Вариатор. Коротко и ясно
- 22.08.2019
- /
- Полезное, Как это устроено
- /
- Яков Фрудгарт
С разборкой конечно я погорячился, но рассказать об этом можно спокойно и без гаечных ключей. Все мы с вами привыкли уже к механике и автомату в автомобилях, но вариатор хоть и часто ставится на современные авто — у множества владельцев есть предрассудки и фобии.
Минутка истории
Вот как вы думаете, когда появился в нашем мире вариатор? Не угадали скорее всего. Придумал вариатор Леонардо наш да Винчи в целом 1490 году, а вот запатентовали его в 19 веке. Первый же автомобиль на вариаторной трансмиссии выкатился в путь свой всего в 1950х годах из ворот завода DAF. Именно так, вам не показалось.
Раньше эти ребята выпускали и легковые автомобили. Потом вариаторы пробовали выпускать на Volvo, но не получилось. Эра рассвета вариаторных трансмиссий началась только в наше время.
Что ты такое?
По факту вариатор это CVT (continuously variable transmission), очередные вариации на тему автоматических трансмиссий. Внутри автомобиля это выглядит как привычный нам автомат: педали две, селектор P-R-N-D. Только работает он не так как автомат. Фиксированных передач там нет в принципе. Чисто теоретически вариатор выдаст вам любое количество фиксированных передач, и незаметно «переключится» на любую из них. Да и тронется с места автомобиль незаметно. Почему так?
Всё просто. Вариатор непрерывно и плавно меняет передаточные числа по мере разгона или торможения автомобиля за счёт своей конструкции.
Техничка
Принцип работы вариаторов простой. Плавно меняется крутящий момент в заданных промежутках регулирования, исходя из конструкции вариатора.
- вариатора.
- механизма сцепления.
- аппарата для передачи реверса.
- исполнительного устройства.
Роль сцепления играют разные устройства, в зависимости от производителя вариатора. Без сцепления момент бы сразу уходил на колёса, и никакой плавности бы вы и не заметили. На текущий момент сцепление в вариаторе может быть:
- центробежное сцепление — Transmatic.
- мокрое многодисковое — Multitronic и Multimatic.
- электромагнитное — Hyper.
- гидротрансформаторное.
Вариаторов бывает несколько видов, различающихся по конструкции.
Самый распространённый вариатор — клиноременной. Этот вариатор имеет одну или две передачи. В нём два шкива, которые соединены ремнём между собой. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными. Между шкивами расположены стальные пластины, которые могут передавать больший крутящий момент и обладают малым радиусом изгиба и большой долговечностью. Работает это так: когда шкивы раздвигаются — лента уходит внутрь. При сдвижении шкивов обратно лента принимает форму клина. Радиус шкива увеличивается вместе с передаточным числом. В обратом случае — всё наоборот. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом.
Клиноцепной вариатор отличается от предыдущей версии только тем, что в конструкции используется цепь. Она находится из высокопрочной стали, и такие вариаторы требуется принудительно охлаждать. Цепь, кстати, позволила уменьшить радиус изгиба и такая трансмиссия имеет больший диапазон чисел. Такой вариатор сильно дороже. Но и кататься на таком вариаторе интереснее. Проверяли.
Тороидальный вариатор не содержит ни цепи ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств.
Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.
Общие слова
Управляется вариаторная коробка при помощи электронного блока управления. Его задача синхронно изменять диаметры шкивов ориентируясь на работу двигателя, управлять сцеплением и контролировать работу планетарного редуктора.
Автомобиль с такой трансмиссией будет разгоняться плавнее и с тише. Вариатор без электронных помощников не будет откатываться назад при остановке в гору, и позволит плавно тронуться (да, я знаю про помощников у АКПП. Но кроме этого я знаю, что они есть не во всех машинах.
А вариатору помощник не нужен). Правда производители заявляют, что вариаторные автомобили экономичнее обычных, автоматных. Тут уже надо проверять и сравнивать. По крайней мере мои любимые «Звёздные» производители ставят вариаторы практически на все автомобили, и кататься на них действительно хорошо. И в рыхлом снегу и в хорошей грязи. Посмотрим, что будет дальше.
И снова про вариатор. Что, зачем и почему? — Журнал «4х4 Club»
Правда и вымыслы.
Во время полусонного постпраздничного затишья, мы решили вернуться к базовым темам и снова вспомнить о вариаторах, о которых несмотря ни на что продолжают рассказывать сказки и невероятные, противоречащие здравому смыслу, истории.
Начнём с начала. Всем известно, что в любом автомобиле есть коробка передач, которая помогает мотору приспособиться к различным скоростям и нагрузкам. Но вот беда, и механика, и автомат, по сути, набор пар шестерёнок с фиксированным отношением, и чтобы поменять отношение, эти пары нужно переключать, на время смены отсоединяя двигатель от ведущих колёс.
В теории вариатор устроен просто: два раздвижных шкива, с коническим ремнём между ними. Раздвигая и сдвигая половинки шкивов, можно менять диаметр, на котором работает ремень. Меняя диаметр, мы меняем и передаточное отношение. Вообще-то вариаторы далеко не новинка – уже более ста лет их используют во всевозможном оборудовании, например, в печатных станках. Однако там они слишком громоздкие и выдерживают лишь небольшие нагрузки. Поэтому главными проблемами при вживлении вариатора в автомобиль стали уменьшение размеров и увеличение перевариваемого крутящего момента. Разные компании шли разными путями, и не у всех дело заканчивалось удачно. Первые вариаторы – и для стационарного оборудования, и для автомобилей – были с резиновым ремнём.
И сегодня именно стальной ремень, зажатый между двумя парами конусных шкивов, меняет бесступенчато передаточное отношение трансмиссии. То есть одну пару шкивов крутит двигатель, другая соединена с ведущими колёсами. Когда первая пара максимально раздвинута, вторая, наоборот, сдвинута вплотную – это при старте. А по мере разгона вторые шкивы расходятся, ремень проваливается на меньший радиус, а первые синхронно сдвигаются — радиус растёт. Поскольку конусы шкивов гладкие, положений ремня, а значит, и передаточных отношений, может быть бесконечное количество – никаких ступеней, и в каждый конкретный миг работы мотора можно обеспечить самое оптимальное с точки зрения экономии или самое мощное, если надо разгоняться, передаточное отношение.
А теперь давайте поговорим о некоторых интересных особенностях конструкции вариатора Aisin, который стоит на многих японских (и не только) кроссоверах. Дело в том, что металлический ремень, который и есть сердце вариатора, крайне необычно устроен и работает не на растяжение, а на сжатие. Серебристая змейка набрана из плоских пластин, нанизанных на стальную ленту, свёрнутую кольцом. На шкиве, где ремень изогнут, пластинки расходятся латинской «V», но стоит ветви ремня выйти на прямую между шкивами, пластинки встают в плотную стопку, отлично передающую усилие.
Однако есть ещё момент старта, и тут, как в большинстве автоматов, работает гидротрансформатор. Он первым встречает поток мощности от двигателя и способен не только плавно сдвинуть машину с места, но и увеличить крутящий момент. Хотя его работа скоротечна: как только машина тронулась, срабатывает блокировка, и в дело вступает наш старый знакомый – ремень. Конечно, на самом деле вариатор устроен немного сложнее, и кажущаяся простота двух пар шкивов и ремня окружена многочисленными инженерными решениями. Но мы не будем погружаться в такие глубины — инженерный гений уже решил все задачи и нам остаётся только наслаждаться бесшумной и плавной работой механизма. Большинство из нас так и поступает, но некоторые считают, что если ты продвинутый драйвер, то вариатор тебе не подойдёт.
Печальное заблуждение! Поверьте, бесступенчатым трансмиссиям хорошо знакомы режимы спортивной езды, принудительно включённой передачи и торможения двигателем. Какие передачи? – спросите вы. – Здесь же их нет. Действительно, фиксированных передач нет, но они существуют виртуально, так сказать, программно. Сотни лучших инженеров десятилетиями доводили работу своего бесступенчатого агрегата до совершенства. И прежде чем отправлять вариаторные машины на рынок, тщательно испытывали их, собрав массу информации по тонкостям настроек и научив значительно экономить топливо. Вот только клиенту со стажем, привыкшему к механике, непременно подавай ручное переключение на любой трансмиссии. Ну что тут скажешь? Клиент всегда прав, и если он хочет управлять всем, то пусть управляет.
В вариаторе Sport Sequential Shiftmatic такая возможность реализована. Стоит перевести селектор в режим М – и появится возможность менять рычагом семь диапазонов работы трансмиссии, однако электроника всё равно не даст вам сломать коробку.
Как только обнаружится, что ваши желания идут вразрез с возможностями силового агрегата и включённая пониженная передача может привести к превышению оборотов, прозвучит двойной зуммер. Принудительное ограничение особенно полезно на затяжных спусках, когда надо экономить тормоза. Водитель может выбирать семь различных темпов замедления, однако если вам лень оперировать вручную, существует и автоматическое управление вариатором при езде по холмистой местности – всё для комфорта и плавности хода. Кстати, и при разгоне в обычном режиме вариатор Aisin умело имитирует переключения передач, не раздражая пользователя монотонным воем при разгоне. Ещё одна система бережёт топливо на светофорах и не позволяет скатиться назад на подъёме. Если трансмиссия определила, что вы остановились и селектор остался в положении D, мотор на время стоянки уменьшит дозу впрыскиваемого топлива. Обороты упадут, что снизит нагрузку и на мотор, и на коробку. Но так будет только в случае остановки на ровной поверхности – на уклоне холостые останутся неизменными, что даст дополнительную небольшую тягу на колёсах и не позволит скатиться назад.
Притча во языцех – перегрев трансмиссии. Многие его боятся, однако в реальности нужно очень постараться, чтобы действительно заметно нагреть масло в коробке. Хотя, конечно, при большом желании и вариатор можно перегреть, но для того чтобы этого не произошло, встроенная защита заранее уведомит водителя сообщением на приборной панели.
Кстати, о масле. Точнее, специальной жидкости для CVT. Вариаторы действительно очень требовательны к его качеству. Причина понятна – усилие к колёсам ремень передаёт при помощи трения, а значит неизбежен износ стальных пластинок. Так же как и в моторе, и вообще любом узле со смазкой, именно масло аккумулирует мельчайшие частицы износа и переносит их в фильтр, заодно охлаждая стальные детали. По регламенту, контролировать состояние масла надо каждые 40 тысяч километров пробега, но если вы любитель активной езды или часто используете машину для буксировки и бездорожья, то лучше превентивно поменять масло в диапазоне 40-60 тысяч. Но даже без этого ваш вариатор прослужит никак не меньше обычного автомата, а с учётом отсутствия в нём фрикционов – даже больше.
И поверьте, это не миф!
А мифов немало, и первый, самый распространённый – «металлический ремень ненадёжен». Так вот, ресурс вариатора с толкающим ремнём не ниже, чем у автоматов традиционной конструкции, а уж тем более роботизированных трансмиссий. Реальных отказов по причине износа ремня практически нет, а подавляющее большинство водителей, эксплуатирующих машины с бесступенчатой трансмиссией, даже не знают, какой тип коробки у них стоит.
Ещё один миф, «вариатор не позволяет двигаться по бездорожью». Трудно сказать, откуда он взялся. Даже теоретически, исходя из того, что вариатор способен поддерживать любое передаточное отношение и плавно менять его в любом диапазоне, выходит, что он как раз лучше других трансмиссий приспособлен к бездорожью. Быстрая смена режимов работы коробки с D на R и обратно тоже не проблема. Такой приём называют раскачкой, и выполнить его на машине с вариатором не составляет труда. Единственное, в чём вариатор действительно может спасовать, так это долгое буксование на высоких оборотах.
Для этого, кстати, существует предупреждение о перегреве. Но, признаем, это далеко не самый стандартный режим эксплуатации кроссовера.
О специфической рабочей жидкости вариатора мы уже говорили, и требование заливать только специально предназначенный состав, как вы понимаете, выглядит совершенно обоснованным. Ведь контакт «сталь по стали» нуждается в особенной смазке, которая в определённый момент может потерять свои свойства, превратившись практически в клей или в почти в обычное масло.
Ну и последнее предубеждение пытается внушить нам мысль о полной неремонтопригодности вариатора. Оно тоже не соответствует действительности. На самом деле, если уж вам доведётся спалить ремень и шкивы, всё это легко заменить. Причём сложность работы не выше, чем при стандартном ремонте обычного автомата. Так что не верьте мифам и гаражным байкам, а как говорится, доверяйте профессионалам.
Текст Евгения Хапова
49ccScoot.Com Scoot F.A.Q.
Scoot F.
A.Q.
В. Должен ли я использовать роликовые грузы или ползунки в вариаторе?
Существуют разные мнения по поводу роликовых грузов (роликов) и скользящих грузов (слайдеров). Кто-то предпочитает ролики, кто-то предпочитает ползунки, а кто-то считает, что в определенных приложениях один из них работает лучше, чем другой. Прежде чем идти дальше, взгляните на вес ролика (слева) и вес ползунка (справа) на рисунке ниже. Роликовые грузы цилиндрические или круглые, если смотреть на них сбоку. Грузы Slider имеют собственную уникальную форму, разработанную с целью повышения производительности и снижения износа.
Ролики легко устанавливаются. Вы просто помещаете их в канавки вариатора, чтобы они катились по рампе. Слайдеры также легко установить, если вы знаете, как это сделать, но из-за их особой формы их необходимо устанавливать в определенной ориентации.
Правильная установка роликовых грузов. | Правильная установка скользящих грузов. | ||
По моему опыту, установка ползунков обычно имеет одно или несколько преимуществ. Они могут улучшить производительность, позволяя вариатору открываться немного шире для увеличения хода ремня, при этом используя веса, которые обеспечивают хорошее ускорение. Заявления о большом приросте миль в час, которые я видел, обычно исходят от людей или компаний, которые каким-то образом получают прибыль от продажи слайдеров. Мне нравятся ползунки, и я использую их почти в каждом вариаторе, который у меня есть, но я никогда не получал 5 миль в час и более, как некоторые рекламные объявления заставляют вас поверить. Я ожидал такого результата только тогда, когда вариатор ранее был в плохом состоянии или не нуждался в обслуживании.
По моему опыту, одним из главных преимуществ ползунков является их долговечность. Я не могу говорить за все ползунки, но у меня есть множество наборов скользящих грузов DrPulley, надежность которых превзошла все мои ожидания.
У меня есть один набор ползунков небрендовых производителей, которые также хорошо себя зарекомендовали. Ролики, как правило, со временем становятся плоскими. Дешевые ролики низкого качества иногда очень быстро образуют плоские пятна, даже в течение первых нескольких сотен миль. Роликовые грузики с плоскими пятнами вызывают всевозможные проблемы с производительностью, поэтому их необходимо регулярно заменять. Ползунки со временем изнашиваются, но по моему опыту им требуется гораздо больше времени, чтобы изнашиваться до такой степени, что производительность ухудшается. У меня есть наборы слайдеров с тысячами миль в разных вариаторах, а также многочисленные отказы вариаторов, которые до сих пор в порядке.
На мой взгляд, самым большим недостатком ползунков является то, что нет дешевых наборов для настройки, таких как роликовые грузики. Слайдеры не всегда заставляют вариатор работать на тех же оборотах, если вы используете их вместо одинаковых утяжеляющих роликов. Например, если ваш вариатор хорошо работает при использовании 5-граммовых роликовых грузов, 5-граммовые ползунки не обязательно являются правильным выбором.