. Чтобы в такой конструкции изменить передаточное число нужно изменить положение роликов. Для максимальной тяги нужно повернуть роликовые зажимы в сторону ведомого вала, в таком положении диаметр контакта ролика и вала будет минимальный, а у ведомого – максимальный.

При наборе скорости нужно уменьшение числа и увеличение вращения, ролики отводятся в другую сторону (ведущего вала), при этом диаметры меняются противоположно.

Устройство клиноременной коробки CVT

Поскольку тороидальный вариант достаточно дорог в производстве и применяется только на премиумных автомобилях, имеет смысл рассказать об устройстве только клиноременного типа.

Как и робот, вариатор устанавливается либо продольно, либо поперечно. Основные его компоненты:

• Система сцепления. Простейшее устройство, предназначенное для соединения двигателя с трансмиссией и, при необходимости, ее отключения (так называемая «нейтралка»).
• Гидротрансформатор, использующийся также и в обычной АКПП.
• Валы с изменяющимися конусами.
• Ремень или цепь для их соединения. Кстати, оба компонента изготавливаются только из прочных металлов, поскольку на них приходится большая нагрузка.
• Масло, применяющееся для снижения трения между валами, а также для нагнетания давления.
• Насос, создающий то самое давление. Оно необходимо для правильной работы конусных частей. Иногда он может отсутствовать (в таких случаях за изменение диаметра шкивов отвечает либо гидравлика, либо пружина).
• Гидроблок, выполняющий функцию подачи масла по различным каналам к обоим шкивам. Кстати, если при работе вариатора возникают различные толчки или пробуксовки, чаще всего это свидетельствует о поломке гидроблока.
• Система фильтров, не позволяющая масляным каналам забиваться отложениями и металлическим мусором.
• Радиаторы, отводящие тепло от коробки передач. К сожалению, без них такая трансмиссия довольно быстро перегревается, особенно во время пробуксовки или езды по бездорожью.
• Электронная система управления, получающая команды от ЭБУ и изменяющая диаметр каждого из валов в зависимости от скорости и нагрузки.
• Устройство, отвечающее за включение реверсного хода.

Устройство вариаторной коробки передач

Конструктивно вариатор состоит из следующих компонентов:

• механизм, выполняющий роль сцепления. Позволяет передавать крутящий момент, а при необходимости рассоединять КПП от силового агрегата;
• вариаторная передача;
• планетарный редуктор с пакетом фрикционов, позволяющий двигаться автомобилю задним ходом;
• электронная система управления.

Существует большое количество вариаторных передач, но на автомобилях наибольшее распространение получили клиноременные вариаторы. Механизм состоит из ремня, выходного и выходного шкивов, а также механизмов, изменяющих диаметр шкивов в рабочей зоне ремня.
Первые варианты вариаторов оснащались резиновым ремнем, но такая конструкция крайне ненадежная. В устройстве современных агрегатов применяется либо гибкий металлический ремень, либо цепь. В клиноременном вариаторе крутящий момент передается за счет пары трения боковая часть ремня — рабочая поверхность шкивов. Цепь же контактирует с конусной поверхностью шкивов торцевой частью.

Преимущество клиноцепного вариатора в гибкости (имеет меньший радиус изгиба) и меньших механических потерях на трение. Цепь работает за счет точечного контакта с поверхностью конусов, поэтому в местах соприкосновения очень высокая механическая нагрузка. Для повышения износостойкости конусы шкивов изготавливаются из высокопрочных сплавов стали.

Принцип работы

Почему вариаторные коробки передач называют бесступенчатыми? Лишь потому, что изменение передаточных чисел между выходным и ведущим шкивами происходит настолько плавно, что заметить отчетливую границу перехода невозможно.

Читайте также: Салонный фильтр автомобиля

Чтобы добиться прямой передачи, при которой скорость вращение входного и выходного шкивов будет одинаковой, нам нужно уравнять диаметры обеих шкивов. Если мы увеличим диаметр ведомого шкива, а d ведущего оставим прежним, то получим понижающую передачу. Ведомый вал вращается медленней ведущего, за счет чего увеличивается крутящий момент. Именно в режиме понижающей передачи автомобиль с вариатором трогается с места. Для увеличения скорости движения машины происходит обратное изменение диаметров шкивов. Именно на этом и построен принцип работы вариатора (Continuously Variable Transmission).

Механизм сцепления

В процессе развития устройства вариатора производителями использовались разные виды механизмов, среди которых:

• автоматическое сцепление центробежного типа (распространено на скутерах, мотоциклах);
• электронно управляемый электромагнитный механизм;
• многодисковая муфта. Имеет принцип работы аналогичной тому, что используется для блокировки отдельных рядов планетарной передачи АКПП гидротрансформаторного типа.

• Также работа многодискового мокрого сцепления используется для блокировки дифференциалов, интеллектуального подключения полного привода. По такому же принципу работает «мокрое» сцепление на DSG;
• гидротрансформатор. Надеемся, вы знакомы с устройством и принципом работы автоматической коробки передач гидротрансформаторного вида, поэтому конструкцию рассматривать не станем.

Использование гидротрансформатора позволяет значительно снизить нагрузку на вариатор в момент старта с места. Проскальзывание до момента блокировки гидротрансформатора увеличивает ресурс рабочей поверхности конусов, уменьшает растягивание ремня/цепи. Именно это решение впервые позволило автомобилю с вариатором относительно безболезненно переносить поездки по бездорожью.

Стоит помнить, что вариатор в безопасности лишь до момента блокировки гидротрансформатора. Если на вашем автомобиле он блокируется после 10 км/час, то буксовать в снегу, грязи без риска уменьшить ресурс вариаторной КПП можно лишь до превышения этого порога

Задняя передача

Ведущий и ведомый валы в вариаторе вращаются строго в направлении вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому единственный рациональный способ реализации задней передачи – планетарный редуктор. Когда коренная и солнечная шестерни заблокированы, входной вал вращается в одном направлении с входным шкивом, который соединен с водилом.

Если заблокировать только коренную шестерню, водило, а вместе с ним и входной шкив, будет вращаться в обратную сторону. Для наглядного представления об устройстве и работе планетарного редуктора в вариаторе предлагаем посмотреть видео.

Система управления

Принцип работы вариатора в режиме реверсной передачи возможен благодаря использованию 2-х пакетов фрикционов. Один из них при необходимости блокирует между собой коренную и солнечную шестерни (движение вперед), а второй – корпус вариатора и коронную шестерню (задняя передача). Стальные и фрикционные диски сжимаются давлением масла, которое накачивается в систему маслонасосом и подается к соответствующим каналам через гидроблок (мехатроник).

Также давление масла используется для смещения подвижной части шкива, что позволяет регулировать его диаметр. Для правильной работы коробки передач CVT крайне важно, чтобы изменение диаметров происходило максимально синхронно. Поэтому конструкторы уделяют большое внимание производительности маслонасоса вариаторных КПП.

Перенаправление потока масла к соответствующим каналам осуществляется соленоидами, которые по команде электронного блока управления вариатором открываются либо закрываются. Для управления работой коробкой передач ЭБУ использует данные с датчиков скорости, ДМРВ, датчика открытия дроссельной заслонки, ДТОЖ.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Принцип работы вариатора

Простейший конусный вариатор Эванса содержит два параллельных шкива конической формы, вершины конусов при этом направлены в противоположные стороны. Вращение с одного шкива на другой передаётся ремнем.

Если сдвинуть жесткий ремень на приводном конусе в сторону его основания, то для сохранения своей длины ремень сдвинется и на втором конусе, но за счет разнонаправленности конусов – на более узкий его участок. При этом передаточное число по мере движения приводного ремня будет плавно увеличиваться.

Чаще всего встречающийся в современных автомобилях клиноременной вариатор отличается в деталях от описанной схемы, но принцип, лежащий в основе данных устройств – общий: плавное изменение передаточного числа путём изменения диаметра приводного шкива.

Несколько слов о масле и фильтрах

Большинство производителей заверяет, что масло в коробку передач вариатора заливается навсегда. Однако этот факт в корне неверен. Наши дороги и погодные условия (снег, дождь, сильные морозы, плохие дороги и пробки) создают повышенную нагрузку на устройство, поэтому фильтры и масло рекомендуется менять каждые 40000 километров пробега.

Если этого не сделать, то на элементах конструкции начнут скапливаться масляные отложения, а фильтр забьется различным мусором. В результате упадет давление в насосе, что приведет к появлению толчков и рывков во время движения, а в особо тяжелых случаях вариатор просто перестанет работать.

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Несколько слов скажем и о ремнях. Безусловно, обычные резиновые ремни, устанавливающиеся на привод генератора, применять нельзя. Они рассчитаны на более низкую нагрузку и будут быстро изнашиваться.

В качестве ремня выступает стальная лента со специальным покрытием, либо несколько этих лент со сложным сечением и нанизанными пластинами.

Читайте также: Зарядные устройства для аккумулятора автомобиля

Такие свойства позволяют передавать толкающее усилие не только частью, которая обращена к ведущему валу (в противном случае такой ремень просто сложился бы).

В некоторых автомобилях применяется стальная цепь, смазывающаяся специальной жидкостью для уменьшения эффекта скольжения. Такая конструкция способна передавать большее усилие и рассчитана на высокие нагрузки, однако и стоимость ее немного выше.

Чем отличается управление машиной с коробкой CVT от прочих?

Если робот (роботизированная трансмиссия) оборудована джойстиком, который и отвечает за включение нужных режимов, то вариатор ничем не отличается от обычной коробки-автомат, к которой мы все привыкли. Тем не менее, одна особенность все же существует. В некоторых автомобилях вариатору можно дополнительно задать режим, при котором не будет изменяться передаточное число (в этом случае устройство превратиться в обычную АКПП). Для некоторых водителей, которые в силу стереотипов не могут грамотно оценивать параметры при разгоне машины, такой вариант предпочтительнее. Дело в том, что при набирании скорости автомобилем с установленной автоматической коробкой двигатель увеличивает обороты постепенно. При работе вариатора силовой агрегат сразу набирает нужную скорость вращения, а далее изменяется только передаточное число. В результате этого мотор звучит чуть громче обычного, а водителю из-за одинакового количества оборотов ДВС трудно проследить динамику.

Чем хороша CVT?

• Отсутствие потерь в разгонной динамике на переключение передач. При интенсивном разгоне автомобиля с вариатором стрелка тахометра зависает на одном месте – в зоне максимальной мощности двигателя. Таким образом, разгон получается наиболее эффективным.
• Снижение расхода топлива. Если вы движетесь с постоянной скоростью, умеренно разгоняетесь, вариатор подбором передаточного числа устанавливает минимальные обороты двигателя. Такая работа мотора не только позволяет увеличить акустический комфорт в салоне, но и снизить потребление горючего.
• Снижение вредных выбросов в атмосферу.
• Плавность движения. Благодаря линейной, а не ступенчатой смене передаточного отношения, автомобиль как при разгоне, так на торможении сохраняет плавность хода.
• Компактность. Небольшие размеры позволяют устанавливать вариаторы как на полноприводные авто, так и на переднеприводные машины.

Плюсы ясны, но насколько серьезные минусы?

К сожалению, как и многие устройства в мире технике, вариаторы не лишены недостатков. CVT изначально задумывалась в качестве коробки передач для малолитражек, хэтчбеков, среднеразмерных седанов и небольших кроссоверов. Клиноременные и даже клиноцепные вариаторы крайне плохо переносят резкие изменения режимов движения. Постоянные чередования динамичных разгонов, замедления и пробуксовка ведущих колес приводят к повреждению поверхности конусов, растягиванию цепи/ремня. Задиры провоцируют появление подергиваний, ускоренный износ ремня/цепи. Также к перебоям в работе вариатора и потере ресурса приводит падение давление масла. Из-за этого начинают проскальзывать фрикционные пакеты. В итоге масло очень быстро стареет, а гидроблок забивается взвесью с фрикционных накладок (пыль, которая попадает в жидкость ATF).

Плюсы и минусы вариатора

Сравнивать CVT мы будем с автоматической коробкой, поскольку робот, как было сказано выше, является механикой, а другие типы трансмиссии не так популярны.

Основные плюсы CVT:

• Отсутствие толчков и рывков во время движения.
• Двигатель работает с плавным изменением мощности в зависимости от ситуации.
• Фактически бесконечное число передач, что позволяет оптимально расходовать топливо.
• Низкий уровень шума при работе.
• Высокая управляемость и отклик.
• Грамотная оптимизация всех ходовых систем машины.

Теперь о недостатках. Самым главным из них является высокая стоимость ремонта, поскольку конструкция устройства состоит из множества дорогих элементов. Нельзя не сказать и о том, что в нашей стране очень мало сервисных центров, берущихся за такую работу.

Кроме того, в вариатор следует периодически заливать около десяти литров специального масла, необходимого для правильной работы трансмиссии. Такая жидкость стоит достаточно дорого и продается либо в представительствах компании, либо в специализированных салонах. Сами понимаете, что такие салоны есть далеко не в каждом городе. В некоторых случаях для сокращения затрат на ремонт и обслуживание, лучшим выбором будет приобрести контрактный вариатор.

Зачем нужен вариатор

Двигатель внутреннего сгорания проявляет себя по-разному в зависимости от оборотов, на которых работает: так, максимальный крутящий момент реализуется на одних оборотах, а максимальная мощность на других – причем в диапазоне, редко используемом, например, при городской езде. И почти наверняка расход топлива в этих режимах работы двигателя не будет оптимальным (хотя, справедливости ради, нужно отметить, что расход зависит от множества факторов помимо числа оборотов двигателя).

Любая коробка передач нужна в автомобиле в первую очередь для того, чтобы изменять в широком диапазоне крутящий момент — а следовательно, и тяговое усилие и скорость вращения колёс автомобиля. При этом получает коробка передач этот крутящий момент с коленчатого вала двигателя, имеющего четко ограниченный рабочий диапазон.

При разгоне, когда нам нужна максимальная динамика, мы уводим двигатель в режим повышенных оборотов и стараемся в нем оставаться, пока необходимость в максимально быстром ускорении не отпадёт. При плавном ускорении на загородной трассе мы так же будем переключаться по мере необходимости. Именно по этой причине для более полного использования возможностей двигателя выгодно внедрить большее число «коротких» ступеней с узким рабочим диапазоном – чем сейчас и занимаются производители традиционных трансмиссий – но этот подход неизбежно ведёт к увеличению стоимости, сложности и веса коробки передач.

Принципиально же иной подход к этому вопросу состоит в разработке системы, позволяющей в заданном диапазоне передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число трансмиссии. Именно такой системой и является вариатор.

Источник https://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/korobka-peredach-cvt.html

Источник https://variator.expert/ustrojstvo/korobka-cvt

Источник https://iga-motor.ru/avto-import/princip-raboty-variatornoj-korobki-peredach.html