В чем разница вариатора, автомата, робота и механики

Основные виды вариаторов и принцип их работы

Сегодня каждый автопроизводитель располагает собственными наработками в области инженерии трансмиссий, в том числе, вариаторов. Тем не менее, все существующие на сегодняшний день коробки передач CVT принято разделять на два типа: клиноременный и тороидальный.

Клиноременный вариатор состоит из двух шкивов и ремня с трапецеидальным сечением. Каждый из шкивов представляет собой два конических диска, благодаря которым появляется возможность менять диаметр и передаточное число исходя из скорости вращения мотора. Ряд производителей нередко вместо традиционного ремня применяют цепь, а некоторые компании изготавливают ремень из особых металлических пластин. Впрочем, на принцип работы вариатора с точки зрения способа передачи тяги эти особенности влияния не оказывают.

За работу дисков каждого шкива отвечает электронная система, состоящая из датчиков с сервоприводами и центрального блока управления. Общий принцип работы системы следующий. Обладая клиновидной формой, ремень вступает в контакт с каждым из шкивов только лишь боковыми поверхностями. Изнашиваясь со временем, ремень словно «впивается» в шкив, сохраняя тем самым необходимый уровень сцепления. Вращение коленчатого вала передается ведущему шкиву. Его конструкция такова, что в случае увеличения оборотов двигателя «щеки» дисков постепенно сжимаются, тем самым выталкивая ремень от центра к ободу. Одновременно с этим, «щеки» дисков ведомого шкива разжимаются, что утапливает ремень к центру. Таким образом, происходит изменение радиусов вращения, а, значит, и передаточных отношений в бесступенчатом режиме. По сути, при такой схеме можно получить сколь угодно много передаточных чисел, а не только какие-то фиксированные значения. С ростом оборотов мотора происходит постепенное сжимание ведущего шкива с одновременным разжиманием ведомого, что гарантирует сохранение натяжения ремня. Если водитель сбрасывает обороты мотора, отпуская педаль «газа», внутри вариатора происходит противоположный процесс.

Несколько иной принцип работы у коробки-вариатора тороидального типа. Она располагает парой колес со сферической рабочей поверхностью. Между этими колесами зажимается ролик. Как и шкивы ременного вариатора, колеса тороидального CVT разделяют на ведущее и ведомое. Передаточное число меняется в данном случае посредством силы трения, которая возникает между поверхностями колес и ролика.

Когда ролик меняет свое положение относительно поперечной плоскости, происходит изменение передаточного числа в ту или иную сторону. При горизонтальном положении ролика ведомое колесо будет вращаться со скоростью, равной скорости вращения ведущего колеса. Но стоит ролику повернуться, происходит немедленное изменение скорости вращения ведомого колеса относительно ведущего. Поскольку в пятне контакта ролика и поверхности колеса возникает довольно серьезное усилие, разработчики вариатора предусмотрели использование специальных устройств, способствующих преодолению притяжения ролика к поверхности колеса. К примеру, тороидальная система Extroid, применяемая на многих моделях автомобилей Nissan, оснащается специальным устройством, работающим под управлением электроники. Благодаря такому устройству прецизионный гидромеханизм меняет расположение узла с роликами на микроскопическую величину в вертикальной плоскости. Сдвиг, производимый относительно оси колес, провоцирует самостоятельный поворот ролика.

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.

Как устроен вариатор

Внешне автомобиль с вариатором ничем не отличается от автомобиля с обычной автоматической коробки передач. Ведь и у классической коробки передач, и у вариатора рычаги одинаковы, более того, и режимы трансмиссии абсолютно идентичны. А вот принципы работы различны, вариатор не имеет четко установленного количества передач, их множество и они постоянно варьируются. Именно отсюда и происходит само название данного устройства. Благодаря этому при трогании с места и при перестройке механизма с одних оборотов на другие не присутствуют толчки и дерганья машины. В процессе того, как автомобиль разгоняется и замедляется, вариатор плавно меняет передаточное чисто оборотов.

Преимущества и недостатки АКПП

Автоматическая коробка имеет свои особенности, которые мы также приводим для удобства в виде таблицы.

Преимущества	Недостатки
Агрегат отличается высокой надежностью, современные коробки работают до 300 тысяч км, обслуживание в виде замены масла потребуется не ранее чем через 70 тысяч. Доступны резкие старты и использование на бездорожье.	Низкий КПД. Это происходит из-за специфической работы гидротрансформатора. Мощность двигателя теряется, хоть и незначительно; это особенно заметно на авто с небольшим количеством л.с. при подъеме в гору.
Ремонт достаточно дорогой, но доступен в большинстве сервисов.	Высокий расход топлива.
Для АКПП качество масла играет роль, но оно некритично, можно использовать недорогие марки.	Динамические характеристики уступают вариатору. Разгон даже у мощных машин достаточно медленный.
Переключение скоростей без предельного набора оборотов двигателя обеспечивает меньший износ силового агрегата.	При переключении передач возможны рывки, это нормально для автоматической коробки. Однако есть модели, работающие достаточно плавно.
Доступно буксирование другого транспортного средства, прицепа.	—

Выбирая, что лучше, робот, вариатор или автомат, требуется учесть, что третий вариант отличается в первую очередь надежностью и более долгим сроком службы. Однако автоматический механизм требует внимательного отношения и своевременного ремонта.

Главные плюсы и минусы бесступенчатой коробки вариатора с цепной передачей

Другим путем пошли инженеры Audi, применив в качестве передаточного элемента цепь. Однако возникла проблема – агрегат грелся и нуждался в дополнительном теплоотводе. Компания совместно с производителем коробок ZF Friedrichshafen AG продолжительное время работали над химическим составом как самой цепи, так и смазки. В итоге Multitronic вышел в серию и является комплектующим узлом трансмиссии Audi А6.

Если сопоставить отзывы экспертов и владельцев автомобилей, то коробка вариатор обладает определенными плюсами и минусами. К положительным сторонам агрегата можно отнести:

• небольшой вес;
• оптимальный выбор крутящего момента;
• плавное переключение скоростей;
• длительный ресурс при правильном обслуживании.

Негативные аспекты применения CVT с цепным приводом:

• повышенная шумность;
• замедленный старт;
• не переносит пробуксовок;
• дорогостоящий ремонтный процесс.

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.

Работа автоматической КПП

Гидротрансформатор АКПП

Основными элементами автоматической коробки передач являются гидротрансформатор и механический редуктор. Гидротрансформатор в данном случае выполняет роль автоматического сцепления, а редуктор передает механическое усилие между шестернями. Крутящий момент от вала двигателя передается посредством гидротрансформатора, который работает, основываясь на имеющемся давлении масла. Также в конструкцию АКПП входят стальные диски с фрикционами, а также муфты. Они выполняют механическую функцию сцепления, то есть, при их сжатии и расжатии выполняется включение необходимых муфт, которые в данном случае выполняют роль передач в коробке.

АКПП имеет свои преимущества и недостатки, о которых мы поговорим далее. Именно они позволят нам увидеть, чем вариатор отличается от автомата и что лучше в тех или иных условиях.

Работа вариатора

Работа автоматической КПП

Различия в механической части

Коробка вариатор и автоматическая трансмиссия одинаковы в том, что оба варианта относятся к виду коробок переключения передач, которыми управляет электронное устройство, встроенное внутрь коробки. Отличие в конструктивных особенностях.

ВКПП в технической документации обозначается, как CVT (Вариатор). Это сокращение от английских слов: «Continuously Variable Transmission». На русском языке звучит так: «постоянно изменяющая передачи»

Отличие CVT от автомата в строении механизма. Первое отличие, обобщающее все вариаторы, находится в принципе действия: отсутствие ступеней передач. Скорости меняются за счет передаточного числа. Последнее управляется параллельно расположенными конусными шкивами. Это ведомый и ведущий механизм.

Отличие имеется и в креплении шкивов. Одни шкивы в вариаторной коробке транспортного средства соединяются между собой посредством металлических цепей, другие с помощью ремней.

Вариатор работает по принципу раздвижения и сближения шкивов. Эти действия приводят к изменению передаточного числа. А изменение числа соответственно меняет скорость автомашины.

Пример работы клиноременного вариатора в виде таблицы:

Скорость автомашины	Нахождение шкива в пространстве вариатора	Диаметр, который проходит ремень
Низкая передача (первая скорость)	Максимально раздвинут	Маленький
Высокая передача (четвертая или выше скорость)	Максимально сдвинут	Большой

Внимание! Принцип работы тороидного вариатор заключается в изменении ролика по отношению к фрикционному диску. Об этих отличиях в следующем блоке

Типы CVT

Вариатор имеет два типа коробки:

1. Клиноременной. Этот вариатор состоит из двух шкивов и ремня, соединяющего их. Назван так потому, что в момент соединения шкивов ремень становится клинообразным. Двигаются шкивы посредством гидравлического привода;
2. Тороидный. Этот тип вариатора состоит из роликов и соосных дисков. При изменении передачи меняется и положение роликов.

Но отличие вариатора и автомата заключается не только в конструкционных особенностях. У вариаторных коробок свои положительные стороны и отрицательные.

Изъяны и положительные качества у CVT

Положительными сторонами вариатора являются следующие особенности:

• плавное движение автомобиля, без рывков;
• незамедлительная реакция на изменения ландшафта трассы: наклон, проселочная дорога;
• нет замедлений в скорости при мгновенном повышении нагрузки в отличие от автоматической коробки передач;
• простая конструкция и легкий вес;
• экономия бензина.

Но сколько бы не перечислять положительные стороны коробки без переключения передач, транспортное средство с вариатором все же имеет недостатки:

• быстрый износ внутреннего оборудования CVT (ремень необходимо менять каждые 70 000 км);
• транспортное средство не способно передвигаться по холмистой местности из-за непригодности вариатора к сильным нагрузкам. Не устанавливается на внедорожники;
• сервисные центры не ремонтируют вариатор из-за дефицита запасных частей и трудоемкости ремонта, а только заменяют одну коробку другой. Сама коробка передач стоит дорого;
• для переключения движения назад или вперед, требуется некоторое время, чего нельзя сказать о коробке автомат. Многим водителям это не нравится.

Кроме вариатора или роботизированной коробки в автомобиль устанавливается коробка-автомат. Отличие в сложности конструкции, но она является более долговечной. В этом и есть основная разница между вариатором и автомат, учитывая которую многие опытные автовладельцы приобретают машину с АКПП.

Коробка передач DSG — что это такое?

DSG (Direct Shift Gearbox – коробка передач с синхронизированным переключением) является эволюционным продолжением роботизированных КПП. Еще её называют преселективной трансмиссией – это второе поколение «роботов».

Такие коробки на сегодняшний день являются наиболее совершенными. Они оснащаются сразу двумя дисками сцеплениями – один переключает чётные передачи, а второй – нечётные. По сути, это две коробки передач в одном корпусе.

Изюминка коробки DSG заключается в том, что в ней постоянно включены две передачи: во время движения сомкнут лишь один из 2-х дисков сцепления, а второй находится в постоянной готовности, и включает свою передачу сразу же, как только размыкается первый диск. Благодаря такой схеме, переключения происходят практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Но даже у такой, казалось бы, идеальной КПП как DSG есть свои недостатки. Конструкция преселективных трансмиссий чрезвычайно сложна. Всё это приводит к тому, что ее обслуживание никак нельзя назвать дешевым.

Кроме того, ремонтировать коробки DSG часто не берутся даже крупные СТО. Да и их ремонт, в большинстве случаев, просто невозможен. Поэтому при поломке зачастую приходится менять всю преселективную трансмиссию в сборе, и лишь иногда можно ограничиться заменой электронного блока управления.

Также в список недостатков коробок передач DSG можно занести и перегрев сцеплений после долгой езды, в результате чего со временем при переключениях появляются толчки.

Учитывая все вышеперечисленное, мы считаем, что преселективные трансмиссии, несмотря на всю их технологичность, еще достаточно «сырые», слишком дорогие и неремонтопригодные.

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор CVT состоит из следующих элементов:

1. Привод клиноременный, состоящий из шкивов и ремня.
2. Пакет сцепления или преобразователь крутящего момента — предназначен для отключения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
3. Планетарный механизм представляет собой устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим реверса).
4. Дифференциал — устройство для распределения крутящего момента двигателя на ведущие колеса автомобиля.
5. Блок управления трансмиссией представляет собой электронную систему, которая считывает данные датчиков и передает соответствующие сигналы, изменяющие режим работы вариатора. В некоторых моделях вариаторов предусмотрена возможность ручного изменения скорости с помощью настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично автоматической коробке передач. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима.
6. Трещотка — устройство для блокировки движения при парковке (парковке П).
7. Гидравлическая система.
8. Датчики (частоты входного и выходного вала, температура рабочей жидкости, положение селектора).
9. Рамки.

Шкивы механизма CVT управляются гидросистемой, которая должна обеспечивать синхронное движение конусов или роликов бесступенчатой ​​передачи. Состоит из:

• Гидравлический насос;
• Блок гидрораспределителей;
• Гидроцилиндры управления;
• Фильтр.

Насос приводится в действие коленчатым валом двигателя и постоянно работает во время работы двигателя.

Рабочая жидкость CVT

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

При более высоких скоростях движения автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура выше +80ºC), что сокращает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет дополнительно устанавливаемого корпуса радиатора (масляного радиатора).

На правильную работу вариатора также влияют давление 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. Последняя представляет собой сборную металлическую ленту. Он состоит из нескольких проволок или полос (до 12 штук), которые сложным образом скреплены стальными пластинами (скобами.

Для защиты от износа и скольжения ремешок имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень контактирует с конусами шкивов по краям пластин, обеспечивая необходимые осевые свойства с обеих сторон без потери гибкости и без деформации.

Обычные кожаные или силиконовые ремешки имеют слишком короткий срок службы и поэтому не используются в коробках передач. Ремень вариатора можно заменить только стальной цепью (цепной вариатор), которая также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).

Популярные модели с вариатором

Наиболее привержены бесступенчатой трансмиссии японские автопроизводители. Модели с вариатором не выпускает только «Mazda». Не отстают (но в меньшем масштабе) европейские автогиганты, среди которых лидирует по применению вариаторов «Ауди». Американская автопромышленность не любит вариаторов – из популярных моделей можно о.

На российском рынке распространены вариаторные Nissan Primera, Honda Civic, Honda HR-V, практически все модели Audi. В инструкциях, проспектах трансмиссия может называться Multitronic, X-Tronic, Hypertronic или Multimatic — все это фирменные обозначения вариаторов. Более понятна аббревиатура CVT, принятая для технических спецификаций. Она обозначает Continuously Variable Transmission.

Долговечность

О проблемах Audi с коробками Multitronic производства Luk слышал, наверное, каждый, кто хоть немного интересуется автомобилями. В CVT старого типа (1999-2006 гг.) постоянно сбоит управляющая электроника, выходит из строя механическая часть и преждевременно изнашивается цепь. Примечательно, что цепь использовали как раз для того, чтобы передать более высокий крутящий момент, но инженеры просчитались с ее прочностью. Со временем Немцы существенно доработали свои коробки, но проблемы все еще встречаются. Не вызывают доверия и другие немецкие вариаторы, например, ZF VT1-27T, применявшиеся в Mini R50/R53, и Mercedes 722.7/722.8 для моделей A/B-класса.

Гораздо меньше хлопот доставляют японские конструкции. Хотя, вариатор Jatco, используемый в различных моделях Nissan (например, Qashqai), тоже относится к группе риска. Общая проблема коробок CVT – это ограниченная доступность запасных частей и нежелание некоторых механиков связываться с вариаторами. Бесспорный лидер по части надежности – вариаторы Toyota (Lexus).

Бесступенчатая автоматическая коробка, несмотря на сравнительно простую конструкцию, довольно сложная и дорогая в эксплуатации. В дополнение к неисправностям электроники и ремней/цепей встречается и преждевременный износ маховика. Стоит отметить, что двухмассовый маховик используется лишь в некоторых автомобилях с CVT (Ауди).

ВАРИАТОР (CVT)

По сути — был разработан очень давно (говорили про вариатор — в это статье), он позволяет без лишних устройств и деталей давать отличную разгонную динамику, сочетая в себе экономию топлива. Однако его — бояться. Ведь не смотря на всю его простоту в строении, отремонтировать возьмется не каждый автосервис. Хотя сейчас ситуация меняется. Этот тип — постоянно улучшается, модернизируется. Появляется все больше и больше специалистов в этой области. Конечно, с автоматом ему тягаться еще рано (АКПП доверяет больше производителей автомобилей), однако многие производители переходят на вариаторы именно из-за плавности хода, экономии топлива и динамических характеристик. Даже производители электромобили предпочитают именно эту трансмиссию (модели, где установлен один электродвигатель спереди), поэтому за этой трансмиссией будущее. Пусть даже он изменится до не узнаваемости.

Техническая часть

Вариатор, если капнуть в строение, устроен достаточно просто. Есть два вала, на них одеваются определенные конусы (или шкивы), кому как лучше слышать. Один вал подходит к двигателю (сейчас через гидротрасформатор), другой (через различные приводы) непосредственно к колесам.  Между ними находится связующее звено, обычно это ремень (например, на автомобилях НИССАН) или цепь (на АУДИ).

Конусы, которые имеются на валах, могут сдвигаться и раздвигаться, благодаря этому меняется их диаметр. Например — при старте, один вал имеет меньший диаметр, второй максимальный. Когда скорость средняя диаметры одинаковы, когда максимальная валы меняются размерами (один становится малым, второй — большим). Ремень или цепь, просто связывают их. НО на это связующее звено оказывается максимальная нагрузка.

Коротко о поломках

Как я писал сверху, вариатор простая трансмиссия, но достаточно требовательная к своему обслуживанию (особенно смазке). И его не так просто отремонтировать, не смотря на всю простоту, делать их (да даже банально поменять масло), берутся не все дилерские станции (я уже молчу о сторонних СТО), банально нет нормальных мастеров и знаний.

Про масло. Здесь оно специальное (на НИССАН NS-2, NS-3). Сейчас многие могут сказать что это и не масло вообще. Спокойно, масло, просто самое технологичное, даже лучше чем ATF жидкость на АКПП. Стоит оно дорого, поэтому многие экономят и не меняют его. НО так делать не стоит

• Замена должна быть раз в 60-80 000 км. У вариатора также есть гидроблок, соленоиды, которые могут со временем забиваться. Давление в системе падает и от этого конусы будут плохо сдвигаться – раздвигаться. Также масло защищает и смазывает систему, но как понятно оно не вечно, и чтобы возобновить исходные характеристики его нужно заменить
• Задиры конусов. Если не сменить смазку и желательно фильтр (который находится в поддоне), то конусы не будут эффективно сдавливать ремень, он начнет проскальзывать, появятся задиры на поверхности. Все это рано или поздно приведет к рывкам и толчкам, нормальной работы не будет

• Разрушение ремня. Задиры могут спровоцировать и разрушение ремня или цепи, если она разлетится внутри. То может загубить все коробку, банально восстанавливать будет нечего.
• Вообще стоит правильно ездить на вариаторе. Про это у меня есть отдельное видео и статья. Посмотрите, будет полезно.

Пару слов о ресурсе

Знаете если аккуратно ездить и не рвать эту трансмиссию, может проходить достаточно долго, 200 – 250 000 км не предел. Однако бывают и конструктивные просчеты, когда не ходит и 30 000 км (обычно бывает из-за ошибки прошивок).

Вся проблема вариатора, что это сложно-прогнозируемая трансмиссия, у кого-то 209 000 км и без проблем, а у кого-то и 30000 км и одни проблемы.

Плюсы и минусы вариатора

ПЛЮСЫ	МИНУСЫ
Переключения. Практически неосязаемые (потому что их нет)	Обслуживание. Дорогие расходники. Например, масло в нем 8 литров и стоит оно дороже чем ATF, примерно в два раза.
Динамика. Отличная, нет потерь на переключения передач	Ремонт. Берутся не все компании, банально нет толковых мастеров и диагностики
Ресурс. Больше чем у оппонента	Крутящий момент. Выдерживает ограниченный крутящий момент, на мощные моторы и тяжелые авто, поставить нельзя. Банально не выдержит ремень или цепь внутри
Управление. Такое же легкое и понятное как на АКПП	Буксировать – нельзя. Чревато для ремня и конусов.
Температура. Практически не страшна, то есть зимой не замерзает	Буксовать (долго) —  нельзя. Опять же пострадает ремень и конусы.
Пробки. Ведет себя отлично, никакого излишнего перегрева нет	Перегрев. Нельзя перегревать, страдает много различных узлов внутри, начиная от гидроблока с соленоидами, заканчивая ремнем и конусами

Я думаю эта таблица будет вам полезна. Сейчас переходим к оппоненту.

Виды КПП: автомат и вариатор

Выбирая трансмиссию, нужно учесть, в каких условиях будет эксплуатироваться машина. Вариатор и автомат — разновидности автоматической коробки, которая требует регулярного ухода и щадящей манеры езды:

• без резких стартов и торможений методом «педаль в пол»;
• без буксировки тяжёлых прицепов или автомобилей;
• без пробуксовок на льду, в снегу и грязи;
• без перегрева и трогания «на холодную».

Автомобиль как с автоматом, так и с CVT оснащен селектором и педалями: газ и тормоз. В обеих коробках за управление отвечают соленоиды, гидроблок, электроника. Водитель не переключает скорости вручную, не работает сцеплением. Только после тест-драйва можно сделать вывод, чем отличается бесступенчатый вариатор от «классического» автомата, и что лучше в динамике.

Определить, что надёжней, вариатор или автомат, поможет краткий обзор их работы.

Устройство клиновидного ремня

Ремень в клиноременном вариаторе CVT отличается сложным устройством. Благодаря использованию новейших материалов, ремни вариаторов очень надежны и эффективны. Вместо цепей и резиновых ремней, огибающих шкивы, в коробках вариатор применяются гибкие металлические ремни клиновидной формы (наборные металлические ленты).

Схема устройства металлического ремня вариатора:

Основой высокопрочного ремня вариатора служат тонкие полоски упругой стали (количество полос равно 9 – 15 штук), которые скреплены при помощи пластин сложной формы. Эти детали имеют форму трапеции, они плотно нанизаны на стальные ленты. Материал изготовления скрепляющих пластин – углеродистая легированная сталь высокой прочности.

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

1. Сверхвысокая прочность ремня вариатора.
2. Отсутствие эффекта проскальзывания.
3. Повышенная жесткость изделия при передаче усилий на сжатие (толкающий ремень).
4. Способность передавать максимальный крутящий момент от силового агрегата на ходовую часть.
5. При работе вариатора ремень не издает много шума.

Общий вид клиновидного ремня CVT:

Образец цепи, установленной в вариаторе авто фирмы АУДИ:

Клиновой ремень вариатора Audi изготовлен в виде широкой цепи, состоящей из отдельных стальных пластин.

Интересно: Для технического обслуживания клиновидной цепи вариатора используется специальный масляный состав. Смазочная жидкость способна изменять свои характеристики под воздействием повышенного давления в местах контакта пластин с поверхностью шкива. В результате чего, цепь вариатора CVT передает заданные усилия без проскальзывания и трения даже в условиях маленькой площади контакта.

Принцип работы и конструкции вариатора

Проще всего принцип работы вариатора можно рассмотреть на примере самого распространенного типа устройства: клиноремённого.

На валу, который соединён с валом двигателя находится ведущий шкив, выполненный из двух половинок. Половинки могут передвигаться по валу (оси своего вращения). Аналогичный (состоящий из двух половинок) шкив расположен на другом валу, соединённом с приводами колес автомобиля. Этот шкив называют ведомым. Между собой ведущий и ведомый диски соединены ремнём, клиновидным в сечении.

На низких оборотах двигателя половинки ведущего шкива раздвинуты и ремень «провален» к оси вращения, а на ведомом шкиве наоборот: ремень «выдавлен» максимально далеко от оси вращения.

Таким образом, за счёт трения в месте контакта ремня с поверхностями половинок шкивов образуется ремённая передача, схематично изображённая на следующем рисунке.

То есть ведущий вал как бы аналогичен шестерёнке малого диаметра, а ведомый – большого. Соответственно, на малых оборотах угловая скорость ведущего шкива существенно выше, чем ведомого, к которому передаётся максимальное тяговое усилие (и минимальная угловая скорость).

Сдвигает половинки ведущего шкива торцевое усилие, формируемое в зависимости от конструкции вариатора инерционными силами (от роликов внутри одной половинки шкива, перемещающихся за счёт центробежных сил – простейший случай) или гидравликой, получающей команды от электронного блока управления (современные системы).

Помимо центробежных, системы передачи крутящего момента с электронным управлением могут быть электромагнитными или многодисковыми, но наибольшее распространение благодаря доведенности конструкции получили гидротрансформаторы.

На высоких оборотах картина обратная: «шестеренка» ведущего шкива становится большого диаметра (ремень выдавливается к периферии шкива) а у ведомого половинки раздвигаются и ремень «проваливается» к центру («шестерёнка» малого диаметра). Трение, необходимое для изменения расстояния между половинками ведомого шкива и натяжение ремня обеспечивает пружина.

По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.

В них роль составных шкивов выполняют конусообразные диски, а роль ремня – ролики грибовидной формы, имеющие возможность не только вращаться вокруг своей оси, но и перемещаться относительно оси вращения дисков. При различных положениях роликов они по различного диаметра окружностям соприкасаются с дисками, и за счёт этого меняется передаточное отношение между дисками. На практике торовые вариаторы встречаются существенно реже клиноременных.

Казалось бы, если всё так просто и принцип работы устройства хорошо известен, почему на автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно?

Дело в том, что материал ремня, используемый в вариаторах скутеров и снегоходов, не рассчитан на уровень нагрузок, которые возникают в автомобилях. И только современные технологии позволили разработать привод вариатора, выдерживающий высокие нагрузки.

Ремень современного автомобильного вариатора металлический, состоящий из двух металлических лент и вставленных в них набора упругих металлических звеньев.

От ведущего шкива наиболее зажатое в нем звено передаёт толкающее усилие к следующему звену и далее по цепочке. Получается, что такой наборный ремень не тянет, а толкает ведомый шкив и это позволяет передавать на него бо́льшие усилия, чем в обычной клиноремённой передаче. Именно такой тип привода получил максимальное распространение в современных вариаторах.

В некоторых марках автомобилей (прежде всего Audi) встречается привод в виде многозвенной цепи вместо ремня.

Такую передачу ещё называют клиноцепной. В отличие от металлического наборного ремня пятно контакта торцевых участков такой цепи с конусной поверхностью шкивов существенно меньше, и это обстоятельство предъявляет повышенные требования к материалу и сочленениям цепи. У цепной передачи самый высокий КПД передачи усилия от ведущего шкива к ведомому, неплохие показатели долговечности, достаточно простая замена в случае необходимости. Но при этом цепь – достаточно дорогой привод.

К особенностям конструкции вариатора ещё следует отнести необходимость встраивания в устройство механизма заднего хода – прямой реверс шкивов вариатора невозможен. Практически это решается так же, как и в автоматических коробках передач: в конструкции предусмотрен планетарный редуктор.