Бесступенчатый вариатор 4×2 что это

Бесступенчатый вариатор: конструкция и особенности работы

Воскресенье, 14 августа 2016

— вариатор с тороидальным типом передачи. Рассмотрим систему, в которой изменение передаточного числа осуществляется посредством клиноременной передачи. Этот довольно простой тип вариатора представлен двумя шкивами с ремнем трапециевидного типа. В свою очередь, по своей конструкции шкивы выполнены в виде дисков-конусов. Это позволяет увеличивать либо уменьшать величину передаточного усилия за счет изменения величины их диаметра при определенном числе оборотов двигателя. Кстати, ремень может быть заменен цепью либо металлическим ремнем из специальных пластин. На качество передачи материал его изготовления абсолютно никакой роли не играет. Управление шкивами осуществляется при помощи электронной системы, которая представлена сервоприводными датчиками и блоком обработки и исполнения команд. В общих чертах работу системы можно описать так: боковые поверхности трапециевидного ремня взаимодействуют со шкивами. Со временем контактирующие части ремня и шкивов срабатываются, обеспечивая хорошее сцепление. Коленвал двигателя соединен с ведущим шкивом вариатора, который имеет особую конструкцию. То есть, при увеличении скорости вращения коленвала происходит сжатие дисковых «щек» с постепенным перемещением ремня от центра шкива к краю. Вместе с этим, посредством перемещения ведомого шкива осуществляется смещение ремня в центр. Получается, что с изменением скорости вращения коленчатого вала меняются радиусы вращения и величина передаточного числа. Это говорит о том, что такая конструкция вариаторной системы передач позволяет получить не только фиксированное количество и величину передаточных чисел, но и в случае необходимости, дополнительно повысить либо понизить их. Постоянное натяжение приводного ремня возможно за счет взаимодействия между собой ведущего и ведомого шкивов, которое увеличивается с возрастанием оборотов. Например, при снижении оборотов силового агрегата, когда водитель бросает «газ», внутри CVT происходит процесс противоположный этому. Вариатор с тороидальным типом передачи усилия имеет принципиально другой принцип действия и устройство. В состав его конструкции включены два сферических колеса, между поверхностями которых располагается специальный ролик. Эти колеса также делятся на ведомое и ведущее. Изменение величины передаточного усилия, возможно благодаря возникающей силе трения между роликом и сферическими колесами. С изменением положения ролика происходит увеличение либо снижение числа передач. Например, если ролик находится в горизонтальном положении относительно плоскостей колес, они будут вращаться с одинаковой скоростью, но, как только ролик переместиться, скорость ведущего и ведомого колес изменится. Отметим, что в точках соприкосновения ролика и поверхностей колес возникает достаточно большая сила, которая притягивает ролик к поверхности одного из колес. Поэтому конструкторы тороидального вариатора разработали специальные устройства, которые помогают это преодолеть. Таким примером может послужить применяемая на большинстве транспортных средств марки Nissan инновационная система Extroid. В ней сила притяжения ролика компенсируется при помощи управляемого электроникой гидромеханизма, который изменяет на невидимую глазу величину его пространственное положение. Говоря проще, механизм немного передвигает ролик, препятствуя возникновению силы притяжения. О плюсах, и о минусах Если брать во внимание конструкционные особенности и реальные преимущества CVT перед «автоматом», то большинство автомобилистов считают вариатор просто идеальным видом трансмиссии. Но дать окончательный ответ на вопрос: «какой из типов коробок передач сегодня можно назвать идеальным», вряд ли удастся. Подобное сравнение коробок передач можно допустить лишь в определенных рамках (то есть конструкционные особенности, производители, модели). Однако схожие черты и различия все же очевидны. Среди преимуществ вариатора можно назвать более плавный ход транспортного средства. В момент набора скорости на автомобиле с вариаторным типом трансмиссии, звук его работающего силового агрегата похож на звук электромотора, то есть, можно с уверенностью сказать, что транспортные средства с вариатором работаю практически бесшумно. Вариаторный автомобиль не скатится случайно с уклона и не заглохнет внезапно без особой причины. Если сравнивать одинаковые автомобили с силовыми агрегатами одной мощности, то резвее будет тот, на котором установлен вариатор, ведь заложенный в основу работы автоматической трансмиссии ступенчатый алгоритм, требует несколько большего временного промежутка на переключение диапазонов. Помимо этого транспортное средство которое оборудовано вариаторной трансмиссией отличается лучшими экономическими и экологическими показателями. Но все же, этих преимуществ вариатора недостаточно для того, чтобы полностью вытеснить гидромеханику, из-за наличия ряда определенных недостатков, главным из которых является противопоказание к установке вариатора на мощные внедорожники и седаны. Поскольку данный вид трансмиссии идеально работает лишь на транспортных средствах, мощность силового агрегата которых не превышает 200 л.с. Помимо этого, трансмиссионное масло, используемое в вариаторных коробках стоит гораздо дороже масла для «автоматов». Наличие большого количества разнообразных датчиков и сложная система электронного управления процессом переключения передач делают вариатор сложным в обслуживании и ремонте. Эти видео расскажут о принципе работы вариатора:

Вариатор или автомат: что лучше?

Соотношение автомобилей с тем или иным типом трансмиссии разное в зависимости от страны. По данным «Автостат» в 2016 году доля новых легковых автомобилей, оснащенных автоматической коробкой переключения передач (АКПП или АТ), в России превысила 50%. И с тех пор эта цифра только растет. Конкуренцию им все чаще составляют модели с бесступенчатой трансмиссией (вариатором). Они пока не способны похвастаться такой же популярностью, как и авто с АКПП, однако их все чаще можно встретить на наших дорогах.

В чем разница между коробками вариатор и автомат, и какому типу трансмиссии стоит отдать предпочтение при покупке машины? Разбираемся с принципом работы, достоинствами и недостатками, и выбираем самый надежный вариант.

Принцип работы вариатора (CVT)

Бесступенчатая трансмиссия или вариатор (в автомобилестроении — CVT) представляет собой механизм, в котором крутящий момент от двигателя передается на ведущий шкив и далее ведомому с помощью цепной или ременной передачи. Шкивы имеют коническую форму, и за счет перемещения стального ремня (цепи) вдоль их осей изменяются рабочие диаметры валов и как следствие — меняется передаточное отношение. Именно поэтому такую конструкцию называют бесступенчатой: передаточное отношение меняется плавно, и как таковые ступени с фиксированными значениями передачи крутящего момента отсутствуют. Исключение составляют гибридные модели, в которых наряду с вариатором применяется двухступенчатый редуктор. Также можно встретить решения, в которых за счет электроники имитируется переключение передач.

У вариатора нет ничего общего с механикой, а с АКПП его объединяет только работа в автоматическом режиме. При этом по внешнему виду последние типы трансмиссии отличить может только специалист.

Обслуживание CVT

Внутри корпуса бесступенчатой коробки передач находится трансмиссионная жидкость. Ее задачей является не только смазывание всех подвижных элементов, но и изменение своих характеристик в зависимости от созданного давления. Так, при повышении давления сила трения между ремнем и конусами возрастает, предотвращая проскальзывание передачи в месте контакта.

Трущиеся детали являются источником металлических примесей, способных забить гидроблок, фильтры и радиатор. Поэтому каждые 60 тыс. км рабочую жидкость и фильтры необходимо полностью менять, очищать магнитные уловители, а все каналы — промывать под давлением. В противном случае из-за пригаров и отложений автоматика не сможет создавать необходимое давление жидкости, что приведет к быстрому износу коробки: на конусах и ремне появятся задиры, и как следствие — разрыв передачи и повреждение трансмиссии без возможности ее восстановления.

В зависимости от характера вождения каждые 120-150 тыс. км необходима замена ременной (цепной) передачи, а из-за неудовлетворительного состояния шкивов — шлифовка конусов.

Плюсы и минусы вариаторной коробки передач

Идеальных трансмиссий не бывает, и вариаторная коробка — не исключение из этого правила. Она обладает множеством достоинств, но и не лишена недостатков.

• простота управления. Водителю не нужно переключать передачи и выжимать сцепление, работает как АТ;
• плавное изменение скорости. Переключение передач не ощущается, потому что их нет. И в этом состоит основная разница между вариатором и автоматом;
• высокий КПД. Ведущий и ведомые шкивы имеют жесткое соединение, поэтому крутящий момент передается максимально эффективно, автомобиль лучше разгоняется. В среднем выигрыш составляет до 10% по сравнению с автоматическими коробками с гидротрансформатором;
• экономия топлива. Расход меньше на 1-2 литра по сравнению с АКПП, что объясняется предыдущим достоинством.

Если речь идет о новых или автомобилях с пробегом до 30-40 тыс. км, то список достоинств может пополнить высокая надежность. При должном обслуживании и спокойной манере езды вариаторная коробка не доставляет хлопот. Для подержанных машин с такой трансмиссией ситуация обратная, потому что остаточный ресурс напрямую зависит от того, как за авто ухаживал прежний владелец.

• сложные ремонт и обслуживание. Из-за того, что конструкцию такого типа начали активно использовать в автомобильной промышленности только последние 10 лет, мастеров, способных починить и правильно обслужить вариаторную коробку в несколько раз меньше, чем специалистов по автоматическим трансмиссиям. Отсюда и более высокие затраты на все виды работ;
• частая замена рабочей жидкости. Нарушение регламента по замене трансмиссионной жидкости фатально, и его необходимо делать чаще, чем в АКПП. Усложняет ситуацию то, что требуются специальные составы, которые стоят очень дорого. Замена на дешевые аналоги приводит механизм к выходу из строя;
• повышенный износ. Привод необходимо менять каждые 120-150 тыс. км пробега;
• сложная электроника. Примерно половина задач решается с помощью электронных систем, которые не всегда работают стабильно;
• особые требования к манере вождения. Вариатор не любит резких стартов и торможений, при которых конусовидные шкивы и ременная передача испытывают колоссальные нагрузки.

Как отличить вариатор от автомата

Далеко не всегда удается отличить визуально одну трансмиссию от другой. Самый простой способ узнать, вариатор или автомат на машине — изучить техническую документацию. Наличие аббревиатуры CVT говорит само за себя. Если же там встречаются обозначения AT или A, то автомобиль оснащен автоматической коробкой переключения передач. То же можно сказать и про обозначения на корпусе агрегата.

Многое можно понять и по рычагу. В случае с вариатором, он часто имеет надпись CVT. Если обозначения нет, необходимо посмотреть на селектор. В случае с вариатором будут только режимы P, R, N, D и L.

И даже если внешне не удается определить тип трансмиссии, достаточно проехать пару километров, чтобы ощутить разницу. Если говорить про отличие вариатора от автомата простыми словами, то автомобиль с первым типом коробки будет иметь плавный монотонный разгон, лишенный каких бы то ни было рывков. Но и из этого правила есть исключения: гибридные модели, а также те, в которых имитируются переключения передач.

Автоматическая коробка передач (AT)

Конструкция у АКПП намного сложнее, чем у вариаторной коробки. Если описывать устройство автоматической трансмиссии коротко, то это агрегат, объединяющая в себе гидротрансформатор и коробку переключения передач. В состав первого входят насосное (соединено с валом двигателя) и турбинные колеса (соединено с валом КПП), а также реактор, который находится между ними. За передачу крутящего момента отвечает трансмиссионная жидкость, нагнетаемая лопастями насосного колеса и регулируемая реактором.

Для преобразования скорости вращения вал турбинного колеса соединен с многоступенчатой коробкой, в состав которой входит несколько планетарных редукторов. Ее работа построена на том же принципе, что и у МКПП, но вместо блокирующих муфт и синхронизаторов здесь установлены фрикционные пакеты. Они представляют собой несколько свободно вращающихся металлических колец, которые сжимаются под действием гидравлических толкателей в момент переключения передачи. За это отвечает электроника, которая регулирует работу масляного насоса.

Передачи переключаются в автоматическом режиме, избавляя водителя от необходимости их переключения. Плавность и своевременность переключения зависит от количества редукторов: их может быть четыре, пять, шесть и больше — а также настроек автоматики.

Обслуживание АКПП

Все элементы АКПП погружены в трансмиссионную жидкость (простыми словами, масло), которая циркулирует в системе, смазывая, очищая и охлаждая коробку передач. Постоянное изменение ее температуры, попадание частиц с фрикционных дисков и других подвижных частей конструкции, а также просто время — все это сказывается на вязкости и смазывающих свойствах. Поэтому утверждение о том, что в автоматах не нужно менять масло, и оно залито на весь срок службы коробки — просто миф.

Проверять уровень жидкости и ее состояние следует минимум раз в год или каждые 15 тыс. км пробега. Через 60-80 тыс. км или раз в три года необходима замена рабочей жидкости. При активной эксплуатации автомобиля (езда по бездорожью, частые ускорения и торможения, пробуксовки) делать это рекомендуется еще чаще — раз в 40 тыс. км.

В зависимости от поведения АТ делают это путем полного или частичного вытеснения. Полное обслуживание включает промывку системы и замену всех фильтров. При наличии сбоев с переключением передач или выхода коробки из строя проводится компьютерная диагностика и меняются изношенные части механизма.

При своевременном обслуживании автомат может прослужить больше 400 тыс. км пробега без капитального ремонта — его ресурс в несколько раз больше по сравнению с CVT.

Плюсы и минусы автоматической коробки передач

Говорить однозначно о том, что АКПП лучше любых других агрегатов справляется со своими функциями, было бы неправильно. Несмотря на продуманную конструкцию и многолетний опыт эксплуатации в автомобилестроении, автомат, как и любой другой тип трансмиссии, обладает своими особенностями. Перечислим основные из них.

• легкое управление. Все переключения происходят автоматически и требуют от водителя только нажатия педали газа;
• сохранение ресурса двигателя. Запрограммированное переключение передач и наличие промежуточного узла гидротрансформатора снижают риски чрезмерного износа мотора;
• надежность. За работу агрегата примерно на 80% отвечает механическая часть, и только 20% — электроника;
• исключение отката назад. При движении в гору отпущенная педаль газа не станет причиной того, что авто покатится назад, в отличие от вариатора, где нельзя убирать ногу с газа;
• простота ремонта и обслуживания. Специалистов по АКПП можно найти в любом городе, все расходники есть в свободной продаже, представлен большой выбор трансмиссионной жидкости, которая дешевле той, что используется в CVT.

• потери КПД. Из-за особенностей конструкции и нежесткого сцепления валов эффективность передачи крутящего момента в среднем ниже на 10% по сравнению с механикой и вариатором;
• повышенный расход топлива. Расход выше до 15% при движении по городу в сравнении с другими типами трансмиссий. Однако разница становится практически незаметной на трассе;
• рывки при переключениях передач. Чем меньше ступеней, тем заметнее переключение между ними, что может доставлять дискомфорт;
• динамические характеристики. Из-за необходимости переключения передач автомобиль с АКПП медленнее разгоняется, чем модели с другими коробками.

Вариатор или АКПП – что лучше и надежнее

Чтобы определиться с выбором, необходимо понимать, в каких условиях будет использоваться автомобиль. Если это размеренная езда по городу, то по уровню комфорта машины с автоматом не идут ни в какое сравнение с вариатором. Для более тяжелых условий, резких ускорений и торможений, движению по бездорожью лучше подходит АКПП.

По оценкам экспертов журнала «За рулем», за автомобилями с вариаторами будущее, и в ближайшее время половина новых машин будет оснащаться именно таким типом трансмиссии. Пока же при выборе между авто с вариатором и автоматом надежнее оказываются последние варианты. Просто потому, что они более распространенные, их дешевле обслуживать и ремонтировать.

На автопортале Mogo можно выбрать подходящий седан, хэтчбек, универсал или кроссовер с любой коробкой передач. Все представленные модели прошли комплексную диагностику и при своевременном обслуживании прослужат долгие годы. Их можно купить за полную стоимость или в лизинг, подобрав комфортные условия финансирования.

Ширпотреб с индпошивом: тест-драйв Renault Kaptur с вариатором

Мотор 1,6, 114 лошадиных сил, коробка-вариатор, передний привод. Скорее всего, именно такая конфигурация нового «народного кроссовера» от Renault и будет самой популярной. Примечательно, что представили эту версию Каптюра одновременно с Atelier Renault – первой программой «Заводской кастомизации» в бюджетном сегменте. Категорически не думаем, что это совпадение.

Ограниченное разнообразие

A telier Renault – это совсем не то, на чем зарабатывают приличные деньги дилеры MINI, и точно не то, что предлагал в свое время Opel для модели Adam, которая, кстати, так и не добралась до России. Там были миллионы вариантов разнообразного стайлинга, и даже беглого изучения каталога было достаточно, чтобы понять – двух одинаковых Адамов на свете, скорее всего, не будет.

Kaptur, в отличие от микро-опеля, придумали не только ради услады глаз владельца и его соседей по потоку – этот кроссвовер должен быть еще и сравнительно доступным. Не таким, как Duster, но… в общем, вы поняли. Так что в «реношном» «ателье» выбор, в общем, ограничен.

За 29 990 рублей вам предложат оранжевые акценты на колесах, зеркалах, такие же рыжие молдинги и стикер на крышу. Дополнить эти «брызги» можно оранжевыми элементами интерьера – а конкретно речь идет о ковриках и «радостной» рамочке на центральной консоли.

Если тридцать тысяч кажутся непосильной надбавкой, можно ограничиться одним или двумя элементами. А чтобы было легче мечтать, на официальном сайте есть специальный дизайн-конфигуратор.

С Интернетом в Renault вообще связывают большие надежды. На презентации, например, нам объявили, что из первых трех тысяч Каптюров, 120 (не тысяч, разумеется, а единиц), были куплены через онлайн шоу-рум. Выглядит он, правда, несколько странно. Можно выбрать из некоторого фиксированного набора комплектаций и цветовых решений, причем под каждым написано, сколько именно таких машин осталось в наличии. Числа исключительно однозначные: то ли машины и правда дефицитные, то ли несколько дней подряд я наблюдал попытки подхлестнуть потребительский ажиотаж. Еще одна странность – в онлайновом шоу-руме невозможно ничего создать под себя. Для «спецзаказа» есть отдельный конфигуратор, в финале которого вам предложат просто связаться с дилером.

Но и в конфигураторе на момент написания этого материала никакого «ателье» не было – понять, насколько Каптюру идет рыжий, можно только в особом «дизайн-конфигураторе», в котором не предлагается ничего покупать, да и выбрать комплектацию и силовой агрегат невозможно. Зато только там видно, что элементы из «ателье» можно заказать только в сочетании с одним из оттенков серого. Хотя в официальном релизе фигурировали иллюстрации не только с рыжими, но и голубыми стикерами – под соответствующий цвет кузова. В общем, путаницы пока много, но есть надежда, что все это когда-нибудь и вправду станет «юзер-френдли».

Бесступенчатая ступенчатость

Впрочем, главной новостью тест-драйва, который прошел в границах и окрестностях Петербурга, стал не оранжевый декор, а, как нам сказали, «новый» вариатор со старым названием X-Tronic. Заказать его можно только для переднеприводной версии и только в сочетании с 16-клапанным мотором HR16DE. Показатели двигателя не впечатляют: 114 лошадиных сил и 154 Нм момента, да и те нужно выжимать, укладывая стрелку тахометра за отметку в 5 000 об/мин.

Судя по списку комплектаций, вариатор тщательно оберегают от повышенных нагрузок, что неудивительно: речь по-прежнему идет о клиноременном агрегате, который отличается от предшественника разве что новым алгоритмом работы, в проектировке которого принимали участие российские инженеры.

Коробка передач CVT — что это такое

Вариатор или CVT – это бесступенчатая коробка передач, конструкция которой имеет значительные отличия от трансмиссий других видов коробок передач. Давайте заглянем в недра CVT и узнаем, что это такое.

Бесступенчатые автоматические коробки передач окутаны мифами и страшилками. Кто-то ездит на них без проблем, а у других владельцев они серьезно и дорого ломаются. Являются ли проблемы CVT результатом влияния человеческого фактора или выход из строя при сравнительно небольших пробегах предопределен конструкцией? Плюсы и минусы вариатора — это один из самых главных вопросов, которые мы рассмотрим. Но сперва поговорим о его конструкции, непохожей на устройство механической и автоматической трансмиссии.

Устройство и принцип работы вариатора

Вариатор или CVT (Continuously Variable Transmission, то есть, «постоянно изменяющаяся передача») делает езду плавной, при этом вносит в процесс достаточно необычные и слегка непривычные моменты, к которым придется адаптироваться водителю, ездившему на машине с обычной автоматической коробкой передач. Дело в том, что традиционные агрегаты в лице механических и автоматических коробок передач, включая роботизированные, имеют фиксированные передачи. У вариатора все иначе — передач как таковых он не имеет, а передача крутящего момента в нем реализована благодаря трению в зоне контакта ременной передачи.

Основу конструкции составляют два вала со шкивами, соединенными между собой ременной передачей. Ведущий шкив соединен с коленчатым валом двигателя, а ведомый связан с элементами трансмиссии и от него происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса. При изменении оборотов двигателя диаметр шкивов увеличивается или уменьшается, что соответственно, меняет и передаточное отношение. Как правило, передача крутящего момента осуществляется клиновым ремнем (стальным ремнем, который в сечении имеет форму трапеции) или цепью. Вариаторы, как и автоматические гидромеханические коробки передач оснащены гидротрансформаторами, которые пусть и не повсеместно, но пришли на смену фрикционному сцеплению, сделав старт более плавным и без рывков.

Процесс управления контролируется электроникой. Для подбора оптимального режима работы бесступенчатой коробки передач она учитывает такие параметры как скорость движения автомобиля, обороты двигателя, положение педали газа и положение дроссельной заслонки.

Плюсы вариатора

Сильные стороны бесступенчатых коробок передач обусловлены его конструктивными особенностями. CVT обеспечивает сравнительно высокий уровень ездового комфорта, плавный разгон без задержек и переключений, а также относительно хорошую топливную экономичность.