Aklaypart.ru

Авто Журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем плох вариаторный двигатель

Коробка вариатор (CVT) – много плюсов и один недостаток

Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и — что еще хуже – иногда они ломаются.

CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор — во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.

Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.

При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.

Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.

Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).

Данное решение используется с 2005 года в автомобилях Audi, оснащенных бесступенчатой трансмиссией Multitronic. В обычном режиме коробка ведет себя, как классический вариатор, т.е. поддерживает высокие обороты при разгоне. А работу «автомата» CVT имитирует только после перехода в спортивный режим.

Плюсы и минусы коробок CVT (вариаторов)

Оптимальная передача крутящего момента и мощности. Если ваша машина оснащена вариатором, то этот тип коробки передач позволяет автомобилю более эффективно использовать топливо. Все дело в том, что машина, оснащенная вариатором, всегда движется на идеальной передаче (правильной) в отличие от машины с автоматической или механической трансмиссией. Знаете ли вы, что бесступенчатая коробка передач запрограммирована так, чтобы крутящий момент на колеса передавался в оптимальном диапазоне мощности, вместо того чтобы когда нужно ускорение поднимать обороты двигателя с нуля до красной линии? В результате использование вариатора не только помогает экономить топливо, но и обеспечивает автомобилю лучшую производительность в определенных ситуациях. Особенно при обгоне другого транспорта.

Экономия топлива. Так как коробка-вариатор позволяет более эффективно передавать мощность и крутящий момент на колеса, это экономит топливо во время движения. В итоге вариатор по сравнению с традиционными трансмиссиями более эффективен. Даже при движении на скорости по шоссе автомобили с бесступенчатой коробкой передач потребляют меньше топлива, чем с АКПП или МКПП.

Простая конструкция вариатора. Общее количество механических частей коробки CVT меньше по сравнению с коробками, оснащенными планетарными передачами. Ведь внутри вариатора используются обычные зубчатые шестеренки, конические шкивы, которые соединены друг с другом цепью или ремнем в зависимости от марки и модели автомобиля.

Во время движения автомобиля в зависимости от скорости транспортного средства шкивы перемещаются по отношению друг к другу. Таким образом, изменяется передаточное отношение. Эта механическая простота устройства вариатора позволила обеспечить автомобилям оптимальную динамику разгона. Ведь, по сути, нет переключений передач при разгоне, соответственно, нет потери скорости при переключении передач.

Более легкий вес коробки. Благодаря своей конструкции коробки CVT (вариатор) чаще легче и компактнее своих традиционных конкурентов (особое преимущество вариатора заметно при сравнении веса трансмиссии с классической автоматической коробкой).

Снижение веса трансмиссии имеет несколько преимуществ. Но главное преимущество – это, конечно, экономия топлива, достигаемая благодаря простой формуле: чем меньше вес автомобиля, тем меньше расход топлива.

Гладкое переключение передач и динамичный разгон. Любой, кто ездил за рулем автомобиля с механической коробкой передач, знает, что, когда вы выжимаете педаль сцепления для переключения передач, автомобиль ненадолго теряет динамику разгона, а также как бы приседает или даже дергается. В результате разгон авто с МКПП не кажется плавным и комфортным. Вариатор благодаря отсутствию передач легко разгоняет автомобиль без различных потерь, которые неизбежны при физическом переключении передач в обычных КПП.

Типичные поломки

В большинстве случаев вариатор уходит на покой, когда заканчивается ресурс его основных трущихся элементов: ремень+конусы. Обычно это происходит по следующему сценарию. Ремешок проскакивает, стачиваются поверхности, затем образовавшая стружка несется по каналам и уничтожает всё на своем пути: маслонасос, подшипники, редукционный клапан, гидроблок, гидротрансформатор и т.д, что ещё сильнее вынуждает ремень буксовать.

Задиры на конусах

Ещё одна частая проблема – перегрев. Обычно всё проходит не так страшно, так как коробка отслеживает температуру масла и предупреждает водителя о том, что нужно снизить скорость. Другое дело – не все делают, что требуется.

Бывают, конечно и частные проблемы в роде отказа только насоса или только подшипников конусов, но реже. Обычно дело в стружке, а стружка сами знаете откуда. Стоит понимать, что любая «болезнь» всегда прогрессирует, пока машина не уйдет в аварийный режим и не будет обездвижена.

Масляный насос вариатора Jatco

Самое страшное, чего стоит опасаться, так это обрыв ремня. Обычно после такого сильно повреждаются практически все узлы, включая сам корпус трансмиссии, а это уже замена всей коробки целиком.

Изношенный ремень вариатора

Важность масла для вариатора

Если обсуждать такую тему, как коробка вариатор плюсы и минусы, отзывы бывалых автомобилистов наглядно покажут, что многое здесь зависит от самого водителя. Ведь практически все недостатки данного элемента можно свести к минимуму правильным отношением к нему. Так, одним из важнейших аспектов является масло. За ним нужно следить, и его частая замена совершенно необходима.

Ведь именно масло защищает детали и исключает проскальзывание. Оно обходится недорого, а сделать правильный выбор помогает документация к автомобилю. Правильная замена — это тоже важно. При любых сомнениях лучше обращаться к специалистам, чтобы не рисковать агрегатом. И даже если где-то указывается допустимый интервал между заменами в 60 тыс. км, на практике в российских условиях нужно производить полную замену каждые 30 тысяч.

Если вариатор дергается, буксует, пинается или уходит в аварийный режим – что делать

Две педали — не значит «автомат»: это знают уже даже тещи. Вариатор, «робот» с двумя сцеплениями, простой «робот», «автомат» с гидротрансформатором или электромотором для гибридов – коробок у современных машин множество, и они уже прошли испытание временем. Народ в целом перестал их опасаться и давно не ждет никакого подвоха. Однако каждая трансмиссия обладает разными характеристиками и параметрами работы, и это стоит учитывать, чтобы не испортить агрегат.

Например, что надо знать именно о вариаторе – бесступенчатой коробке передач? Разберем плюсы и минусы вариаторов, а также типичные вопросы:

  • как ездить на вариаторе, в том числе зимой
  • можно ли буксировать на вариаторе другую машину
  • можно ли буксировать вариатор
  • можно ли ездить на вариаторе по бездорожью
  • вариатор в пробке
  • на сколько рассчитан вариатор
  • типичные проблемы вариатора
  • что ломается в вариаторе
  • и в целом как правильно эксплуатировать вариатор

Помимо отзывов о вариаторах владельцев мы использовали комментарии независимых технических специалистов и представителей автокомпаний.

Вариатор или «автомат»: в чем разница и что лучше

Если кратко, то основные плюсы вариатора за счет отсутствия ступеней движение машины получается более плавное, без рывков. Да и топливо расходуется экономнее.

Из минусов разве что унылый гул, который можно разрядить переключениями виртуальных передач, если такая функция предусмотрена.

Однако российские водители до сих пор не слишком доверяют вариатору. Считается, что у таких коробок меньше ресурс и из строя они выходят чаще, что их нельзя использовать на бездорожье, это частые минусы по отзывам владельцев машин с коробкой вариатор.

Но это в основном мифы или причина кроется в ошибках, которые допускают сами водители.

Особенности устройства и работы вариатора

Вариатор имеет достаточно простое устройство. Он состоит из двух разводных шкивов, соединенных ремнем или цепью. Изменение передаточного числа происходит за счет разведения и сведения частей шкивов — при этом меняется диаметр, охватываемый ремнем, соответственно повышается или понижается передача.

Читать еще:  Чип тюнинг двигателя крайслер волга

Подробнее об этом Matador.tech рассказал технический специалист Илья Лабурнумов:

При сегодняшнем разнообразии марок и моделей вариатор вариатору рознь. Самые простые бюджетные модели недалеко ушли от первых простеньких прототипов подобного рода коробок, а самые крутые агрегаты буквально нашпигованы датчиками и системами управления. Например, в самых последних моделях стали ставить шестерёнчатую первую передачу. Таким образом, получается некий гибрид: стартуем на классической первой, а далее уже подключается бесступенчатая система передачи момента.

Что же касается непосредственно передающего вращение элемента, то здесь всё довольно просто: ремень для маломощных двигателей, а цепь – там, где требуется передача большего крутящего момента и предполагается повышенная нагруженность трансмиссии в целом.

Управлять вариатором так же просто, как автоматической коробкой.

Достаточно менять положение ручки, выбирая один из четырех режимов: парковка (P), движение вперед (D), нейтральное положение (N) и задний ход (R). При этом не нужно выжимать сцепление — педалей под ногами водителя всего две.

Ступеней в вариаторе нет, а почему тогда встречается определение 6-ступенчатый вариатор? Это маркетинговое описание: коробка способна имитировать смену передач, иэтих виртуальных ступеней может быть разное количество. Функция придумана скорее для того, чтобы нарушить монотоность работы, чем для эффективности.

Так почему же одни наслаждаются комфортной ездой с вариатором безо всяких проблем, а у других бесступенчатая коробка выходит из строя еще до конца гарантийного срока? Все дело — в нарушении правил эксплуатации трансмиссии.

Что не любит вариатор

Вариатор действительно требует к себе более бережного отношения — это плата за комфорт. Бесступенчатая коробка способна прожить долго и счастливо, если правильно ухаживать за ней, соблюдать спокойный стиль вождения и не нарушать требования производителя.

И наоборот, следующие типичные ошибки водителей приводят к преждевременному выходу КПП из строя. Чего нельзя делать на вариаторе?

1. Резкий старт с места

Вариатор предназначен, прежде всего, для комфортной плавной езды. Он не любит резких скачков тяги, поскольку они ведут к проскальзыванию ремня (цепи) на шкивах. В результате образуются задиры и стружка, которая действует как абразив на внутренние детали узла. Это провоцирует их несвоевременный износ.

Поэтому на машине с вариатором не рекомендуется «рвать с места», пытаясь опередить всех на светофоре. Это грозит подорвать здоровье трансмиссии.

Кстати, о виртуальном переключении передач, которое предлагают многие бесступенчатые коробки для имитации привычного ритма. Несмотря на то что такой режим предусмотрен в автомобилях с вариатором, злоупотреблять им не стоит.

«Передачи» в современных CVT с ручным управлением действительно существуют, хотя реализованы они иначе, нежели в других типах коробок. Понятие той или иной передачи в классической трансмиссии подразумевает фиксированное соотношение двух шестерён разных диаметров, которые в данный момент находятся в жёстком зацеплении. Конструкция же вариатора по определению предполагает плавное и непрерывное изменение этого значения в процессе движения. Но дабы водителю было привычнее, если он вдруг захочет «порулить» коробкой самостоятельно, – электроника будет эмулировать те самые 5-6 (или более) скоростей. При выборе каждой из них вручную ремень (цепь) вариатора будет находиться в определённом фиксированном положении, сохраняя постоянное передаточное отношение между шкивами. Однако частое использование такого режима не пойдёт агрегату во благо, так как чревато образованием на шкивах борозд.

2. Езда на повышенных оборотах

Вариатор боится не только резких стартов, но и продолжительных ускорений. Длительная езда на большой скорости приводит к перегреву механических частей трансмиссии — и, как следствие, к их быстрому износу.

Чем чаще вы будете «гонять» — тем быстрее отправитесь на ремонт КП.

3. Старт с двух педалей

Владельцы автомобилей с автоматическими коробками умело используют прием одновременного нажатия двух педалей для быстрого старта и ускорения. Это позволяет им резво разгоняться со светофора, оставляя позади остальных участников движения.

Но вариатор на подобный «фокус» не рассчитан — с помощью двух педалей можно добиться лишь сокращения ресурса гидротрансформатора, ремонт которого влетает в копеечку.

Пересели на машину с вариатором — забудьте старые «привычки».

4. Начало движения без предварительного прогрева

Спор о том, стоит ли прогревать автомобиль перед поездкой, почти такой же древний, как спор о курице и яйце. У производителей нет строгих обязательных рекомендаций, а в заботе об экологии к прогреву сейчас относятся скорее негативно. Однако авто с бесступенчатой коробкой передач лучше прогреть перед началом движения, несмотря на недобрые взгляды прохожих. Вариатор негативно реагирует на резкие перепады температуры, это влечет все ту же пробуксовку ремня на шкивах.

Начинать движение следует только после того, как масло в коробке прогреется до рабочей температуры. Это особенно актуально для холодного времени года.

5. Частая пробуксовка

Грамотно управляя автомобилем с вариатором, можно играючи преодолевать препятствия в виде песка и снега. Этому способствует плавная работа трансмиссии. А вот пробуксовка для нее опасна. Поэтому опасные участки в виде грязи и снега лучше объезжать стороной. Иначе не избежать ударных нагрузок на коробку, проскальзывания ремня и перегрева.

Пробуксовка особенно не рекомендуется в зимний период, в условиях низкой температуры воздуха.

6. Буксировка других транспортных средств

Длительные повышенные нагрузки запросто могут «убить» вариатор прямо на дороге. Поэтому не рекомендуется использовать машину с бесступенчатой трансмиссией в качестве «буксира». Медленное движение в натяг, под нагрузкой и особенно в горку, так же вредно, как резкое ускорение и гонки на повышенных скоростях.

Категорически нельзя использовать авто с вариатором как «трактор», пытаясь вызволить другое транспортное средство из грязи или снега.

8. Езда по бездорожью

Бесступенчатая трансмиссия создана, прежде всего, для города и качественной загородной трассы. Однако кроссовер с CVT может использоваться на бездорожье — но в разумных пределах. Ведь вариатор больше всего ценит умеренность, а вот повышенные нагрузки и удары могут сыграть с ним злую шутку.

Суть в том, что при критическом повышении температуры трансмиссионной жидкости резко снижаются фрикционные свойства ремня (цепи) – он начинает банально проскальзывать. Тем самым нарезая борозды на шкивах и провоцируя их быстрый и резкий износ. Об этом эффекте мы уже упомянули выше в описании работы «передач» вариатора. Только в случае активных штурмовок грязевых, песочных или снежных участков губительный эффект возникает в разы быстрее и резче. Немалую лепту вносят и современные электронные ассистенты для бездорожья. Конечно, речь, прежде всего, об электронных имитациях блокировок. При резком и частом подтормаживании буксующего колеса,удары в трансмиссии неизбежно доходят до тех же пресловутых шкивов – вызывая микропробуксовки между ними и ремнём. Последствия пердсказуемы: выработка на поверхности.

Вывод: за рулем авто с вариатором на бездорожье нужно быть вдвое аккуратнее.

Однако технологии не стоят на месте, и эта рекомендации уже звучит не так однозначно. По крайней мере, для определенных моделей. Например, новые вариаторы Toyota имеют шестеренчатую механическую первую передачу, работающую на малых скоростях. А значит, в раскачке бесступенчатая коробка не участвует и не страдает, с ремня сняты нагрузки при движении по бездорожью внатяг.

7. Езда по бордюрам

Даже небольшой бордюр представляет опасность для подвески и трансмиссии автомобиля, особенно когда речь идет о вариаторе. Если вы время от времени встречаетесь передними колесами с препятствием — ждите скорого выхода коробки из строя. А при достаточно сильном ударе КП может перейти в аварийный режим, и тогда шкивы займут промежуточное положение, при котором ремень испытает критическую нагрузку.

Наезжать на бордюр нельзя в любом случае, а уж тем более это небезопасно для машины с вариатором.

9. Частые переключения вперед-назад

CVT вообще не любит резких движений, в том числе резкого переключения между режимами. Многие водители не знают об этом и на машине с вариатором применяют традиционный способ «раскачки» вперед-назад (например, когда нужно выбраться из снежной ямки или песчаного наноса). Не считая вариаторов с механической первой передачей. Однако в целом чем меньше паузы между переключениями — тем быстрее коробка выходит из строя.

При парковке, сдавая назад-вперед, нужно каждый раз дожидаться полной остановки автомобиля.

10. Резкие переключения между режимами N и D

Когда водитель переводит рычаг в нейтральное положение (N), внутри коробки падает уровень давления. Чтобы оно восстановилось, требуется несколько секунд. В противном случае происходит осыпание фрикционов и страдает ремень, что прямо сказывается на сроке службы КП.

Включив нейтраль, стоя в пробке, не стоит резко газовать, следуя за впереди идущим автомобилем — лучше поберечь трансмиссию.

11. Езда накатом в нейтральном режиме

Еще одна ошибка — включать нейтральный режим, когда машина двигается накатом, без участия двигателя. Этим самым водители пытаются «освободить» колеса от сцепки с мотором. Что имеет смысл в случае с механической КП или автоматом, но совершенно бессмысленно в случае с вариатором.

Читать еще:  Датсун гранта какой двигатель

Лишний раз разъединяя бесступенчатую коробку и двигатель на ходу, вы приближаете необходимость ремонта вариатора.

12. Остановки без включения режима N или P

А вот когда включать нейтраль (N) или парковочный режим (P) действительно нужно — так это при остановке, даже кратковременной. Если машина полностью остановилась, не лишним будет убрать механическое напряжение от гидротрансформатора. Это продлит срок службы коробки передач.

Даже при короткой остановке переключайтесь в нейтральное положение, а при более длительной — активируйте парковочный режим.

11. Несвоевременная замена масла

Масло в коробке переключения передач нуждается в периодической замене. В процессе эксплуатации оно вырабатывается, теряя свои свойства, провоцируя перегрев и усиленное трение частей конструкции. Мелкая стружка действует как абразив и ускоряет износ деталей.

Меняйте масло, не дожидаясь рекомендованного производителем срока (его рекомендация очень условна). Лучше делать это через каждые 30-40 тысяч км пробега.

12. Отсутствие периодической очистки

Обслуживание коробки не ограничивается одной только заменой масла. Нужно чистить поддон, магниты и клапаны гидросистемы, а также не забывать менять фильтры. Если не делать этого — абразивные частицы будут продолжать накапливаться и усиливать свое негативное влияние на внутренние детали конструкции.

Очистку удобно проводить каждый раз при замене масла и сопутствующих расходников.

15. Неправильная эвакуация

Неопытные владельцы авто с вариатором нередко допускают фатальную ошибку — буксируют машину с выключенным двигателем. В этом случае вращение колес приводит в движение один вал, а ремень (или цепь) «подтачивает» другой. Результат — преждевременный ремонт трансмиссии.

Буксировать автомобиль с вариатором можно исключительно при заведенном двигателе. А эвакуация допускается только при условии, что ведущие колеса погружены на платформу.

Вариатор: как эксплуатировать правильно

Хороший вариатор, если его правильно эксплуатировать и не допускать досадных ошибок, вполне способен пройти 200 тысяч километров. Это гораздо больше, чем средний срок эксплуатации нового автомобиля.

Вывод эксперта Ильи Лабурнумова:

Тем не менее, всегда нужно помнить, что CVT была создана как альтернатива морально устаревшей гидротрансформаторной АКП — именно для городской и окологородской эксплуатации. И приоритетной целью вариатора является топливная экономичность и плавность работы, но точно не ресурс или спортивные дисциплины. Конечно, всегда есть исключения, типа особо выносливых вариаторов для заряженных Subaru или Audi, но там и конструктив сложнее, и ценник на сами автомобили не сопоставим с городскими малолитражками. Поэтому покупая автомобиль с CVT (особенно из вторых рук), всегда нужно иметь ввиду – за экономию на заправках и комфорт всегда придётся расплачиваться чем-то другим.

Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках

История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП. После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.

За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Принципиальная конструкция

Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.

На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.

Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.

Старинный вариант

Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.

Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.

Варьируем материал ремня

Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.

Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.

Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.

Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.

Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.

На фото: Nissan Micra K11

Тянущий вариант и гидротрансформатор

Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.

Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.

Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…

Читать еще:  Холодный запуск двигателя скания

На фото: вариатор Jatco jf011e

Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.

Вариации на тему

Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.

На фото: Subaru Justy

Вариант с цепью

Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.

Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.

В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.

Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.

Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.

Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.

Вариации в форме тора

Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.

Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.

Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.

На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.

Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.

Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.

На фото: вариатор Nissan Extroid

Варианты без трения

Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.

Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.

В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.

На фото: зубчатый вариатор К.С. Иванова, фото: sovmash.com

Что дальше?

В общем и целом у вариатора есть куда развиваться помимо банального улучшения износостойкости ремня, цепи и конусов у классических конструкций и усовершенствования поверхностей торов и роликов у тороидальных. Теоретически это один из самых перспективных видов трансмиссий для ДВС, и исчезнет он, наверное, вместе с самим ДВС, в результате постепенного отказа от ДВС как основного двигателя и перехода на электрическую тягу.

Недостатки вариаторов

  1. Они не способны «переваривать» большую мощность двигателя. Это связано с механизмом передачи крутящего момента, не зависимо, установлен ремень или цепь. Она легко может проскакивать, задирая конуса – это уже дорогостоящий ремонт.
  2. По поводу ремонта. Переборка вариатора стоит очень дорого, иногда сравнима по стоимости с капитальным ремонтом двигателя. В большинстве случаев подобный ремонт не целесообразен, проще найти «контрактную» коробку.
  3. Бесступенчатая КПП прихотливая в обслуживании. Её нельзя перегревать, буксовать на одном месте, часто ездить «педаль в пол». Все это ведет к повышенному износу конусов и ремня.
  4. Много датчиков управления и контроля работы вариатора. Выход одного из них приведет к выходу из строя всего агрегата.
  5. Дорогое обслуживание. В ней необходимо чаще, чем в классическом автомате менять масло. Стоимость работы и самого масла выше, чем у «автомата».

Рекомендации для водителя по эксплуатации CVT

Для продления срока службы вариатора важно знать особенности его эксплуатации и соблюдать некоторые рекомендации. К наиболее важным моментам стоит отнести:

  • Следите за наличием и уровнем смазки и своевременно выполняйте замену масла CVT. При выборе продукта учитывайте рекомендации производителя, которые должны указываться в сервисной книжке. Если этой информации нет, свяжитесь с дилером.
  • Зимой прогревайте вариатор перед началом движения. На это требуется больше времени, чем на нагрев мотора. Если этого не сделать и начать резкий разгон, возможно повреждение механизма.
  • Не буксируйте автомобили с CVT, ведь это ведет к износу или поломке трансмиссии. Также нельзя использовать машину с вариатором в качестве «тягача». Разрешается только перевозить прицеп, если его вес не превышает нормы. Если нужна буксировка, единственный выход — вывешивание передних колес.
  • Не злоупотребляйте поездками по бездорожью. Такие машины относятся к паркетникам, ведь удар о выступ или ухаб может закончиться серьезной поломкой вплоть до необходимости замены всего узла. Также запрещена пробуксовка в грязи / сугробе. Если часто переводить режим с «D» на «R», это может привести к износу шлицев и повреждению шестеренок.
  • Периодически проводите компьютерную диагностику двигателя для выявления ошибок в электронике.
  • Своевременно меняйте масло, ремень и фильтр вариатора, чтобы продлить срок службы механизма и не допустить преждевременного выхода из строя дорогостоящего узла.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector