CVT коробка передач — что это такое

У многих современных авто установлена CVT коробка передач, что это такое знают не все автолюбители, так как привыкли сталкиваться с механическими или автоматическими КПП.

CVT коробка передач — что это такое

На новых автомобилях кроме механической и автоматической, часто используют CVT коробку. В народе она называется вариатором.

Аббревиатура CVT означает непрерывно меняющаяся передача, то есть другими словами — это бесступенчатая трансмиссия.

Здесь нет фиксированных положений шестерен, так как постоянно выбирается оптимальное передаточное число.

КПП используется для того, чтобы при постоянных оборотах двигателя, можно было менять скорость движения.

Отношение между скоростью вращения коленвала и колес автомобиля характеризуется передаточным числом.

Основное преимущество такого решения в том, что оно позволяет максимально эффективно использовать мощность двигателя, при этом потери крутящего момента сводятся к минимуму.

Если на авто с механической трансмиссией, чтобы изменить скорость движения, надо переключаться вручную, то в случае с CVT, это происходит постоянно и без вашего участия.

Так как здесь нет шестерен, поэтому при изменении скорости, не происходит рывков.

Чтобы ответить на вопрос, CVT коробка передач, что это такое и в чем ее преимущество перед автоматической КПП, надо сказать, что вариатор обеспечивает плавный разгон, он происходит намного быстрее, чем при использовании автоматической КПП.

В этом случае, обороты двигателя практически одинаковые и не происходят их перепады от максимальных до минимальных значений.

Вариатор очень точно подбирает передаточное число, которое зависит от того, ускоряетесь вы или замедляетесь, поэтому стиль езды будет более ровным, нагрузка на двигатель уменьшается и снижается расход топлива.

Раньше вариаторы использовались только на скутерах, но сейчас они устанавливаются как на легковых автомобилях, так и на громоздких кроссоверах.

Существует три их вида:

• клиноременной;
• тороидный;
• клиноцепной.

Первые два типа являются более распространенными, на сегодняшний день вариаторные КПП устанавливают на своих автомобилях такие производители как Mercedes-Benz, Nissan, Ford, Subaru, Audi, Honda и другие.

Принцип работы

Если говорить о том, как выглядит самый простой вариатор, то это будет два раздвижных шкива, которые между собой соединяются и взаимодействуют при помощи ремня, имеющего клиновидную форму.

В автомобиле этот узел имеет более сложную конструкцию, так как он должен обеспечивать движение назад и пониженные передачи.

Клиноременная конструкция в своем составе имеет такие элементы:

• раздвижные шкивы, они находятся на одном валу, и приводятся в действие гидроцилиндрами. Раздвигаются шкивы в зависимости от частоты вращения коленвала или они действуют по сигналу, приходящему из блока управления;
• клиновидный ремень, эта деталь состоит из двух металлических лент со стальными пластинами. Вверху пластины имеют вид конуса, они плотно соприкасаются между собой, внизу у них есть пазы;
• гидротрансформатор преобразует и передает крутящий момент, что позволяет автомобилю плавно начинать двигаться;
• при помощи дифференциала, крутящий момент равномерно распределяется на ведущие колеса;
• для обеспечения движения задним ходом, есть планетарный механизм, с его помощью вторичный вал может вращаться в обратном направлении;
• для обеспечения давления рабочей жидкости, есть гидронасос, в действие он приводится гидротрансформатором. Рабочая жидкость подается под давлением, благодаря чему в работу вступают гидроцилиндры;
• для контроля за работой указанного агрегата, существует блок управления, это микропроцессорное устройство. Оно учитывает такие показатели как положение коленвала, расход топлива и т.д., в соответствии с полученными показателями, корректируется работа механизма.

Отличие тороидного типа в том, что в нем есть два клиновидных диска, один из которого ведомый в другой ведущий.

Между дисками установлен специальный ролик, он может поворачиваться относительно горизонтальной оси и в то же время, ролик может двигаться вертикально вверх и вниз.

Во время перемещения ролика, он соприкасается с участками дисков, имеющих разные диаметры.

Для получения низшей передачи, ролик движется между малым диаметром ведущего и большим диаметром ведомого диска.

Если диаметр ведущего шкива становится большим, а у ведомого шкива диаметр будет маленьким, то получается противоположное соотношение.

[ok]Для работы вариатора тороидного типа требуется специальная смазка, его стоимость значительная, поэтому он менее популярен, по сравнению с конструкцией клиноременного типа[/ok].

Работа клиноременной вариаторной коробки

Когда увеличиваются обороты, начинает работать гидротрансформатор и он передает вращение на первичный вал и ведущий шкив.

Под действием гидроцилиндров, его щеки начинают сужаться, поэтому трение между ними и ремнем увеличивается.

Это приводит к тому, что вращение передается на ведомый шкив и вторичный вал. В это время, ведомый шкив имеет максимальный диаметр, поэтому получается самая низкая передача.

Когда вы увеличиваете обороты двигателя, диаметры шкивов меняются, благодаря чему меняется и скорость движения.

Ведомый вал передает вращение на дифференциал, который распределяет крутящий момент равномерно на оба ведущих колеса.

Когда задействуется планетарный механизм, вторичный вал начинает двигаться в реверсивном направлении, что обеспечивает движение задним ходом.

Управление изменением диаметров шкивов происходит при помощи системы управления.

Такая конструкция вариатора обеспечивает плавное движение, во время езды не возникает никаких рывков, благодаря чему экономится топлива.

Система управления выбирает оптимальный режим работы мотора и в соответствии с ним, регулирует диаметры шкивов.

Некоторых водителей, которые пересели на авто с вариатором, не устраивало то, что нет характерного изменения работы двигателя, когда происходит смена передаточного числа. Разработчики решили эту проблему и создали условно-ступенчатое переключение.

Теперь в начале движения надо включить первую передачу, когда достигаются определенные обороты, рычаг передвигают на следующую.

Блок управления запрограммирован на определенные передаточные числа и создается впечатление, что вы едете на авто с механической КПП. Если вы переходите в автоматический режим, то всю работу выполняет электроника.

Чтобы включить пониженные передачи, рычаг ставится в соответствующее положение и тогда повышенные не включается, даже когда двигатель работает на высоких оборотах.

Коробка передач CVT — плюсы и минусы конструкции

Плюсы:

Ни механическая, ни автоматическая трансмиссия, не могут обеспечить такую плавность хода как вариаторная конструкция.

Это связано с тем, что в CVT конструкции просто нет ступеней. Многие авто имеют подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключаться в ручном режиме.

Это обеспечивается электронной системой управления, которая регулирует фиксированные соотношения диаметров обеих шкивов.

1. Экономия топлива.

При помощи данной конструкции происходит оптимальное использование мощности мотора, поэтому достигается его максимальное КПД, что приводит к меньшему расходу топлива.

Но не стоит ожидать значительной экономии, автомобили с вариаторами по сравнению с теми, у которых автоматическая КПП, расходуют не намного меньше топлива.

1. Меньшее время разгона.

Если сравнивать с авто, у которых автоматическая коробка, то разгон у вариатора будет незначительно быстрее, правда происходит все более плавно.

С вариаторной коробкой, двигателю не приходится развивать максимальные обороты, поэтому он работает тише.

Водители, которые пересели на такие авто с других видов КПП, сначала будут чувствовать себя немного странно и неуютно.

1. Больший ресурс двигателя.

Так как двигатель не работает на максимальных оборотах, он меньше изнашивается и соответственно увеличивается его ресурс.

Вес такой коробки меньше чем автоматической КПП, благодаря тому, что в ее составе меньше деталей;

1. Безопасность.
   Во время движения по гололеду, достигается более высокая безопасность, по сравнению с механическими или автоматическими КПП.

Несмотря на большое количество преимуществ, у CVT коробки есть и некоторые недостатки, о которых необходимо знать.

Минусы:

1. Сложность устройства.
   Это самый главный ее недостаток. Из-за сложности конструкции, механизм работает недолго.
   Для вариаторной коробки надо порядка 5-6 литров дорогого трансмиссионного масла, если из строя вышла какая-то деталь, будьте готовы к серьезным финансовым затратам.
2. Нельзя резко перейти с высшей передачи на низшую, поэтому в авто со спортивным характером, такую конструкцию использовать нельзя.
3. Из-за особенностей конструкции, возникают сложности при буксировке авто, если случилась поломка, то придется вызывать эвакуатор.

[information]Если вы решили покупать авто бывшее в употреблении с пробегом сто и более тысяч километров, то лучше всего приобретать те, которые имеют механическую или автоматическую КПП, так как на ремонт и обслуживание вариатора в этом случае придется тратить большие средства.[/information]

Коробка передач CVT — плюсы и минусы такого решения указывают на то, что если вы хотите ездить плавно, комфортно и не боитесь значительных затрат на обслуживание и ремонт, является самой современной среди имеющихся предложений.

Выводы

CVT обеспечивает высокую динамику, плавность хода автомобиля, но не позволяет ездить в агрессивном стиле и требует значительных средств на свое обслуживание.

Если вы аккуратный водитель, любите динамичную, а не спортивную езду, не любите резких ускорений и торможений, то для вас лучшим выбором будет автомобиль с CVT коробкой.

Для людей, предпочитающих спортивный стиль езды или для тех, кто приобретает машину бывшую в употреблении, лучше всего покупать авто с механической или автоматической КПП.

Несмотря на то, что у вариатора высокая стоимость, он требует более качественного обслуживания и не позволяет агрессивно ездить, он становится все более популярным.

Чаще всего такие авто покупают женщины, люди пожилого возраста, а также те люди, которые предпочитают спокойный, комфортный, безопасный и экономный стиль езды, при этом они смогут экономить средства на покупке топлива.

Устройство и принцип работы вариатора CVT

Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне. Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным. И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент. Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.

1. Принцип работы CVT и его виды
2. Клиноременный вариатор
3. Тороидный вариатор
4. Цепной вариатор
5. Особенности конструкции CVT
6. Устройство вариатора
7. Рабочая жидкость CVT
8. Строение ремня и цепи
9. Вариатор в мировом автомобилестроении

Принцип работы CVT и его виды

Клиноременный вариатор

Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный. В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними. Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.

Изменение эффективного диаметра

Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля. Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше – то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая. Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.

Перемещение происходит за счет давления рабочей жидкости. Причем гидравлическое управление реализовано, как правило, только на ведущем шкиве, ведомый же изменяет свой диаметр за счет натяжения ремня и возвратной пружины. Таким образом, незначительно изменяя давления рабочей жидкости, можно изменять положение шкивов и эффективный диаметр контакта ремня, тем самым в достаточно широком диапазоне изменяя передаточное отношение в трансмиссии. И, что немаловажно, делать это бесступенчато и плавно. Именно в принципе работы вариатора заключаются все его основные преимущества и недостатки.

Тороидный вариатор

Состоит из двух противоположно направленных конусовидных дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами. Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков, изменяют передаточное отношение. При контакте роликов с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым – по наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого вала. При центральном положении происходит прямая передача.

Цепной вариатор

Встречается менее редко, чем тороидный и является разновидностью клиноременного вариатора, в котором ремень CVT заменен на стальную цепь. Наиболее известным устройством подобного типа является вариатор Multitronic, которому посвящена наша отдельная статья.

Особенности конструкции CVT

Устройство вариатора

Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:

1. Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня.
2. Пакет фрикционных муфт или гидротрансформатор – предназначены для отсоединения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели).
3. Планетарный механизм – устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим заднего хода).
4. Дифференциал – устройство для распределения крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.
5. Блок управления трансмиссией – электронная система, которая считывает данные с датчиков и передает соответствующие сигналы, меняющие режим работы вариатора. Ряд моделей cvt предусматривают возможность ручного переключения скорости при помощи настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично АКПП. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима.
6. Храповик – устройство для блокировки движения во время стоянки (P-паркинг).
7. Гидравлическая система.
8. Датчики (скорости входного и выходного валов, температуры рабочей жидкости, положения селектора).
9. Корпус.

Шкивами вариаторного механизма КПП управляет гидравлическая система, которая должна обеспечивать синхронное перемещение конусов или роликов бесступенчатой передачи. Она состоит из:

• Гидравлического насоса;
• Блока гидравлических клапанов;
• Управляющих гидроцилиндров;
• Фильтра.

Насос приводится во вращение от коленчатого вала двигателя и находится в постоянной работе, пока работает двигатель.

Рабочая жидкость CVT

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

При повышенных скоростях автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура более +80ºC), что уменьшает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет корпуса дополнительно установленного радиатора (маслоохладителя).

На корректность работы CVT также влияет давление масла 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. Последний представляет собой сборную металлическую ленту. Она состоит из нескольких тросов или полос (до 12 штук), которые скрепляются стальными пластинами (скобами) сложной формы.

Для защиты от износа и проскальзывания ремень имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень соприкасается с конусами шкивов краями пластин, что обеспечивает нужные толкающие свойства обеих сторон без потери гибкости и возникновения деформаций.

Обычные кожаные или силиконовые ремни имеют слишком малый срок службы, а потому в КПП не применяются. Ремень вариатора может заменить только стальная цепь (цепной вариатор), что также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).

Вариатор в мировом автомобилестроении

В мировой практике вариаторы все чаще устанавливаются на современные автомобили. Очень популярен CVT в японском и немецком автомобилестроении.

Многие производители, разрабатывая новые модели бесступенчатых КПП, позиционируют их на рынке под собственными названиями, но сущность механизма, в целом, остается неизменной. Наиболее популярны следующие модели:

• Для японских автомобилей – Multimatic (Honda), Multidrive (Toyota), Lineartronic (Subaru), Xtronic (Nissan);
• Для немецких моделей – Multitronic (Audi), Autotronic (Mercedes-Benz);
• В США вариаторы известны, как Durashift CVT или Ecotronic (Ford).

Отечественные автолюбители относятся к CVT довольно скептически. Это обусловлено рядом недостатков:

• Передача крутящего момента в вариаторе происходит за счет силы трения, а потому их не используют в автомобилях с мощными двигателями;
• Высокая стоимость обслуживания – дорогостоящее масло и фильтр;
• Плохая ремонтопригодность;
• Буксировать автомобиль, на котором установлен вариатор CVT, можно только на эвакуаторе, либо с помощью частичной погрузки ведущей оси.

Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:

• Плавность движения;
• Хорошая динамика разгона;
• Экономичный расход топлива;
• Простота конструкции;
• Низкий вес;
• Относительно невысокая стоимость.

Автомобили, на которых установлен вариатор CVT, в большей степени предназначены для передвижения по городу, где механизм полностью раскрывает свои плюсы, обеспечивая максимальный комфорт. Они стали хорошей альтернативой гидромеханической АКПП, хотя срок службы вариатора чуть ниже и редко превышает 150 000 км.

Коробка передач CVT

 Приобретая современный автомобиль, каждый покупатель знакомится с конструкцией трансмиссии и коробки передач. Многие автомобилисты подробно изучают разновидности механических, автоматических коробок передач и особенности их эксплуатации. Автопроизводители предлагают новые модели с бесступенчатыми коробками передач. Однако, не все автолюбители слышали о КПП CVT и знают, что это такое. В статье представлено краткое описание устройства, принципа работы, основных преимуществ и недостатков уникальных коробок перемены передач, оборудованных вариатором.

Устройство бесступенчатой коробки передач

Дословный перевод аббревиатуры CVT звучит – коробка, «непрерывно изменяющая передачи».CVT коробка передач отличается от механических либо автоматических механизмов плавным изменением передаточного числа, отсутствием определенного количества фиксированных положений на каждой передаче. Новая коробка CVT в автомобиле отличается упрощенной конструкцией. Чтобы понять, что такое коробка передач CVT и как это работает, нужно изучить прилагаемую инструкцию по эксплуатации нового авто с коробкой передач — вариатором.

Трансмиссия CVT состоит из двух конусообразных шкивов, то есть колес – ведущего и ведомого. Их соединяет ременная передача специальной конструкции.

Конструкция и принцип функционирования ременной передачи:

• цепь либо ремень представляет собой сборную конструкцию, состоящую из отдельных металлических элементов повышенной прочности;
• каждый элемент – это сегмент небольшого размера, выполненный в форме клина;
• клинышки поочередно нанизаны на металлический жгут, обладающий высокой прочностью и устойчивостью против износа.

Как работает коробка передач CVT

Диски ведущего шкива вращаются от коленчатого вала силового агрегата. Ведомое фрикционное колесо передает высокий крутящий момент на колеса автомобиля. При этом используются специальные приводные ремни.

При работе двигателя, когда увеличивается количество оборотов при разгоне или изменяются другие параметры двигателя внутреннего сгорания, клиновидный ремень меняет степень натяжения – натягивается или ослабляется. Это приводит к изменению диаметра ведущего шкива,передаточное отношение в коробке передач при этом увеличивается или уменьшается соответственно.

Ведомое фрикционное колесо меняет параметры под воздействием сил инерции и пружин, входящих в его конструкцию. Весь процесс, в том числе и скорость вращения, число оборотовшкивов, регулируются при помощи системы электронного управления коробкой передач.

Ведущий и ведомый шкивы вариатора состоят из подвижных конусообразных дисков. Если диски максимально раздвинуты, ремень огибает наименьший диаметр, что соответствует нижней (первой) передаче. Когда диски постепенно сдвигаются, ход ремня увеличивается за счет большего диаметра. При максимальном сближении подвижных элементов шкива машина движется на самой высокой передаче (пятой).

Поочередное сдвижение и раздвижение дисков шкивов приводит к перемене передаточного отношения и соответственно, скорости автомобиля.

Преимущества вариатора

Бесступенчатая коробка переключения передач в транспортном средстве – это огромный прорыв в современной автомобильной промышленности. В сравнении с механической и автоматической коробками передач, клиноременной вариатор отличается большим количеством положительных характеристик:

1. Плавное возрастание скорости, отсутствие резких рывков и провалов.
2. Машина разгоняется намного быстрее, т.к. водитель не переключает скорости (динамичный разгон).
3. С такой коробкой передач двигатель не глохнет на холостом ходу (на светофорах, пешеходных переходах и пр.).
4. Благодаря большому числу передач в коробке-вариаторе, двигатель внутреннего сгорания постоянно работает в щадящем режиме.
5. Автомобиль, оборудованный коробкой-вариатором, потребляет меньше топлива.
6. Управление автомобилем осуществляется при помощи двух педалей.
7. При разгоне машины отсутствуют шумовые эффекты.
8. Плавность хода.
9. Минимальное количество выхлопных газов, загрязняющих атмосферу.

Отрицательные стороны машин с коробкой CVT

При множестве плюсов, автомобили, оборудованные коробкой передач вариаторного типа, пока не завоевали соответствующей популярности среди потребителей. Многие автомобилисты не решаются садиться за руль таких машин, т. к. вариаторы не лишены существенных недостатков:

• автомобили, оборудованные бесступенчатыми трансмиссиями, не могут ездить на длительные расстояния при максимальной скорости и мощности движка;
• большая прихотливость вариатора требует частой замены трансмиссионного масла и масляного фильтра (в среднем через 30 000 км пробега);
• чтобы увеличить срок эксплуатации клиноременной передачи, необходимо использовать дорогостоящую смазочную жидкость;
• коробка-вариатор быстро выходит из строя при интенсивном, грубом стиле вождения, резких поворотах, экстренном торможении;
• коробка передач CVT устанавливается на автомобилях с силовым агрегатом, мощностью не более 220 л. с.;
• высокая стоимость сложных ремонтных работ вариатора;
• после прохождения каждых 120 тысяч км рекомендуется менять дорогостоящий металлический ремень на новый экземпляр;
• дефицит запасных частей для CVT коробки передач;
• недостаточное количество квалифицированных автомехаников, разбирающихся в особенностях новых коробок передач;
• сложная система управления – устройство теряет стабильность при выходе из строя любого электронного датчика.

Автолюбители, привыкшие развивать большие скорости на машинах, оборудованных АКПП и МКПП, не спешат пересаживаться на автомобили с новым устройством.

Чем коробка-вариатор отличается от трансмиссий других видов

Вариатором оснащены только элитные дорогостоящие транспортные средства. С его строением еще не все ознакомлены и поэтому плохо представляют, как работают бесступенчатые КПП и чем они отличаются от механических и автоматических коробок передач. При ближайшем рассмотрении становится понятно, главное отличие состоит в устройстве и принципе действия каждой конструкции.
Коробка-автомат состоит из гидротрансформатора и редуктора. Плавное переключение передач в автоматической коробке осуществляется, благодаря гидротрансформатору, который заменил сцепление. В редукторе АКПП шестеренки на каждой ступени попарно сцеплены между собой. В сравнении с коробкой вариаторного типа, автомат выдает более низкий КПД. Потери в гидротрансформаторе являются причиной роста потребления горючего.

В отличие от автомата, клиноременной вариатор не имеет ступеней. Бесступенчатый механизм не переключает передачи в привычном понимании. Изменение скорости автомобиля производится, в результате сложного взаимодействия двух конусообразных шкивов, соединенных металлическим ремнем оригинальной конструкции. Системой электронных датчиков осуществляется контроль за степенью натяжения трапециевидного ремня. От величины данного параметра зависит скорость движения транспортного средства.

При управлении автомобилем, оборудованным коробкой-вариатором, водитель не отвлекается на переключение передач, не ощущает механических рывков, обороты двигателя остаются постоянными.

Источник http://avtohomenew.ru/cvt-korobka-peredach-chto-eto-takoe.html
Источник Источник http://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/korobka-peredach-cvt.html
Источник http://motoran.ru/transmisii/korobka-peredach-cvt