Что значит вариатор

Вариатор

Наряду с механической и автоматической коробками перемены передач все чаще можно увидеть в технических характеристиках той или иной модели автомобиля обозначение «вариатор» или CVT. Это особый тип бесступенчатой трансмиссии, концепцию которого разработал еще Леонардо да Винчи в 1490 году.

Реализовать же эту идею впервые удалось пионеру американского автомобилестроения Мильтону Отелло Ривзу (Milton Othello Reeves) в 1879 году. Правда, свое изобретение он применил не на автомобиле, а на лесопилке. Первый патент на вариаторную коробку передач в 1886 году был выдан небезызвестным Даймлеру и Бенцу.

На те времена эта идея была слишком революционной и сложной в техническом плане, поэтому особо распространения не получила. Можно, конечно, вспомнить так называемые цикломобили — двухместные гибриды мотоцикла и автомобиля.

Их в 1910-1920-х годах выпускали несколько компаний:

• David — испанская фирма, работавшая в начале и середине 20-го века;
• Clyno Car — британская компания;
• Constantinesco Car — британо-французская компания, основанная румынским ученым и изобретателем Джордже Константинеску.

Кстати, уже в те годы преимущества вариатора были понятны широкой публике: ни шестеренок, ни сложных передач, очень простое управление без необходимости выжимать сцепление и постоянно следить за показаниями одометра.

Устройство вариаторной коробки передач

Тема достаточно сложная, потому что видов вариатора создано очень много:

• клиноременной или клиноцепной;
• тороидный;
• магнитный вариатор — перспективная разработка для гибридов и электромобилей;
• гидростатический;
• планетарного типа и пр.

На сегодняшний день в основном устанавливают клиноременные или цепные коробки. Поэтому именно на них и остановимся. Принцип работы представить очень легко: на двух, установленных параллельно друг другу валах, находятся конусы, а между ними натянут ремень или цепь. Конусы перемещаются относительно друг друга и изменяется передаточное число.

Обратите внимание, что при этом не ощущается никаких провалов в работе двигателя, потому что перемещение происходит мягко и незаметно. То есть передачи, как таковые, отсутствуют вообще. В этом главное отличие вариатора от автомата и традиционной механики.

Устройство трансмиссии данного типа, основные элементы:

• аналог сцепления — механизм, обеспечивающий передачу крутящего момента от коленчатого вала, а также отсоединение от силового агрегата;
• непосредственно коробка-вариатор;
• электронная система управления;
• планетарный механизм заднего хода.

Сцепление может быть гидравлическим (гидротрансформатор, как и на АКПП), многодисковое мокрого типа, электромагнитное, центробежное. Главным недостатком можно назвать отсутствие задней передачи. Вернее, она есть, потому что на авто с вариатором вы сможете без проблем сдавать назад. Но для этого пришлось сильно усложнить конструкцию, что естественным образом отображается на общей стоимости.

Преимущества и недостатки вариаторной трансмиссии

Трансмиссию CVT сегодня устанавливают на многие модели авто среднеценового сегмента и Премиум-класса, поскольку она обладает целым рядом преимуществ:

• улучшение динамики за счет плавного разгона без необходимости переключать передачи;
• сохранение ресурса двигателя, так как CPU подбирает оптимальные режимы работы трансмиссии под обороты коленвала;
• явная экономия топлива;
• отсутствие пробуксовок, безопасный старт на льду, уверенный старт под горку;
• идеальное сцепление с дорожным покрытием при разгоне.

Конечно же, автомобилисты отмечают простоту управления — всего две педали, не нужно постоянно выжимать сцепление. Машины с вариатором практически бесшумные и относятся к наиболее экологически чистым.

Тем не менее существует и целый ряд негативных сторон:

• вариатор не устанавливают на мощные внедорожники и спорткары, максимальная мощность двигателя не превышает 200-220 л.с.;
• повышенные расходы на обслуживание и ремонт, замена ремня, к примеру, обойдется очень недешево;
• вариаторная коробка не терпит агрессивного стиля вождения, вряд ли она подойдет и для езды по пересеченной местности;
• водителю необходимо неустанно следить за уровнем масла в коробке и менять его каждые 20 тыс. км., причем трансмиссионная жидкость должна быть качественной и глубокой очистки;
• выход из строя хотя бы одного из многочисленных датчиков приводит к постоянным ошибкам компьютера.

При условии правильной эксплуатации ресурса вариатора хватит на 150-200 тысяч километров.

Как правильно ездить на вариаторе?

Чтобы ваша CVT прослужила максимально долго, следует придерживаться следующих рекомендаций:

• избегайте резких стартов;
• буксировка лишь при полной или частичной погрузке ведущих колес на эвакуатор;
• проверяйте температурные режимы — детали очень чувствительны к перепадам температур, поэтому нужно регулярно проверять систему охлаждения;
• избегайте поездок по бездорожью — любые удары колесами и наезды на дорожные кочки плохо влияют на работу бесступенчатой трансмиссии;
• пробуксовки в зимнее время тоже крайне нежелательны, так как ремень может проскальзывать на шкивах, из-за чего образуются задиры.

Портал Vodi.su напоминает, эта коробка передач создана для спокойной и аккуратной езды. Хотя сегодня вариаторы ставят и на спорткары, например на Subaru WRX, но это скорее исключение из общего правила.

Что выбрать: вариатор или автомат

Автоматическая коробка передач может быть представлена роботизированной КПП, классическим автоматом и вариатором. Приобретая машину, автолюбитель задумывается, какой коробке передач отдать предпочтение; что лучше: вариатор или автоматическая коробка передач. Выбирая между вариатором и автоматом, необходимо знать, чем они отличаются, учитывать их плюсы и минусы, а также понимать, какое из устройств надежнее.

Вариаторная коробка передач

Как и любая другая коробка передач, вариатор – это устройство, преобразующее крутящий момент, поступающий от двигателя к колесам. Передача момента осуществляется бесступенчато, в определенном диапазоне регулирования. Довольно часто вариатор обозначают аббревиатурой «CVT» (Continuously Variable Transmission), что в переводе с английского означает «трансмиссия с непрерывно изменяющимся крутящим моментом».

Типы CVT

В зависимости от устройства выделяют следующие основные типы вариаторов:

• цепные;
• клиноременные;
• тороидальные.

Клиноременный вариатор

Наибольшее распространение получил клиноременный вариатор CVT.

Клиноременный вариатор CVT состоит из клиновидного ремня, расположенного между двумя раздвижными шкивами. В процессе движения автомобиля шкивы то сжимаются, то разжимаются, обеспечивая изменение передаточного числа. Главная цель вариаторной коробки – обеспечение плавного бесступенчатого изменения крутящего момента. Это актуально для легковых автомобилей, мотороллеров, снегоходов и прочей техники.

Тороидный вариатор

В цепном вариаторе CVT мощность передается скошенными торцами осей звеньев цепи, а тянущее усилие передает цепь.
В тороидных вариаторах вместо шкивов используются конусовидные диски, вместо ремня – ролики. Они способны передавать больший крутящий момент. Для изготовления деталей для данного типа CVT требуется высокопрочная сталь, что в итоге влияет на его стоимость.

Преимущества и недостатки CVT

Главным преимуществом вариаторной коробки передач является возможность обеспечить непрерывное изменение крутящего момента. Это позволяет достичь лучших показателей расхода топлива и динамики автомобиля.

К недостаткам вариатора относятся:

1. Невозможность его установки в автомобилях с мощным двигателем.
2. Максимальные нагрузки, буксировка или систематическая езда на высоких оборотах приведут к быстрому износу ремня вариатора, а соответственно и к поломке CVT.

Управление АКПП осуществляется селектором переключения, расположенным на центральном тоннеле или на рулевой колонке (в американских автомобилях). Перемещение селектора в определенное положение позволяет выбрать нужный режим движения. Дополнительно возможно выбрать особые режимы работы АКПП: зимний, спортивный, экономичный. Разница в расходе топлива при обычном, спортивном и экономичном режимах очевидна.

Классическая АКПП состоит из планетарной коробки передач, системы управления и гидротрансформатора. Автомат может применяться в легковых и грузовых автомобилях, а также автобусах.

Гидротрансформатор состоит из насосного и турбинного колес с расположенным между ними реактором. Насосное колесо связано с коленвалом двигателя, турбинное — с валом КПП. Реактор в зависимости от режима работы свободно вращается или блокируется при помощи обгонной муфты.
Передача крутящего момента от двигателя к КПП происходит потоком жидкости (масла), выбрасываемым лопатками насосного колеса на лопасти турбинного. Зазоры между насосным колесом и турбиной минимальны, а их лопасти имеют специфическую форму, формирующую непрерывный круг циркуляции масла. Таким образом, между двигателем и трансмиссией отсутствует жесткая связь, что способствует плавности передачи тягового усилия.

Гидротрансформатор преобразует скорость вращения и передаваемый крутящий момент в ограниченном диапазоне, поэтому к нему присоединяют многоступенчатую планетарную коробку передач. Она же обеспечивает движение задним ходом.

Переключение передач происходит под давлением масла с помощью фрикционных муфт. Давление между фрикционами в соответствии с алгоритмом работы коробки распределяется при помощи системы электромагнитных клапанов (соленоидов) под контролем блока управления.

Минусами автоматической коробки являются ее высокая стоимость, а также повышенный расход топлива.

Сравнительная характеристика двух видов коробок передач

Какое устройство лучше: вариатор или автомат? Проведем сравнительную характеристику, позволяющую выявить отличия и определить, какая из коробок лучше и надежнее.

Разница между вариатором и автоматом с экономической точки зрения

Какая коробка лучше с точки зрения стоимости эксплуатации: вариатор или автомат? Сравним некоторые показатели.

1. Трансмиссионная жидкость. Замена масла в CVT происходит чаще, и стоит оно дороже.
2. Расход топлива. Топливо в машине, оснащенной вариатором, расходуется экономичнее.
3. Ремонт. Техническое обслуживание и ремонт вариатора обходятся гораздо дороже эксплуатации автомата. CVT является достаточно сложным и «чувствительным» механизмом.

Хотя обслуживать CVT стоит дороже, сама же коробка дешевле автомата. А при правильном использовании коробки она сможет прослужить долго и без ремонта.

Какое устройство лучше с точки зрения надежности

С целью определения степени надежности устройств зададим ряд тяжелых условий:

• возможность буксировки;
• бездорожье;
• высокие скорости;
• спортивная езда.

Вариатору не справиться с тяжелыми условиями. Его ремень не выдержит нагрузок. Здесь лучше справится автомат. Стихия CVT – плавное движение без резких ускорений.

Как определить, какое устройство установлено в автомобиле

1. Необходимо изучить техническую документацию машины. Обозначение вариатора– CVT, автомата – АТ.
2. Пройдите тест-драйв. Если установлен вариатор, то вы не почувствуете переключений передач. Автомат можно «слушать», следить за его работой по тахометру. CVT работает в одной тональности, размеренно. Однако, возможно наличие специального режима, имитирующего смену передач и позволяющего водителю чувствовать их переключение.

Подведем итог

Сегодня АКПП встречается гораздо чаще, чем CVT. Но у последнего есть большой потенциал. АКПП надежнее применять в автомобилях с высокими мощностями и способных к буксировке прицепов. С точки зрения экономии предпочтительнее выглядит вариатор.

Вариатор или автомат? Выбор за вами. И он будет зависеть от характеристик устройств, являющихся для вас приоритетными. Любите плавную городскую езду на небольшом легковом автомобиле? Ваш выбор – CVT. Если же вы предпочитаете спортивную езду или часто пользуетесь прицепом – тогда вам лучше подойдет автомат.

Вариатор или автомат: что лучше?

Традиционная гидромеханическая автоматическая коробка передач предлагалась и предлагается на широчайшем разнообразии моделей. Бесступенчатая коробка передач, оно же вариатор, в последнее время получила большее распространение, но российская аудитория в массе своей относится к ней настороженно. Давайте разберемся, чем отличается вариатор от “автомата” и какие преимущества и недостатки у них есть?

Поиски ответа на этот вопрос длятся не один год и как правило резюме не в пользу вариаторов. Фанаты “гидромеханики” апеллируют к нежной и спорной конструкции бесступенчатых агрегатов, однако все не так однозначно, а плюсы и минусы есть у обеих конструкций. Перед тем как затрагивать их сильные и слабые стороны, углубимся в “анатомию” для более полного понимания принципов работы агрегатов данных типов.

Вариатор или бесступенчатая коробка передач

Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission) существенно отличается по своему устройству не только от гидромеханического “автомата”, но и любой другой коробки передач. Одна из его ключевых особенностей является отсутствие фиксированных передач. Вместо этого есть диапазон, в котором находится плавно изменяемое передаточное число.

Вариатор устроен совершенно иначе, нежели механическая КП, преселективная роботизированная коробка передач с двумя сцеплениями или классический “автомат” ввиду применения в нем двух шкивов. Роль передачи может играть как металлический ремень, так и цепь, передающая усилия между ведущим валом от двигателя к ведомому валу, идущему к колесам. Передаточное число меняется благодаря изменению диаметра валов. Другими словами, когда ведущий шкив “разведен”, ремень охватывает малый диаметр и получается своего рода высшая передача. Когда шкив сведен, ремень охватывает большой диаметр, что соответствует максимальному передаточному числу или движению на первой передаче.

Жесткая связь по передаче крутящего момента от двигателя к колесам – усилие передается механически, а не посредством давления масла – позволяет получить высокий КПД. При этом на практике вариатор работает довольно специфично – при разгоне стрелка тахометра “подвисает” на высоких оборотах и автомобиль плавно ускоряется под монотонный гул двигателя. Нередко эта особенность вызывает раздражение у пользователей, поэтому некоторые производители используют коробки передач с запрограммированными передачами, имитирующими работу обычной АКП.

Автоматическая коробка передач

В основе широко распространенного агрегата лежит гидротрансформатор. Он играет роль автоматического сцепления, передавая крутящий момент от вала двигателя, и работает от давления масла (трансмиссионной жидкости).

Также конструкция включает в себя редуктор с парами шестерен, находящиеся в постоянном зацеплении, фрикционы, гидроблок и масляный насос высокого давления.

Плюсы и минусы вариатора

Первая очевидная сторона бесступенчатой коробки передач – это плавность хода. Авто с вариатором ускоряется без рывков и “ступеней”, которыми отличается гидромеханическая автоматическая трансмиссия и “роботы” с одним сцеплением. У вариатора, как уже было сказано, более коэффициент полезного действия и лучше топливная экономичность. Также принято считать, что при штатных режимах эксплуатации вариатор работает в более комфортных условиях благодаря электронному управлению, которое выбирает оптимальные параметры. Таким образом, по потребительским свойствам вариаторы хороши и как правило с ними разгон быстрее чем ожидаешь.

Depositphotos / VOSTOCK Photo

Увы, недостатков, причем, довольно специфичных тоже хватает. Вариатор накладывает определенный отпечаток на управление автомобилем и требует соблюдения определенных правил эксплуатации. На машине с вариаторной коробкой передач крайне не рекомендуется практиковать агрессивный стиль вождения с резкими стартами. Буксовать в снегу и грязи также нежелательно, причем для бесступенчатой коробки передач также губительно резкое восстановление сцепления колес (появление “зацепа”) после пробуксовки. Буксировка с выключенным двигателем приведет к поломке CVT, исключением является транспортировка с вывешенной ведущей осью. Практика показала, что как минимум в ряде случаев вариаторам не очень хорошо живется со сравнительно мощными двигателями, развивающими 250 и более “лошадей” из-за высокой нагрузки.

Масло для коробок передач данного типа предотвращает трение металла по металлу. Оно стоит недешево, а сам агрегат чувствителен к его качеству. Есть и проблемы с ремонтом вариаторов, особенно, в небольших городах – ряд экспертов утверждает, что процесс восстановления до конца не изучен.

Плюсы и минусы автоматической коробки передач

Ресурс – это, пожалуй, первое, что выгодно отличает традиционный “автомат” от вариатора. Истории известны как агрегаты с высокой надежностью, так и откровенно слабые, но в среднем их ходимость, как принято считать, все-таки выше, чем у бесступенчатых коробок передач. Конструкция их за долгие годы эксплуатации хорошо изучена, а ремонт зачастую не представляет каких-либо сложностей и проблем. Автоматическая коробка передач в меньшей степени требовательна к качеству масла, хотя и для нее принципиальна важна регулярная замена трансмиссионной жидкости – об этом мы говорили неоднократно.

Наконец, ездить на “автомате” привычнее из-за особенностей его принципа действия – при наборе скорости происходит рост оборотов, сопровождающийся сменой передач.

Недостатки, разумеется, тоже присутствуют. Одна из слабых сторон традиционной автоматической коробки передач – низкий коэффициент полезного действия из-за потерей в гидротрансформаторе. Иногда можно буквально почувствовать, как лошадиные силы “вязнут” в трансмиссионной жидкости. Как следствие, автомобили с гидромеханическими АКП могут расходовать больше топлива. Иногда в адрес машин с “автоматами” слышатся упреки в том, что они медленнее аналога с механической коробкой передач. Так было раньше, но сейчас далеко не у всех автомобилей есть версии с тремя педалями, да и современные многоступенчатые агрегаты меняют ступени столь быстро, что говорить о какой-либо медлительности не приходится. Тем не менее недостатком иногда можно считать алгоритм работы коробки передач – АКП, бывает, работает не слишком логично, словно, не понимая, чего от нее хотят.

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

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

Что такое вариатор и принцип его работы

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

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

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

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

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

На сегодняшний день можно выделить два основных типа :

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

• Тороидальный

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

Основные проблемы с которыми могут столкнуться владельцы автомобилей с вариатором

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

Недостатками можно считать:

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

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