Что значит вариатор на автомобиле: Вариатор (CVT): что это такое, плюсы и минусы, сравнение и отличия от автомата

Что такое вариатор на автомобиле, принцип работы?

Для некоторых водителей семантика некоторых терминов, в частности, «вариатор», остаются неисследованной. Поэтому задаются вопросом, что это такое за вариатор на автомобиле.

При выборе автомобиля, покупатель сталкивается с вопросом, какую автомашину приобрести. Выбор делается между роботизированной, гидротрансформаторной или остановится на вариаторной трансмиссии. Что ж, поможем разобраться с вариаторной коробкой.

Содержание статьи

• 1 Схожие, но есть различия
• 2 Принцип работы
  • 2.1 Тороидный вариатор
  • 2.2 Работа вариатора при трогании с места
  • 2.3 Вариатор при наборе скорости
• 3 Вариатор его эксплуатация
  • 3.1 Подробнее об устройстве
  • 3.2 Как работает ремень?
  • 3.3 Какое требуется масло?
  • 3.4 Гидравлический блок
  • 3.5 Охладительный экран
  • 3.6 Вариатор и его управление
• 4 Интересное о вариаторе
• 5 Видео: Эксперт — плюсы и минусы вариатора

Схожие, но есть различия

Это коробка передач. Официально определяется как Continuously Variable Transmission. Сокращенный вариант CVT, то есть трансмиссия бесступенчатая.

Устройство, не имеющее массу различных по диаметру шестерней, но способная в автоматическом режиме изменять скорость автомобиля в зависимости от мощности крутящегося момента коленчатого вала двигателя.

Такой принцип работы позаимствован из корабельной практики, когда гребной винт судна ускоряется или замедляется при помощи специального приспособления.

В автомобиле основной отличительный принцип работы вариатора заключается в том, что переключение скоростей не происходит, как обычной в КПП, а по иному алгоритму. Во время ускорения или замедления автомобиля не наблюдается толчков, дерганий,  а все происходит плавно. Автомашина набирает скорость ровно. Коэффициент полезного действия больший, чем других аналогах и достигается исключительно своему технологическому устройству.

Принцип работы

На практике крутящий момент передается от коленвала на ходовые колеса автомобиля по специальной программе. Она создает свои ступени перехода с одной скорости на другую, например, двигаясь по бездорожью, по горным серпантинам и так далее. То есть в моменты, когда автомашина нуждается не в повышении скорости, а тяговой силе, мощности. В этот момент вариатор передает усилия двигателя ходовой части  значительно точнее, чем обычная с шестеренками.

Есть и применяются два типа вариаторов:

• Первый назвали клиномерным. Используется почти на 95% автомашин.
• Вариатор тороидный устанавливают не так часто из-за своего сложного технологического строения. В последнее время использование прекратилось.

Остался клиномерный тип. Оснащаются автомобили AUDI, NISSAN, INFINITY и другие модели.

Плавное переключение скоростей происходит незаметно, благодаря вариатору. Упрощено работу можно представить следующим способом на примере двух швейных шпуль, соединенным ременной передачей. Крутящийся момент от коленвала двигателя получает первая шпуля. На вторую нужной силы крутящийся момент передается при помощи специального ремня.

Смена передаваемого числа оборотов происходит за счет изменения диаметров шкивов. Последние разборные, а не цельнолитые. Разборные элементы имеют коническую форму. Точнее, из двух таких частей. Представим, швейную шпулю разрежем пополам. Получим два конуса. Что-то подобное и с вариаторной кпп. В результате получаем такой результат. В зависимости от скорости вращения коленчатого вала, происходит увеличение или уменьшение диаметра второй конической части. Коробка тихо переходит с одного режима вращения на другой режим.

Таков основной принцип работы вариатора. Конечно, показывать на шпулях работу кпп покажется примитивным примером, но является прикладным доказательством, как в узле происходит изменение вращений конических шкивов.

Тороидный вариатор

Устройство тороидного кпп в конструктивном плане иное. Имеет более технологичный принцип работы. Главную роль играют ролики необычной геометрической конфигурации. Ролики зажимаются между валами. Располагаются строго по оси. Для изменения передаточного числа необходима смена положения роликов.

Работа вариатора при трогании с места

На этом примере покажем, что происходит с вариаторной КПП при  начале движения автомобиля с места стоянки.

Понятно, чтобы сдвинуть с места автомашину, необходимо максимальное усилие. Уменьшение силовой нагрузки на силовой агрегат происходит по следующей схеме. Автоматически устанавливается минимальный диаметр ведущего шкива, то есть конусы отходят от первоначального положения. Шкив ведомый, наоборот должен быть в полном объеме, конусы сходятся.

Получается, чтобы машина сдвинулась с места, ведущий шкив должен сделать несколько оборотов, а ведомый провернулся один раз. В результате усилия двигателя небольшие. Теперь разобрались, как работает вариатор.

Вариатор при наборе скорости

Тронувшейся с места машине, следует набрать крейсерскую скорость, то есть снизить при помощи КПП тягу, одновременно повысить обороты карданного вала. И здесь получается все наоборот. Ведущий шкив увеличивается в диаметре за счет схождения конусов, а ведомый уменьшается.

При разгоне максимальный диаметр ведущего вала производит один оборот, то, сочлененный ременной передачей вал, осуществляет на порядок больше оборотов. Происходящая манипуляция увеличивает нагрузку на силовую установку.

Вариатор его эксплуатация

Установка клиноременного вариатора в отведенный автомобильный отсек на силовой агрегат производится в поперечном или продольном положении. Используется сцепление для того, чтобы без рывков, в щадящем режиме производить манипуляции переключения скоростей автомобиля.

Скажем, конструктивно вариатор представляет сложную технологическую систему, требующую для продуктивного и длительного использования, осуществлять правильный технический уход. Первое, чем не стоит пренебрегать, это следить, чтобы рабочая температура вариатора, не выходила за границы, рекомендованных производителем, значений.

Подробнее об устройстве

Сейчас, более техническим языком об устройстве вариатора. Имеет два вала, имеющие изменяемые конусы, при помощи которых осуществляют передачу крутящего момента от мотора на приводной механизм колес. Как работают конусы, рассказано выше. Изготавливаются из очень прочных сталей, поскольку работают в среде больших силовых нагрузок. Значит, должны «стойко» перенести любые перегрузки, возникающие во время движения автомобиля по разным дорогам.

Вариаторная коробка имеет ремень и цепь. Ими соединяют валы. Ремень только в переносном смысле можно сравнить с предметом, которым отцы наказывают своих непослушных сыновей за мелкие проступки. В реалии коробка снабжена сложной технологической деталью, сформированной из фасонных частей, схожими с насекомыми бабочками. Они и придают детали форму клина.

Как работает ремень?

Ремень максимально использует силу трения, возникающими межу боковыми выступами с  аналогичными клиньями рабочих шкивов. Так сказать, тесное взаимодействие осуществляет передачу крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.

На многих моделях коробка, вместо ремней, содержит цепной переключатель скоростей. Благодаря этой замене, продлевается эксплуатационный ресурс. Такой передаточный механизм установлен на AUDI. Цепь содержит в своей технической структуре мелкие звенья, чем создается возможность огибать небольшие радиусы.

Рабочей работающей поверхностью является не боковая сторона, а торцовая. Следует отметить, что ремень и цепь выдерживают колоссальные силовые нагрузки, но уязвимы, если находятся в среде повышенных температур. Они быстро подлежат деформации, что означает замену агрегата или установки новой детали.

Какое требуется масло?

Любые трущиеся узлы, детали быстро изнашиваются, если не применять рекомендованные смазочные средства. В автомобильные отделы трансмиссии, заливают масло, используемое для смягчения трения и для выполнения других функциональных задач.

Для автоматов, в частности, вариаторов масло используется, чтобы давлением смазочной жидкостью производить манипуляции с конусами. Заливают ATF масло. Создает давление специальный масленый насос.

Гидравлический блок

Автомобильный гидравлический блок выполняет сложную функцию по распределению масляных потоков в нужные технологические каналы. Непосредственно в вариаторе выступает регулировщиком подачи смазочной жидкости в конусы то одного, то второго вала.

При пробуксовках, других шероховатостей в работе, можно «сваливать» вину на некачественную работу вариатора. И не ошибетесь.

Охладительный экран

Охлаждающий элемент, а попросту радиатор, обязателен для вариатора. Он невероятно быстро перегревается на тяжелой дороге, вызывающей пробуксовки, при иных перегрузках. Если вовремя не «остудить» смазывающие масла, то это эта часть трансмиссии выйдет из строя.

Водители, заинтересованные в длительной безремонтной работе вариатора, устанавливают дополнительные охлаждающие экраны, работающие в принудительном порядке. Рекомендуется это проделывать на таких автомобилях, как Mitsubishi Outlander. Допрадиатор убирает лишнюю температуру масла.

Вариатор и его управление

Электронный блок работает в тандеме с ЭБУ, получая с последнего исходную информацию о вариаторе. Отдает команды шкивам занять то или иное объемное положение, согласно полученным данным о нагрузке и скорости автомобиля.

Блок выступает в роли  контролера-защитника. Поступающие сигналы обозначают, что электроника сортирует поступающие сигналы, необходимые для нормальной работы важного участка трансмиссии.

Интересное о вариаторе

Изначально вариатор не предусматривал заднего хода автомобиля. Представьте себе, что такое вариатор без заднего хода на автомобиле. Это какой-то прикол. Конечно, мириться с таким положением не хотели. И конструкторы интегрировали в «планетарку» дополнительное устройство, что сильно повлияло на конструктивную сложность вариатора.

Видео: Эксперт — плюсы и минусы вариатора

огромный плюс или все же минус?

Вариатор или, как его обозначают большинство каталогов – это бесступенчатая трансмиссия, более 60 лет успешно используемая в автомобилестроении. На самом деле, вариатор гораздо старше, чем принято считать. Принцип такой конструкции был придуман еще в 1490 году Леонадрдо Да Винчи. На его эскизах имеется рисунок двух конусных валов, расположенных вершинами друг к другу на двух параллельных осях. Однако прапрадедушка современной коробки передач не использовался вплоть до XIX века. Именно тогда были выданы патенты на первые вариаторы – цепной и клиноременный.

Как работает CVT?

Аббревиатура CVT расшифровывается как Continuously Variable Transmission, что означает трансмиссия без передач. Механизм представляет собой клиноременную конструкцию, которая передает крутящий момент от одного конического шкива к другому, и далее – на ось автомобиля.  У первых вариаторов ремень был из резины, но такая конструкция не оправдала себя. Каучуковые изделия попросту не выдерживают высокой нагрузки, и КПП выходит из строя. Сегодня в CVT применяются металлические ремни, включающие до 400 отдельных элементов. Нередко их называют цепями, но это не совсем верно. Благодаря эластичности такого ремня, конические пары сближаются или расходятся, благодаря чему и происходит бесступенчатая смена радиуса шкива, а значит – плавное изменение передаточного отношения.

 Использование данной конструкции обеспечивает комфорт управления машиной: вы не почувствуете ни рывков, ни толчков при ускорении. Но существует и ощутимый минус: при нажатии педали газа в пол авто с вариатором выводит двигатель на высокие обороты, но при этом ощутимого ускорения не происходит. Проще говоря, двигатель орет и надрывается, а машина едет с прежней скоростью. Тишина наступает только тогда, когда автомобиль движется с постоянной скоростью. Спешим вас успокоить: японцы давно усовершенствовали CVT, и такие проблемы характерны скорее для авто из 90–х. Добиться плавного разгона и отличной динамики позволило использование так называемых виртуальных передач. Водитель получил возможность переключить передачи вручную с помощью подрулевых лепестков. Технически это удалось реализовать, назначив каждой передаче собственное положение конусов в механизме трансмиссии.

CVT по – самурайски

Японцы не были бы японцами, а мы бы не восхищались их автомобилями, если бы инженеры постоянно не совершенствовали основные узлы и агрегаты машин. Не исключение из этого правила – и вариатор. В то время как крупные европейские концерны (например, Volvo и VAG) отказываются от CVT, ориентируясь на жалобы автовладельцев, японские инженеры активно берут на вооружение европейские наработки и меняют их к лучшему. Яркий пример – коробка Lineatronic от концерна Subaru. Такой вариатор с 2009 года устанавливают практически на все модели марки. При этом, ни Levorg, ни Impreza, ни Forester на отсутствие динамики не жалуются. Устранить этот недостаток CVT позволило использование инновационной ременной цепи от компании Luk, включающей в себя более 800 отдельных элементов, и гидротрансформатора, больше характерного для планетарных АКПП. В момент старта с места это устройство увеличивает крутящий момент двигателя в 2–3 раза, что обеспечивает уверенный старт даже в гору. На скоростях выше 10 км/ч гидротрансформатор блокируется, но с его наличием одинаково удобно и стартовать со светофоров, и медленно ползти по городским пробкам.

Есть и еще одна причина, по которой японские инженеры так любят CVT – трансмиссии. Самые популярные машины на внутреннем рынке – это ультракомпактные кей–кары, имеющие жесткие ограничения по габаритам. Небольшой CVT как нельзя лучше подходит для машин, в которых важен каждый сантиметр свободного пространства.

«Болезни» CVT

Почему же аббревиатура CVT продолжает пугать тех, кто выбирает автомобиль? К самым частым проблемам вариатора механики относят вой валов, вызванный растянувшимся ремнем, и износ подшипников, расположенных на первичном и вторичном валу трансмиссии. Как правило, неисправности подшипников нарастают буквально лавиной: от обычного воя и шума все очень быстро переходит к заклиниванию конусов трансмиссии, после которого машину можно перевозить только на эвакуаторе. Но на японских авто такие неисправности возникают только спустя 300 000 км пробега и более. Еще одной распространенной неисправностью является выход из строя масляного насоса высокого давления. Продлить жизнь CVT – трансмиссии можно. Для этого необходимо:

• Менять фильтр – картридж не реже чем каждые 30 000 пробега
• Избегать агрессивных ускорений, пока масло в коробке не прогреется до температуры 65–70 градусов
• Контролировать состояние масла в коробке, заливать только оригинал и менять его при малейшем подозрении на появление взвеси
• Не разгоняться без нужды выше 150 км/ч.

Не верьте слухам, которые утверждают, что CVT станет вашей головной болью. Скорее всего, они основаны на опыте эксплуатации европейских вариаторов Multitronic, о которых не знают только ленивые. Японские агрегаты при правильной эксплуатации отличаются высокой надежностью и беспроблемной эксплуатацией.

Самые надежные CVT, по мнению экспертов, сегодня устанавливаются на автомобили Lexus, Toyota, Subaru и Nissan. Менеджеры «Сферакар» с удовольствием подберут вам подходящий вариант из модельных рядов ведущих японских концернов.