что такое вариаторная кпп
Коробка передач вариатор — что это такое
Среди разнообразия коробок переключения передач, особой популярностью пользуются вариаторы. Встает закономерный вопрос: коробка передач вариатор — что это такое?
Сегодня все больше автомобилей комплектуются вариаторной коробкой передач, и в этой статье мы подробно рассмотрим данный тип трансмиссии.
Выбирая коробку передач, многие автолюбители задаются вопросами, какой принцип работы у той или иной коробки переключения передач.
Тип «механика» известен уже давно, автомат также воспринимают как должное.
Оснащение новых моделей автомобилей сравнительно новым видом трансмиссии — вариатором, стало для автолюбителей непознанным явлением. Есть ли схожесть вариатора с автоматической КПП? Как вариатор устроен?
Коробка вариатор — что это такое
То, что КПП автомобилей непрерывно усовершенствуются, можно заметить по постоянно обновляющихся версиях дорогостоящих авто, многие из которых оснащены вариатором.
Коробка вариатор — что это такое? Вариатор (вариаторная коробка переключения передач, CVT) — такой вид трансмиссии, которая представлена бесступенчатым механизмом.
Переключение передач вручную при этом не требуется. Также этот механизм обеспечивает плавное изменение передаточного числа.
Вариаторная коробка не имеет ограничений в количестве передач, и не имеет зубчатых шестерен, как автоматическая.
Это обеспечивает незаметное переключение передач без толчков при ускорении.
Принцип работы вариаторной коробки передач
Суть работы вариатора такова: имеются два конусных шкива (ведущий и ведомый), они находятся друг напротив друга и соединяются между собой металлическом ремнем или цепью.
Шкивы имеют не цельную конструкцию. Они состоят из движимых частей.
В момент, когда ведущий шкив раздвинут по максимуму, ремень ходит по наименьшему диаметру (т.е. низкая передача, соответствующая первой передаче).
Когда шкив сдвинут, то ремень может ходить по большему диаметру, чем обеспечивается высокая передача (равносильна пятой или более высокой передаче).
Таким образом, при изменении толщины ведущего и ведомого валов, не возникает ощущение переключения передачи из-за непрерывной смены крутящего момента.
Различают несколько типов вариаторов:
Коробка передач вариатор устроена так:
Есть варианты использования таких механизмов для коробок передач:
Большинство производителей используют последний тип механизма для своих вариаторных коробок передач.
Это общее строение вариаторной коробки передач характерно для всех производителей, отличия могут быть лишь в дизайне и названиях.
К примеру, бренд Mercedes-Benz производит для своего модельного ряда КПП Autotronic, а Toyota – Multidrive.
Коробка вариатор и автомат: в чем разница
Такие коробки переключения передач, как вариатор и автомат, нашли своих поклонников.
Есть среди них те, что очень довольны своим выбором и те, что ожидали большего результата.
Вариатор
К положительным качествам коробки относится то, что при ее работе мощность двигателя эффективно используется за счет согласования нагрузки на авто с оборотами коленвала, другими словами — двигатель не перегружается из-за своевременной реакции компьютера. Так достигается экономичность потребления топлива.
Главным недостатком выделяют сложность в сервисном обслуживании (из-за сложности конструкции многие автосервисы не берутся за ремонт таких коробок) и использование лишь на легковых автомобилях в силу их ограниченной мощности. После каждых 120-150 тыс. км требуется замена металлического ремня на шкивах.
Автомат
Автоматика (Automatic Transmission) также самостоятельно может переключать передачи в зависимости от нагрузки на двигатель.
Так как все происходит «на автомате», то водитель имеет возможность не обращать внимания на передачи и наслаждаться ездой. Обычно имеет около восьми передач.
Недостатком является также сложность в сервисе. В случае выхода из строя такой коробки, ремонтные работы займут достаточно длительное время и будут дорогостоящими.
Еще один минус автоматики — низкий КПД, из-за чего возрастает количество расходуемого топлива.
Итак, коробка вариатор и автомат: в чем разница? Можно выделить некоторые пункты, которые обозначают данные различия:
К особенностям обслуживания еще можно добавить и то, что вариатор требует своего особого масла (специальной жидкости), которое не является универсальным, а выбирается в зависимости от используемого механизма внутри коробки.
Хотя из плюсов отмечают его нечастую замену, в автоматической коробке масло меняют чаще.
Что лучше: вариатор или автоматическая коробка передач
Выбирая оптимальный вариант КПП, обращают внимание как на комфорт при использовании, так и на ее обслуживание.
Вариатор имеет плавный разгон без каких либо провалов, то, что автомобиль набирает скорость, можно услышать лишь по слегка нарастающему звуку двигателя.
Ведь вариатор набирает обороты гораздо быстрее и не создает неприятных «рваных» ощущений. Также такая коробка передач не подведет тех пользователей авто, что имеют малый опыт вождения.
Но, рассмотрев выше минусы такой коробки, к ним можно добавить еще и то, что трансмиссия слишком зависима от состояния многих систем автомобиля – датчик коленвала, скорости, давления, ABS.
При выходе из строя хотя бы одной системы, вариаторная КПП может работать некорректно и доставить автовладельцу массу проблем.
Более привычной и надежной КПП владельцы автомобилей считают автомат, прощая такой коробке некоторый дискомфорт по сравнению с вариатором.
Автомат используется гораздо чаще, и им, зачастую, оснащают более габаритные автомобили, чем легковые.
Также автоматическая коробка передач может использоваться для буксировки других авто, вариатору такой вариант не подходит.
Для ценителей резкой и агрессивной езды автомат подойдет больше, чем вариатор, так как есть возможность пробуксовки и быстрого старта (из-за изменения количества оборотов).
Делая выводы о том, что лучше – вариатор или автоматическая коробка передач, следует учитывать личные предпочтения и предыдущий опыт вождения.
К примеру, автовладелец, который приобрел авто с автоматом, но до этого использовал механику, будет вполне им доволен.
Однако, после использования вариатора, автомат может запросто не прийтись по вкусу водителю.
Вариаторная коробка передач: что это такое
Трансмиссия в автомобиле обеспечивает возможность изменения крутящего момента и передачу его на ведущие колеса. И одним из основных ее элементов является коробка передач. Причем данный узел, используемый на авто, бывает нескольких типов – механическая, автоматическая, роботизированная, вариаторная. Что касается последней, то появился такой тип КПП не так уж и давно, но при этом активно завоевывает популярность. Далее мы разберемся, что такое вариаторная коробка передач, как она работает, чем хороша и какие у нее минусы.
Вариатор (также известный как Continuously variable transmission или CVT) — далеко не новый тип трансмиссии на автомобилях. Первая такая коробка появилась в 1959 году, но из-за невозможности в то время решить некоторые технические проблемы, распространения данная КПП на автотранспорте не получила, зато она оказалась неплохим вариантом для мототехники, в частности – скутеров. Вторая попытка использовать вариаторную коробку на авто была в 1984 году. И так постепенно данный тип КПП заинтересовал автопроизводителей и все чаще его стали использовать.
Принцип работы вариаторной коробки передач
Главная особенность этой коробки – плавная бесступенчатая смена передаточного числа. То есть, если в других типах повышение или понижение числа выполняется на заданные значения, так называемые ступени, то в вариаторе их нет. Благодаря этому она способна более точно производить передачу усилия от силовой установки к ведущим колесам.
На автомобилях распространение получило два типа вариаторных КПП – клиноременные и тороидные, при этом первые более распространены.
Работа клиноременного вариатора построена на передаче передаточного числа при помощи специального ремня, установленного между двумя шкивами. Первый шкив является ведущим и связан он с силовой установкой, а второй – ведомый, обеспечивающий дальнейшую передачу усилия на колеса.
Схематичное изображение работы вариаторной коробки передач
Изменение числа производится за счет меняющегося диаметра шкивов. Для этого каждый из шкивов сделан разборным и состоит он из двух половин конической формы, которые посажены на вал. Схождение-расхождение этих половин позволяет менять диаметр в точке контакта шкива с ремнем.
Работает все так: при начале движения должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие. Для этого половины ведущего шкива разводятся, а поскольку форма их коническая, то в точке контакта диаметр шкива будет минимально возможным. Половины ведомого же наоборот – сведены, что обеспечивает в месте взаимодействия ремня со шкивом максимальный диаметр. В результате для того, чтобы ведомый шкив сделал один оборот, ведущему необходимо их сделать несколько. Но при этом и нагрузка на двигатель минимальна.
Анимация илюстрирующая принцип работы вариаторной коробки передач
По мере набора скорости передаточное число должно меняться в меньшую сторону, что обеспечивает снижение тягового усилия, но повышает скорость вращения на ведомом валу. Для этого половины ведущего шкива начинают сходиться, что приводит к увеличению диаметра в точке контакта, а ведомого – расходиться.
При максимальном диаметре ведущего шкива и минимальном – ведомого, за один оборот первого, второй сделает их несколько, поэтому скорость вращения – максимальная, но и нагрузка на двигатель больше. Таким образом, за счет изменения диаметров достигается бесступенчатая смена передаточного числа.
В тороидном типе вариатора конструкция несколько иная. У него передача усилия выполняется роликами, зажатыми между валами, имеющими тороидную форму и расположенными на одной оси.
Nissan Motors Extroid CVT — Тороидный тип вариатора
Изменение передаточного числа обеспечивается за счет смены положения роликов. Максимальное тяговое усилие обеспечивается в положении роликов, когда они повернуты в сторону ведомого вала. За счет тороидной формы валов, у ведущего в точке контакта с роликом диаметр будет минимальным, а у ведомого – максимальный.
Для уменьшения передаточного числа и увеличения скорости вращения, ролики поворачиваются в сторону ведущего вала, при этом диаметры в точках контакта изменяются.
Устройство вариаторной коробки передач
Поскольку клиноременные вариаторы более распространены, то дальше и будем рассматривать их конструкцию. Такая коробка передач состоит их нескольких основных составных частей. И первая из них – сцепление, без которого не обойтись, поскольку оно обеспечивает возможность отключения силовой установки от трансмиссии.
Наибольшее распространение на вариаторных коробках получило гидротрансформаторное сцепление, которое также используется и на автоматических и роботизированных коробках. Но некоторые автопроизводители используют и другие типы сцепления — центробежное, электромагнитное или многодисковое «мокрое».
Вариаторная коробка в разрезе.
Основной составляющей КПП является сам вариатор, и главным элементом в нем считается ремень, поскольку именно он обеспечивает передачу. Хотя и ремнем его можно назвать лишь условно. А все потом, что состоит он из металлических лент, соединенных между собой особыми фасонными частями, имеющими форму бабочки и придающих ремню клиновидную форму. Рабочей частью у него являются боковые поверхности, которые контактируют с поверхностями половин шкивов и обеспечивают передачу вращения за счет сил трения.
Читайте также: Чем отличается вариатор от автоматической коробки и что лучше.
Некоторые производители вместо ремня используют цепь, при этом сама коробка с таким элементом привода называется клиноцепной. Особенностью цепи является то, что она состоит из большого количества звеньев, что обеспечивает малый радиус изгиба. Рабочая поверхность у нее – торцевая.
Поскольку все элементы вариатора работают под значительными нагрузками, то изготавливаются они из высокопрочной стали, что позволяет значительно повысить ресурс коробки.
В разных конструкциях вариаторов перемещение половин шкивов по валам обеспечивается за счет усилий, которые создаются пружинами, жидкостью или за счет центробежной силы.
Еще один вариатор в разрезе (реальное фото).
Одной из основных проблем вариатора – отсутствие реверсного вращения ведомого вала. Поэтому, чтобы решить ее и обеспечить автомобилю возможность движения задним ходом, в конструкцию коробки включена планетарная передача, позволяющая менять направление вращения. Но при этом наличие такого механизма значительно усложняет конструкцию коробки, но и без него не обойтись.
Последней составной частью вариатора является механизм управления. На данном типе коробки передач используется электронное управление, которое полностью контролирует работу вариатора, обеспечивает синхронное изменение диаметров на шкивах, включает и отключает сцепление и планетарный редуктор.
Управление же коробкой осуществляется селектором, которым задаются режимы работы, аналогичные автоматической коробке. То есть, водитель задает режим, а электронный механизм управления выполняется его на вариаторе.
Вариаторная коробка передач: преимущества и недостатки
Устройство и разновидности
Конструкция зависит от типа системы, однако устройство вариатора любого типа имеет одну структуру. Вариатор включает в себя:
Далее расскажем о типах вариаторных коробок
Вариаторная КП клиноременного типа
Один из самых распространенный и перспективных вариантов. Отличается простотой и надежностью – конусовидные шкивы, расположенные под углом для минимального сопротивления, приводятся в действие ременной передачей. В некоторых системах есть две ременные передачи. За движение шкивов вдоль вала (они работают на схождение-расхождение) отвечает гидроцилиндр.
Сам ремень состоит из пластинок из прочного износостойкого металла. Реже встречается резиновый вариант, однако такой вариант уже устарел и почти не используется из-за малого ресурса. На устройствах Audi вместо ремня устанавливается металлическая цепь – поэтому систему назвали клиноцепной.
В КП с ременным приводом за вращательные движения отвечает толкательное усилие. Клиноцепной привод работает за счет тянущего усилия.
Вариаторная КП тороидного типа
Представляет собой пару клиновидных валов — ведущего и ведомого. Между ними располагаются ролики, которые обеспечивают изменение передаточного числа. Ролики двигаются по вертикали и вращаются вокруг своей оси. Если происходит состыковка ролика с валами в одном радиусе, КП переключается на прямую передачу. Если же происходит состыковка ролика, малого радиуса ведущего диска и большого радиуса ведомого, то передача понижается.
Эти виды вариаторов получили широкое распространение в автомобилестроении и других отраслях. Хотя тороидные трансмиссии не популярны из-за сложной конструкции и высокой стоимости.
Плюсы и минусы вариаторной коробки
Как и любая система, вариатор имеет свои сильные и слабые стороны. Прежде чем покупать, следует провести тест-драйв, чтобы можно было сравнить обычные КП и бесступенчатую и решить для себя, что все-таки лучше.
К основным достоинствам вариатора относят следующие:
Впрочем, коробок-вариаторов есть и недостатки:
Вариатор или автомат — что лучше?
Когда не следует покупать автомобиль с вариатором:
Вы — поклонник спортивной езды
На автомобиле с бесступенчатой КП нельзя резко рвануть с места и гонять на пределе, выжимая из авто максимум. Также не стоит увеличивать мощность автомобиля посредством тюнинга – вариатор подходит для среднемощных автомобилей и равномерного движения. Основные «спортивные» приемы езды вариаторная коробка не выносит.
Еще один недостаток – отсутствие «спортивного рыка» мотора и присутствие равномерного жужжащего звука в процессе работы, что не характерно для других трансмиссий. Чем отличается вариатор от автомата? Тем, что не позволяет достигать двигателю критической рабочей точки, обеспечивая стабильную работу в максимально эффективном и экономичном режиме.
Вы не хотите менять свои привычки
Вождение с бесступенчатой КП требует от водителей новых навыков. «Автоматика» в сравнении с «механикой» также имеет свои тонкости, но управляться с нею все же проще и привычнее.
К примеру, при нажатии на педаль газа вариаторная КП в первую очередь набирает обороты, а не обеспечивает тягу на колеса, что приводит к некоторой задержке. Поэтому при проведении маневра (например, при обгоне) нажимать на газ следует на полсекунды раньше.
Если предпочитаете экономный автомобиль
Вариаторная КП требует определенных затрат. Сложная конструкция подразумевает дорогой ремонт и обязательно в хорошей мастерской. Самостоятельный ремонт системы невозможен — даже среди специалистов сложно найти мастера, который действительно сможет все сделать правильно. Поэтому сэкономить на ремонте не получится.
Автоматическая КП не то чтобы дешевле в этом плане, но ее ресурс обычно больше и она не так чувствительна к жесткой эксплуатации. Кроме этого, «автомат» широко используется в легковых автомобилях и хорошо изучен мастерами. А вот за ремонт вариаторной коробки возьмется не каждый даже опытный мастер, так как система только набирает популярность и изучена плохо.
Хоть бесступенчатая трансмиссия и не подходит для экстремального вождения, оснащенный ею автомобиль обгонит аналогичную модель с АКПП. Автоматика быстрее берет старт, однако тратит время и прерывает тягу в процессе переключения передач, что сказывается на динамике. Вариаторная трансмиссия обеспечивает постоянную тягу и равномерное ускорение. Этот фактор позволяет избежать пробуксовки на скользком покрытии, снижает количество вредных выбросов в атмосферу. Горючее также экономится.
Когда и зачем нужна калибровка
Калибровка вариатора проводится при появлении вибраций в начале движения автомобиля либо во время его остановки. Калибровка включает в себя обнуление данных ЭБУ и последующее обучение блока управления для фиксации новых данных.
Необходимость проводить калибровку могут вызвать:
Калибровка в движении выполняется в несколько шагов:
Подождав пару секунд, следует проверить результаты.
Вариатор требует бережного отношения и значительных материальных затрат. Для среднемощных автомобилей и городских условий коробка передач этого вида подходит идеально.
Автомобильный вариатор. Страхи и реальность
Автомобиль в современном мире, прежде всего, это средство для комфортного передвижения из точки А, в точку Б. А современный автолюбитель, прежде всего, стал ценить комфорт удобство и надежность. Недаром, рекламные ролики автоконцернов, популяризуют комфорт, электронных помощников и легкость в управлении. И теперь автомобиль, оснащенный всеми помощниками, стал более лояльным к автовладельцу, а одним из таких помощников является автоматическая трансмиссия. Широкое применение автоматических коробок в автомобилестроении дало толчок к развитию инженерной мысли в данном направлении. Многообразие конструкторских решений в плане реализации идеи автоматической трансмиссии привело к тому, что порой автовладелец даже не догадывается, какой тип автоматической трансмиссии установлен на его автомобиле.
Многообразие коробок передач
Прежде всего, необходимо уточнить, что автоматической коробкой называют ту трансмиссию, где переключение передач осуществляется без участия водителя. Разберем, какие варианты автоматических трансмиссий существуют.
Источник фото: https://www.drive2.ru/l/1953170/
1. Гидротрансформаторные коробки переключения передач. Классический вариант автоматической коробки передач, принцип работы основан на передаче момента от двигателя к колесам посредством специальной жидкости ATF. На сегодняшний день это самый популярный вид АКПП. Применяют ее практически все автопроизводители без исключений. Вследствие чего такие коробки имеют разные названия (типтроник, стептроник и другие).
Источник фото: https://www.infotaller.tv/electromecanica/funcionan-cajas-cambio-automaticas_0_1103889618.html
2. Роботизированные, они же роботы представляют собой механическую коробку передач, в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Автопроизводители так же называют их по-разному: Speedshift, SMG, Easytronic, Durashift EST и другие.
Источник фото: https://response.jp/article/2014/01/14/214827.html
Источник фото: http://supreme2.ru/9595-chto-za-zver-korobka-peredach-dsg/
4. Вариаторные (вариатор), являются бесступенчатыми коробками передач. Обеспечивают в заданном диапазоне плавное изменение передаточного числа. Общепринятое обозначение CVT. Устанавливаются практически всеми автопроизводителями, и имеют свои обозначения Autotronic, Ecotronic, Durashift CVT, Lineartronic и другие.
Источник фото: https://www.in.gr/2001/10/07/auto/auto-news/i-jatco-anelabe-tin-kataskeyi-kibwtiwn-cvt-gia-ti-nissan.
Отличие вариатора от других коробок передач
Вариаторная коробка передач – это специальная механическая конструкция, предназначенная для передачи усилия двигателя бесступенчатым способом к колесам.
Устройство автомобильного вариатора
Источник фото: http://roadpart.ru/akpp/akpp-cvt-chto-eto.html
Принцип работы автомобильного вариатора
При использовании вариатора нет резких рывков при переключении, обеспечивается более плавный ход и экономия топлива, так как электроника выбирает оптимальный режим оборотов двигателя и передаточное число шкивов.
Виды автомобильных вариаторов
Сегодня основное распространение получили вариаторы двух типов клиноременные и клиноцепные.
Клиноременный вариатор, состоит из двух шкивов, соединенных клиновидным ремнем. Шкив образуют два конических диска, которые могут сдвигаться или раздвигаться, обеспечивая, тем самым, изменение диаметра шкива. Для сближения конусов используется гидравлическое давление, центробежная сила, усилие пружин. Конические диски имеют угол наклона 20°, при котором обеспечивается перемещение ремня по поверхности шкива с наименьшим сопротивлением.
Источник фото: https://1gfe.ru/nissan-mitsubishi-citroen-dodge-honda-jeep-peugeot-renault/vse-modeli/remen-variator. -nis san-qr25de-2698/
Источник фото: http://www.tks.ru/forum/showthread.php?t=442065&page=3
ТАК ВЫГЛЯДИТ РЕМЕНЬ ВАРИАТОРА!
Источник фото: http://kak-bog.ru/korobka-peredach-cvt-chto-eto-takoe
Плюсы (достоинства) и минусы (недостатки) автомобильного вариатора
Основными достоинствами вариатора является:
· плавность его переключения
· тихий. Данный вид трансмиссии является самым тихим среди своих конкурентов.
· быстрый. Так как отсутствуют ступени, вариатор является еще и одной из самых быстрых коробок.
Однако есть и недостатки, связанные с конструкцией.
· Одним из самых больших минусов является его ограничение на применение на мощных автомобилях.
· Кроме того вариатор очень не «любит» рваные режимы эксплуатации, резкие старты и суровое бездорожье.
· Обслуживание. Так же обслуживание вариатора требует определенных навыков и более щепетильного подхода.
Источник фото: https://sitecars.ru/mn/which-is-better-cvt-or-at-what-can-break-down -in-akpp/
Несмотря на то, что вариаторные трансмиссии уже заняли определенную нишу среди автопроизводителей, нет общего мнения о его надежности и сроке службы.
Несмотря на то, что по конструкции вариатор самый простой вид автомобильной трансмиссии, его ремонт довольно дорогостоящая процедура. Связано это, прежде всего, с отсутствием, квалифицированного персонала. Но если вы попали к хорошему мастеру, вопрос ремонта решиться довольно быстро и качественно. После такого ремонта вы будете полностью уверенны в надежности трансмиссии.
Особенности масла для автомобильного вариатора
Залогом долгой и безотказной службы вариаторной трансмиссии является правильное, своевременное и качественное обслуживание. При кажущейся простоте конструкции, вариатор требует особого подхода к его содержанию.
Есть несколько правил, соблюдая которые можно избежать серьезных проблем.
1. Правило первое, своевременная замена масла в вариаторе. Связано это, в первую очередь, с тем, что масло в вариаторе несет на себе множество функций. А работает при этом в очень тяжелых условиях. Основные функции масла для вариатора:
· защита от трения металла о металл
· защита от проскальзывания ремня о шкивы
· привод гидравлики вариатора
· охлаждение вариатора во время эксплуатации
· предотвращение вспенивания жидкости
· содержание деталей вариатора в чистоте
· защита деталей от коррозии.
Во время эксплуатации свойства масла снижаются, и масло требует замены. При выборе жидкости для вариатора необходимо четко соблюдать спецификации, рекомендованные заводом изготовителем. Приобретать качественные жидкости только именитых производителей. И помнить, что жидкости ATF для гидромеханических автоматов абсолютно не подходят для трансмиссий вариаторного типа.
2. Второе правило: Бережная эксплуатация вариатора. Вариаторный тип трансмиссии не предназначен для жесткого стиля вождения. Кроме того, такой вид трансмиссии не любит режимов перегрева. Следует уделять особое внимание чистоте, радиаторов охлаждения трансмиссии. И не перегружать ее при эксплуатации. В случае если это произошло, настоятельно рекомендуем произвести процедуру замены масла.
Одной из компаний, занимающая лидирующие места в области жидкостей для обслуживания автомобиля является компания LIQUI MOLY. В ее ассортименте есть специальная жидкость для вариаторных коробок передач: НС-синтетическое трансмиссионное масло для вариаторов CVT Top Tec ATF 1400. Перечень соответствий и допусков позволяет применять данную жидкость в широком диапазоне вариаторов различных производителей. При этом быть абсолютно уверенным в качестве масла и надежности вариатора.