Содержание
- Правила и особенности эксплуатации вариатора
- Принцип работы коробки переключения передач
- Отличие вариатора от других коробок передач
- Покупать ли автомобиль с такой трансмиссией
- КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАРИАТОРА И АКПП
- Режимы включения вариатора
- Устройство и принцип работы вариатора
- Как работает вариатор, общее устройство
- Принцип работы вариаторной коробки передач
Правила и особенности эксплуатации вариатора
Бытует мнение, что вариатор — не самый надежный тип трансмиссии, и срок его эксплуатации, в лучшем случае, отграничен 100-150 тысячами пробега. Правда как всегда где-то посередине, и при правильной и бережной эксплуатации, коробка может проходить значительно дольше.
Соблюдая ряд правил, можно не волноваться о том, что придется делать дорогостоящий ремонт, или полностью менять вариатор.
Своевременно меняйте масло в вариаторе, очень многое в его работе зависит от чистоты и качества масла. Оно выполняет сразу несколько важных функций, среди которых:
- Создание тончайшей защитной пленки в местах трения металлов;
- Охлаждение вариатора;
- Обеспечение правильной работы за счет давления жидкости.
Если масло пригорело, засорилось продуктами выработки – оно перестает выполнять возложенные на него задачи, что приведет к нарушению работы коробки, к быстрому износу и поломке.
Поскольку в разные годы, на разные рынки, на одни и те же автомобили, производители могли ставить различные версии CVT, лучше искать информацию по типу вашей коробки, а не марки машины.
Правильней всего будет посмотреть информацию в руководстве по эксплуатации автомобиля. Но если его нет, в таблице вы найдете данные о том, какое масло используется и как часто следует его менять.
Принцип работы коробки переключения передач
Коробка — комплект шестеренок, которые зацепляются в разных вариациях, в результате меняется тяговая сила. Каждая такая комбинация называется передачей. Число ступеней зависит от конструктивных особенностей автомобиля. Различают трех-, четырех- и пятиступенчатые КПП
Во внимание не берется задняя передача
Независимо от вида и особенностей конструкции, принцип работы КПП неизменный. Тяговая сила зависит от особенностей соединения первичного и вторичного вала. Именно коробка осуществляет такие изменения. Крутящий момент зависит от того, какие шестерни задействованы в работе.
Отличие вариатора от других коробок передач
Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.
Устройство механической коробки передач
Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.
Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.
Клиноцепной вариатор
К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».
Как ездить на вариаторе
Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.
Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:
- «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
- «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford
Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).
Отличия от автомата
Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.
Отличие вариатора от классической АКПП – видео
В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.
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.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВАРИАТОРА И АКПП
Основных составляющих автоматической трансмиссии в общей сложности две – это гидротрансформатор и редуктор. Первый отвечает непосредственно за переключение скоростей – передач. Конструкцию гидротрансформатора составляет полностью герметичная оболочка из теплостойкого металла, внутри которого и находятся основные элементы, обеспечивающие его нормальное функционирование.
Внутри гидротрансформатор наполняется специальным маслом для АКПП, для смазывания каждой части механизма. Рабочая жидкость необходима, поскольку в процессе работы части подвержены воздействию температур, близких к критическим. Их взаимодействие между собой без смазывания может привести к стиранию и последующей поломке и необходимости замены. Что касается редуктора, он обеспечивает надёжный сцеп всех шестерёнок в сложном механизме, делая его полностью завершённым.
Говоря о вариаторе, несмотря на то, что он выступает в качестве разновидности АКПП, следует понимать его главную конструктивную особенность – передач как таковых этот вид трансмиссии не предусматривает. Механизм переключения в вариаторе осуществляется через передаточное число, которое передаётся двумя параллельно расположенными – ведомым и ведущим — конусными шкивами. Между собой шкивы скреплены ремнём, изготовленным из специального металла, либо цепями – в зависимости от вида коробки-вариатора.
вариатор
Коробка вариатор и автомат в чём разница и что же лучше? Если проводить параллель между этими двумя трансмиссиями и во время выбора автомобиля сравнивать, чьи особенности более выгодны с точки зрения потребителя, – однозначного ответа нет. Нельзя назвать ни один из данных механизмов технически простыми и дешёвыми в обслуживании – нет, ремонт таких конструкций занимает уйму времени и стоит столько же денег.
Назвать одну из представленных КПП более надёжной, нежели аналог, тоже было бы некорректно – ресурс любого автомобильного комплектующего в первую очередь зависит от того, какой уход за ним производился на протяжении всего периода эксплуатации. Единой официальной статистики, подтверждающей своими результатами очевидное преимущество автоматической коробки передач либо, напротив, свидетельствующей о том, что вариатор всё же лучше, не существует.
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.
- 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.
- 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.
- Режим «L» рассчитан на эксплуатацию автомобиля в сложных условиях бездорожья. Вариатор использует только пониженные передачи и переключается на более высоких оборотах двигателя.
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.
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.
Как работает вариатор, общее устройство
Как уже отмечалось, принцип работы вариатора полностью отличается от ступенчатой коробки. Эта трансмиссия основана на ременной передаче.
Типичная трансмиссия этого типа состоит из двух валов, на которых установлены шкивы.
Передача вращения и усилия осуществляется ремнем. В такой трансмиссии передаточное число фиксировано и зависит от диаметра шкива.
В коробке вариатора можно менять передаточные числа. Это достигается изменением диаметра шкива.
Конструкция довольно проста: есть два параллельных дерева. Они оснащены шкивами, каждый из которых состоит из двух половинок (пластин).
Эти половинки имеют конусообразную форму и могут перемещаться по валу относительно друг друга.
И все это работает так: клиновой ремень помещается между коническими поверхностями шкивов. При растяжении или разрыве половинок шкива их диаметр изменяется в точке контакта ремня.
То есть, когда половинки полностью сплющены, ремень движется почти по внешнему диаметру шкива, но при расхождении попадает между этими дисками.
Но таких шкивов в конструкции вариатора два, и ремень не растягивается.
Получается, что если половинки одного из шкивов расходятся, другая должна сходиться, то есть работать синхронно.
Поэтому выполняется изменение передаточного числа.
Но это только принцип работы. Конструктивно все выглядит намного сложнее, хотя основными рабочими элементами все те же шкивы и ременная передача.
Но в конструкцию также добавились сцепление, электронная система управления и планетарный редуктор.
Поэтому коробка вариатора состоит из:
- Электронная система управления;
- Сам вариатор;
- Узлы и детали, передающие крутящий момент и включающие нейтральную передачу;
- Планетарный редуктор заднего хода.
В коробке вариатора в зависимости от производителя и модели могут быть реализованы разные дизайнерские решения, которые в большинстве случаев касаются сцепления.
Типы сцепления:
- CVT Transmatic — автомат центробежной муфты;
- Multimatic, Multitronic — многодисковое сцепление в масляной ванне с электронным управлением;
- Гипер — электромагнитная муфта с электронным управлением;
- Autotronic, Extroid, Ecotronic, Multidrive, Lineartronic, Xtronic — с преобразователями крутящего момента.
Гидротрансформатор часто используется в качестве сцепления, как и в автоматической коробке передач.
Гидротрансформатор срабатывает, когда автомобиль трогается с места, затем блокируется. Он передает крутящий момент очень плавно, без рывков, в результате чего приобрел большую популярность среди автовладельцев.
Движение дисков шкива контролируется электронным блоком, который контролирует некоторые параметры двигателя и самой трансмиссии и на их основе подает команды исполнительным механизмам.
Например, в начале движения необходимо обеспечить максимальное тяговое усилие, для чего половину ведущего шкива нужно максимально разбавить, а ведомый шкив — уменьшить.
По мере увеличения скорости блок управления изменяет диаметры шкивов за счет уменьшения передаточного числа.
Планетарный редуктор по конструкции нужен для обеспечения обратного хода.
Принцип работы вариаторной коробки передач
Главная особенность этой коробки – плавная бесступенчатая смена передаточного числа. То есть, если в других типах повышение или понижение числа выполняется на заданные значения, так называемые ступени, то в вариаторе их нет. Благодаря этому она способна более точно производить передачу усилия от силовой установки к ведущим колесам.
На автомобилях распространение получило два типа вариаторных КПП – клиноременные и тороидные, при этом первые более распространены.
Работа клиноременного вариатора построена на передаче передаточного числа при помощи специального ремня, установленного между двумя шкивами. Первый шкив является ведущим и связан он с силовой установкой, а второй – ведомый, обеспечивающий дальнейшую передачу усилия на колеса.
Схематичное изображение работы вариаторной коробки передач
Изменение числа производится за счет меняющегося диаметра шкивов. Для этого каждый из шкивов сделан разборным и состоит он из двух половин конической формы, которые посажены на вал. Схождение-расхождение этих половин позволяет менять диаметр в точке контакта шкива с ремнем.
Работает все так: при начале движения должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие. Для этого половины ведущего шкива разводятся, а поскольку форма их коническая, то в точке контакта диаметр шкива будет минимально возможным. Половины ведомого же наоборот – сведены, что обеспечивает в месте взаимодействия ремня со шкивом максимальный диаметр. В результате для того, чтобы ведомый шкив сделал один оборот, ведущему необходимо их сделать несколько. Но при этом и нагрузка на двигатель минимальна.
Анимация илюстрирующая принцип работы вариаторной коробки передач
По мере набора скорости передаточное число должно меняться в меньшую сторону, что обеспечивает снижение тягового усилия, но повышает скорость вращения на ведомом валу. Для этого половины ведущего шкива начинают сходиться, что приводит к увеличению диаметра в точке контакта, а ведомого – расходиться.
При максимальном диаметре ведущего шкива и минимальном – ведомого, за один оборот первого, второй сделает их несколько, поэтому скорость вращения – максимальная, но и нагрузка на двигатель больше. Таким образом, за счет изменения диаметров достигается бесступенчатая смена передаточного числа.
В тороидном типе вариатора конструкция несколько иная. У него передача усилия выполняется роликами, зажатыми между валами, имеющими тороидную форму и расположенными на одной оси.
Nissan Motors Extroid CVT — Тороидный тип вариатора
Изменение передаточного числа обеспечивается за счет смены положения роликов. Максимальное тяговое усилие обеспечивается в положении роликов, когда они повернуты в сторону ведомого вала. За счет тороидной формы валов, у ведущего в точке контакта с роликом диаметр будет минимальным, а у ведомого – максимальный.
Для уменьшения передаточного числа и увеличения скорости вращения, ролики поворачиваются в сторону ведущего вала, при этом диаметры в точках контакта изменяются.
