Что такое вариатор (cvt) в автомобиле и как он работает

Какой вариант лучше?

Автомат или CVT — вот в чем вопрос? Сегодня автомобили с уже привычной АКПП видишь в разы чаще, нежели транспорт, оборудованный вариатором. Правда в его защиту играет то, что разработка пока еще считается новой, которая продолжает изучаться. Производители будут вносить исправления в целях повысить качество и сделать эксплуатацию транспортного средства еще комфортнее.

Стоит учесть, что автоматическая коробка пригодна для установки на мощные автомобили. Но с точки зрения экономии расхода топлива, то здесь победу одерживает CVT. Но что лучше в итоге? Тут все зависит от множества факторов и прежде всего, будущему владельцу стоит выделить для себя приоритеты:

• Тем, кому по душе плавная езда без рывков, стоит склонить чашу весов в сторону CVT.
• Любителям скоростной езды, а также тем, кому приходится сталкиваться необходимостью буксировки или частого пользования прицепом, стоит присматриваться к АКПП.

В защиту классической автоматической коробки передач стоит привести весомый аргумент — меньшие расходы на содержание трансмиссии. Опять-таки однозначного мнения по поводу того, какой трансмиссионный узел лучше, нет. Здесь свои сторонники и противники и поэтому каждому автолюбителю предстоит сделать собственный выбор на основе полученной информации и с учетом плюсов и минусов.

Чем отличается вариатор от автомата в эксплуатации

В отличие от трансмиссий с механической и автоматической коробками передач в вариаторе реализован принцип бесступенчатой трансмиссии (CVT – общепринятая аббревиатура названия таких устройств). Двигатель автомобиля в CVT связан с колесами (движителями) абсолютно плавным изменением соотношения количества оборотов.

С одной стороны, это делает поездку на автомобиле чрезвычайно комфортной – нет необходимости переключать передачи как в механической коробке передач и полностью отсутствуют рывки и подергивания как в автомобиле с автоматической трансмиссией. С другой стороны, несмотря на внешне одинаковые с автоматической коробкой передач органы управления и режимы движения, из-за принципиального различия в конструкциях вариатор имеет свои особенности эксплуатации.

Прежде всего, это касается режима разгона: для водителя, впервые севшего за руль автомобиля с вариатором абсолютно непривычен режим разгона на постоянных оборотах двигателя. Для устранения этого эффекта в автомобилях с CVT возможна эмуляция (имитация электроникой на программном уровне) ручных режимов управления машиной с резким изменением количества оборотов (соответственно изменением привычного большинству автолюбителей звука двигателя). Только здесь надо понимать, что та же электроника не позволит «загнать» обороты двигателя в красный сектор тахометра.

Вообще же, вариатор хорош для любителей плавной и спокойной езды.

Детали вариатора весьма чувствительны к смазке и немедленное после запуска двигателя движение (особенно зимой) крайне нежелательно: масло не успевает поступить к трущимся деталям и, как следствие, повышенный износ и дорогостоящий ремонт. То же относится к любителям «рывка» на светофоре после установки селектора в нейтральное положение.

Наличие достаточного количества смазки в местах трения вариатора важно еще и потому, что эта специфическая смазка предотвращает проскальзывание приводного ремня или цепи (в этом проявляется уникальность свойств масла для вариаторов). Своевременная (как правило, после 60 тыс

км.) замена масла с маркировкой CVT – обязательное условие нормальной эксплуатации вариатора.

Ещё владельцам автомобилей, оснащенных вариатором, необходимо особенно тщательно следить за соблюденем правил езды с прицепом и буксировки. В связи с ограничением по мощности (хотя последние разработки вариаторов ставятся на автомобили с мощностью двигателя более 200 л.с.) езда с прицепом для большинства автомобилей с CVT нежелательна. На буксировку машин с вариатором также накладывается ограничение: масло в вариаторе должно находиться под давлением иначе возможен только вариант буксировки с частичным погружением передних колёс.

Наиболее распространённое проявление неисправности вариатора – лёгкие подергивания при переводе селектора в положение «Движение». Проявление такого признака свидетельствует о скором ремонте.

Вообще же ресурс вариатора ограничен даже при аккуратной эксплуатации и спокойной манере езды пробегом в 120 – 150 тыс. км. Это обстоятельство необходимо учитывать при приобретении машины с CVT вторичном рынке.

Тороидный вариатор

Такой тип вариатора состоит из двух валов (дисков, похожих на бублик) клиновидного типа, один из них является главным, другой – ведомым. Между валами расположены ролики, совершающие передвижения в вертикальном направлении, а также вращения в горизонтальном направлении вокруг собственной оси.

Передаточное число в вариаторе данного вида изменяется за счет выбранного положения роликов, а также их радиусов. Иными словами, когда ролик соединяется с маленьким радиусом главного вала и большим радиусом второстепенного вала – происходит переключение на низкую передачу.

Выбор высокой передачи осуществляется в обратном порядке. Переход на прямую передачу происходит в том случае, когда ролик соприкасается с валами в одном радиусе.

Сложная конструкция и отсутствие технологий и материалов, способных выдержать нагрузки в таком устройстве пока заставили производителей отказаться от этого вида вариаторов, но такие автомобили существовали в реальности и выпускались массово, например Nissan Cedric.

Преимущества и недостатки вариатора

Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор – единственный из существующих на сегодняшний день видов КПП позволяет безступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.

Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны. Так же, как и «автоматы» они избавляют водителя от «ручного» труда.

Так что, имеем идеальную коробку передач? Увы, нет. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.

Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. “Спортивный” стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора – спокойное, плавное движение.

Описание вариатора

Вариатор является бесступенчатой трансмиссией с внешним управлением от электронного модуля. Он позволяет автоматически плавно изменять передаточное число. Узел оптимально подбирает передачу, исходя из внешней нагрузки и оборотов с которыми работает двигатель. Благодаря этому удается максимально эффективно использовать мощность силовой установки.

На автомобилях применяются два основных вида бесступенчатой трансмиссии: клиноременная и тороидальная. Первая получила большее распространение и ее часто комплектуются как легковые автомобили, так и кроссоверы.

Клиноременной вариатор был изобретен задолго до начала его использования на автомобилях. Автором первой бесступенчатой трансмиссии является Леонардо да Винчи. Он сконструировал вариатор в 1490 году.

Оценить преимущества использования бесступенчатой трансмиссии на автомобиле водители смогли лишь в 1950-х годах. Однако CVT таких транспортных средств не были надежными и долговечными. Недостатки вариаторов тех лет заставили автомобильные компании отложить выпуск машин с CVT на полстолетия.

Тороидальный тип вариатора редко встречается на автомобилях. Он также бесступенчато меняет передаточное число. Тороидальный вариатор имеет более сложное строение. Его настройка и точность изготовления требуют больших временных затрат. Именно по этим причинам клиноременные бесступенчатые трансмиссии смогли занять 95-97% машин с CVT.

Вариатор ‒ преимущества и недостатки

С каждый днём всё больше и больше автомобилей оснащаются вариаторами, которые обладают порой очень и очень заманчивыми достоинствами не только для водителя, но и для экологии. Рассмотрим же основные преимущества и недостатки данного вида трансмиссии:

Преимущества:

• плавность хода: движение на автомобилях с вариаторами будет исключено от рывков и прочих неприятностей переключения передач;
• постоянное поддержание оптимальной мощности автомобиля;
• меньший расход топлива, как следствие использования оптимальной мощности;
• больший КПД трансмиссии, обусловленный малыми потерями мощности по сравнению с классическими автоматами;
• работа двигателя в наилучшем диапазоне оборотов;
• уменьшение вредных выбросов в атмосферу;
• нехитрая конструкция и меньший вес, нежели у обычных автоматов.

Недостатки:

• требовательность к более частому периодическому обслуживания вариатора, который заключается в быстром износе ремня (не относится к клинноцепным вариаторам). Ресурс ремней ограничен 50-60 тысячами километров, а может и того меньше в зависимости от производителя и модели. В классических автоматах лишь диагностику рекомендуется проводить при пробегах 60-100 тыс. км ( в зависимости от модели);
• ограничение мощности используемых двигателей, как следствие непригодность использования в тяжелых внедорожниках и подобного рода машин;
• несмотря на простоту конструкции, она имеет достаточно малый ресурс, потому общий срок службы их достаточно невелик;
• сложности с сервисным обслуживанием вариатора, которые связаны с 1-ым и 3-им пунктами из списка недостатков и как следствие ремонт узла составляет больше проблем чем его замена, а стоимость замены может составлять от трети до половины стоимости самого автомобиля;
• эффект “подтупливания” вариатора, выражаемый в том, что изменение передаточного числа происходит не мгновенно, а с некоторой паузой в 1-2 секунды.

В конечном итоге, если у вас во главе угла стоит надёжность, то стоит не задумываясь выбирать классическую автоматическую коробку переключения передач. Даже имея более сложное устройство она имеет больший ресурс.

В результате качественная автоматическая коробка стоит больших денег, на фоне их варитор менее дрогой. Однако неоспоримым плюсом данного типа трансмиссий является плавность хода автомобиля, оптимальное использование его мощности, экономичность и бодрая динамика.

Потому имея запас из бесчисленных вариантов передаточного числа мы имеем возможность либо стремительно рвануть с места, используя весь крутящий момент двигателя, либо же очень плавно и спокойно перемещаться, расходуя оптимальный ресурс автомобиля и экономя топливо.

На современном этапе автомобилестроения выявляется тенденция роста числа передач у гидротрансформаторных автоматических трансмиссий. Так последние автомобили представительского сегмента имеют 8-ступенчатые автоматы, что сделано с целью сохранения хорошей динамики и для уменьшения расхода топлива. Вероятно, что с ростом технического прогресса, количество передач будут увеличиваться. Однако при всём этом вариатор имеет такие качества, до которых едва ли дойдёт обычный автомат с ограниченным количеством передач.

Поделиться
Твитнуть
Запинить
Нравится
Класс
WhatsApp
Viber
Телеграмка

Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

• гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
• гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
• фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
• радиаторы (отводят тепло от коробки);
• планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

Принцип работы вариатора и его устройство

Бесступенчатая коробка плавно изменяет крутящий момент в заданных промежутках регулирования. Это достигается за счет ее особой конструкции, которая состоит из следующих компонентов:

• вариатора;
• механизма сцепления;
• аппарата для передачи реверса;
• процессора с исполнительным устройством.

В качестве автоматического сцепления выступают разные виды устройств. Без них крутящий момент сразу же передавался бы на колёса, а так указанный узел будет отвечать за плавную передачу движения. Сцепление может быть:

• центробежным – технология «Transmatic»;
• мокрым многодисковым – представители «Multimatic» и «Multitronic»;
• электромагнитным — вариатор «Hyper»;
• гидротрансформаторным.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Устройство вариатора

Работа вариатора осуществляется с помощью электронного блока. Он отвечает за следующие функции:

• управление сцеплением;
• изменение передаточного отношения между валами вариатора;
• контролирование работы планетарного редуктора;
• обеспечение действия реверсивного аппарата.

К электронному блоку передается информация от множества датчиков. Поэтому его работа взаимосвязана с показателями оборотов двигателя, давления в шинах, ABS и т. д. Сбор информации фильтруется в аппарате, и он автоматически настраивается на нужное передаточное число.

Но вариаторы не могут самостоятельно производить задний ход авто, поэтому для этих целей предусмотрен планетарный редуктор. Принцип действия, которого схож с работой в автоматической коробке.

Водитель при управлении транспортом с CVT проделывает практически те же действия, что и при использовании АКПП. Но они немного упрощаются, он выбирает только режим, а остальное выполняет за него удобное устройство вариатора. Также оно позволяет повторить некоторые манипуляции, возможные в привычных КПП. Например, можно зафиксировать определенное передаточное соотношение. Некоторые водители не чувствуют разгона машины, и потому относят постоянную частоту оборотов коленвала к недостаткам аппарата, но к этому надо привыкнуть и со временем удобство бесступенчатой коробки станет очевидным.

О конструкции

Прежде чем решить, нужно ли водителю авто, на которое установлен вариатор, требуется разобраться, что это такое. Не стоит путать это изобретение с коробкой-автоматом. Он не имеет ступеней, может переключаться за счет этого плавно, без толчков. При этом переключение передачи происходит автоматически, и водителю не приходится принимать в этом участие. Шестерни в этом устройстве тоже нет, оно устроено довольно просто.

Где применяется вариатор?

Эти виды КПП используются на автомобилях, скутерах, мототехнике. Основной особенностью является плавный набор скорости, поэтому его не ставят на мощные машины, способные набрать сотню за несколько секунд. Встретить такую коробку передач можно на водном транспорте, который работает при небольших нагрузках. Иногда агрегат устанавливают на производственные станки.

Разновидности конструкции

Разбираясь, что такое вариатор, стоит учесть, что существует несколько разновидностей данного устройства. Основные типы, различающиеся конструктивно:

• Клиноременный. Он является наиболее распространенным. Коробка оснащается специальными шкивами, связанными друг с другом ремнем. Элементы могут перемещаться по горизонтали, их форма конусообразная, острый конец направлен в разные стороны. Когда двигатель работает, и его обороты изменяются, центробежная сила заставляет ведущий шкив перемещаться и выталкивать ремень, второй шкив в это время тянет ремень на себя. В современных устройствах может применяться электроника: чаще всего это сервоприводы и комплект датчиков. Водитель не замечает во время езды, как меняется передаточное число управляемой им техники.

• Тороидный. Он оснащен конусовидными дисками, направленными в разные стороны. Один диск является ведущим, второй – ведомым. Между собой их соединяют ролики, которые при наборе или уменьшении оборотов мотора перемещаются по изгибу дисков, изменяя таким образом передаточное отношение. Когда ролики контактируют с ведущим элементом по наибольшему радиусу, а с ведомым – по наименьшему, происходит повышение передачи, снижение выполняется наоборот. Если ролики занимают центральное положение, передача осуществляется прямая.

Требуемые инструменты для замены масла

Для того, чтобы замена масла в вариаторе прошла успешно, требуются инструменты из таблицы ниже.

Таблица — Инструменты и материалы необходимые для замены масла

Инструменты и материалы	Примечание
Очиститель	Поддон и магниты следует очистить от старой жижи и мелких металлических частиц
Головка	Размер зависит от конкретного автомобиля. Обычно требуются головки «на 10», «на 13», «на 14», «на 15», «на 16», «на 17»
Вороток	Часто доступ к некоторым креплениям затруднителен. Поэтому желательно иметь удлинитель и трещотку.
Лейка	На некоторых автомобилях для удобства заливки свежей смазки потребуется удлинить лейку маслостойким шлангом
Тара	Емкость зависит от объема сливаемого масла. Обычно достаточно тары на 4-6 литра.
Ветошь	Не оставляющая ворсинок

Что такое вариатор?

Вариатор, variator, CVT (continuously variable transmission) — это бесступенчатая коробка передач или проще говоря — устройство плавно передающее крутящий момент от двигателя колесам. Вариатор расположен между силовым агрегатом и колесами, его особенность в умении плавно и быстро менять скорость вращения ведущего ведомого диска. Вариаторы имеют большую популярность в мотоиндустрии, возможно для многих будет открытием, но на большинстве скутеров, квадроциклов и водных мотоциклов практически всегда устанавливается вариаторная трансмиссия. Вопреки всеобщему заблуждению о том, что вариатор это «ноу-хау» 21-го века, скажу, это устройство отнюдь не ново! Уже в середине прошлого столетия, бесступенчатые коробки передач устанавливали на автомобили и пытались заменить ими стандартные механические аналоги, но история решила по-другому и настоящего успеха и популярности вариатор добился лишь несколько лет назад.

Если говорить о плюсах вариатора, то нельзя не отметить более ровное ускорение по сравнению с АКПП. Разгон автомобиля с вариаторной трансмиссией напоминает набор скорости электрички или троллейбуса, возможно это не самое лучшее сравнение, но лично у меня были именно такие ощущения Что характерно, набор скорости стремительный и без рывков или провалов, все что меняется это уровень шума под капотом, чем больше вариатор разгоняется, тем больше шума издает. Если, к примеру, с места «стартонут» два автомобиля, под капотом одного будет «автомат», а другой будет с вариатором, то скорее всего авто с вариатором вырвется вперед уже на старте, т. к. ему не нужно будет тратить время на переключение передач, без которых автоматическая коробка или механическая просто не смогут развить скорость.

«Автоматы» хорошо подходят новичкам, лучше для новичков могут быть только вариаторы. Они менее требовательны к умениям того кто сидит за рулем и простят даже самые глупые ошибки своего хозяина. На светофоре вариатор не заглохнет, а на подъеме вам не нужно бояться, что машина покатится назад и развалит чей-то новенький «Лексус», фразы при троганьи «Не сдал…» или «Не умеешь трогаться!» — вообще не актуальны. Вы всегда плавно и мягко тронетесь как настоящий профи с многолетним стажем. Наличие всего лишь двух педалей, делает риск «перепутать педали» минимальным, хотя то же самое можно сказать и про авто с автоматическими коробками передач.

Многие противники вариатора одним из существенных недостатков этой трансмиссии считают «жужжание», которое постоянно присутствует независимо от скорости движения. «Гурманы», те кто ценит в автомобиле не только вид, но и звук двигателя и выхлопной — сетуют на автомобили с вариаторами, обвиняя их в неестественности и отсутствии «характера»

Вариаторные авто, как правило, лишены ярко выраженного «рыка», они работают тихо и спокойно, почти как машинки для гольфа Поэтому если для вас важен этот момент, рекомендую обратить внимание на авто с АКПП, а еще лучше на с МКПП, у которых под капотом несколько сотен лошадей и установлена дорогая выхлопная система, умеющая «рычать» в случае необходимости. Лично у меня, было ощущение после первого тестового заезда на авто с вариатором, будто двигатель не работает, а машину просто кто-то стремительно буксирует

Здесь, как говорится, «на любителя», если вы не любите тихой и спокойной езды вариатор вам не подойдет, лучше обратите внимание на заряженную «механику».

Такая особенность вариаторной трансмиссии объясняется особенностью устройства этой коробки. Дело в том, что «умная» электроника настроена таким образом, чтобы не допустить рева мотора и не дать ему работать на пике возможности с максимальными оборотами. Электроника понимает ваше желание ускорится и вовремя оптимизирует работу мотора и трансмиссии, поэтому, давя на педаль газа, вы будете ускоряться, а не засиживаться на одной передач,и издавая дикий рев. Тем, кто не мыслит своей жизни без «механики» в вариаторах предусмотрена функция «типтроника», которая создает эффект переключения передачей как на МКПП. Любителям мощности и высоких скоростей по душе придется функция-аналог «кик-дауна», при которой резкое нажатие педали газа приведет к бешеному ускорению.

Клиноцепной вариант

Здесь уже ремень заменен цепью, а само звено при этом образовано множеством пластин, скрепляющихся цилиндрическими осями. Такой подход обеспечил снижение радиуса изгиба. Для изготовления цепи используется высокопрочная сталь. Когда задействован вариатор на машине этот элемент находится в тесном контакте со шкивами и принимает на себя колоссальные нагрузки. В результате повышается температура до больших значений, и возникает необходимость в охлаждении важных деталей.

Клиноцепной агрегат способен выдать самый большой КПД, если сравнивать с прочими аналогами. Но это приводит к росту конечной стоимости его и автомобиля в частности. Впервые такая конструкция была разработана производителем Audi.

Принцип работы и конструкции вариатора

Проще всего принцип работы вариатора можно рассмотреть на примере самого распространенного типа устройства: клиноремённого.

На валу, который соединён с валом двигателя находится ведущий шкив, выполненный из двух половинок. Половинки могут передвигаться по валу (оси своего вращения). Аналогичный (состоящий из двух половинок) шкив расположен на другом валу, соединённом с приводами колес автомобиля. Этот шкив называют ведомым. Между собой ведущий и ведомый диски соединены ремнём, клиновидным в сечении.

На низких оборотах двигателя половинки ведущего шкива раздвинуты и ремень «провален» к оси вращения, а на ведомом шкиве наоборот: ремень «выдавлен» максимально далеко от оси вращения.

Таким образом, за счёт трения в месте контакта ремня с поверхностями половинок шкивов образуется ремённая передача, схематично изображённая на следующем рисунке.

То есть ведущий вал как бы аналогичен шестерёнке малого диаметра, а ведомый – большого. Соответственно, на малых оборотах угловая скорость ведущего шкива существенно выше, чем ведомого, к которому передаётся максимальное тяговое усилие (и минимальная угловая скорость).

Сдвигает половинки ведущего шкива торцевое усилие, формируемое в зависимости от конструкции вариатора инерционными силами (от роликов внутри одной половинки шкива, перемещающихся за счёт центробежных сил – простейший случай) или гидравликой, получающей команды от электронного блока управления (современные системы).

Помимо центробежных, системы передачи крутящего момента с электронным управлением могут быть электромагнитными или многодисковыми, но наибольшее распространение благодаря доведенности конструкции получили гидротрансформаторы.

На высоких оборотах картина обратная: «шестеренка» ведущего шкива становится большого диаметра (ремень выдавливается к периферии шкива) а у ведомого половинки раздвигаются и ремень «проваливается» к центру («шестерёнка» малого диаметра). Трение, необходимое для изменения расстояния между половинками ведомого шкива и натяжение ремня обеспечивает пружина.

По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.

В них роль составных шкивов выполняют конусообразные диски, а роль ремня – ролики грибовидной формы, имеющие возможность не только вращаться вокруг своей оси, но и перемещаться относительно оси вращения дисков. При различных положениях роликов они по различного диаметра окружностям соприкасаются с дисками, и за счёт этого меняется передаточное отношение между дисками. На практике торовые вариаторы встречаются существенно реже клиноременных.

Казалось бы, если всё так просто и принцип работы устройства хорошо известен, почему на автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно?

Дело в том, что материал ремня, используемый в вариаторах скутеров и снегоходов, не рассчитан на уровень нагрузок, которые возникают в автомобилях. И только современные технологии позволили разработать привод вариатора, выдерживающий высокие нагрузки.

Ремень современного автомобильного вариатора металлический, состоящий из двух металлических лент и вставленных в них набора упругих металлических звеньев.

От ведущего шкива наиболее зажатое в нем звено передаёт толкающее усилие к следующему звену и далее по цепочке. Получается, что такой наборный ремень не тянет, а толкает ведомый шкив и это позволяет передавать на него бо́льшие усилия, чем в обычной клиноремённой передаче. Именно такой тип привода получил максимальное распространение в современных вариаторах.

В некоторых марках автомобилей (прежде всего Audi) встречается привод в виде многозвенной цепи вместо ремня.

Такую передачу ещё называют клиноцепной. В отличие от металлического наборного ремня пятно контакта торцевых участков такой цепи с конусной поверхностью шкивов существенно меньше, и это обстоятельство предъявляет повышенные требования к материалу и сочленениям цепи. У цепной передачи самый высокий КПД передачи усилия от ведущего шкива к ведомому, неплохие показатели долговечности, достаточно простая замена в случае необходимости. Но при этом цепь – достаточно дорогой привод.

К особенностям конструкции вариатора ещё следует отнести необходимость встраивания в устройство механизма заднего хода – прямой реверс шкивов вариатора невозможен. Практически это решается так же, как и в автоматических коробках передач: в конструкции предусмотрен планетарный редуктор.

Когда появился и чем обусловлено появление вариатора

Данная разработка была запатентована в 18 веке. Активно же применять её стали в 1950-1980-хх годах. Использовали в технике, не обладающей такой мощностью как легковой автомобиль (с электрогенераторами, в бензопилах, снегоходах, станках, швейных машинках). Для ТС потребовалось изобрести совершенно иной механизм бесступенчатой трансмиссии. И со временем инженеры решили эту задачу.

Впервые бесступенчатая трансмиссия была установлена на голландские автомобили DAF, сопоставимые с мототранспортом в 1958 году. Позже, в конце 70-х, патент «по наследству» перешёл к Volvo. Концерн попытался усовершенствовать «скромный» вариатор (пойти по этому пути было проще, чем перестраивать всё производство). Ресурса усовершенствованной модели CVT хватало лишь на 30 тыс. км пробега. Спустя годы концерн отказался использовать вариатор в своих автомобилях.

CVT-автоматическая коробка передач для DAF 55, шасси снято с рамы

В 80-х вариатор использовали на автомобилях Ford (модель Ford Fiesta), Fiat (модель Fiat Uno), Subaru. И лишь Субару удалось победить главный недостаток вариаторов – их недолговечность (концерн использовал вместо эластичного ремня в конструкции CVT, толкающий металлосодержащий). Компания Subaru оснастила многие автомобили трансмиссией CVT собственного производства и до сих пор поставляет свою разработку другим производителям.

В 90-х стали устанавливать вариатор и на автомобили класса С (т.е. среднего класса, до этого устанавливался на недорогих и практичных класса В). И всё благодаря непрекращающимся поискам более совершенной конструкции вариатора.

Какие ремни используются в клиноременных вариаторах?

Несколько слов скажем и о ремнях. Безусловно, обычные резиновые ремни, устанавливающиеся на привод генератора, применять нельзя. Они рассчитаны на более низкую нагрузку и будут быстро изнашиваться.

В качестве ремня выступает стальная лента со специальным покрытием, либо несколько этих лент со сложным сечением и нанизанными пластинами.

Такие свойства позволяют передавать толкающее усилие не только частью, которая обращена к ведущему валу (в противном случае такой ремень просто сложился бы).

В некоторых автомобилях применяется стальная цепь, смазывающаяся специальной жидкостью для уменьшения эффекта скольжения. Такая конструкция способна передавать большее усилие и рассчитана на высокие нагрузки, однако и стоимость ее немного выше.

Вредные факторы

Перед тем, как купить машину с вариатором, следует для себя
уяснить некоторые моменты того, чего коробка не любит и это однозначно скажется
на снижении ресурса:

— агрессивную езду;

— движение с непрогретой коробкой;

— монотонные движения в пробках;

— быструю езду по трассе (в таком режиме греется сильнее
всего);

— буксировку другого авто или прицепа.

— пробуксовку колес с резким «зацепом» за твёрдое покрытие.

Если кратко, то вариатор плох тем, что терпеть не может
резкие и монотонные нагрузки и большой крутящий момент. Логично предположить,
что и масса автомобиля тоже играет большую роль. Чем больше вес машины, тем
больше нагрузка на трущиеся части. Однако, это не всегда так. Зачастую крупные
машины с моментными двигателями комплектуются более прочными цепными CVT, как например, Infiniti JX, Nissan Murano и
Nissan
Teana с двигателем 3.5 литра.

Отсюда возникает логичный вопрос. Не слишком многого вариатор от нас хочет? Традиционные автоматы не такие хлипкие. Выбирайте. Просто учитывайте, что за экономичность и полноценную реализацию крутящего момента двигателя бесступенчатая трансмиссия с вас возьмет плату.

Покупка подержанного автомобиля с CVT наиболее опасна, так как проверить остаточный ресурс вариатора безразборным методом невозможно, останется уповать только на то, что предыдущий владелец ездил аккуратно и обслуживал как надо. Есть, конечно, способы самостоятельной проверки вариатора. Но гарантий никто не даст. Даже официальные дилеры полагаются на то, если машина едет без приключений, ошибок нет, значит коробка исправна. Придется жить либо в надежде, либо в ожидании. Уверенность в завтрашнем дне не для владельцев вариатора.