Вариатор (вариаторная коробка передач): что это такое, принцип работы. Подробно + видео
У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно с такой трансмиссией. Когда вы выбираете новую машину (или даже Б/У) перед вами обязательно встанет такой выбор что брать — вариаторную трансмиссию, гидротрансформаторную или роботизированную? Если обычный «автомат» изучен «вдоль и поперек» (если возникают проблемы, то они все известны), с роботом тоже все понятно (пока не стоит в его сторону смотреть). То вот третий тип вроде и надежный, но мало кто знает, что это такое, какой принцип его работы, основные плюсы и минусы. То есть это такая «темная лошадка». Сегодня я постараюсь простым языком раскрыть тему, рассказать чего стоит бояться, а чего нет …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Проблемы этой автоматической трансмиссии очень схожи с обычной «гидротрасформаторной» не смотря на различность конструкций (мы уже их сравнивали в этой статье). В конце я постараюсь вам рассказать в видео версии как продлить ей срок службы, чтобы она ходила долго и без проблем. Однако для начала определение
Определение
Вариатор — вариаторная коробка передач – CVT (Continuously Variable Transmission – бесступенчатая трансмиссия) – тип автоматической коробки передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя колесам (или другим движителям, например судовым винтам), не имеет передач, но может автоматически менять передаточное соотношение по заданной программе либо в ручном режиме.
Нужно отметить что эта коробка в отличие от своих собратьев АКПП и РОБОТА не имеет переменных передач, то есть нет привычных толчков при смене передаточных чисел, набор скорости здесь четкий и ровный, КПД (если верить характеристикам, не существенно но больше), благодаря своему строению
Принцип работы
Как вы поняли сверху — здесь нет передач, а изменение передаточного числа (повышение или понижение) идет плавно, на «заданные значения». Конечно, здесь есть программная составляющая, которая позволяет создавать «ступени», но они сделаны программно, для ручного управления, например по грязи или снегу (когда нужна максимальная тяга и не важна скорость). А сама коробка бесступенчатая – что позволяет передавать усилия от силового агрегата колесам более точно.
На данный момент существует два основных строения вариатора:
- Это клиномерные. Они применяются на 95% машин оснащенных такой трансмиссией
- Тороидные. Из-за более сложного строения и настроек, сейчас практически не применяются
Так как клиномерный это сейчас самый распространенный тип (он устанавливается на большое количество NISSAN, AUDI, INFINITY и т.д.) начнем именно с него
Итак, здесь передаточное число передается от одного шкива (ведущего — он связан с силовым агрегатом), другому (ведомому – связан с приводами и далее с колесами) по средствам специального ремня.
Изменение числа происходит за счет изменения диаметра шкивов. Они не «литые», а сделаны разборными, а именно из двух половин конической формы (посаженных на вал), которые могут расходиться и сходиться. Как становится понятно — диаметр в точке соприкосновения шкива с ремнем постоянно изменяется в зависимости от нагрузки и скорости.
Простыми словами, происходит все так: – когда автомобиль «трогается», ему нужно максимальное усилие, чтобы сдвинуться с места. Чтобы нагрузка на мотор была минимальна — ведущий вал должен быть самого малого диаметра (конусы разводятся в точке соприкосновения). Ведомый в своем случае должен быть максимального размера (его конусы наоборот сводятся). Таким образом – ведущий должен сделать несколько оборотов, чтобы сдвинуть ведомый всего на один (число максимальное) — это очень сильно снижает усилие на силовой агрегат, и работать ему легче.
После того как скорость вырастает, передаточное число должно изменяется в меньшую сторону – это нужно для того чтобы снизить тяговое усилие, но увеличить обороты на ведомом валу. Происходит все наоборот – конусы ведущего шкива начинают сходиться (диаметр растет), а ведомого – расходиться (убавляется).
При максимальном размере ведущего вала и минимальном ведомого, первый сделает один оборот, а вот второй должен сделать несколько (поэтому его скорость вращения максимальная), но при таком раскладе и нагрузка на мотор значительно больше.
Как вы поняли за счет изменения диаметров двух валов и ременной передачи между ними – достигается нужное передаточное число
Сейчас небольшая анимация, смотрим
Тороидный тип вариатора имеет совершенно другой принцип работы. Здесь усилие передается при помощи специальных роликов которые зажаты между валами, они имеют тороидную форму (отсюда и название) и расположены на одной оси
Чтобы в такой конструкции изменить передаточное число нужно изменить положение роликов. Для максимальной тяги нужно повернуть роликовые зажимы в сторону ведомого вала, в таком положении диаметр контакта ролика и вала будет минимальный, а у ведомого – максимальный.
При наборе скорости нужно уменьшение числа и увеличение вращения, ролики отводятся в другую сторону (ведущего вала), при этом диаметры меняются противоположно.
Думаю это понятно, больше не будет заострять на этом внимание.
Устройство вариатора
Смысл имеет рассказать о работе клиномерной вариаторной коробки передач (потому что собрат сейчас практически не продается).
Коробка устанавливается на двигатель (либо продольно, либо поперечно). Для того чтобы плавно соединить ее с мотором и в нужные моменты отключать (нейтральный режим), предусмотрена система сцепления.
Сейчас многие производители ушли на гидротрансформатор, схожий устанавливается на классическую АКПП. Однако другие производители могут использовать другие типы – центробежные, электромагнитные или многодиск
Вариатор: что это, как работает и чем хорош вариатор?
Вариатор сегодня заслужил довольно много симпатий… и вместе с ними разочарований владельцев, которых, впрочем, не так много. Но факт остаётся неизменным: несмотря на то, что вариатор был придуман очень давно, на сегодняшний день эта система является ещё достаточно «сырой» и не до конца доработанной даже самыми ведущими автопроизводителями.
В этой статье мы рассмотрим, что такое вариатор, как работает вариатор в типичном среднеразмерном автомобиле, чем он лучше АКПП и механической коробки — всё это мы узнаем, ответив на несколько вопросов на нашем пути:
- Чем вариатор лучше по сравнению со старой-доброй планетарной автоматической коробкой передач?
- Из каких частей состоит вариатор и как эти части работают?
- Какие недостатки имеет CVT по сравнению с обычными АКПП?
- Какое впечатление производит вариатор на водителя при управлении машины с ним?
- Какие марки и модели включают CVT?
- Есть ли другие варианты использования CVT, кроме автомобилей?
Во-первых, давайте рассмотрим, чем отличается вариатор от автомата и сравним его с традиционной автоматической коробкой передач.
Так выглядит вариатор «вживую»
Хронология инноваций в вариаторе
- 1490 — да Винчи показал общественности свои эскизы бесступенчатой трансмиссии (к автомобилям она, разумеется, не имела в то время никакого отношения).
- 1886 — подан первый патент на тороидальную CVT.
- 1935 — Dodge получает патент США на тороидальный вариатор.
- 1939 — впервые введена полностью автоматическая коробка передач на основе планетарной системы передач.
- 1958 — Daf (Нидерланды) также начинает оснащать свои автомобили вариатором.
- 1989 — Subaru Justy GL — первое американское производство автомобилей на вариаторах.
- 2002 — Saturn дебютирует с коробкой-вариатором.
- 2002 — Российские Лады (2112) получили возможность оснащаться вариатором вместо механической КПП.
- 2014 — Всё большее число новых автомобилей иностранных марок оснащаются вариаторами, и доля рынка автомобилей на CVT приближается к доле таковых на автомате.
Основы работы АКПП для понимания работы вариатора
Если Вы читали о структуре и функции автоматов, то Вы знаете, что работа такой трансмиссии являет собой изменение отношения передач между двигателем и колёсами автомобиля в автоматическом режиме. Другими словами, совсем без коробки передач автомобили будут иметь только одну передачу — оборудование, которое позволило бы автомобилю поехать на нужной скорости, и скорость эта зависела бы только от оборотов двигателя. Представьте себя на минуту за рулём автомобиля, который оборудован только первой передачей или машины только с третьей передачей. Первый автомобиль будет достаточно быстро ускоряться с места и сможет подняться на крутой холм, но его максимальная скорость будет ограничена до нескольких десятков километров в час. Второй автомобиль, с другой стороны, сможет ехать во многих случаях и более 100 км/ч по шоссе, но практически не сможет стартовать с места, особенно, в крутые холмы.
Таким образом, трансмиссия использует ряд передач — от низкого к высокой, чтобы сделать более эффективным использование крутящего момента двигателя на фоне изменения дорожных и скоростных условий машины. А шестерни в коробке передач могут заменяться вручную или автоматически.
В традиционной автоматической коробке передач шестерни — это буквально шестерни — взаимосвязанные, зубчатые колёса, которые помогают передавать и изменять вращательное движение и крутящий момент от двигателя к колёсам машины. Сочетание планетарных передач создаёт более различные передаточные числа, и передача может производить, как правило, до чётырех передач переднего хода в старых коробках и до 8 передач в новых коробках, а также одну передачу заднего хода. Когда циклы переключения передач сменяют друг друга, водитель может почувствовать толчки каждый раз, особенно, при быстром ускорении.
Как работает вариатор?
Если совсем не разбираться в работе вариатора, то может показаться, что внутри автомобиля сидят человечки и обеспечивают плавную езду машины — примерно как на рисунке
В отличие от традиционных автоматических коробок передач, бесступенчатая коробка передач (что и есть вариатор) не имеет определённого количества передач как такового, что означает, что она не имеет зубчатых шестерён. Наиболее распространённый тип вариатора работает на гениальной системе шкивов, что позволяет наличествовать бесконечным числом передач за счёт изменений толщины между двумя валами: ведущим и ведомым — без каких-либо дискретных шагов. А теперь поподробнее о самом главном: как же работает вариатор — каков общий принцип работы CVT?
В основе работы вариатора лежит принцип рычагов. Давайте постараемся визуализировать работу вариатора (а затем взглянем на картинку ниже). Представьте себе 2 вала, находящиеся рядом друг с другом, на разных концах которых прикреплены по конусообразному наконечнику. Эти валы расположены так, что конусы расположены на одном уровне рядом друг с другом (и каждый из конусов направлен в противоположные стороны). Теперь соединим эти два вала с конусами ремнём или цепью и придумаем такую конструкцию, чтобы мы могли перемещать валы вдоль их оси (перпендикулярно этому ремню), но этот ремень или цепь оставались на одном уровне. Таким образом, мы получим самый настоящий вариатор: представим, что один из этих валов ведущий (приводится в движение двигателем), а другой — ведомый (он раскручивается первым валом). Теперь, так как наконечники у нас конусообразные, мы, смещая один из валов (например, ведомый) немного назад, уменьшим изгиб ремня вокруг него, а сместив ведущий ремень также назад, мы, наоборот, увеличим радиус изгиба уже вокруг конуса ведущего ремня. Таким образом, мы получим такую ситуацию, когда ведущему валу надо сделать всего, к примеру, 2 оборота, чтобы раскрутить ведомый вал на 10 оборотов — получается, что при одном количестве оборотов двигателя, автомобиль будет ехать очень быстро. Если мы сместим теперь оба вала, наоборот, вперёд, то мы аналогично достигнем того, что ведущий вал сделает 10 оборотов, а ведомый — всего 2, что позволит нам забраться в крутую горку, тронуться с места или тянуть за собой тяжёлый груз.
Ниже на картинке визуально представлено то, что описано абзацем выше, за исключением лишь того, что конусы в реальном вариаторе не простые, а имеют по два шкива (на каждом валу по два шкива, которые обращены друг к другу и между которыми проходит ремень):
Видите, как меняется окружность двух концов ремня по мере того, как сужаются и расширяются конусы — именно за счёт этого меняется передаточное число между двигателем и колёсами автомобиля!
Если сравнить вариатор с автоматом — точнее, с планетарной системой автоматической коробки передач, то в последней Вы увидите сложный мир передач, тормозов, муфт, масляных каналов и регулирующих устройств. Для сравнения, вариатор по своему принципу работы является истинным идеалом простоты. Большинство современных вариаторов имеют только три основных компонента:
- Цепь высокой мощности или резиновый ремень особо состава также высочайшей прочности
- 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведущем валу
- 2 конусообразных шкива, обращённых друг к другу, на ведомом валу
Ну и, конечно же, работу вариатора очень сложно себе представить без отточенной работы бортового компьютера, который обеспечивает изменение положения шкивов в зависимости от нагрузки и скорости автомобиля. Таким образом, вариатор состоит из различных микропроцессоров и датчиков, но три компонента, описанные выше, являются ключевыми элементами, которые составляют «сердце» технологии работы вариатора.
Каждый шкив состоит из двух 20-градусных конусов, обращённых друг к другу. Ремень или цепь входит в паз между двумя конусами. В случае с вариатором клиновидные (в виде трапеции, если смотреть в разрез) ремни являются предпочтительными, если ремень выполнен из резины. Клиновые ремни, собственно, и получили своё название от того, что ремни имеют V-образное сечение, что увеличивает площадь соприкосновения и, соответственно, трение при сцеплении ремня со шкивами.
Когда два конуса шкива находятся далеко друг от друга, ремень движется глубже в образовавшейся канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива уменьшается. Когда шкивы сближаются (когда диаметр уменьшается), ремень поднимается в канавке, и радиус петли ремня вокруг шкива, соответственно, становится больше. В вариаторах могут использоваться гидравлическое давление, центробежная сила или натяжение пружины, чтобы создать силу, необходимую для сближения половинок-шкивов.
Шкивы с переменным диаметром должны всегда располагаться парами. Один из шкивов, известный как ведущий шкив, соединён с коленчатым валом двигателя. Ведущий шкив также называют «входным«, потому что в этом случае энергия от двигателя «входит» в коробку передач. Второй шкив называют ведомым шкивом, потому первый шкив поворачивает его.
Расстояние ремня от центра шкивов, где проходит этот ремень, известно как «радиус основного тона«. Когда шкивы далеко друг от друга, радиус основного тона уменьшается. Когда шкивы близко друг к другу, ремень поднимается, и радиус увеличивается. Отношение радиуса основного тона на ведущем шкиве к радиусу на ведомом определяет сложный механизм, управляемый компьютером. Когда один шкив увеличивает свой радиус, другой, напротив, уменьшает свой радиус, и происходит это синхронно, что позволяет удержать ремень натянутым. Поскольку эти два шкива изменяют свои радиусы относительно друг друга, они создают бесконечное число передаточных чисел — от самого низкого к максимально высокому и всему, что находится между ними. Например, когда радиус основного тона мал у ведущего шкива и большой у ведомого шкива, то скорость вращения ведомого шкива уменьшается, что приводит к более низкой передаче. А когда наоборот, то достигается более высокая передача, имеющая свой максимум. Таким образом, в теории, вариатор имеет бесконечное число «передач».
Простота и бесступенчатая природа CVTs делают его идеальным вариантом коробки и чётко даёт ответ на вопрос что лучше: вариатор или автомат. Между тем, вариаторы используются не только в автомобилях, но и для различных машин и устройств. Так, CVT использовались в течение многих лет в электроинструментах и, в частности, сверлильных станках. Они также используются в различных других транспортных средствах, в том числе тракторах, снегоходах и мотороллерах.
Пример использования вариатора в велосипедах
Как устроен клиновидный ремень?
Внедрение новых материалов делает вариаторы еще более надежными и эффективными. Одним из наиболее важных достижений была разработка и создание металлических «клиновидных» ремней для подключения шкивов в качестве замены резиновым ремням и цепям. Эти гибкие ремни состоят из нескольких (обычно от 9 до 15) тонких полос из стали, которые все вместе составляют высокопрочный состав.
Устройство клиновидного ремня
Плюсы клиновидных ремней заключаются в том, что они не скользят и очень прочны, что позволяет вариаторам работать с большими значениями крутящего момента двигателя. Они также тише, чем резиновые ремни.
Цепь и клиновидный ремень вариатора
Как работает тороидальный вариатор?
Хотя система тороидального вариатора кажется значительно более другой, все компоненты аналогичны системе вариатора со шкивами и ремнём и приводят к тем же результатам — бесступенчатой работе коробки передач. И вот как это работает:
- Один диск подключается к двигателю. Это эквивалентно ведущему шкиву.
- Другой диск соединяется с приводным валом. Это эквивалентно ведомому шкиву.
- Колёсики, расположенные между дисками, действуют как ремень, изменяя передаточное число, передаваемое с одного диска на другой.
Колёсики могут вращаться по двум осям. Они вращаются вокруг горизонтальной оси и наклоняются вокруг вертикальной оси, что позволяет им касаться дисков в различных областях.
Чем хорош вариатор? Все его плюсы и минусы
Вариаторы становятся все более популярными в автомобилях, и не зря. Они могут похвастаться целым рядом преимуществ, которые делают их привлекательными как для водителей, так и для экологов. В таблице ниже приведены некоторые из ключевых особенностей и плюсов вариаторов.
Особенность | Плюсы |
---|---|
Постоянное, бесступенчатое ускорение от полной остановки до крейсерской скорости. | Плавная езда, отсутствие рывков во время переключения. |
Удержание машины в оптимальном диапазоне мощности независимо от того, как быстро машина едет. | Улучшенная топливная экономичность. |
Лучшая реакция на изменяющиеся условия, такие как наклон дороги и скорость авто. | Автомобиль почти никогда не замедляется вынужденно, даже при движении в горку. |
Меньшая потеря мощности в вариаторе, чем в типичном автомате. | Лучше динамические показатели, чем в АКПП. |
Лучшая работа оборотов двигателя. | Меньшее количество выбросов. |
Простота конструкции и малое количество составляющих. | Меньшая масса вариатора, чем автомата. |
Тем не менее, несмотря на существенные и многочисленные плюсы вариатора, он не так хорошо, как может показаться на первый взгляд. Давайте перечислим недостатки вариаторов:
- Вариаторы, несмотря на свою простоту, требуют всё же регулярного обслуживания, которое выходит за рамки простой диагностики. Всё дело в ремне CVT, который достаточно быстро изнашивается (это не относится только к цепным ремням), и потому его нужно менять примерно каждые 50-60 тысяч километров (в зависимости от модели авто и вариатора, соответственно, замена может понадобиться раньше или позднее). Для сравнения, только диагностическое ТО автомата требуется проводить в среднем на п
Коробка вариатор плюсы и минусы: принцип работы
Вариатор — устройство, которое передает крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Это происходит согласно заданной программе или вручную. Применяется устройство во многих механизмах, в том числе и в автомобилях. Прежде чем приобрести передвижное средство, желательно узнать всю правду о ненадежности вариаторов.
Принцип работы
Конструктивно вариаторные коробки передач бывают нескольких видов: тороидальные, клиноременные, цепные и др. Чаще всего встречаются вариаторы, где в качестве привода установлен ремень и шкивы с разными диаметрами.
Чтобы представить устройство и принцип работы коробки передач, следует взять два вала, расположенных на расстоянии и соединенных ремнем. Если один вал начнет вращаться, то за счет ремня начнет двигаться и вторая деталь. При равных диаметрах вращение будет одинаково.
Если второй вал будет большего размера, то его скорость будет несколько меньше. По такому принципу и работает вариаторная коробка. Она состоит из шкивов в виде конусов, которые направлены друг к другу, а между ними зажат клиновидный ремень. Вся конструкция устанавливается в специальный гидроблок.
Конусы постоянно раздвигаются или встречаются, изменяя рабочую поверхность шкивов. При их расхождении ремень попадает на поверхность меньшего размера, а при схождении — наоборот. Все управление осуществляется гидравлической системой, которая следит за синхронным передвижением шкивов.
Один из них установлен на ведущем валу, который идет от двигателя, а второй выходит на колеса автомобиля. Благодаря такой конструкции передаточные числа входят в широкий диапазон, что позволяет автомобилю двигаться, плавно изменяя скорость. Для передвижения назад в устройстве вмонтирован специальный узел, который меняет направление вращения ведущего шкива.
<
История появления и развития
Самым первым автомобилем с вариаторной коробкой передач считается DAF 600. Произошло это в далеком 1958 году. К сожалению, модель была довольно сырой и не вызывала доверия у автомобилистов, поэтому вскоре была снята с производства.
Только через 13 лет возобновился выпуск вариаторных автомобилей Volvo. Неплохой представитель семейства с новой технологией, но его также постигла неудача. Причиной оказался бракованный ремень, который быстро выходил из строя. Краткая хронология развития идеи вариатора:
<
- 1490 — хотя в это время автомобилей еще не было, но великий Леонардо да Винчи придумал и опубликовал первые идеи бесступенчатой трансмиссии.
- 1886 — была запатентована первая бесступенчатая коробка (CVT).
- 1935 — в Америке корпорация Dodge запатентовала тороидальный вариатор.
- 1939 — выпускается первая автоматическая коробка передач.
- 1958 — с конвейера сходит первый автомобиль с вариатором.
- 1972 — Volvo начинает серийное производство удачного автомобиля.
- 1989 — компания Subaru начинает полноценный выпуск машин на вариаторе.
- 2002 — на ВАЗ-2112 стали устанавливать вариаторную коробку взамен механической.
К 2014 году численность рынка автомобилей на вариаторе сравнялась с парком машин на автоматической коробке передач.
Основные неисправности
Как и другие виды трансмиссий, вариатор подвержен поломкам в той или иной степени. Причины их появления могут быть самые разные. К ним можно отнести:
- халатное вождение;
- позднюю замену масла;
- несвоевременное проведение технического осмотра.
Хотя автомобили с вариаторами встречаются довольно часто, не все автосервисы способны провести диагностику и устранить выявленные неисправности. Чтобы избежать поломки коробки передач, ее неисправности желательно определить на ранней стадии, так как ремонт довольно дорого стоит.
Чаще всего в ней выходит из строя клиновидный ремень. Главной причиной его поломки считается экстренное торможение на большой скорости. При этом ремень становится в аварийное положение, на нем образуется множество зазубрин. Если такая ситуация произойдет повторно, то ремень просто порвется.
Очень часто происходят сбои в работе узловой электроники, которые приводят к проблемам с вариаторной коробкой. Связано это с ослаблением контактов в клеммах или разрывом проводов, подходящих к электронике. Если автомобиль начинает раскачиваться, когда коробка находится в нейтральном положении, то это и говорит о нарушении работы электроники.
Кроме того, неправильное трогание автомобиля с места или проблемы при переключении передач во время движения могут стать причиной неисправности электронного блока управления, муфты переднего хода или гидравлического трансформатора.
Когда во время переключения слышны удары, это говорит о падении давления в магистрали бесступенчатой трансмиссии. О проблемах в коробке передач свидетельствует появление в салоне автомобиля запаха горелого масла. При этом обязательно надо проверить уровень масла. Его темный цвет и появление дыма также свидетельствуют о проблемах с вариатором.
Особенности вождения
Часто автолюбители, у которых машина с вариатором, жалуются на непривычную работу трансмиссии. Объясняется это тем, что все функционирование системы запрограммировано, поэтому электроника зачастую сбивает с толку водителей, которые думают, что вариатор вышел из строя.
Все это связано с бесступенчатой коробкой, которая дает ощущение отсутствия переключения передач. Автолюбители часто принимают такую работу за недостаток. Сейчас производители авто стараются исправить эту проблему, чтобы улучшить ощущения водителей.
Конструкция всех вариаторов примерно одинаковая, но каждый автопроизводитель программирует его по-своему, поэтому они работают по-разному. Это некоторым образом также влияет на ощущения водителей при вождении.
Большинство владельцев автомобилей с бесступенчатой трансмиссией недовольны ревом двигателей, хотя такой факт не связан со скоростью. На классических авто с АКПП обороты двигателя растут во время разгона, пока не переключится передача.
Затем мотор работает гораздо тише, то есть обороты постоянно изменяются. Вариатор функционирует совсем по-другому. Если слегка нажать на педаль газа, он заставит двигатель набирать обороты и держать на одном уровне, пока машина не разгонится до определенной скорости.
Такой факт зачастую раздражает водителей из-за громкой работы двигателя. Они недовольны и тем, как ведет себя автомобиль с вариатором зимой, так как очень сложно определить пробуксовку колес. Но с каждым годом качество современных машин постепенно улучшается, вождение становится более комфортным и приятным.
Преимущества и недостатки
Количество транспортных средств с бесступенчатой трансмиссией растет с каждым годом. Вариатор имеет ряд преимуществ, которые ставят такие автомобили в один ряд с машинами, оснащенными АКПП. К плюсам можно отнести:
- Благодаря оригинальной конструкции бесступенчатой коробки автомобиль плавно набирает скорость.
- Разгон происходит гораздо быстрее, так как не теряется время на переключение передач.
- Автомобили на вариаторе, в отличие от машин с механической трансмиссией, плавно трогаются в гору.
- Такая конструкция более экономична по расходу топлива, так как обладает динамическим разгоном и плавным ходом.
- Транспортные средства на вариаторе более экологичные, чем транспортные средства на МКПП и АКПП.
Существует у вариатора и ряд недостатков. Транспортное средство на бесступенчатой трансмиссии не может долго передвигаться на высоких оборотах. Двигатель автомобиля очень требователен к замене масла, поэтому через каждые 10−15 тысяч километров пробега необходимо заливать новое.
В сам вариатор заливается специальная трансмиссионная жидкость, которую трудно достать, да и стоит она дорого. Халатное и грубое отношение к эксплуатации автомобиля приводит к быстрой поломке коробки передач. А ремонт вариатора очень сложный и дорогой.
Вариатор или автомат: какая коробка передач лучше
На современном автомобильном рынке можно найти сразу несколько вариантов машин, использующих коробки передач с автоматическим переключением. В первую очередь к ним относятся классические гидромеханические автоматы и вариаторы, хотя существует еще и вариант с роботизированным переключением передач. Формально эти варианты схожи — при переключении передач не используется механическая энергия, то есть физическое усилие водителя. Однако конструктивно они значительно отличаются, что обуславливает различные достоинства и недостатки разных вариантов. Поэтому попробуем выяснить, чем отличаются классические автоматы от вариаторов и какая конструкция лучше.
Коробка автомат
С формальной точки зрения к коробкам типа автомат можно отнести любые КПП, в которых переключение передач происходит без участия водителя. Однако исторически такое наименование закрепилось за гидромеханической коробкой передач, появившейся еще в первой половине XX столетия. Первыми появились коробки с 4 передачами, современные АКПП могут насчитывать 6, 8 и даже 9 передач у самых продвинутых вариаций.
Краткий обзор
Классическая коробка-автомат состоит из нескольких блоков, обеспечивающих переключение передач без участия человека.
- Планетарная коробка передач (планетарный редуктор) — основной узел АКПП, осуществляющий переключение передач и отвечающий за скорость движения автомобиля. Редуктор состоит из солнечной шестерни, планетарного водила, сателлитов и коронной шестерни.
- Система гидравлического управления — отвечает за работу планетарного редуктора и управляет им.
- Гидротрансформатор (гидромуфта) — передает крутящий момент от двигателя к планетарной коробке передач. Для передачи гидромуфта использует рабочую жидкость — трансмиссионное масло. Одновременно гидромуфта выполняет и функции сцепления. Размещается гидротрансформатор на маховике мотора.
Плюсы и минусы
Классическая АКПП — агрегат, чья конструкция проверена временем. Плюсы и минусы КПП гидромеханической конструкции АКПП ярко проявлялись еще на коробках первых поколениях. Современные автопроизводители совершенствуют конструкцию АКПП, поэтому на самых дорогих моделях ее недостатки сглажены.
К плюсам АКПП можно отнести следующие качества.
- Надежная и испытанная временем конструкция. Современные гидротрансформаторы имеют ресурс использования в сотни тысяч километров пробега.
- Удобство в использовании и простота ремонта. Конструкция АКПП довольна проста и хорошо изучена работниками автосервисов.
- Возможность «переваривать» огромный крутящий момент.
- Способность «переживать» кратковременную буксировку.
- Наличие ручного механизма переключения передач.
- Щадящее отношение к двигателю. АКПП переключает передачи раньше, чем обороты мотора достигают высоких чисел. Благодаря этому сохраняется ресурс силового агрегата.
- Невысокая требовательность к трансмиссионному маслу. Классические 4-ступенчатые автоматы практически «всеядны» — вовсе не обязательно приобретать оригинальное масло, так что вполне допускается его замена аналогом. В то же время АКПП нового поколения с 8 или 9 передачами достаточно требовательны к качеству трансмиссионного масла.
Минусы коробки-автомат также ярко выражены. К ним относятся следующие недостатки.
- Сравнительно низкий КПД. Из-за потерь в гидротрансформаторе АКПП использует меньший объем полезной мощности мотора. В этом коробка-автомат уступает и механической КПП, и вариатору.
- Повышенный расход топлива. Этот недостаток напрямую связан с предыдущим. Для выдачи сравнимой мощности автомобиль с коробкой-автомат использует больший объем топлива.
- Недостаточная динамичность. Разгон автомобиля с АКПП уступает машинам с механикой и вариатором.
- Рывки при переключении передач. В процессе езды чувствуются заметные рывки, когда автомат переключает передачи. Особенно этот недостаток характерен для классического 4-ступенчатого автомата, на АКПП нового поколения с большим количеством передач рывки значительно смягчены.
Вариатор
Вариатор (CVT) — вариант бесступенчатой трансмиссии, в процессе работы которой не происходит переключения передач. Простейшие модели вариатора использовались на мельницах, затем — на различных станках. Легковые автомобили стали оснащаться вариаторами во второй половине XX столетия, а расцвет бесступенчатой трансмиссии наступил уже в XXI веке.
Краткий обзор
Существует немало разновидностей вариаторов, в легковом автомобилестроении чаще всего встречаются следующие разновидности:
- клиноременная трансмиссия;
- клиноцепная трансмиссия
Клиноременной вариатор — самая распространенная разновидность вариатора на сегодняшний момент. Крутящий момент от движка в них передается с помощью трапециевидного металлического ремня. Ремень надевается на два шкива — один ведущий, передающий усилия от силового агрегата, и один ведомый, передающий усилие к колесам. Изменение диаметров шкивов изменяет передаточные числа, примерно соответствующие диапазонам обычных передач в коробке. Принцип работы клиноцепной трансмиссии схож, однако в них ремень меняется на цепь.
Плюсы и минусы
Вариатор имеет множество преимуществ по сравнению с МКПП и даже гидромеханическим автоматом. Однако отдельные недостатки конструкции не дают ему полностью вытеснить другие варианты трансмиссий.
К положительным качествам вариатора относятся следующие преимущества.
- Высокий КПД трансмиссии. У вариатора нет расходов мощности на переключение передач, так что используется больший объем мощности, поступающий от двигателя.
- Меньший расход топлива — этот плюс вытекает из предыдущего. Для достижения нужных показателей скорости вариатор использует меньший объем бензина.
- Большая экологичность — меньший расход топлива определяет и меньшее количество вредных выбросов в выхлопе автомобиля.
- Плавный разгон с лучшими показателями ускорения. Вариатор позволяет быстрее разгонять машину, так как нет затрат времени на переключение передач. Так что по динамическим характеристикам вариатор выигрывает и у МКПП, и уж тем более у коробки-автомат.
- Отсутствие рывков. Так как у вариатора нет передач, то движение происходит плавно. Ускорение на автомобиле с вариатором напоминает езду на электромобиле или, например, троллейбусе. Это обеспечивает максимальный комфорт езды на машине с вариатором.
- Дополнительный, но немаловажный плюс — отсутствие отката назад при трогании на неровной поверхности. Автомобиль с вариатором не заглохнет при трогании на горке и не откатится назад, что особенно важно для начинающих водителей.
Однако есть у вариатора и немало минусов, из-за которых он проигрывает другим типам трансмиссий.
- Вариатор невозможно установить на двигатели большой мощности — клиноременная или клиноцепная трансмиссия не способна передавать крутящий момент от двигателей мощностью более 220 л. с.
- Несмотря на хорошие динамические характеристики вариатор не подходит для спортивного типа езды. Он «не любит» высоких оборотов двигателя, резких ускорений, пробуксовок и т. д.
- Недостаточная надежность конструкции — наличие большого количества электроники приводит к усложнению системы. Поэтому поломка вариатора — достаточно распространенное явление. Кроме того, ремонт вариатора обходится дорого, к тому же настоящих специалистов по подобному типу трансмиссии не так много.
- Меньший ресурс коробки — ремень вариатора рекомендуется менять после пробега в 150 тыс. км вне зависимости от его физического износа.
- Требовательность к обслуживанию. Вариатор можно заправлять только оригинальным трансмиссионным маслом, которое обходится дороже аналогов.
- Вариатор не позволяет буксировать прицеп или другой автомобиль.
Сходства
Главное сходство коробок-автомат и вариаторов — отсутствие механического воздействия для переключения передач при движении автомобиля. Вариатор в принципе не имеет передач, а передаточные числа на нем изменяются в постоянном автоматическом режиме. За переключение передач и выжимание сцепления в АКПП отвечает гидротрансформатор, поэтому физических усилий водителя не требуется.
Различия
Различий у двух типов трансмиссий на самом деле больше, чем кажется на первый взгляд.
- Гидромеханический автомат универсален — его можно устанавливать на автомобили любого размера и направленности: от городских машин до спорткаров. Вариатор не подходит для мощных седанов, внедорожников или спортивных автомобилей. Его стихия — семейные и городские автомобили, а также кроссоверы.
- Вариатор обеспечивает большую мягкость хода и комфортность поездки. Автомат также более комфортабелен при езде, чем автомобили с МКПП, однако уступает вариатору из-за ярко выраженных рывков.
- Конструкция автомата имеет большую надежность и больший ресурс. Вариатор чаще ломается, требует особого обслуживания и выходит из строя раньше.
- Вариатор более экономичен, так как потребляет меньше топлива, чем автомат.
Что лучше: автомат или вариатор
Однозначного вывода о том, какой тип трансмиссии лучше, сделать нельзя. АКПП и вариатор значительно различаются и в целом предназначены для различного типа автомобилей. Вариатор подходит для спокойного вождения, автомат более универсален. Он также достаточно комфортабелен, но позволяет ездить в спортивных режимах, буксировать прицепы, передвигаться по легкому бездорожью и т. д.
У обоих видов трансмиссий есть свои поклонники, и их аргументы звучат достаточно убедительно. Можно сказать, что для современного уровня технологий вариатор и коробка-автомат практически равны в своих преимуществах. Однако это относится только к АКПП с количеством передач не меньше 6 — старые добрые 4-ступенчатые автоматы уже значительно проигрывают современным вариаторам.
В целом сейчас на рынке установилось равновесие — вариаторы заняли свою нишу в виде семейных автомобилей и кроссоверов. Классические коробки-автомат хоть и уступили отдельный сегмент рынка вариаторам, прочно удерживают свою нишу, особенно в доле дорогих и спортивных автомобилей. Изменить ситуацию может дальнейшее совершенствование вариаторов — повышение надежности, увеличение ресурса и наделение способностью «переваривать» большой крутящий момент сделает их безусловным лидером среди различных видов трансмиссий.
|
|
Varmec s.r.l. VAR сухой
тяговые вариаторы остаются эталоном тихой, плавной, надежной
механическая регулировка скорости на насосах, конвейерах, смесительном оборудовании и
марки ленточных пил, деревообрабатывающего оборудования, отделочного оборудования и
станки, требующие почти идеальных характеристик трансмиссии. Проста в эксплуатации, «тупоустойчивость» нет необычное описание и настолько беспроблемное, что у большинства владельцев нет представление о том, как это работает или где взять другую или запчасть, если нужно когда-либо потребуются. TVT America — это служба и поддержка в Северной Америке центр для Varmec VAR, но очень мало продается частей, очень редко Графитовое приводное кольцо 2 (внизу) иногда требуется для старых моделей или моделей с неисчислимым количеством часов работы, например любой редуктор с косозубым вторичным редуктором (который 1,2 или три доступны ступени) потребует нечастой замены масла (от 12500 до 20000 часов…2-5 лет) и в итоге новый сальник на выходе вал. В отличие от частотно-регулируемых приводов, VAR не имеет привередливые потребности в электричестве, только мотор, и никакого программиста из отряд ботаников необходим для его создания. Да, вы можете купить более сложное устройство для изменения скорости, но, вероятно, не лучшее. |
Принципы работы Мощность передается через трение между конусом 1 на входе и приводным кольцом 2 что приводит к выходу 5 (либо напрямую, либо через 1, 2, или 3 ступени косозубых шестерен).Давление между конусом 1 и Drive Ring 2 поддерживается пропорционально выходу крутящий момент через кулачок Dog-Clutch 4 . Пружина 3 внутри трансмиссионного вала оказывает низкое контактное давление между Конус и кольцо на холостом ходу или на холостом ходу, что также позволяет регулировать скорость. регулируется в статике или в движении; это значительный дизайн преимущество перед другими типами вариаторов. Изменение скорости достигается за счет движение двигателя по линейным направляющим через рейку 7 и шестерню 6 который приводится в действие маховиком регулировки скорости или, опционально, система привода с мотор-редуктором, разработанная для электрического дистанционного управления VAR. |
VAR-MEC |
Transmisia (cutia) cu variațiecontină — CVT
După cum spune i numele, transmisiile cu variație contină (CVT), сравнительно cu transmisiile cu rapoarte fixe, i modifică raportul de transmiterecontinu între o valoare minimă și maximă. Transmisiile clasice mecanice, fie că sunt automate sau manuale, au un număr finit de rapoarte iar schimbarea acestora se face în salturi.Теоретические трансмиссии с вариациями континуума составляют număr infinit de rapoarte .
Фотография: Transmisia cu variațiecontină Durashift CVT43.
Sursa: Ford
Transmisia unui automotive mai являются компонентами, pe lângă cutia de viteze, un dispozitiv de cuplare (ambreiaj sau hidrotransformator) i un differențial. Variațiacontină a raportului de transmitere se face in cutia de viteze, numită i varator de turație .
Фотография: Transmisia cu variațiecontină CVT ZF CFT 23
Sursa: ZF
- гидротрансформатор
- модульный электрогидравлический командный
- фулли кондукэтоаре
- curea metalică
- fulia condusă
- ieșirea din Diferențial
Hidrotransformatorul (1), numit și convertizorul de cuplu, являются роликами decupla transmisia de motorul cu ardere internă i de ampifica cuplul motor.Variatorul de turație este compus dintr-o fulie conducătoare (3), care primește cuplul motor ampificat de hidrotransformator (1), curea metalică (4) prin care se transmite mișcarea și 128 condusă (5). Varierea raportului de transmitere se face prin intermediateul modulului electro-hidraulic de comandă (2) carecontrolează presiunea din cilindrii celor două fulii.
Фотография: Схема кинематографической передачи с вариациями непрерывного вариатора ZF CFT 23
Sursa: ZF
А — гидротрасформатор
- ambreiaj de blocare
- турбина
- помпа
- статор / дифузор
- pompă de ulei
B — планетарный механизм
- ambreiaj pentru mersul înainte
- ambreiaj pentru mersul înapoi
C — турбонагнетатель
- Partea fixă a fuliei Consumer
- partea mobilă полное исполнение
- curea metalică
- partea mobilă полное исполнение
- partea fixă a fuliei wirese
D — редуктор промежуточный
- ангренадж промежуточный
- ангренах диференциал
E — дифференциал
Hidrotransformatorul (A) este compus dintr-o pompă (3) conectată la arbore cotit al motorului, o turbină (2), un stator (4) i o (5) pompă de .Mișcarea se transmite prin Intermediul unui fluid de lucru (ulei de transmisie) care este antrenat de pompă, trecut prin stator și introdus in turbină care transmite mișcarea mai departe la mecanismul planetar. Ambreiajul de blocare (1) — это жесткая помпа гидротрансформатора турбины crescînd randamentul acestuia.
Mecanismul planetar (B) cu ajutorul celor două ambreiaje schimbă direcția de rotație a arborelui fuliei conducătoare. Când ambreiajul multidisc (1) este cuplat autombilul se deplasează înainte iar la cuplarea ambreiajului multidisc (2), ambreiajului multidisc (2), ambreiajului multidisc (2), ambreiajuli multidisc (2), ambreiajuli multidisc (2), ambreiajul (1) fiind decuplat, fulia conducătoare автообъективное сенсорное покрытие.
Variatorul de turație (C) modifică raportul de transmitere prin modificarea razei de înfășurare a curelei metalice (3) pe cele două fulii. Controlul razei de înfășurarea se face prin poziționarea părților mobile ale celor două fulii.
Фотография: Variatorul de turație al unei transmisii cu variație contină
Sursa: Renault
A — raportul de transmitere cel mai mare alariatorului (2.52) — echivalentul primei trepte dintr-o cutie manuală
B — raport intermediatear
A — raportul de transmitere cel mai mic al varatorului (0.423) — echivalentul ultimei trepte dintr-o cutie manuală
- fulia conducătoare
- fulia condusă
a — двигатель внутри зоны
b — вариатор ieșirea din
Mișcare curelei metalice двухкомпонентные:
- mișcarea de rotație pentru transmiterea cuplului motor
- mișcare plan paralelă pentru varierea raportului de transmitere
Părțile mobile ale celor două fulii se deplasează axial fiind acționate de cilindri hidraulici.Prin modificarea presiunii din cilindri, partea mobilă se apropie sau se depărtează de partea fixă. În figura de mai sus partea mobilă a fuliei conducătoare (1) este depărtată de partea fixă (presiune scăzută în cilindrul de acționare), raza de înfășurare a curelei metalice fiind minimă. Acen același timp partea mobilă a fuliei wirese (2) este apropiată de partea fixă raza de înfășurare a curelei metalice fiind maximă.
Apropierea i depărtarea părților mobile a celor două trebuie să se facă sincronizat i în sens opus.Când partea mobilă a fuliei conducătoare (1) se apropie de partea fixă partea mobilă a fuliei wirese (2) trebuie să se îndepărteze de partea fixă. În caz contrar, dacă cele două părți mobile se apropie de părțile fixe simultan, cureaua metalică se va rupe deoarece ambele raze de înfășurare pe fulii vor crește. Подобно, dacă cele două părți mobile se îndepărtează de părțile fixe simultan, cureaua metalică va patina deoarece ambele raze de înfășurare pe fulii scade.
Cuplul se transmite в вариаторе prin frecare, cu ajutorul curelei metalice .Cureaua este compus dintr-o serie de components metalice trapezoidale care sunt grupate de mai multe benzi metalice. Frecare curelei cu cele două fulii se реализация pereii laterali ai component metalice. Mișcare de la fulia conducătoare este transmisă la fulia condusă de curea, prin împingere (ремень нажимного типа).
Фотография: Cureaua metalică a unei transmisii cu variațiecontină
Sursa: Bosch
Промежуточный редуктор (D) Усилитель куба с вариатором, передающий 1.593. Diferențialul (E) distribuie cuplul către cele două roți motoare și are raportul de transmitere de 2.72.
Avantajele Principale Ale Transmisiei Cu variație Contină sunt modificarea Continuă, fără șoc a raportului de transmitere i posibilitatea de a varia viteza automotive meninând постоянный пункт работы мотора.
Cu toate acestea transmisiile cu variațiecontină sunt apreciate mai mult pe piața asiatică de car (Япония, Южная Корея, Китай) și mai puțin pe piața europeană, datorită percep?La transmisiile cu variațiecontină, în funcție de regimul de funcționare al motorului, turația motorului se menține constantă în timp ce viteza automotivebilului crește. Acest comportament nu este bine perceput de conducătorii obișnuiți cu cutii de viteze în trepte.
Технические характеристики коробки передач Durashift CVT Ford
- двигатель cuplul maxim: 240 Нм la 3900 об / мин
- максимальной скорости двигателя: 163 CP la 6000 об / мин
- скорость вращения и скорость вращения двигателя: 750 — 6500 об / мин
- cuplul maxim al hidrotransformatorului (внутри вариатора): 360 Нм
- минимальный трансмиттер вариатора: 0.423
- максимальный трансмиттер с вариаторами: 2,52
- Вариант преобразования: 6.0
- raportul de demultiplicare al angrenajului промежуточный: 1,593
- raportul de demultiplicare al Diferențialului: 2,72
- всего: 82,5 кг
Видео — функциональный модуль трансмиссии с вариациями континуума CVT7 от Jatco
{youtube} JGXGARY2yCg {/ youtube}
Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrai!
|
Вариатор NARAKU Sport
Apraksts Вариатор NARAKU Sport
Спортивный вариатор NARAKU для скутеров PGO.В комплект поставки входят вариатор, задняя пластина и втулка. У вариатора есть канавка рядом с подшипником скольжения, которая обычно встречается только в вариаторах Polini с повышенным диапазоном. Эта канавка улучшает теплоотвод и собирает частицы износа ремня со втулки. Это обеспечивает бесперебойную работу даже в гоночных условиях. Можно предотвратить заедание проходного изолятора при сильном нагреве.
Specifikācija Variator NARAKU Sport
Характеристика | |
---|---|
Марка | Нараку |
Арт. | НК900.22 |
Имя | Вариатор NARAKU Sport |
Диапазон | Стандарт |
Sadarbība ar | |
ПГО | T-Rex 50 куб.см переменного тока |
Preču specificikācija | |
НК900.22 |
Носаукумс | ||||
---|---|---|---|---|
PGO Big Max 50cc AC | ||||
PGO T-Rex 50cc AC |