Вариатор: бесступенчатая коробка передач без предрассудков

С момента выпуска автомобиля DAF 600 с вариаторной трансмиссией прошло более 30 лет, но идея продолжает развиваться, стремясь обрести техническую изящность. За последнее десятилетие подобный метод переключения передач из экзотики перешел в разряд вполне обычных «автоматов», претерпев в процессе ряд серьезных конструктивных изменений. В серийном производстве присутствует несколько типов вариаторных трансмиссий и этот материал поможет сделать правильный выбор, а также избежать в будущем проблем в их эксплуатации.

Конструкция бесступенчатой коробки переключения передач для автомобиля

Теоретически суть такого агрегата проста – передаточное число меняется плавно, без ступеней. При этом для любого режима движения обороты двигателя находятся в оптимальной зоне, что благоприятствует топливной экономичности . Из всего многообразия на автомобилях применяются только два типа КПП CVT:

1. Тороидальные (Toroidal CVT).
2. Клиноременные (Belt CVT).

Традиционно бесступенчатые передачи вариаторы представляют собой два параллельных шкива. Крутящий момент передается через ремень, надетый на конические диски. В процессе работы боковины шкивов сдвигаются, тем самым меняя передаточное число. Современные конструкции этих узлов значительно усложнились и имеют составную конфигурацию, ремень зажимается с боков – с одной стороны шкивной пружиной, которая обеспечивает натяжение, а с другой – шкив имел возможность регулироваться.

Общее устройство вариаторной коробки переключения скоростей включает следующие узлы:

• система управления;
• механизм передачи и прерывания крутящего момента;
• механизм заднего хода;
• вариаторная передача.

У каждого автомобилестроителя бесступенчатая коробка передач комплектуется различными механизмами переноса момента силы. К таким устройствам относятся:

• Transmatic – автоматическое центробежное сцепление.
• Hyper – электромагнитная муфта с электронным управлением.
• Multitronic, Multimatic – многодисковое сцепление с электронным управлением.
• Autotronic, Ecotronic, Extroid, Xtronic – гидротрансформатор.

Последний вариант наиболее популярен благодаря плавности переключения и долговечности агрегата.

Что такое бесступенчатые автомобильные передачи и вариаторы тороидального типа?

Тороидальные трансмиссии меньше распространены, чем клиноременные. Такие устройства устанавливаются на задне- и полноприводных автомобилях с продольным расположением мотора. Система состоит из ведущего и ведомого дисков, между которым расположены ролики.

В ходе работы ролики вращаются относительно горизонтальной оси и одновременно перемещаются по вертикальной оси. Таким образом, ролики способны перенаправлять работу, соприкасаясь с различными областями дисков. Перемещаясь по вертикальной оси дисков, ролики изменяют передаточное число, а сила трения между ними обеспечивает передачу крутящего момента. То есть, система действует следующим образом:

• Высшая передача – когда ролики находятся в контакте с ведущим диском по краям обода, происходит уменьшение крутящего момента и увеличение скорости.
• Низшая передача – когда ролики контактируют с краями обода с ведомым диском, происходит увеличение крутящего момента и снижение скорости.

По надежности бесступенчатые тороидальные передачи превосходят клиноременные вариаторы в несколько раз. Зато, если уж ломаются, то ремонту они не подлежат. На сервисных центрах чаще всего рекомендуют полную замену агрегата, поскольку запчасти для его восстановления найти весьма затруднительно.

Что такое клиноременные вариаторные трансмиссии?

Этот тип трансмиссии устанавливается чаще всего на переднеприводные авто. В основе конструкции лежит система, состоящая из двух пар конических дисков и металлического ремня. Последний изготовлен из нескольких пакетов стальных лент, которые скреплены металлическими пластинами сложной формы.

Каждая пара дисков состоит из неподвижного и движущегося элементов, которые, по сути, являются шкивами. Схема функционирования устройства выглядит следующим образом:

• Крутящий момент передается от первичного вала к ведущему шкиву посредством гидротрансформатора.
• В гидротрансформаторе момент силы передается после подачи масла приводным насосным колесом на турбинный диск, связанный с первичным валом.
• Усилие с ведущего шкива на ведомый передается через ремень, и соответственно на вторичный вал.
• Для движения автомобиля вперед передача момента на вторичный вал реализуется за счет планетарного редуктора с дисковым сцеплением.
• Движением задним ходом осуществляется при помощи реверсивного механизма (активизации дискового тормоза).
• Через промежуточный вал крутящий момент передается дифференциалу, который далее распределяет приводные усилия на полуоси.

Скорость передвижения авто осуществляется благодаря изменению диаметров шкивов. На минимальной скорости диаметр ведущего шкива бесступенчатой коробки переключения передач минимален. Диаметр изменяется за счет движения дисков. Например, когда диски сжаты, то диаметр шкива достигает наименьших размеров, при разжимании дисков диаметр увеличивается.

Корректировка скоростного режима обеспечивается за счет согласованных изменений диаметров двух шкивов. В таких условиях количество передач практически неограниченно.

Клиноцепной вариатор

На вариаторных трансмиссиях Multitronic и Lineartronic применяется цепь полностью из металла. Она состоит из пластин, которые соединяются осями по типу велосипедных, что обеспечивает хорошую гибкость.

В отличие от клиноременной конструкции передача крутящего момента осуществляется торцевой частью цепи при контакте с коническими дисками. При этом возникают серьезные напряжения, что заставило производителей делать диски из высокопрочной стали. Клиноцепная система имеет минимальные потери при передаче момента, и, следовательно, высший КПД.

К сожалению, ресурс металлической цепи невелик – около 100 000 км пробега. Однако компенсацией может послужить тот факт, что ее цена довольно доступна, а замена не представляет особой сложности.

Достоинства и недостатки вариаторных трансмиссий

Неоспоримым преимуществом узла является топливная экономичность и отсутствие рывков при переборе скоростей. Кроме этого, к плюсам бесступенчатых переключателей передач вариаторов эксперты относят следующие качества:

• отличная динамика;
• экономия топлива;
• простота управления автомобилем при наличии CVT;
• увеличение ресурса мотора;
• отсутствие излишнего шума.

Важно! Владельцам автомобилей с CVT нужно учесть, что резкие ускорения в вашем случае противопоказаны – это может привести к незапланированному ремонту или вообще к замене агрегата.

Отрицательные стороны вариаторных трансмиссий:

• быстрый выход из строя при длительных поездках на повышенных оборотах;
• сложная система управления;
• дорогостоящие обслуживание и ремонт.

Технологии будущего

В нынешних моделях авто стоят вариаторы, которые работают за счет трения цепи, роликов или ремня. Но уже сейчас инженеры ведущих производителей разрабатывают технологии, позволяющие отказаться от такого способа передачи крутящего момента. В их основе лежит принцип зубчатого зацепления, что позволить повысить КПД и эксплуатационные сроки агрегата.

Особая конструкция профиля зубьев уменьшает давление в плоскости зацепления и при этом обеспечивает плавную смену передаточных отношений. Уже прошли испытания коробки CVT с цепью и дополнительным натяжным роликом, у которой нет проблем с уровнем КПД в крайнем положении валов, но этого еще недостаточно. В целом у такой идеи есть простор для дальнейших изысканий.

Что имеем в итоге?

Автомашина с бесступенчатой коробкой переключения передач менее требовательна к водительским навыкам владельца. Устройство не позволит начинающему автолюбителю включить не ту скорость или заглохнуть где-то у светофора. Также гарантируется плавность старта независимо от срока нахождения за рулем.

В среде противников CVT часто указывают на постоянный гул на всех режимах независимо от скорости и оборотов ДВС. Любителям скоростной езды не нравится излишнее спокойствие мотора, они хотят услышать мощное «рычание» и почувствовать резкий старт. В таких случаях им можно порекомендовать авто с механикой.

Приверженцы спокойной манеры езды быстро привыкают к машине с вариатором, хотя и они поначалу чувствуют себя несколько неуютно – ведь автомобиль по старту и набору скорости напоминает электромобиль. Другой вопрос – это необходимость своевременного и качественного обслуживания бесступенчатых трансмиссий, но это того стоит. По поводу дорогостоящего ремонта можно сказать только одно – технологии не стоят на месте, и уже в ближайшем будущем стоит рассчитывать на появление новых более надежных агрегатов.

Что такое Бесступенчатая коробка передач или Вариатор

В настоящее время увеличилась доля автомобилей, оборудованных вариатором или АКПП из-за комфортности при вождении. Надежность вариаторов повышается с каждой новой моделью, но требует тщательного обслуживания и определенной манеры вождения. CVT создан для плавного вождения в городских условиях и не ставится на мощные автомобили.

Отличие вариатора от автоматической КПП

Вариатор (CVT) многими людьми ошибочно относится к автоматическим КПП. Он является отдельной разновидностью трансмиссии.

Различия АКПП и вариатора:

1. Конструкция. АКПП состоит из гидравлического трансформатора и планетарного узла. Гидротрансформатор заменяет сцепление и осуществляет переключение ступеней. Планетарная часть АКПП удерживает в постоянном закрепе все блоки шестеренок, что обеспечивает непрерывность и законченность агрегата с одновременным наличием нескольких передач. CVT – агрегат, функционирующий без смены ступеней, а передаточное число отдается двумя шкивами в виде конуса (ведущий и ведомый), располагающихся на противоположных сторонах и соединенных цепью или ремнем. Оба типа трансмиссии обеспечивают комфортное вождение из-за отсутствия постоянного переключения ступеней.
2. Эксплуатация. В АКПП более низкий КПД из-за утраты части энергии в гидромуфте, что сказывается в виде увеличенного расхода топлива и более низких динамических характеристик по сравнению с автомобилем, оборудованном вариатором. Управление CVT осуществляется при помощи электронного блока управления, который выбирает требуемое передаточное число под характеристики движения и этим обеспечивает щадящую работу ДВС, плавность как при начале движения, так и в разных режимах. За счет большего числа ступеней вариатор обеспечивает экономичную езду с отличными динамическими характеристиками. АКПП надежнее в работе с более длительным эксплуатационным ресурсом и менее требовательна к работе в трудных условиях. Вариатор создан для эксплуатации при плавном движении без резких перепадов скорости и по дорогам с хорошим покрытием. АКПП позволяет буксировать другие машины, ездить с прицепом, по бездорожью, без особого вреда для агрегата позволяет двигаться автомобилю в агрессивной манере.
3. Обслуживание. Вариатор требует регулярной замены масла, причем требования к маслу очень жесткие, нарушение которых приведет к дорогостоящему ремонту. Масло для такой трансмиссии стоит дороже, но для замены требуется меньший объем по сравнению с АКПП.
4. Ремонт. Ремонт обоих видов КПП – дорогостоящая процедура, но АКПП больше изучены и содержат меньше электроники, что удешевляет ремонт и делает его возможным вне официальных СТО. Ремень в CVT может не выдержать высоких нагрузок и оборваться. Вариатор сложнее в ремонте, который могут осуществить только официальные представители.

Что такое автоматический и ручной режим вариатора

Движение на автомобиле, оборудованном вариатором, может осуществляться как в автоматическом режиме, так и с ручным выбором режимов. Выбор режима осуществляется селектором, различные положения обозначены надписями.

1. «D» – направление движения транспорта вперед. Относится к основным режимам, при котором при помощи компьютера происходит смена передаточного соотношения с учетом условий движения. Электроника отслеживает функционирование как CVT, так и двигателя, обеспечивая их полноценную работу.
2. «R» – задний ход. Для его осуществления внесены конструкционные изменения в виде установки специальных узлов. Включение данного режима разрешено только в условиях полной неподвижности автомобиля.
3. «N» – нейтральная передача, при выборе которой происходит разрыв связи двигателя и КПП. Ее следует выбирать только при продолжительной остановке.
4. «P» – парковочный режим, при котором осуществляется блокирование ведомого конусного вала, исключающее любое движение транспорта. Следует выбирать только при оставлении автомобиля на стоянке. На многих автомобилях для выбора данного положения селектора следует помимо надавливания кнопки на рычаге нажимать на тормозную педаль и включать стояночный тормоз. Переход с этого режима осуществляется при выполнении тех же действий, только в противоположном порядке.
5. «+» и «-» – ручное управление, имитирующее переключение ступеней, хотя на самом деле управление вариатором происходит при помощи электроники и постоянном контроле работы CVT и ДВС компьютером.
6. «S» – спортивный режим езды. Предназначен для более динамичного передвижения транспорта при нажатии на педаль акселератора. Изменение динамических характеристик движения происходит при более медленном изменении передаточного соотношения, что на выходе дает повышение тяги вместе с увеличением оборотов.
7. «E» – экономичный режим езды, являющийся антиподом спортивного. В данном режиме осуществляется максимально полная связь ДВС с CVT, приводящая к снижению потребления топлива.
8. «L» – режим, предназначенный для тяжелых условий эксплуатирования автомобиля. При выборе данного режима обеспечивается максимальное передаточное соотношение на ведущие колеса. Движение при положении селектора на «L» должно осуществляться при буксировании прицепа или другого автомобиля, при передвижении по бездорожью и в других трудных условиях.

Покупать ли автомобиль с такой трансмиссией

Вариатор очень требователен к режимам эксплуатации, обслуживанию, но обеспечивает комфортную езду и легкость управления машиной даже для новичка.

Плюсы автомобиля с вариатором:

• плавность разгона, отсутствие рывков;
• минимальное время разгона из-за отсутствия ступеней;
• плавная езда без скатываний с горок;
• автомобиль с вариатором не глохнет при движении в городском режиме (пробки, светофоры);
• легкость управления автомобилем с CVT из-за отсутствия педали сцепления, простоты выбора режима езды под необходимые условия;
• работа CVT практически бесшумна, даже при спортивном режиме или передвижении в трудных условиях;
• пониженный расход топлива по сравнению с другими видами трансмиссий;
• сниженный выброс в окружающую среду вредных веществ.

Минусы автомобиля, оборудованного вариатором:

• данный вид трансмиссии не предназначен для продолжительного движения на максимально возможной мощности и на больших оборотах двигателя;
• к обслуживанию такой трансмиссии необходимо относиться щепетильно, своевременно менять трансмиссионную жидкость и фильтры, причем сэкономить на них не получится – для работоспособности агрегата требуются высококачественные расходные материалы;
• буксировка транспорта, оборудованного CVT, разрешается только при запущенном двигателе, в иных случаях придется прибегнуть к эвакуатору или буксировании методом частичной погрузки ТС;
• резкие маневры, включая разгон и торможение, уменьшают срок службы трансмиссии;
• CVT устанавливается на автомобиле с мощностью менее 220 л.с.;
• ремонт вариатора значительно дороже чем АКПП, осуществляют данную процедуру только у официальных дилеров в связи с ее сложностью;
• приобретение подержанного автомобиля с такой коробкой чревато значительными расходами на ремонт, поэтому машину с таким типом трансмиссии желательно покупать новую или выбирать со специалистом, разбирающимся в таких КПП, после покупки б/у автомобиля необходимо сразу произвести обслуживание агрегата;
• агрегат функционирует при помощи электронного блока управления, поэтому неисправность любого датчика отрицательно сказывается на функционировании всей трансмиссии и может привести к поломке, особенно при неисправности датчика скорости.

Вариатор имеет значительные различия по сравнению с АКПП как в конструкции, так в эксплуатации и обслуживании. Транспортное средство, оборудованное такой коробкой, рекомендуется использовать при движении в городе без существенных разгонов и экстренных торможений.

CVT крайне требователен к качеству трансмиссионной жидкости. Замену расходников в вариаторе следует производить своевременно. Соблюдение определенных рекомендаций при управлении автомобилем с CVT значительно отодвинет срок возникновения неисправностей.

Вариаторные трансмиссии NISSAN NCVT, CVT, Hyper CVT M6

С момента выпуска автомобиля DAF 600 с вариаторной трансмиссией прошло более 30 лет, но идея продолжает развиваться, стремясь обрести техническую изящность. За последнее десятилетие подобный метод переключения передач из экзотики перешел в разряд вполне обычных «автоматов», претерпев в процессе ряд серьезных конструктивных изменений. В серийном производстве присутствует несколько типов вариаторных трансмиссий и этот материал поможет сделать правильный выбор, а также избежать в будущем проблем в их эксплуатации.

Конструкция бесступенчатой коробки переключения передач для автомобиля

Теоретически суть такого агрегата проста – передаточное число меняется плавно, без ступеней. При этом для любого режима движения обороты двигателя находятся в оптимальной зоне, что благоприятствует топливной экономичности. Из всего многообразия на автомобилях применяются только два типа КПП CVT:

1. Тороидальные (Toroidal CVT).
2. Клиноременные (Belt CVT).

Традиционно бесступенчатые передачи вариаторы представляют собой два параллельных шкива. Крутящий момент передается через ремень, надетый на конические диски. В процессе работы боковины шкивов сдвигаются, тем самым меняя передаточное число. Современные конструкции этих узлов значительно усложнились и имеют составную конфигурацию, ремень зажимается с боков – с одной стороны шкивной пружиной, которая обеспечивает натяжение, а с другой – шкив имел возможность регулироваться.

Общее устройство вариаторной коробки переключения скоростей включает следующие узлы:

• система управления;
• механизм передачи и прерывания крутящего момента;
• механизм заднего хода;
• вариаторная передача.

У каждого автомобилестроителя бесступенчатая коробка передач комплектуется различными механизмами переноса момента силы. К таким устройствам относятся:

• Transmatic – автоматическое центробежное сцепление.
• Hyper – электромагнитная муфта с электронным управлением.
• Multitronic, Multimatic – многодисковое сцепление с электронным управлением.
• Autotronic, Ecotronic, Extroid, Xtronic – гидротрансформатор.

Последний вариант наиболее популярен благодаря плавности переключения и долговечности агрегата.

Основные понятия

По сути, CTV — это бесступенчатая коробка передач. Её устройство имеет более простой принцип работы. Вариатор не имеет заданных систем переключения передач и не требует постоянного контроля числа оборотов. Блок управления в автомобиле самостоятельно определяет количество оборотов на нужной скорости и держит необходимую передачу. То есть, вариатор сам следит за придаточным числом и держит в зависимости от текущей скорости необходимое число оборотов. Придаточным же числом является соотношение скорости вращения колёс к скорости вращения мотора. Каждая передача в коробке держит определённый уровень количества оборотов, и для их увеличения водитель переключает селектор коробки, чтобы перейти на другую ступень и ускориться.

ctv это бесступенчатая коробка передач

Важно: «У автомобилей, оборудованных ctv, селектор коробки присутствует в салоне, так как он необходим для включения задней передачи для обратного хода».

Исходя из текущей скорости движения, оборотов двигателя и силы нажатия на педаль газа водителем, вариатор практически ежесекундно переключает передачи, определяя оптимальную характеристику хода. Что даёт такой принцип работы:

• отсутствие рывков, наблюдаемых при переключении АКПП и МКПП;
• более интенсивный набор скорости.

Это далеко не все положительные стороны, но о них будет говориться чуть позже.

Схема бесступенчатой коробки передач

Виды бесступенчатых коробок передач В зависимости от назначения и типа транспортного средства автомобильными производителями были разработаны следующие виды бесступенчатых коробок переключения передач:

• гидромеханическая коробка передач была разработана для автомобилей большой массы. Включает в себя гидродинамическую систему с гидромуфтой и гидротрансформатором и механической передачей. Двигатель такого автомобиля запускает контролирующий насос, которые подаёт масло в трубах, ведущих к гидромоторам, а те в свою очередь начинают вращать колёса;
• электрическая коробка передач. Энергия образуется через генератор от работы мотора. На каждое колесо нужен отдельный электромотор;
• вариаторная коробка передач. По сути, является механической передачей с принципом действия работы за счёт передачи крутящего момента через ремень на управляющий шкив. Данный тип устройства стал активно применяться на легковых автомобилях.

Важно: «Перечисленные виды имеют множество различных модификаций и применяются в легковой и тяжёлой автомобильной промышленности».

что такое CVT? Это «робот» или «автомат»?

Что такое бесступенчатые автомобильные передачи и вариаторы тороидального типа?

Тороидальные трансмиссии меньше распространены, чем клиноременные. Такие устройства устанавливаются на задне- и полноприводных автомобилях с продольным расположением мотора. Система состоит из ведущего и ведомого дисков, между которым расположены ролики.

В ходе работы ролики вращаются относительно горизонтальной оси и одновременно перемещаются по вертикальной оси. Таким образом, ролики способны перенаправлять работу, соприкасаясь с различными областями дисков. Перемещаясь по вертикальной оси дисков, ролики изменяют передаточное число, а сила трения между ними обеспечивает передачу крутящего момента. То есть, система действует следующим образом:

• Высшая передача – когда ролики находятся в контакте с ведущим диском по краям обода, происходит уменьшение крутящего момента и увеличение скорости.
• Низшая передача – когда ролики контактируют с краями обода с ведомым диском, происходит увеличение крутящего момента и снижение скорости.

По надежности бесступенчатые тороидальные передачи превосходят клиноременные вариаторы в несколько раз. Зато, если уж ломаются, то ремонту они не подлежат. На сервисных центрах чаще всего рекомендуют полную замену агрегата, поскольку запчасти для его восстановления найти весьма затруднительно.

Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

• гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
• гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
• фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
• радиаторы (отводят тепло от коробки);
• планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Благодаря большей гибкости клиноцепной вариант CVT обладает высоким КПД.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

Что такое клиноременные вариаторные трансмиссии?

Этот тип трансмиссии устанавливается чаще всего на переднеприводные авто. В основе конструкции лежит система, состоящая из двух пар конических дисков и металлического ремня. Последний изготовлен из нескольких пакетов стальных лент, которые скреплены металлическими пластинами сложной формы.

Каждая пара дисков состоит из неподвижного и движущегося элементов, которые, по сути, являются шкивами. Схема функционирования устройства выглядит следующим образом:

• Крутящий момент передается от первичного вала к ведущему шкиву посредством гидротрансформатора.
• В гидротрансформаторе момент силы передается после подачи масла приводным насосным колесом на турбинный диск, связанный с первичным валом.
• Усилие с ведущего шкива на ведомый передается через ремень, и соответственно на вторичный вал.
• Для движения автомобиля вперед передача момента на вторичный вал реализуется за счет планетарного редуктора с дисковым сцеплением.
• Движением задним ходом осуществляется при помощи реверсивного механизма (активизации дискового тормоза).
• Через промежуточный вал крутящий момент передается дифференциалу, который далее распределяет приводные усилия на полуоси.

Скорость передвижения авто осуществляется благодаря изменению диаметров шкивов. На минимальной скорости диаметр ведущего шкива бесступенчатой коробки переключения передач минимален. Диаметр изменяется за счет движения дисков. Например, когда диски сжаты, то диаметр шкива достигает наименьших размеров, при разжимании дисков диаметр увеличивается.

Корректировка скоростного режима обеспечивается за счет согласованных изменений диаметров двух шкивов. В таких условиях количество передач практически неограниченно.

Достоинства и недостатки трансмиссии вариаторного типа

Безусловно, данный вид трансмиссии имеет следующие достоинства:

• высокая плавность хода, плавное переключение передач;
• экономичность (расход топлива по сравнению с простым автоматом более низкий);
• более высокий КПД по сравнению с АКПП;
• безопасность (обеспечение дополнительной безопасности в экстремальных ситуациях за счет постоянной тяги);

При этом многие автолюбители относятся с недоверием к коробкам CVT, поскольку они также имеют ряд недостатков:

• коробки вариаторного типа не выдерживают больших нагрузок, CVT не устанавливаются на автомобили с двигателями, обладающими высоким крутящим моментом;
• дороговизна рабочей жидкости для обслуживания коробки;
• сложный ремонт коробки CVT;
• ограничения по буксировке автомобиля, оборудованного вариаторной коробкой переключения передач;
• бесперебойная работа вариатора напрямую зависимость от сигналов, передаваемых датчиками (поломка одного из датчиков может привести к сбоям в работе всей трансмиссии).

Получается, хотя машина с вариатором стоит дешевле, так как CVT является более простой трансмиссией в плане производства, обслуживать такой агрегат нужно чаще (каждые 30-40 тыс. км.), обслуживание получается дороже, чем в случае с АКПП. Также добавим, что ремень вариатора является элементом с ограниченным сроком службы. Замена рекомендована на пробеге 100 тыс. км.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен и работает вариатор. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы вариаторной коробки передач CVT.

Еще можно добавить, что ремонт вариатора является сложным процессом. Как правило, крупные автосервисы часто предлагают только агрегатную замену на новую или контрактную коробку. Если говорить о ремонте CVT, сложности возникают не только с самой разборкой, дефектовкой КПП и заменой изношенных деталей, но и с поиском подходящих запчастей, а также с последующей «тонкой» настройкой агрегата.

Параллельно следует упомянуть и о том, что сцеплением вариатора является хорошо знакомый по устройству АКПП гидротрансформатор. На практике, большинство проблем, которые возникают по причине поломок «бублика», характерны и для вариатора. Другими словами, выход из строя ГДТ также потребует ремонта или замены указанного устройства.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что дешевым и более выгодным решением вариатор кажется только на первый взгляд. На самом деле, такая коробка в долгосрочной перспективе менее надежна и требует больших расходов на ремонт и обслуживание.

Клиноцепной вариатор

На вариаторных трансмиссиях Multitronic и Lineartronic применяется цепь полностью из металла. Она состоит из пластин, которые соединяются осями по типу велосипедных, что обеспечивает хорошую гибкость.

В отличие от клиноременной конструкции передача крутящего момента осуществляется торцевой частью цепи при контакте с коническими дисками. При этом возникают серьезные напряжения, что заставило производителей делать диски из высокопрочной стали. Клиноцепная система имеет минимальные потери при передаче момента, и, следовательно, высший КПД.

К сожалению, ресурс металлической цепи невелик – около 100 000 км пробега. Однако компенсацией может послужить тот факт, что ее цена довольно доступна, а замена не представляет особой сложности.

Принцип работы вариатора: как работает бесступенчатая трансмиссия?

На данный момент автопроизводители выпускают 2 типа CVT – клиноременный вариатор и клиноцепной. Принцип действия бесступенчатого вариатора заключается в наличии одной или нескольких ременных передач, где за счет сближения или отдаления конических дисков удается изменять передаточное число ведущего и ведомого шкива. Конструкция бесступенчатой коробки передач включает в себя:

• Систему управления – комплекс функциональных элементов, обеспечивающих возможность изменения передаточного числа;
• Вариаторную передачу – непосредственно сам вариатор, обеспечивающий рост крутящего момента;
• Механизм заднего хода – элемент в конструкции вариатора, обеспечивающий частичный реверс вариаторной передачи;
• Механизм сцепления – система, которая обеспечивает разъединение CVT от двигателя при переключении на нейтраль.

Специфическая форма клина в приводном ремне или цепи вариатора позволяет увеличить зацепление между шкивами, в результате чего уменьшается риск проскальзывания. При этом на вариаторах может устанавливаться как обычное сцепление, так и модель гидротрансформатора или автоматическая центробежная система.

Важно знать! При выключении нейтрали ремень и шкивы вариатора постоянно будут находиться в движении. Именно поэтому бесступенчатым коробкам противопоказан агрессивный стиль эксплуатации или динамические торможение и ускорение. Спортивный тип езды увеличивает микропроскальзывания вариатора, что в свою очередь снижает ресурс его эксплуатации.

Достоинства и недостатки вариаторных трансмиссий

Неоспоримым преимуществом узла является топливная экономичность и отсутствие рывков при переборе скоростей. Кроме этого, к плюсам бесступенчатых переключателей передач вариаторов эксперты относят следующие качества:

• отличная динамика;
• экономия топлива;
• простота управления автомобилем при наличии CVT;
• увеличение ресурса мотора;
• отсутствие излишнего шума.

Важно! Владельцам автомобилей с CVT нужно учесть, что резкие ускорения в вашем случае противопоказаны – это может привести к незапланированному ремонту или вообще к замене агрегата.

Отрицательные стороны вариаторных трансмиссий:

• быстрый выход из строя при длительных поездках на повышенных оборотах;
• сложная система управления;
• дорогостоящие обслуживание и ремонт.

Что даёт такое строение трансмиссии?

В первую очередь такая конструкция обеспечивает плавность хода. Поэтому передача изменяется в зависимости от того, с какой силой водитель давит на педаль газа. За это и отвечает электроника с целой системой специальных датчиков. Они ежесекундно обрабатывают всю получаемую информацию и регулируют движение автомобиля. В то же время разгоняются автомобили с CVT заметно медленнее, что многие выделяют как минус такого устройства. Тем не менее, машина с бесступенчатой трансмиссией не заглохнет в пробке или во время остановки на светофоре или пешеходном переходе.

Технологии будущего

В нынешних моделях авто стоят вариаторы, которые работают за счет трения цепи, роликов или ремня. Но уже сейчас инженеры ведущих производителей разрабатывают технологии, позволяющие отказаться от такого способа передачи крутящего момента. В их основе лежит принцип зубчатого зацепления, что позволить повысить КПД и эксплуатационные сроки агрегата.

Особая конструкция профиля зубьев уменьшает давление в плоскости зацепления и при этом обеспечивает плавную смену передаточных отношений. Уже прошли испытания коробки CVT с цепью и дополнительным натяжным роликом, у которой нет проблем с уровнем КПД в крайнем положении валов, но этого еще недостаточно. В целом у такой идеи есть простор для дальнейших изысканий.

Типы бесступенчатых трансмиссий

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

• Электрическая
  передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250, ЗИС-154).
• Гидрообъёмная
  передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
• Гидродинамическая
  передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответственно колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
• Вариатор
  — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик, шарик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в зерноуборочных комбайнах «Нива», некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах).
• Комбинированная
  трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.

Что имеем в итоге?

Автомашина с бесступенчатой коробкой переключения передач менее требовательна к водительским навыкам владельца. Устройство не позволит начинающему автолюбителю включить не ту скорость или заглохнуть где-то у светофора. Также гарантируется плавность старта независимо от срока нахождения за рулем.

В среде противников CVT часто указывают на постоянный гул на всех режимах независимо от скорости и оборотов ДВС. Любителям скоростной езды не нравится излишнее спокойствие мотора, они хотят услышать мощное «рычание» и почувствовать резкий старт. В таких случаях им можно порекомендовать авто с механикой.

Приверженцы спокойной манеры езды быстро привыкают к машине с вариатором, хотя и они поначалу чувствуют себя несколько неуютно – ведь автомобиль по старту и набору скорости напоминает электромобиль. Другой вопрос – это необходимость своевременного и качественного обслуживания бесступенчатых трансмиссий, но это того стоит. По поводу дорогостоящего ремонта можно сказать только одно – технологии не стоят на месте, и уже в ближайшем будущем стоит рассчитывать на появление новых более надежных агрегатов.

Недостатки CVT

• Необходимость регулярно менять ремни. Хоть конструкция трансмиссии и позволила увеличить эксплуатационный срок ключевых элементов, автовладелец должен каждые 130-140 тыс. километров заменять ремень.
• Работа только с охлаждающими маслами. Работающая трансмиссия создаёт довольно большую силу трения, поэтому обычные масла не годятся. Охлаждающие же имеют более высокую стоимость.
• Сложная электроника. Электронные системы, которые используются для контроля постоянно изменчивой трансмиссии, имеют довольно высокую стоимость. Кроме этого, в некоторых случаях неисправность одного датчика может вывести из строя всю систему.
• Небольшая известность в России. В РФ такая трансмиссия не пользуется большой популярностью. Поэтому есть не так много специалистов, которые разбираются в этой системе.
• Неприемлемость «грубого» стиля езды. Если водитель часто внезапно останавливается или резко поворачивает, то вариатор быстро выйдет из строя. А зачастую такой стиль является необходимостью, особенно в городах с активным дорожным движением.

Небольшая распространённость таких механизмов объясняется и недоверием автолюбителей к этой новой технологии. Наибольшей популярностью такая система пользуется среди поклонников скутеров.

Таким образом, у системы бесступенчатой трансмиссии есть как преимущества, так и недостатки. Многие считают, что автомобили с такими механизмами лучше всего подходят для девушек или людей с ограниченными возможностями. Этому способствует довольно медленный разгон машины и лёгкое обслуживание. Можно противопоставить то, что каждые 150 тыс. километров водителю придётся заменять ремень, а для неопытных автомобилистов это может стать проблемой. Тем не менее, большая часть водителей в год проезжают не больше 150. тыс. км, так что это обстоятельство почти не создаёт трудностей. Плюс для управления машиной необходимы только две педали, поэтому в стрессовой ситуации нельзя случайно нажать не на ту педаль вместо тормоза, что довольно часто встречается на российских дорогах. Другими словами, каждый должен решить самостоятельно, стоит ли ему переходить на автомобиль с CVT или нет.

Источник http://autobann.su/besstupenchataya-korobka-peredach-variator.html
Источник http://autovogdenie.ru/chto-takoe-besstupenchataya-korobka-peredach-ili-variator.html
Источник Источник http://mazda22.ru/rejtingi-i-obzory/ctv-korobka-peredach.html