Коробка передач CVT вариатор виды устройстово и принцип работы

Что такое вариатор и чем он отличается от классической АКПП

_akpp
Гидромеханическая АКПП

Управление АКПП осуществляется селектором переключения, расположенным на центральном тоннеле или на рулевой колонке (в американских автомобилях). Перемещение селектора в определенное положение позволяет выбрать нужный режим движения. Дополнительно возможно выбрать особые режимы работы АКПП: зимний, спортивный, экономичный. Разница в расходе топлива при обычном, спортивном и экономичном режимах очевидна.

Классическая АКПП состоит из планетарной коробки передач, системы управления и гидротрансформатора. Автомат может применяться в легковых и грузовых автомобилях, а также автобусах.

Гидротрансформатор состоит из насосного и турбинного колес с расположенным между ними реактором. Насосное колесо связано с коленвалом двигателя, турбинное — с валом КПП. Реактор в зависимости от режима работы свободно вращается или блокируется при помощи обгонной муфты.Передача крутящего момента от двигателя к КПП происходит потоком жидкости (масла), выбрасываемым лопатками насосного колеса на лопасти турбинного.

Гидротрансформатор преобразует скорость вращения и передаваемый крутящий момент в ограниченном диапазоне, поэтому к нему присоединяют многоступенчатую планетарную коробку передач. Она же обеспечивает движение задним ходом.

Переключение передач происходит под давлением масла с помощью фрикционных муфт. Давление между фрикционами в соответствии с алгоритмом работы коробки распределяется при помощи системы электромагнитных клапанов (соленоидов) под контролем блока управления.

Минусами автоматической коробки являются ее высокая стоимость, а также повышенный расход топлива.

Классическая АКПП

Говоря коротко, вариатор – это автоматическая трансмиссия с бесступенчатым переключением передач. Его основное назначение – плавно и мягко переходить с одной передачи на другую, без рывков и отчетливых «отщелкиваний», при этом сохраняя оптимальную динамику разгона и минимальный расход топлива. Собственно, вариатор и создавался как средство экономии, поскольку в цивилизованном мире фактор экологичности давно является основным приоритетом развития транспортных средств.

Если задаться вопросом, чем вариатор отличается от АКПП, ответ будет «всем!» Пожалуй, единственное сходство заключается в том, что вариатор и коробка-автомат одинаково не требуют управления сцеплением, как это происходит на «механике». В остальном принцип действия совершенно разный: в «автомате» передачи подключаются с помощью планетарных редукторов, которые присоединяются к работе постепенно по мере надобности.

Итак, вариатор или вариаторная коробка передач обычно сокращенно обозначается как CVT (от англ. Continuously Variable Transmission), что означает трансмиссию, которая постоянно изменяется.

Вариатор по сравнению с аналогами имеет ряд преимуществ. Прежде всего, данный тип КПП дешевле в производстве, чем АКПП. Еще вариатор позволяет наиболее эффективно использовать мощность и крутящий момент ДВС.

Благодаря конструктивным особенностям удается гибко изменять передаточное число. Если просто, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, который полностью соответствует конкретным условиям и нагрузкам.

Также отсутствие момента переключения передач означает, что разрыва потока мощности не происходит. В результате удается добиться высоких показателей топливной экономичности и разгонной динамики, а также обеспечить максимум комфорта при езде на автомобиле с вариатором СVT.

Отметим, что существует несколько типов вариаторов, однако в автоиндустрии используются клиноременный и тороидный вариатор. При этом клиноременный вариатор распространен намного больше.

Первым вариатором данного типа стал  Variomatic, который устанавливался на автомобили в самом конце 50-х, позже появилась версия Transmatic, которая попала на конвейер в 1984 году.

Читать далее:  Срок службы автомобильных аккумуляторов: сколько в среднем может прослужить устройство для автомобиля

Вариатор

Сегодня клиноременный вариатор активно используют различные мировые автопроизводители (например, Toyota Multidrive, Multitronic Audi, Xtronic Nissan и т.д.). Что касается менее распространенного тороидного вариатора, одним из наиболее известных является вариаторная коробка Extroid Nissan.

Общая конструкция вариатора предполагает наличие следующих базовых элементов:

  • Устройство для передачи крутящего момента от ДВС на трансмиссию, а также позволяющее отсоединить КПП от силовой установки (аналогично нейтральной передаче);
  • Вариаторная коробка передач, а также механизм задней передачи.
  • Система управления вариатором (ЭБУ и набор датчиков);

Существует несколько видов так называемого сцепления АКПП:

  • центробежное автоматическое сцепление;
  • электромагнитное сцепление;
  • многодисковое сцепление;
  • гидротрансформатор;

При этом наиболее распространенным решением является гидротрансформатор, так как именно ГДТ позволяет добиться наиболее плавного преобразования крутящего момента, повысить комфорт и увеличить срок службы вариаторной КПП.

Если говорить непосредственно об устройстве самой коробки CVT, тогда следует начать с клиноременных вариаторов. Такой вариатор имеет одну или две ременные передачи.  Ременная передача предполагает пару шкивов, которые соединены между собой при помощи клиновидного ремня.

Шкив, в свою очередь,  состоит из двух конических дисков, которые имеют возможность сдвигаться и раздвигаться. Благодаря этому можно менять диаметр шкива.

Чтобы сблизить конусы, может быть использовано гидравлическое давление, конусы также сближаются при помощи центробежной силы или под воздействием усилия пружин. Сами конические диски находятся под углом наклона в 20 градусов, что позволяет ремню перемещаться о поверхности с минимальным сопротивлением.

На начальном этапе клиноременные вариаторы получали ремень из резины, однако срок службы такого ремня не превышал 50 тыс. км., также ремень был недостаточно гибким. В результате несколько ограничивалась возможность эффективно менять передаточное число.

Далее в устройстве вариаторных коробок начали применять гибкий металлический ремень, изготовленный из нескольких стальных полос. Передача крутящего момента производится посредством трения боковой поверхностью ремня и шкивами.

Устройство вариатора

Конструкция вариатора намного проще, чем привычные нам коробки передач.

Устройство вариаторной коробки CVT
Устройство вариаторной коробки CVT

В основе лежит принцип клиноременной передачи с изменяемым диаметром шкивов:

  1. Каждый шкив состоит из двух конусов, направленных вершинами друг к другу;
  2. Ремень (цепь) охватывает оба шкива, передавая момент вращения с ведущего шкива на ведомый, то есть от первичного вала на вторичный;
  3. При необходимости конусы шкивов могут раздвигаться и сдвигаться. В результате ремень либо перемещается ближе к оси вращения, либо удаляется от нее, а диаметр шкива (и соответственно передаточное число) становится больше или меньше;
  4. Подключение вариатора к двигателю реализовано с помощью гидротрансформатора или пакета фрикционных муфт. В обоих случаях сцепление не требует управления, поскольку задействуется только на старте, а переключение передач не требует участия водителя;
  5. Для реализации заднего хода предусмотрен реверс – механизм планетарной передачи, меняющий направление вращения ведомого вала;
  6. Для блокировки КПП во время стоянки предусмотрен храповик;
  7. Управление шкивами осуществляется с помощью гидравлической системы, состоящей из насоса, клапанов, гидроцилиндров и фильтра.

Устройство вариаторной коробки CVT

Ремень или цепь вариатора представляют собой гибкую конструкцию, собранную из множества отдельных пластин. Форма и размер этих элементов подобраны для максимально эффективного сцепления со шкивами.

Отдельно нужно сказать о масле для вариатора. Оно выполняет две функции, противоположные по свое сути: смазывает механизм вариатора для уменьшения износа и обеспечивает сцепление ремня со шкивами, то есть трение в пятне контакта. Есть и третья задача – передавать крутящий момент от двигателя к коробке через гидротрансформатор.

Читать далее:  Устройство и принцип работы топливного насоса высокого давления. Виды и типы ТНВД

Жидкость CVT рассчитана на работу при температуре до 70 градусов, но высокие нагрузки (скорость, пробуксовки, езда по бездорожью) вызывают ее перегрев, ухудшают свойства и сокращает ресурс. Для охлаждения часто используется специальный радиатор, а для отсеивания продуктов износа механизма предусмотрены фильтры.

Дополнительные устройства, которые связаны с вариатором:

  1. Дифференциал. Как и в случае с другими коробками передач, дифференциал распределяет момент вращения на ведущие колеса автомобиля;
  2. Гидравлическая система управления конусами шкивов. Состоит из гидроблока и гидронасоса, подающего давление;
  3. Управляющая электроника, в том числе электронный блок управления (ЭБУ) и разнообразные датчики.

Коробка передач вариатор: что это такое и как работает

Какое устройство лучше: вариатор или автомат? Проведем сравнительную характеристику, позволяющую выявить отличия и определить, какая из коробок лучше и надежнее.

Какая коробка лучше с точки зрения стоимости эксплуатации: вариатор или автомат? Сравним некоторые показатели.

  1. Трансмиссионная жидкость. Замена масла в CVT происходит чаще, и стоит оно дороже.
  2. Расход топлива. Топливо в машине, оснащенной вариатором, расходуется экономичнее.
  3. Ремонт. Техническое обслуживание и ремонт вариатора обходятся гораздо дороже эксплуатации автомата. CVT является достаточно сложным и «чувствительным» механизмом.

клиноременный вариатор

Хотя обслуживать CVT стоит дороже, сама же коробка дешевле автомата. А при правильном использовании коробки она сможет прослужить долго и без ремонта.

С целью  определения степени надежности устройств зададим ряд тяжелых условий:

  • возможность буксировки;
  • бездорожье;
  • высокие скорости;
  • спортивная езда.

Вариатору не справиться с тяжелыми условиями. Его ремень не выдержит нагрузок. Здесь лучше справится автомат. Стихия CVT – плавное движение без резких ускорений.

  1. Необходимо изучить техническую документацию машины. Обозначение вариатора– CVT, автомата – АТ.
  2. Пройдите тест-драйв. Если установлен вариатор, то вы не почувствуете переключений передач. Автомат можно «слушать», следить за его работой по тахометру. CVT работает в одной тональности, размеренно. Однако, возможно наличие специального режима, имитирующего смену передач и позволяющего водителю чувствовать их переключение.

Плюсы и минусы вариатора

Поклонники вариаторной коробки передач ценят ее за такие преимущества:

  1. Простота. Конструкция CVT проста, как всё гениальное. После современных АКПП и роботизированных DSG коробок, это просто находка для любителей простых решений;
  2. Плавный старт. Тронуться с места будет легко даже новичку, в отличие от других типов трансмиссии;
  3. Отсутствие передач. Без использования ступенчатого механизма изменение передач происходит без рывков;
  4. Оптимальная динамика разгона. Автомобиль с вариатором намного проще набирает скорость, в отличие от АКПП и МКПП;
  5. Поддержание скорости движения на разных типах местности. Например, автомобиль не снизит скорость при подъеме в горку. Сохранение скорости движения происходит за счет плавного повышения или понижения передачи;
  6. Вариатор не замерзает. Значит, легче будет запустить его зимой, когда автомобиль ночевал на морозе под открытым небом. Он тоже требует прогрева, как и другие КПП, просто времени это занимает меньше;
  7. Экономия топлива. Это то, ради чего вообще создавалась вариаторная трансмиссия – экономия ресурсов, в том числе уменьшение токсичных выбросов;
  8. Невысокая цена по сравнению с современными АКПП и DSG.

Недостатки у вариатора тоже есть, поскольку этот вид трансмиссии находится еще в самом начале своего развития. Чем плох вариатор:

  1. Регулярное ТО. Во-первых, нужна периодическая замена трансмиссионной жидкости, причем покупать придется специальную, с пометкой CVT. А во-вторых, ремень имеет достаточно короткий ресурс и требует замены каждые 60 тыс. км;
  2. Ограничения по нагрузкам. До недавнего времени вариаторы ставились только на маломощные двигатели. Они не предназначены для резких стартов с пробуксовкой, это не спортивная трансмиссия. К тому же, нельзя буксировать автомобиль с вариатором. Если автомобиль сломался, доставить на СТО его можно только на эвакуаторе, но не «на галстуке». Причина – недостаточная прочность основного ремня (цепи);
  3. Медленная работа. Некоторые модели вариаторов заметно «тупят» при изменении оборотов, так что на 1-2 секунды отстают от нажатия педали газа;
  4. Не все СТО берутся его обслуживать. Найти умельцев, способных отремонтировать вариатор, довольно сложно. Мастера предпочитают не связываться с этой коробкой передач, а заниматься более привычными «автоматом» и «механикой»;
  5. Вариаторы подходят в основном только для города. Спорт и экстрим не для них.
  6. Сложная электроника. Если хоть один датчик, регулирующий работу вариатора, выйдет из строя, откажет и сам вариатор. А датчиков там много! Не слишком радужная перспектива – остаться посреди улицы ждать эвакуатор.
Читать далее:  Новая Шевроле Нива 2019 2020: фото, цена, дата выхода

Несмотря на недостатки (а где их нет?), вариатор (CVT) остается очень прогрессивным типом трансмиссии. Совершенствование конструкции уже позволяет ставить его на достаточно мощные моторы и давать большие нагрузки. Конечно, никуда не делась необходимость обслуживать эту коробку передач, но ведь и двигатель требует внимания, и с этим уже все смирились.

Так что рассуждения о том, сколько ходит такая АКПП, постепенно остаются в прошлом: вариаторы становятся всё более надежными. Иногда покупатели отказываются от автомобиля только на основании того, что на нем установлен вариатор. Плюсы и минусы этой трансмиссии уже понятны, остается только выбрать то, что по душе.

Разобравшись с тем, что значит коробка вариатор в машине  и как устроен агрегат, можно рассмотреть основные плюсы и минусы автоматической КПП данного типа.

Прежде всего, среди основных плюсов выделяют высокие показатели КПД трансмиссии, а также топливную экономичность и комфорт при езде, так как водитель не ощущает момента переключения передач. 

Если говорить о недостатках, вариаторы имеют относительно небольшой ресурс, их обычно не устанавливаются в паре с мощными двигателями, так как агрегаты не рассчитаны на высокие нагрузки. Другими словами, машины с вариатором СVT нельзя эксплуатировать агрессивно, такие автомобили больше подходят для спокойной езды.

цепной вариатор

Если же коробку нагружать, срок службы трансмиссии резко сокращается. Также коробка вариатор чувствительна к качеству и уровню масла. Необходимо менять масло в вариаторе каждые 30-40 тыс. км., при этом использовать только оригинальные трансмиссионные жидкости, рекомендуемые самим производителем авто или коробки.

Подведем итог

Сегодня АКПП встречается гораздо чаще, чем CVT. Но у последнего есть большой потенциал. АКПП надежнее применять в автомобилях с высокими мощностями и способных к буксировке прицепов. С точки зрения экономии предпочтительнее выглядит вариатор.

Вариатор или автомат? Выбор за вами. И он будет зависеть от характеристик устройств, являющихся  для вас приоритетными. Любите плавную городскую езду на небольшом легковом автомобиле? Ваш выбор – CVT.  Если же вы предпочитаете спортивную езду или часто пользуетесь прицепом – тогда вам лучше подойдет автомат.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector