Коробка передач вариатор

Как работает вариатор

Автомобили, оборудованные вариаторной трансмиссией, внешне очень похожи на машины с коробкой автомат. Что такое вариатор на автомобиле? По аналогии с другими трансмиссиями, в конструкцию коробки передач CVT тоже входят две педали, селектор переключения режимов. Режимы вариатора имеют те же обозначения:

1. Р – паркинг.
2. R – реверс.
3. N – нормаль.
4. D – драйв.

На первый взгляд устройство трансмиссий совпадает. Однако, принцип работы вариатора CVT отличается от традиционной АКПП. Здесь полностью отсутствуют фиксированные передачи, нет нумерованных первой, второй и прочих скоростей. Коробка вариатор обладает огромным количеством передач, переход с одного режима на другой осуществляется совершенно незаметно и плавно. В процессе эксплуатации транспортного средства, оснащенного вариатором, водитель не ощущает рывков, толчков и пинаний. Независимо от того, трогается машина, разгоняется или тормозит, вариатор постепенно меняет передаточное отношение без резких движений, рывков.

Основные механизмы вариатора (из чего состоит CVT?)

Бесступенчатая коробка включает гораздо большее число механизмов. Её работа невозможна без целого ряда узлов, которые обеспечивают полноценную работу трансмиссии. Например, вариатор не может самостоятельно обеспечить задний ход автомобиля. За это отвечает планетарный редуктор. Если бы не было сцепления, то крутящий момент сразу же поступал на колеса. Чтобы автомобиль начинал движение и ускорялся плавно, в конструкции CVT предусмотрено автоматическое сцепление. Оно может быть:

• центробежным (CVT Transmatic);
• многодисковым «мокрым» (CVT Multitronic);
• электромагнитным (CVT Hyper);
• гидротрансформаторным (CVT Xtronic, Autotronic, Multidrive).

Гидротрансформаторное сцепление встречается повсеместно, другие разновидности встречаются намного реже. Сцепление с гидротрансформатором максимально плавно передает момент, продлевая срок службы коробки передач. Также такое сцепление исключает проскальзывание на высоких оборотах, но может перегреваться, о чем подскажет мерцающий индикатор на приборной панели. Конечно, все устройства должны работать под управлением единого «мозгового» центра, которым в вариаторе выступает блок управления. К нему поступают сигналы от датчиков, считывающих данные самых разных систем.

Программная часть обрабатывает информацию и изменяет режим работы коробки передач. Водителю достаточно выбрать нужный режим – «спортивный», «экономичный». Некоторые модификации вариаторной коробки позволяют ступенчато в ручном режиме переключать передачи. Главной технической жидкость выступает трансмиссионное масло, которое поступает в нужные масляные каналы за счет работы гидроблока.

Внутри корпуса можно найти фильтры (грубой и тонкой очистки), магниты, улавливающие металлическую стружку – продукт износа механических частей коробки.

Выбираем масло в вариатор (по марке)

В связи с тем, что CVT быстро перегревается, ему требуется отдельный радиатор. Это устройство охлаждает моторное масло и отводит лишнее тепло.

Типы вариаторных КПП

Вкратце разберем общие сведения о разновидностях трансмиссий.

Цепные

В цепных устройствах вместо стальной ленты используется цепь, это обеспечивает хорошую гибкость изделия. В месте соприкосновения цепи с рабочей поверхностью конических элементов появляется высокое напряжение. Но оно компенсируется за счет того, что диски выполнены из подшипниковой стали. Такие вариаторы характеризуются наиболее низкими потерями при подаче крутящего момента и самым высоким КПД.

О принципе действия цепного вариатора вы можете узнать из ролика, снятого каналом MotorPage.

Клиноременные

Структура этих устройств включает одну либо две ременные передачи. Каждая из них состоит из двух шкивов, соединенных друг с другом посредством клиновидного ремешка. Сам шкив образуется за счет конических деталей, сдвигающихся и раздвигающихся между собой, что способствует изменению размера шкива. Конусы сближаются за счет величины давления, усилия, подаваемого пружинами, а также центробежной силы. Диски устанавливаются под углом 20 градусов, это способствует перемещению ремешка по поверхности с минимальным сопротивлением.

Тороидальные

Такие трансмиссионные агрегаты состоят из двух соосных шкивов со сферической поверхностью. Между этими компонентами зажаты специальные ролики. С изменением их положения меняется и передаточное число. Сама передача момента осуществляется благодаря силам трения между роликами и рабочими поверхностями колес.

Основные неисправности

Устранение проблем

Какие неисправности могут произойти в работе коробки передач:

1. Проблемы с включением передач. Обычно они обусловлены несоблюдением интервала по замене смазочного материала. Надо вовремя менять масло, чтобы не допустить образования в нем продуктов износа. Если жидкость не меняется своевременно, она теряет свои свойства и не может качественно смазывать трущиеся узлы агрегата.
2. В вариаторах часто забиваются гидравлические блоки. Из-за этого маслонасос не в состоянии нагнетать оптимальное для системы давление.
3. Из-за проблем с падением давления валы не в состоянии правильно сжать или разжать ремешок. В результате он начнет пробуксовывать.
4. При буксовке изделия происходит его быстрый износ, что в итоге приводит к обрыву. Если металлический ремень или цепь разлетится по коробке передач, это приведет к поломке других компонентов трансмиссионной системы.
5. На работоспособность ремня влияет качество поверхности валов. Если они задираются, это приводит к быстрому износу цепи.

Канал АКПП Технология ремонта обнародовал ролик, в котором продемонстрирована процедура ремонта коробки CVT.

Коробка передач вариатор

Автомобильная промышленность неуклонно развивается, постоянно предлагает новые инженерные решения. Ведущие компании в области производства автомобильного транспорта неуклонно ведут работу над разработкой принципиально новых агрегатов. Цель замены уже привычных и в некоторой степени конструктивно устарелых узлов предельно ясна – сделать машину более комфортной, облегчить вождение и улучшить качество поездок в целом. Так появилась вариаторная коробка передач или же просто вариатор.

Вариаторная коробка: что это такое?

В англоязычной среде этот вид трансмиссии именуется как CVT, что обозначает Continuously Variable Transmission. Если перевести расшифровку с английского на русский язык, то станет понятен главный принцип, на котором основана работа вариатора – бесступенчатая трансмиссия.

Отличия от автомата

Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.

Отличие вариатора от классической АКПП — видео

В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.

Плюсы и минусы вариаторной коробки CVT

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

Плюсы:
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.

Минусы:
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.

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.

CVT трансмиссия: преимущества и недостатки

Как может показаться на первый взгляд, коробка передач вариатор выгодно отличается от аналогов

Сразу отметим, хотя имеется ряд очевидных плюсов, также нужно обращать внимание и на недостатки СVT. Давайте рассмотрим сильные и слабые стороны вариатора более подробно. Прежде всего, к плюсам вариатора можно отнести комфорт, экономичность и высокие показатели КПД

Общий принцип работы и отсутствие фиксированных «ступеней» позволяют реализовать плавный и эффективный, а также достаточно быстрый разгон автомобиля

Прежде всего, к плюсам вариатора можно отнести комфорт, экономичность и высокие показатели КПД. Общий принцип работы и отсутствие фиксированных «ступеней» позволяют реализовать плавный и эффективный, а также достаточно быстрый разгон автомобиля.

На машине с вариатором не тратится время на переключения передач, поток мощности на колеса не разрывается, двигатель работает в диапазоне оптимальных оборотов и максимального крутящего момента. Также коробка CVT работает менее шумно, чем многие гидромеханические АКПП или «роботы», двигатель в штатном режиме не раскручивается до высоких оборотов.

Если же говорить о минусах вариатора, тогда можно выделить следующее:

• Начальная стоимость CVT не намного ниже «классических» гидромеханических АКПП или DSG;
• Такая коробка не рассчитана на высокие нагрузки, то есть вариатор не ставится в паре с мощными ДВС. Как правило, CVT ставится на машины с двигателями, мощность которых не превышает 200 л.с.;
• На вариаторе нельзя ездить агрессивно (резкий разгон с места, интенсивное торможение, рваный стиль езды). Также следует избегать продолжительного движения на высоких оборотах;
• Вариатор требует качественного и частого обслуживания (замена фильтров и масла в вариаторе должна выполняться каждые 30 тыс. км.). Использовать нужно только оригинальную дорогостоящую трансмиссионную жидкость. Еще рекомендуется каждые 80-100 тыс. км. менять ремень вариатора;
• Общий срок службы вариатора меньше по сравнению с АКПП или РКПП. Как правило, вариатор имеет ресурс, ограниченный отметкой около 200 тыс. км.
• Низкая ремонтопригодность, дорогостоящий ремонт, нехватка оригинальных запчастей и квалифицированных специалистов, а также сложности с настройкой системы управления вариатором.
• Чувствительность к малейшим сбоям в работе ЭСУД автомобиля (выход одного из датчиков может привести к сбоям в работе всей вариаторной трансмиссии).

Еще следует отметить, что часто в случае поломки вариатора решить вопрос путем приобретения контрактного агрегата б/у не получается. Дело в том, что с учетом небольшого ресурса решение приобрести недорогой контрактный вариатор с пробегом означает, что такая коробка также будет изношена и возникают нарекания на работоспособность.

При этом стоимость новой КПП данного типа или коробки CVT с подтвержденным минимальным пробегом и большим остаточным ресурсом оказывается достаточно высокой. Также в списке минусов вариатора можно выделить тот факт, что многие автовладельцы, которые знают о недостатках коробки, избегают автомобилей с CVT на вторичном рынке, отдавая предпочтение АКПП.

Простыми словами, при продаже подержанный автомобиль с вариаторной коробкой передач заметно теряет в цене по причине относительно небольшого спроса. Если же планируется покупка такого авто, необходимо проводить комплексную диагностику, а также быть готовым к возможным сложностям и затратам через небольшой промежуток времени, если пробег подержанной машины превысил отметку в 150 тыс. км.

Еще одним минусом, который отмечают многие владельцы машин c  коробкой CVT, можно считать отсутствие ощутимого переключения передач при разгоне, ровные обороты двигателя и характерный однотонный шум при разгоне.

С одной стороны, это нельзя считать недостатком, однако субъективное мнение многих водителей говорит об обратном. Более того, сами производители, прислушиваясь к отзывам потребителей, стараются учитывать этот момент, оснащая вариаторы «виртуальными» ступенями (аналог Типтроник), когда шкивы имеют фиксированные положения, тем самым имитируя переключения ступенчатой коробки.       

https://youtube.com/watch?v=HcuROau5FQM

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Для принятия решения обязательно надо покататься на таком автомобиле и почувствовать, как он разгоняется, как тормозит, какой шум издает двигатель.

Если вы любите спокойную езду в непринужденном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор оправдает ваши ожидания.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите получать удовольствие от быстрого разгона и высокой скорости, то, скорее всего, лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».

Нулевой или очень маленький пробег (до 50 000 км) автомобиля будет говорить в пользу вариатора. Если у автомобиля большой пробег, у вас могут возникнуть проблемы с вариатором, который потребует дорогостоящего ремонта.

История автомобильного вариатора:

1. 1490 — Леонардо да Винчи опубликовал эскизы устройства, предназначенного для бесступенчатой передачи крутящего момента
2. кон. XIX — нач. XX века — вариаторы начинают активно применяться в приводах промышленного оборудования, швейных машинах, велосипедах.
3. 1958 — автомобилестроительная компания Daf (Нидерланды) выпускает модель микролитражки 600, оснащенной вариатором. В 70х годах Daf становится частью концерна Volvo, инженеры которого смогли немного усовершенствовать это устройство. Благодаря их наработкам запас прочности вариаторов достиг 30 тыс. км. Этого оказалось мало, проект развивать дальше не стали.
4. конец 90х — Subaru выпускает модель автомобиля Kei cars, которая была оснащена вариатором с гидравлическим управлением и стальной цепью.
5. конец 2000х — первая массовая модель Honda — кроссовер HR-V (1999 г). Через несколько лет вслед за Хондой подтягиваются и другие производители — Nissan, Audi
6. 2005-2014 — ряд иномарок снабжаются вариаторами

Как работает АКПП?

Для начала давайте разберемся с принципом работы автоматической коробки передач.

Работа такой трансмиссии состоит в изменении соотношения передач между двигателем и колесами в автоматическом режиме. Без КПП автомобили бы имели только одну передачу, скорость зависела бы только от оборотов двигателя.

Представьте себе автомобиль только с первой передачей. Такая машина здорово взбирается на крутую горку и хорошо стартует с места. Вот только скорость будет ограничена — быстрее никак.

Автомобиль только с третьей передачей будет ездить со скоростью около сотни километров час по дороге, но стартовать с места или подняться круто в гору для него может оказаться проблемой.

Трансмиссия использует ряд передач — от низкой к высокой, чтобы эффективно использовать крутящий момент двигателя автомобиля. Если водитель сам переключает передачи, то коробка передач называется механической. Если участия водителя не требуется — то коробка передач называется автоматической.

В традиционной АКПП для изменения соотношения крутящего момента используется система шестерней разного размера и типа. Блокируя вращение отдельных элементов системы можно добиваться различного соотношения крутящих моментов вала двигателя и оси колеса. Благодаря этому можно получать от 4 до 8 передач переднего хода и одну передачу заднего. При переходе от одной передачи к другой, водитель может почувствовать рывки, особенно при быстром ускорении.

Принцип работы вариатора

Принцип работы вариатора понять очень просто, если вы хотя бы раз катались на горном или спортивном велосипеде, имеющем по несколько звездочек у педалей и на заднем (приводном) колесе.

Вы наверняка знаете, что если у педалей перекинуть цепь на самую маленькую звездочку, а на колесе выбрать самую большую, то педали крутятся очень легко, можно взобраться в почти любую гору, но при этом невозможно сильно разогнаться.

Для разгона необходимо сделать все наоборот:  у педалей цепь перекинуть на самую большую звездочку, а на колесе – на самую маленькую.

Это будут два крайних режима работы передачи, а все остальные комбинации промежуточные.

Теперь представьте, что звездочки слились в конус, а цепь превратилась в ремень, перекинутый через эти конусы. Вот и получился вариатор, а принцип работы остался неизменным.

Изменение диаметров конусов (шкивов) на ведущем и ведомом валах позволяют изменять скорость автомобиля.

В процессе езды вариатор только поддерживает наиболее подходящие обороты автомобильного двигателя для обеспечения выбранной скорости движения и динамических показателей автомобиля, что и позволяет экономить топливо.

Для наглядности пара видео с Youtube:

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.

История вариатора

Хоть трансмиссии типа вариатор уже давно не новшество, но для наших краёв всё же диковинка и вещь малоизученная, а потому интересная.

Полезная информация:

• Что такое крепление isofix
• Круиз-контроль — что это такое? Плюсы и минусы.
• Кастом авто: что это такое?
• Мускул кар — что это такое?
• Что такое esp в автомобиле и для чего он нужен?
• Хот Род — что это такое

Невероятно, но за созданием вариатора не стоят такие пионеры автомобилестроения как Р. Бош, Ф. Порш, Г. Даймлер, В. Майбах, К. Бенц , Р. Дизель или же Г. Форд. Запатентовали его лишь в 1886 году. Однако задолго до этого (в далёком 1490 году) первый прототип вариатора изобрёл гениальный художник и “человек-универсал” эпохи Возрождения ‒ Леонардо да Винчи.

Начало использования вариатора на автомобилях относится к 50-м годам прошлого века. Спустя пять столетий после изобретения первого вариатора. Автомобилем, впервые получившим бесступенчатую трансмиссию, стал первый легковой автомобиль компании DAF ‒ DAF 600. В основе этого вариатора лежали резиновые клиновые ремни и называлась эта трансмиссия DAF Variomatic. Затем патент ушёл в Volvo, что было связанно с продажей отделения пассажирских автомобилей DAF.

В конечном итоге, вариа́тор (от лат. variātor «изменитель») — это ещё один из вариантов автоматической трансмиссии. В автомобиле с вариатором ничто, с первого взгляда, не выдаёт его присутствия. Те же две педали что и в классическом автомате, тот же рычаг переключения с аналогичными режимами. Всё интуитивно понятно и знакомо, если вы сталкивались с автоматическими трансмиссиями. Однако принцип работы вариатора кардинально отличается от принципа работы гидротрансформаторных (обычных) автоматов.

Он не имеет строго определенных передач, ни первой, ни второй и никакой либо ещё. Потому его “переключения”(назовём их так) осуществляются без ощутимых рывков.

Вариатор обеспечивает плавное изменение передаточного числа в нужном диапазоне. Поэтому переключений, к которым мы привыкли на автоматических коробках, тут нет, а вместе с этим нет и подёргиваний при движении автомобиля.

Различия

Различий у двух типов трансмиссий на самом деле больше, чем кажется на первый взгляд.

1. Гидромеханический автомат универсален — его можно устанавливать на автомобили любого размера и направленности: от городских машин до спорткаров. Вариатор не подходит для мощных седанов, внедорожников или спортивных автомобилей. Его стихия — семейные и городские автомобили, а также кроссоверы.
2. Вариатор обеспечивает большую мягкость хода и комфортность поездки. Автомат также более комфортабелен при езде, чем автомобили с МКПП, однако уступает вариатору из-за ярко выраженных рывков.
3. Конструкция автомата имеет большую надежность и больший ресурс. Вариатор чаще ломается, требует особого обслуживания и выходит из строя раньше.
4. Вариатор более экономичен, так как потребляет меньше топлива, чем автомат.