Вариатор или автомат?

Долговечность

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

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

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

Принцип работы и конструкции вариатора

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

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

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

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

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

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

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

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

По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.

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

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

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

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

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

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

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

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

Что представляет собой вариатор

Прежде чем определиться, что лучше коробка автомат или вариатор, необходимо рассмотреть механизм каждой коробки по отдельности. Вариатор представляет собой ту же автоматическую коробку передач с аналогичным рычагом и режимами трансмиссии. Но его принцип работы совершенно отличается. Дело в том, что он не имеет упорядоченных передач. Наоборот, вариатор оснащен большим количеством передач, которые постоянно варьируются. Именно отсюда и произошло название КП.

Режимы вариаторов имеют аналогичные обозначения. Но переход от одной ступени на другую осуществляется плавно и без рывков. Никаких толчков и колебаний не происходит, даже если машина разгоняется, едет или тормозит. Вариаторы также подразделяются на виды, но самым распространенным считается клиноременный. Конструкция клиноременного вариатора включает в себя пару шкивов и ремень, который соединяет их. Ремень имеет сложный «состав», так как резиновый или тканевый элемент не смог бы «протянуть» и 1000 километров. В качестве ремня здесь используется стальная лента или тросы с большим количеством пластинок.

Передаточное число во время разгона вариатор меняет самостоятельно, опираясь на установленную программу. Во время набора скорости у двигателя не меняются обороты, при этом изменяется передаточное отношение. Темп разгона при этом довольно высокий.

Советы по покупке и обслуживанию автомобиля с вариатором

В связи с дорогим обслуживанием и ремонтом автомобилей, оснащенных вариатором, при покупке рекомендуется отдавать предпочтение новым автомобилям с гарантией. В случае с подержанными авто трудно судить о степени износа элементов трансмиссии. Ремонт неисправной коробки может потребовать дополнительные расходы, да такие, что общая сумма, затраченная на приобретение и ремонт б/у автомобиля, будет соизмерима с покупкой нового.

Автолюбителям все же, решившимся на приобретение подержанного автомобиля с вариатором, следует знать, как проверить вариатор при покупке. Самый простой тест – прогреть машину и тронуться с места. Рывков при старте не должно быть. Если они присутствуют то, скорее всего, выработался ресурс трансмиссионной жидкости. Ее необходимо менять. При замене жидкости меняют и фильтры. При проверке вариатора во всех режимах работы трансмиссии должны отсутствовать посторонние шумы.

При покупке автомобиля может возникнуть вопрос, а что собственно нам продают вариатор или, может быть, классический автомат? Как определить автомат или вариатор находится под капотом? Дело в том, что визуально определить тип трансмиссии довольно сложно. Даже обозначения режимов переключателя у автомата и вариатора одинаковые —  P, R, N, D.

Определить вариатор или автомат можно следующим образом:

• Внимательно ознакомиться с документацией на авто – автомат обозначается буквами АТ или А. Вариатор – CVT
• Собрать информацию о конкретной марке автомобиля из справочников, каталогов, в интернете. Таким образом, можно узнать, какой тип трансмиссии установлен на интересующей марке авто
• Произвести тестовую поездку на автомобиле. При динамичном разгоне автомат, переключая передачи, дает ощутимые толчки. Одновременно с переключениями изменяется и количество оборотов, что можно определить по тахометру или на слух. Вариатор разгоняется без толчков при неподвижной стрелке тахометра.
• В некоторых новых моделях вариатора отсутствует щуп для проверки уровня масла коробки передач. В автоматических коробках щуп для масла присутствует всегда.

Владельцам автомобилей с вариатором рекомендуется через каждые 24 тысячи километров пробега посещать сервисную станцию для проверки состояния рабочей жидкости. Замена масла в вариаторе производится через каждые 60 тысяч км пробега. Это по инструкции производителя, но по рекомендациям специалистов лучше сделать замену жидкости раньше через 30 – 40 тыс. км.

Как правильно ездить на вариаторе

• При отрицательных температурах не рекомендуется давать большую нагрузку на трансмиссию сразу после начала движения. Элементы системы должны прогреться на малом ходу.
• Стараться избегать сильных и резких нагрузок, вариатор не создан для гонок, буксировки и бездорожья.

Во время эксплуатации необходимо регулярно проверять состояние проводки, разъемов и датчиков. При появлении посторонних шумов нужно незамедлительно обратиться в сервисный центр. Пытаться ремонтировать вариатор самостоятельно, не имея навыков и специальных приборов, не рекомендуется.

Режимы включения вариатора

Включение режимов работы автоматической трансмиссии осуществляется переводом рычага выбора режима в определенное положение, которое обозначено латинской буквой или особым значком. Полный список таких обозначений включает:

• D (drive) – движение вперед;
• R (reverse) – движение назад;
• P (park) – парковочная блокировка, при которой колеса блокируются не стояночным тормозом, а через АКПП;
• N (neutral) – нейтральный режим для кратковременной парковки или буксировки на небольшое расстояние.

Возможные дополнительные значки:

• L (low) – движение на пониженной передаче в сложных условиях бездорожья;
• S (sport) – спортивный стиль вождения при ускоренных переключениях;
• E (economy) – режим экономного расхода топлива;
• M (manual) – ручное управление работой АКПП.

Движение вперед

Перевод рычага переключения режимов в положение «D» обеспечит движение автомобиля вперед после нажатия на педаль газа. Во время поездки вариатор будет самостоятельно изменять передаточное отношение в зависимости от нагрузки и оборотов двигателя. Эффективную работу АКПП и мотора обеспечивает система электронного контроля.

Задний ход

Конструкция коробки переключения передач с вариатором не предусматривает возможности обратного вращения ведомого вала, который приводит в движение колеса. Задний ход автомобиля обеспечивается за счет передачи вращения на дополнительные механизмы. Поэтому переключение селектора в положение «R» можно делать только после полной остановки транспортного средства.

Нейтраль

Перевод ручки селектора в положение «N» разъединяет двигатель и АКПП. Переключение в эту позицию целесообразно только в случае продолжительной остановки, а также в момент запуска двигателя. Не рекомендуется переход на нейтраль при движении накатом с горки и при кратковременном прекращении движения.

Стояночная парковка

При этом положении селектора ведомый вал АКПП блокируется выдвигающимся штифтом. Колеса не проворачиваются, и автомобиль фиксируется на месте. Однако нужно использовать и стояночный тормоз, чтобы исключить нагрузку блокиратора при наличии склона. Для того чтобы исключить случайный перевод рукояти в положение «P», стояночное переключение можно выполнить только при нажатой педали тормоза.

Ручное управление

Конструкция вариатора не предусматривает наличие передач с фиксированным соотношением. Поэтому движение машины на ручном управлении является всего лишь условной имитацией ступенчатых переключений. При этом электроника все равно будет отслеживать обороты двигателя и при критических показателях переключать передачи автоматически. Это необходимо для защиты вариатора от непредвиденных перегрузок.

Дополнительные режимы

Наличие дополнительных режимов работы двигателя и вариатора определяется производителем конкретной марки автомобиля.

Их делают для возможности обеспечения наиболее оптимальной эксплуатации в особых условиях движения.

1. Спортивный стиль вождения «S» обеспечивает резкие старты и торможение. Это достигается уменьшением скорости переключений вариатора, что приводит к кратковременному увеличению оборотов двигателя при большей тяге.
2. Экономичный режим «E» является полной противоположностью спортивному стилю. Вариатор настроен на максимально возможное взаимодействие с приводом силового агрегата. Плавная работа двигателя без нагрузок позволяет существенно сократить расход топлива.
3. Режим «L» рассчитан на эксплуатацию автомобиля в сложных условиях бездорожья. Вариатор использует только пониженные передачи и переключается на более высоких оборотах двигателя.

Современный клиноременный вариатор

В современной конструкции КПП CVT применяются шкивы из сверхпрочного металла, а ремень – не эластичный жгут, а наборная лента из износостойкого металла (собирается из полосок, которые скрепляются между собой скобами). На ремень наносят специальное покрытие, защищающее от износа и проскальзывания.

Один из шкивов является ведущим. Он соединён с коленчатым валом двигателя (который служит преобразователем энергии, получаемой в результате сгорания топлива, в энергию вращения). Ведомый шкив соединен с колёсами авто. Шкивы имеют переменный диаметр (грани обода расходятся и сходятся, тогда ремень проходит уже не внутри, между ними, а поверх).

При небольшой скорости движения автомобиля диаметр ведущего шкива имеет минимальные значения, а ведомого – максимальные. При средней скорости диаметр одинаковый. При максимальной – размер ведущего увеличивается, а ведомого уменьшается. Изменяя размеры шкивов, изменяем передаточное число.

Механизмом «руководит» электронная система, опираясь на информацию с многочисленных датчиков (об оборотах вала, о вращении колес, сведения с самой трансмиссии).

Основные элементы вариатора

Шкивы и ремень являются лишь частью конструкции современных вариаторов и называются клиноременной передачей. Строение CVT (бесступенчатой коробки передач) гораздо сложнее, в корпусе агрегата предусмотрено немало других элементов.

Вспомним, что нам уже известно. Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал, а затем на ведущий шкив. В этом процессе может быть задействован гидравлический трансформатор (предусмотрен не во всех моделях). Гидротрансформатор отсоединяет трансмиссию от двигателя, через него передается усилие от вала к шкиву.

После гидротрансформатора усилие переходит на ремень, а с него на ведомый шкив. Далее при помощи планетарного редуктора момент переходит на вторичный вал. И машина движется вперед. Чтобы автомобиль двигался назад, запускается планетарный механизм или режим заднего хода (изменяет направление вращения вала).

В конструкции предусмотрен и дифференциал, который распределяет нагрузку по колёсам (на дифференциал крутящий момент передается от промежуточного вала).

Электронная система, которая руководит всеми процессами внутри CVT, считывает информацию с датчиков и изменяет режим работы CVT. Датчики установлены там, где можно быстро получить сведения о скорости вращения валов, о температуре рабочей жидкости, о положении селектора (ручки КПП). Электроника учитывает нагрузку на двигатель, скорость движения авто, положение педали газа и многое другое.

В некоторых моделях вариаторов предусмотрена возможность ручного переключения скоростей, ступенчато, как на АКПП. В других могут присутствовать лишь спецрежимы: «спортивный», «экономичный».

Все описанные элементы помещены в один корпус.

Рабочая жидкость

Диаметр шкива изменяется за счет перемещения дисков. Перемещение оказывается возможным благодаря давлению рабочей жидкости – масла (гидравлическая система). Но это утверждение справедливо лишь в отношении ведущего шкива. На ведомом диски перемещаются от натяжения ремня и за счет возвратной пружины.

Для CVT разработано специальное масло. Жидкость проявляет фрикционные свойства (помогает уменьшить силу трения и износ трущихся поверхностей) при своей рабочей температуре (60-70 градусов выше нуля).

При движении со скоростью более 150 км/ч масло перегревается (рабочая температура возрастает до +80 градусов). Перегрева допускать нельзя, он негативно сказывается на сроке службы вариатора (CVT). Охлаждают жидкость с помощью дополнительно установленного маслоохладителя (радиатор).

Необходимо следить за уровнем масла: если количество слишком уменьшиться, ремень будет проскальзывать. И, чтобы не допустить засорения, менять жидкость необходимо каждые 60-150 000 км (раз в пять лет).

Старая добрая гидромеханическая коробка передач

Примеры использования: практически весь модельный ряд корейских и американских брендов, а также относительно мощные автомобили других производителей. Представляет собой ступенчатую планетарную коробку передач, соединенную с двигателем через гидротрансформатор. Выбор и переключение планетарных рядов раньше осуществлялись гидромеханически, а сейчас вездесущая электроника вместе с системой управления двигателем определяет, на какой передаче следует работать силовому агрегату в данный момент. Число ступеней постоянно увеличивается, достигая девяти на самых дорогих автомобилях.

Виды коробки передач

КПП – коробка переключения передач — выполняет передачу крутящего момента двигателя на колесную ось. Она обеспечивает необходимую скорость движения и высокую управляемость автомобиля. Тип коробки переключения передач зависит от вида трансмиссии автомобиля.

Выделяют механическую, автоматическую, вариаторную, роботизированную коробки передач. В некоторых модификациях АКПП предусмотрена имитация ручного управления – такие коробки имеют название «типтроник», «стептроник».

Принцип работы и устройство механической коробки передач

Механическая коробка переключения передач относится к классическим ступенчатым коробкам. Ступенью, или передачей, называется пара взаимодействующих шестерен. В механической коробке используются зубчатые шестерни – планетарные передачи.

Коэффициент передачи (передаточное число) определяется соотношением числа зубьев взаимодействующих шестерен. Самое большое – на первой передаче. В зависимости от числа ступеней механическая коробка передач может быть четырехступенчатой, пятиступенчатой, шестиступенчатой и т. д. Самая распространенная – пятиступенчатая МКПП.

Передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии в МКПП выполняется ступенчато с помощью фрикционного сцепления, которое управляется педалью. Выбор передачи выполняется вручную с помощью рычага селектора.

Принцип работы и устройство роботизированной коробки передач

Роботизированная коробка (народное название – «робот») создана на основе МКПП. Функции сцепления и переключения передач в ней автоматизированы. Но «робот» не относится к автоматическим коробкам, по принципу работы он ближе к механической КПП. Единственное, чем похожи «робот» и автомат, – отсутствие внешней детали сцепления.

Роботизированная коробка состоит из обычной механической коробки, акутаторов — устройств выжима сцепления и переключения передач, внешних датчиков и блока управления. РКПП имеет двойное сцепление для устранения провала между передачами.

Управление работой РКПП выполняет водитель с помощью переключения рычажка и бортового компьютера. Переключение передач происходит под действием команд блока управления, по ступеням, как в МКПП.

Принцип работы и устройство АКПП

Автоматическая коробка имеет и другое название – «гидромеханическая коробка». Основными компонентами автомата являются гидротрансформатор и механическая коробка переключения передач. Гидротрансформатор регулирует и передает крутящий момент с двигателя на механическую коробку. Он также выполняет роль сцепления.

Работа автоматической коробки основана на перемещении рабочей жидкости, которая приводит в движение лопасти колес гидротрансформатора и задействует муфты. Роль передачи выполняет планетарный ряд с зубчатых шестерен. Непосредственно переключение передач между планетарными редукторами выполняют муфты.

Работа всей коробки-автомата контролируется электронным блоком управления с заводскими настройками. Выбор необходимой передачи происходит автоматически. Водителю необходимо только установить режим работы коробки в начале движения.

АКПП с ручным управлением

В некоторых автоматических коробках реализована имитация ручного управления. Такие КПП имеют название «типтроник» или «стептроник». Управление коробкой происходит в двух режимах: полный автомат или ручной. Ручной режим имитирует управление КПП спортивного автомобиля, но при этом не требует от водителя особых спортивных навыков.

Принцип работы и устройство вариатора

Вариатор называть коробкой переключения передач не совсем правильно, так как передачи в нем отсутствуют, а крутящий момент изменяется плавно и непрерывно. Более правильное название – «непрерывно меняющаяся трансмиссия» (CVT). Так как педаль сцепления в автомобилях с вариатором отсутствует, его условно относят к автоматическим коробкам. Однако принцип работы вариатора сильно отличается от работы обычных автоматов.

Изменение и передача крутящего момента выполняются с помощью клиновидного ремня и конусовидных шкивов. Контроль за работой вариатора выполняется блоком электронного управления. Для работы вариатора необходима трансмиссионная жидкость. Непосредственно управление вариаторной передачей выполняется с помощью рычага селектора, режимы которого похожи на автоматическую коробку.

Основные преимущества и недостатки вариатора

Требуется изучить плюсы и минусы, прежде чем решить, что лучше – вариатор или автомат. Желательно сравнить особенности обеих конструкций, после чего можно будет сделать окончательный вывод. Для начала стоит рассмотреть достоинства и недостатки вариатора. Удобнее всего это сделать, пользуясь таблицей, приведенной ниже.

Учитывая сказанное выше, можно сделать следующий вывод: вариатор хорошо подходит для степенной езды в городских условиях и по трассе, но не стоит покупать такую машину лихачам или любителям ездить на природу по плохой дороге. Вариатор служит не так уж долго.

Что такое вариатор

Главное отличие вариатора от других трансмиссий – отсутствие фиксированных передач. В коробках CVT передаточное число изменяется плавно и незаметно для водителя, в результате – необычайная плавность хода при ровных оборотах двигателя.

Достигается это за счет особенностей конструкции вариатора.

Для передачи крутящего момента с двигателя на колеса в нем вместо классических зубчатых колес используется стальной ремень или цепь. Ремень движется между двух пар конических колес, образуя шкив. 

Колеса расположены на входных и выходных валах, каждая пара сближается или расходится друг от друга, тем самым меняя радиус шкива.

Так удается плавно изменить передаточное отношение крутящего момента с двигателя на колеса. В результате – отсутствие, собственно, «передач» и необычайная плавность хода автомобиля.

Похожие записи:

Aux на форд фокус 3 где находится Шрус (граната) lada priora 2172 2172 хэтчбек Код ошибки p0136 Volkswagen tiguan Ошибка р2187 лада гранта Технические характеристики автомобиля нива 2131