Устройство и разновидности
Конструкция зависит от типа системы, однако устройство вариатора любого типа имеет одну структуру. Вариатор включает в себя:
- раздвижные шкивы;
- систему управления;
- устройство включения заднего хода;
- систему, отвечающую за вращение колес и фиксацию рычага в положении «нейтраль».
Далее расскажем о типах вариаторных коробок
Вариаторная КП клиноременного типа
Один из самых распространенный и перспективных вариантов. Отличается простотой и надежностью – конусовидные шкивы, расположенные под углом для минимального сопротивления, приводятся в действие ременной передачей. В некоторых системах есть две ременные передачи. За движение шкивов вдоль вала (они работают на схождение-расхождение) отвечает гидроцилиндр.
Клиноременной вариатор
Сам ремень состоит из пластинок из прочного износостойкого металла. Реже встречается резиновый вариант, однако такой вариант уже устарел и почти не используется из-за малого ресурса. На устройствах Audi вместо ремня устанавливается металлическая цепь – поэтому систему назвали клиноцепной.
В КП с ременным приводом за вращательные движения отвечает толкательное усилие. Клиноцепной привод работает за счет тянущего усилия.
Вариаторная КП тороидного типа
Представляет собой пару клиновидных валов — ведущего и ведомого. Между ними располагаются ролики, которые обеспечивают изменение передаточного числа. Ролики двигаются по вертикали и вращаются вокруг своей оси. Если происходит состыковка ролика с валами в одном радиусе, КП переключается на прямую передачу. Если же происходит состыковка ролика, малого радиуса ведущего диска и большого радиуса ведомого, то передача понижается.
Вариатор тороидного типа
Эти виды вариаторов получили широкое распространение в автомобилестроении и других отраслях. Хотя тороидные трансмиссии не популярны из-за сложной конструкции и высокой стоимости.
Вариатор или автомат — что лучше?
Для ответа на вопрос, вариатор или автомат – что лучше, важно определиться с требованиями к автомобилю. Основное «правило» вариатора – это умеренность и ограничение по мощности
Такая КП не подходит для автомобилей с мощными двигателями и водителям, предпочитающим агрессивную манеру езды.
Вариатор или автомат что лучше
Когда не следует покупать автомобиль с вариатором:
Вы — поклонник спортивной езды
На автомобиле с бесступенчатой КП нельзя резко рвануть с места и гонять на пределе, выжимая из авто максимум. Также не стоит увеличивать мощность автомобиля посредством тюнинга – вариатор подходит для среднемощных автомобилей и равномерного движения. Основные «спортивные» приемы езды вариаторная коробка не выносит.
Еще один недостаток – отсутствие «спортивного рыка» мотора и присутствие равномерного жужжащего звука в процессе работы, что не характерно для других трансмиссий. Чем отличается вариатор от автомата? Тем, что не позволяет достигать двигателю критической рабочей точки, обеспечивая стабильную работу в максимально эффективном и экономичном режиме.
Вы не хотите менять свои привычки
Вождение с бесступенчатой КП требует от водителей новых навыков. «Автоматика» в сравнении с «механикой» также имеет свои тонкости, но управляться с нею все же проще и привычнее.
К примеру, при нажатии на педаль газа вариаторная КП в первую очередь набирает обороты, а не обеспечивает тягу на колеса, что приводит к некоторой задержке. Поэтому при проведении маневра (например, при обгоне) нажимать на газ следует на полсекунды раньше.
Если предпочитаете экономный автомобиль
Вариаторная КП требует определенных затрат. Сложная конструкция подразумевает дорогой ремонт и обязательно в хорошей мастерской. Самостоятельный ремонт системы невозможен — даже среди специалистов сложно найти мастера, который действительно сможет все сделать правильно. Поэтому сэкономить на ремонте не получится.
На обслуживании тоже не сэкономишь — системе требуются качественное масло и его частая замена. В противном случае коробка выйдет из строя намного раньше положенного срока.
Автоматическая КП не то чтобы дешевле в этом плане, но ее ресурс обычно больше и она не так чувствительна к жесткой эксплуатации. Кроме этого, «автомат» широко используется в легковых автомобилях и хорошо изучен мастерами. А вот за ремонт вариаторной коробки возьмется не каждый даже опытный мастер, так как система только набирает популярность и изучена плохо.
Хоть бесступенчатая трансмиссия и не подходит для экстремального вождения, оснащенный ею автомобиль обгонит аналогичную модель с АКПП. Автоматика быстрее берет старт, однако тратит время и прерывает тягу в процессе переключения передач, что сказывается на динамике. Вариаторная трансмиссия обеспечивает постоянную тягу и равномерное ускорение. Этот фактор позволяет избежать пробуксовки на скользком покрытии, снижает количество вредных выбросов в атмосферу. Горючее также экономится.
Кулисы автомата и вариатора
Устройство вариатора
Смысл имеет рассказать о работе клиномерной вариаторной коробки передач (потому что собрат сейчас практически не продается).
Коробка устанавливается на двигатель (либо продольно, либо поперечно). Для того чтобы плавно соединить ее с мотором и в нужные моменты отключать (нейтральный режим), предусмотрена система сцепления.
Сейчас многие производители ушли на гидротрансформатор, схожий устанавливается на классическую АКПП. Однако другие производители могут использовать другие типы – центробежные, электромагнитные или многодисковые (мокрые варианты). Использования гидротрасформатора обусловлено высокой производительностью и высокими эксплуатационными характеристиками, в том числе и долговечностью.
Теперь про само устройство вариатора. Описать его достаточно сложно, все же это не простая конструкция, но я постараюсь:
- Валы с изменяемыми конусами. Про это еще раз я рассказывать не буду (принцип рассказал наверху). Хочется отметить, что из-за больших нагрузок поверхности конусов вариатора делаются из высокопрочных сталей
- Ремень или цепь. Предназначены соединить два вала. Ремнем можно назвать с натяжкой, все потому что он состоит из специальных металлических лент соединенных между собой специальными фасонными частями имеющими вид бабочки и придающих специальную похожую на клин форму. Работает он боковыми частями, которыми благодаря силам трения он контактирует с клиньями шкивов. Тем самым передается момент от одного вала на другой. Стоит отметить, что другие производители, например AUDI используют цепной механизм, она имеет большое количество мелких звеньев и обеспечивает малые радиусы изгиба. Работает она уже не боковой поверхностью, а торцевой. И цепь, и ремень рассчитаны на высокие нагрузки, но они не переносят высоких перегревов (могут деформироваться)
Масло
Да не удивляйтесь, смазка внутри также является важной составляющей и к ней предъявляют высокие требования, обычно здесь идет ATF жидкость, которая заливается в автомат. Нужна она не только для смазки, но и для нагнетания давления в насосе чтобы раздвигать или сдвигать конусы
Масляный насос
Как раз и нагнетает давление в системе
Гидроблок. Он руководит подачей масла в нужные каналы, то есть либо в один конус (вал), либо в другой. Кстати пробуксовки и прочие пинки, и толчки могут быть связаны именно с ним.
Фильтра. Их может быть много, как в самом гидроблоке, так и за его пределами. Они улавливают грязь и мелкие металлические частицы с ремня и конусов, не давая им забивать мелкие каналы
Радиатор. На вариаторной коробке передач он ОБЯЗАТЕЛЕН! Запомните, эта трансмиссия очень быстро перегревается при пробуксовках и высоких нагрузках, поэтому чтобы охладить масло, нужен внешний радиаторный блок. Некоторые на паркетниках которые любят лазить в грязи и буксовать (например Mitsubishi Outlander) ставят дополнительные радиаторы, чтобы убрать излишний нагрев
НУ и последнее это блок управления вариатором. Это электронное устройство, которое работает в паре с ЭБУ, получая от него нужные команды. Оно дает приказания электроники и валам принять ту или иную конфигурацию, которая отвечает данной скорости и нагрузке
Это устройство в двух словах, для того чтобы понять общий принцип работы. Стоит отметить, что изначально у вариатора не было реверсного вращения, то есть движения назад. Поэтому в конструкцию внедрили планетарную передачу, которая позволяет это сделать. Однако это намного усложнило конструкцию.
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.
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 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.
Когда и зачем нужна калибровка
Калибровка вариатора проводится при появлении вибраций в начале движения автомобиля либо во время его остановки. Калибровка включает в себя обнуление данных ЭБУ и последующее обучение блока управления для фиксации новых данных.
Необходимость проводить калибровку могут вызвать:
- ремонт КП;
- замена КП;
- ремонт/замена двигателя;
- смена стартового пакета.
Калибровка может производиться в статике (на автомобиле без движения) и в динамике. Последний вариант более простой и понятный – часто к нему прибегают водители, проводя процедуру самостоятельно.
Калибровка в движении выполняется в несколько шагов:
- Мотор прогревается, пока не заработает вентилятор охлаждающей системы.
- Выключаются все дополнительные электрические приборы.
- Включается ближний свет.
- Набирается скорость до 60 км/ч, отпускается «газ», автомобиль продолжает движение до стабилизации скоростного режима.
- Нажимается педаль тормоза, машина плавно останавливается, вариатор устанавливается в режим «Р».
- После этого необходимо заглушить двигатель.
Подождав пару секунд, следует проверить результаты.
Вариатор требует бережного отношения и значительных материальных затрат. Для среднемощных автомобилей и городских условий коробка передач этого вида подходит идеально.
Устройство вариаторной коробки передач
Поскольку клиноременные вариаторы более распространены, то дальше и будем рассматривать их конструкцию. Такая коробка передач состоит их нескольких основных составных частей. И первая из них – сцепление, без которого не обойтись, поскольку оно обеспечивает возможность отключения силовой установки от трансмиссии.
Наибольшее распространение на вариаторных коробках получило гидротрансформаторное сцепление, которое также используется и на автоматических и роботизированных коробках. Но некоторые автопроизводители используют и другие типы сцепления — центробежное, электромагнитное или многодисковое «мокрое».
Вариаторная коробка в разрезе.
Основной составляющей КПП является сам вариатор, и главным элементом в нем считается ремень, поскольку именно он обеспечивает передачу. Хотя и ремнем его можно назвать лишь условно. А все потом, что состоит он из металлических лент, соединенных между собой особыми фасонными частями, имеющими форму бабочки и придающих ремню клиновидную форму. Рабочей частью у него являются боковые поверхности, которые контактируют с поверхностями половин шкивов и обеспечивают передачу вращения за счет сил трения.
Некоторые производители вместо ремня используют цепь, при этом сама коробка с таким элементом привода называется клиноцепной. Особенностью цепи является то, что она состоит из большого количества звеньев, что обеспечивает малый радиус изгиба. Рабочая поверхность у нее – торцевая.
Поскольку все элементы вариатора работают под значительными нагрузками, то изготавливаются они из высокопрочной стали, что позволяет значительно повысить ресурс коробки.
В разных конструкциях вариаторов перемещение половин шкивов по валам обеспечивается за счет усилий, которые создаются пружинами, жидкостью или за счет центробежной силы.
Еще один вариатор в разрезе (реальное фото).
Одной из основных проблем вариатора – отсутствие реверсного вращения ведомого вала. Поэтому, чтобы решить ее и обеспечить автомобилю возможность движения задним ходом, в конструкцию коробки включена планетарная передача, позволяющая менять направление вращения. Но при этом наличие такого механизма значительно усложняет конструкцию коробки, но и без него не обойтись.
Последней составной частью вариатора является механизм управления. На данном типе коробки передач используется электронное управление, которое полностью контролирует работу вариатора, обеспечивает синхронное изменение диаметров на шкивах, включает и отключает сцепление и планетарный редуктор.
Управление же коробкой осуществляется селектором, которым задаются режимы работы, аналогичные автоматической коробке. То есть, водитель задает режим, а электронный механизм управления выполняется его на вариаторе.
Как определить, какое устройство установлено в автомобиле?
Машины с АКПП отличаются от вариатора, и это в первую очередь заметно при эксплуатации транспортного средства. Коробка-автомат в литературе обозначается как АТ, а вариатор – CVT. Узнать, какой именно у вас автомобиль, можно из прилагающихся к нему документов, например сервисной книги. Если авто не новое, сделать это можно при помощи информации в интернете, кроме этого, имеются внешние признаки, позволяющие отличить одну трансмиссию от другой. Они имеют разные органы управления.
Заметить разницу можно и при правлении машиной. Разгон CVT происходит плавно, нет рывков, переключение происходит незаметно. На автомобилях с автоматом или роботом переключение слышимо, заметно по небольшим толчкам
Кроме этого, можно обратить внимание на работу тахометра: обороты будут меняться довольно резко. Например, CVT Renault Arkana имеет специальный режим, который позволяет на низкой скорости управлять переключением передач вручную
Принцип работы
@Blamper.ru
Сама же схема работы довольно простая и можно описать как ремень, натянутый между двух колёс, поочерёдно сдвигающихся или раздвигающихся.
Более подробный принцип работы выглядит так: два обода цилиндрической формы находятся напротив друг друга, на них натягивается ремень или цепь.
Как только ведущий сдвигается максимально далеко, характер диаметра вращения ремня становится большим. Соответственно, когда обод не сдвинут, характер вращения ремня становится обратным. Это можно сравнить с первой (в случае сдвижения) и повышенными передачами (в случае раздвижения) на стандартных КПП.
Это и позволяет переключать скорости плавно, без каких-либо пробуксовок или запинок, будто передач очень большое количество и их смена проходит незаметно.
Ещё одним приятным бонусом является значительная экономия топлива.
Что такое вариатор и чем он отличается от классической АКПП
Говоря коротко, вариатор – это автоматическая трансмиссия с бесступенчатым переключением передач. Его основное назначение – плавно и мягко переходить с одной передачи на другую, без рывков и отчетливых «отщелкиваний», при этом сохраняя оптимальную динамику разгона и минимальный расход топлива. Собственно, вариатор и создавался как средство экономии, поскольку в цивилизованном мире фактор экологичности давно является основным приоритетом развития транспортных средств.
Классическая АКПП 
Вариатор
Если задаться вопросом, чем вариатор отличается от АКПП, ответ будет «всем!» Пожалуй, единственное сходство заключается в том, что вариатор и коробка-автомат одинаково не требуют управления сцеплением, как это происходит на «механике». В остальном принцип действия совершенно разный: в «автомате» передачи подключаются с помощью планетарных редукторов, которые присоединяются к работе постепенно по мере надобности. Чтобы подключить очередную передачу, двигатель нужно сначала разогнать до нужной скорости, а это лишний расход топлива. В вариаторе же передачи реализованы с помощью клиновидных шкивов и ремня (цепи), вообще без присутствия шестерен в главном механизме.
