В автомобильной промышленности случаются достаточно существенные изменения. Каждый год разрабатывают новейшие устройства и системы, облегчающие процесс вождения и улучшающие качество поездок на автомобилях. Заменяются более современными решениями и автоматические КПП. Сейчас, наряду с традиционными гидротрансформаторными АКПП, производители оснащают новые модели вариаторной трансмиссией. Давайте посмотрим, что представляет собой коробка-вариатор, как она работает, какими преимуществам и обладает.
Появление CVT
Автопроизводители преподносят вариатор как новинку, но бесступенчатый вариатор был придуман и разработан много лет назад. Первая идея пришла в талантливую голову Леонардо да Винчи в 1490-м.
Однако воплотить в реальность ее смогли только в 1950 году. Первый легковой автомобиль, штатно оснащенный коробкой-вариатором – DAF 600. Сама трансмиссия получила название “Вариоматик”. Затем данную трансмиссию стали применять в “Вольво”.
Отличие вариатора от других трансмиссий
В современных механических коробках пять и более передач. В гидротрансформаторных АКПП – шесть и более. А в вариаторе привычных ступеней нет. Но это не вся разница. Чтобы прояснить ситуацию, нужно рассмотреть принцип работы системы. Так мы сможем понять, чем же удобны вариаторные трансмиссии.
В привычных КПП со ступенями имеется один серьезный минус – это фиксированные передаточные числа, которых иногда в реальных условиях недостаточно. Даже если двигаться по абсолютно ровной дороже, мотор при разгоне преодолевает силу инерции. Затем после набора идеального соотношения оборотов и передаточного числа ДВС разгоняет автомобиль. Далее выбранная передача становится низкой. Чтобы ее повысить, нужны высшие ступени, а в традиционных КПП существует только определенное количество передач. Кроме того, при переходе на высшую передачу ощущается рывок. Поэтому у инженеров возникло решение – они убрали ступени из системы трансмиссии. В результате менеджеры в автосалонах сегодня и предлагают машины с вариаторами. Реклама говорит, что смена передач в вариаторах происходит без каких-либо рывков. И это действительно так.
Данный механизм меняет крутящий момент постепенно на двух дисках или шкивах – ведомом и ведущем. Движение начинается плавно в отличии от других типов КПП. Автомобиль с вариатором похож по ощущениям на мощный электромобиль. Скорость растет плавно. При этом нет никакого постороннего шума. Считается, что автомобиль с вариатором быстрее разгоняется.
Кроме того, вариаторная трансмиссия весьма и весьма существенно упрощает управление. С этой КПП справится даже начинающий автовладелец. Данный вид трансмиссии не реагирует на стиль вождения, а двигатель не сможет заглохнуть на светофоре. Даже при быстром наборе оборотов мотор работает очень тихо. Если нажать педаль газа полностью, то автомобиль молниеносно ускорится без характерных звуков.
Некоторые водители ощущают дискомфорт от того, что работа двигателя не слышна, и ДВС никак себя не проявляет при смене скоростей. Но это не недостаток.
Ведущие автобренды уже давно наладили выпуск авто с вариаторами. Чтобы выделять конструкции из общей массы, каждый производитель дате свой системе названия. Так, коробка-вариатор “Хонды” имеет название – Autotronic. “Тойота” называет эти механизмы системой Multidrive. X-Tronic и Hyper – это вариаторы “Ниссан”.
Устройство вариатора
Итак, это механический агрегат, главная задача которого – передавать крутящий момент от двигателя колесам автомобиля бесступенчато. В некотором смысле это АКПП, но устройство в корне отличается.
Классический вариатор представляет собой два шкива. Они могут раздвигаться. Шкивы соединены между собой клиновидным ремнем. Коробка-вариатор в современном автомобиле устроена немного сложней, потому-то имеется необходимость в задней и пониженных передачах. CVT, или вариаторная трансмиссия, устроена следующим образом.
Раздвижные шкивы – это так называемые “щеки”, установленные на одном валу. Они приводятся в действие от гидравлического цилиндра, сжимающего диски в зависимости от оборотов коленчатого вала или по сигналу от управляющего блока. Но вариатор и коробка--робот – это все-таки разные вещи.
Разновидности приводов
Изначально для соединения шкивов использовался ремень из резины. Он отличался очень низкой долговечностью – его ресурс составлял всего 50 тысяч километров. Ремень отличался недостаточной для эффективной работы, малой гибкостью и небольшим углом изгиба. Поэтому элемент не позволяет регулировать соотношение оборотов двигателя широко. Затем стали использовать более гибкие металлические клиновидные ремни. Вращение передается за счет трения.
Ремень клиновидный изготавливается из металлических лент, на которые нанизаны стальные пластины. Эти элементы расположены плотно между собой. Верхняя часть пластины имеет конусообразную форму. В основании имеется паз, куда устанавливают металлические ленты.
При создании моделей “Мульти-” и “Лайнтроник” инженеры пошли еще дальше и стали использовать в коробке цепь. Это клиноцепные варитаоры. Цепь изготавливается из пластинок, которые между собой соединены осями. Конструкция отличается большей гибкостью. Момент передается торцевой частью цепи при ее контакте с коническим диском.
Для передачи крутящего момента с двигателя на трансмиссию используется гидротрансформатор. Дифференциал служит для того, чтобы распределить мощность по ведущим колесам. Задняя передача выполнена в виде планетарного механизма. Также в устройство входит гидронасос и управляющая система.
Принцип действия
Клиноременной вариатор работает следующим образом. Изменяется диаметр шкивов в зависимости от режима, на котором работает двигатель. Диаметры шкивов меняются посредством специального привода. В начале движения ведущий элемент имеет самый малый диаметр, а диски разжаты максимально. При этом ведомый диск имеет максимально возможный диаметр. Когда обороты начнут расти, ведущий шкив увеличит диаметр, а размер ведомого уменьшится. Соответственно, снижается и передаточное число.
Когда водитель станет нажимать на акселератор, а двигатель будет набирать обороты, то ведущий шкив увеличивается в диаметре, а ведомый – уменьшается. Затем при разгоне коробка-автомат вариатор будет поддерживать оптимальный режим двигателя, при которых можно реализовать мощность и лучшую динамику.
Тороидный вариатор
В отличие от клиноременных и клиноцепных конструкций, в этой коробке нет ни цепей, ни ремней. Движутся диски, которые используются вместо шкивов. Работа осуществляется за счет роликов, которые создают крутящий момент между дисков.
Передаточные числа меняются, когда ролики корректируют положение и радиусы. Поворот осуществляется при помощи отдельной системы. Ролики могут менять силу прижатия к дискам. В каждом вариаторе этого типа применяются свои устройства и технологии. Яркий представитель – коробка-вариатор “Ниссан X-Tronic”. Здесь реализовано гидравлическое управление роликами. Ролики перемещаются вверх и вниз. Нужно сказать, что этот вариатор встречается довольно редко. Но считается, что будущее именно за этими системами.
Вариаторы “Ниссан”
Модельный ряд марки укомплектован тремя видами вариаторных трансмиссий – это CVT7 и два варианта CVT8. В чем их особенности? Ниже рассмотрим каждый из этих типов коробок.
CVT7
Это не совсем вариатор, а гибридная система. В ней сочетается двухступенчатый классический автомат и вариаторная трансмиссия. За счет такого симбиоза удалось получить небольшие габаритные размеры и широкий диапазон передаточных чисел. Эту модель можно встретить на различных моделях. Это “Сентра”, “Тиида”, “Жук”. Также установлена коробка-вариатор на “Кашкае” с двигателем 1,2 л. Механизм выдерживает крутящий момент до 180 Нм.
CVT8
Данный агрегат может изготавливаться в двух исполнениях. Первый вариант создан для двигателей со средним объемом, при этом предел крутящего момента составляет – 250 Нм. В данном механизма применяется стальной ремень. Эту трансмиссию можно встретить на автомобилях “Ниссан Кашкай”, “Икс-Трейл”, “Жук ”, а также “Жук Нисмо” с моторами объемом два литра.
Для более мощных моделей представлено второе исполнение данного вариатора – он способен переварить крутящий момент в 380 Нм. Модель предназначена для серьезных двигателей от 3 литров и более и дизельных моторов. В качестве приводного механизма используется цепь. Только она способна выдерживать существенные нагрузки от маховика двигателя.
Вариаторы Toyota
Коробку-вариатор “Тойота” устанавливает на свои автомобили с 2006 года. Первые модели K310 и K311 комплектовались с двигателями объемом в 1,5 и 1,8 л. С 2013 года модели Axio и Fielder устанавливают на авто любых комплектаций вне зависимости от мотора. Агрегат представляет собой классический клиноременной вариатор.
Устроена эта коробка передач (автомат-вариатор) достаточно просто. Имеется два шкива, клиновидный ремень, который соединяет шкивы. Ремень – металлический. Для передачи крутящего момента применяется гидротрансформатор. В целом это полостью классическое устройство.
Недостатки
Любые изобретения имеют различные минусы. Вариаторы тому не исключение. Слабые стороны производители пытаются устранять, но владельцам или потенциальным владельцам стоит знать о них:
- Коробки не устанавливаются на авто с мощными моторами, хотя уже имеются варианты, способные переваривать серьезный крутящий момент. В случае поломок ремонт выльется в круглую сумму. Кроме того, ремонтируют такие узлы не на всех станциях.
- Работа агрегата зависит от множества датчиков, так как управляется электроникой. Если хотя бы один из датчиков выйдет из строя, это приведет к неверной работе всей системы. Аппарат также требует заливки специальных жидкостей и постоянного контроля уровня.
- Данная трансмиссия при эксплуатации испытывает достаточно серьезные нагрузки. Есть ограничения по буксировке, а также по движению с прицепами. Однако, отзывы о коробках вариатор в целом положительные.
Преимущества
Первое и самое важное – это комфорт эксплуатации автомобиля. Отзывы говорят, что автомобиль движется плавно – разгон быстрый, без рывков. При торможении также рывков нет. Показатели стабильны даже при достаточно долгой езде.
За счет более оптимальных нагрузок на двигатель, а также хорошо продуманной работы агрегата можно экономить топливо. Отзывы - тому подтверждение. Также владельцы говорят, что вариатор обеспечивает безопасность при движении на льду – пробуксовка колес исключена. Авто на CVT едет тише, чем аналоги с другими КПП.
Заключение
Итак, мы выяснили, как устроена данная трансмиссия, какие имеет она особенности и преимущества. В целом отзывы о коробках-вариаторах положительные. Автомобили действительно плавно начинают движение, с ними нет проблем на скользких дорогах. Новички быстро осваивают эту коробку. CVT достаточно надежны, если не нарушать правила эксплуатации. Есть миф, что разгон медленнее, чем на АКПП. Но это субъективное мнение. На практике автомобиль с вариатором разгоняется так же быстро, как и на механической коробке передач.
