Бесступенчатый вариатор что это такое
Автомат или вариатор: что лучше и надежнее?
Содержание:
Автоматические трансмиссии на автомобилях зачастую называют одним общепринятым наименованием «автомат», однако по принципу действия и конструкции они могут кардинально отличаться друг от друга.
На сегодняшний день существует множество видов автоматических трансмиссий, однако на легковых автомобилях чаще всего применяют коробки передач трех типов: классические гидромеханические автоматические трансмиссии, роботизированные коробки передач, а также бесступенчатые вариаторы, которые часто обозначают аббревиатурой CVT.
Конструктивно все они отличаются и имеют как свои преимущества, так и недостатки. Однако раньше всех широкое распространение получили классические автоматы, которые уже больше 70 лет применяются на легковых машинах.
Следом широко начали устанавливать роботизированные трансмиссии, которые долгое время вызывали скепсис у автовладельцев из-за не очень надежной конструкции. Впрочем, с годами они модернизировались, и кризис недоверия к роботизированным коробкам передач был успешно пройден.
А сейчас все большее распространение на современных машинах начали получать бесступенчатые вариаторы, которые идут по пути, уже когда-то пройденному «роботами». Так что давайте разбираться, что собой представляет вариатор, как он работает, какие у него минусы и плюсы, а также насколько он надежнее и лучше в сравнении с классическим автоматом.
Что такое вариатор и как он работает?
Вариатор — это вид автоматической коробки передач, который передает крутящий момент от двигателя к колесам и способен плавно менять передаточное отношение в некотором диапазоне регулирования. Изменение передаточного отношения может производиться автоматически, по заданной программе или вручную. В автомобилестроении такой тип трансмиссии также обозначают аббревиатурой CVT (Continuously Variable Transmission).
Удивительно, но изобрели вариатор даже гораздо раньше, чем обычные «автоматы», но применяли его все же не на автомобилях. Патент на вариатор был выдан еще в конце XIX века и сначала он использовался для изменения скорости вращения валов на станках.
А первый автомобиль с таким типом трансмиссии появился лишь в 1950-х. Вариатор впервые начал устанавливаться серийно на автомобили марки DAF, которая в те годы производила не только грузовики, но и легковушки. Потом их начали устанавливать на некоторые модели Volvo, а конце 1990-х и начале 2000-х вариатор c фирменном наименованием Tiptronic использовался на младших седанах Audi. Но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.
Вариаторы бывают нескольких типов: клиноременные со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные. Первый тип — самый распространенный. Так что рассмотрим, как он устроен и работает.
Автомобиль, оборудованный такой трансмиссией, на первый взгляд ничем не отличается от машин с обычным автоматом — педалей всего две, и рычаг переключения режимов трансмиссии с положениями P, R, N, D, схожий с машинами с традиционной АКП. Но работает вариатор совершенно по-другому, а именно в нем нет фиксированных передач. Изменения передаточного отношения происходит не «переключениями», а плавно и незаметно, благодаря ремню или цепи, который в разных положениях вращается по специальным коническим шкивам.
В зависимости от диаметра шкивов в месте вращения ремня или цепи меняется и передаточное отношение и изменяется скорость вращения и крутящий момент выходного вала, который дальше передает тягу на приводы и колеса. Поэтому при работе вариатора нет толчков при трогании с места, и тем более нет никаких «переключений передач».
Что такое вариатор на автомобиле – самое простое объяснение устройства, принципа работы и его недостатков
Добрый день, дорогие друзья. Сегодня подробно разберем еще одну автоматическую коробку передач – вариатор. Объясню, из чего он состоит, как работает и почему многие бояться этой коробки. Начнем с самого главного – что это за «зверь».
Что такое вариатор в машине
Вариатор в автомобиле – это автоматическая, бесступенчатая коробка передач. Простыми словами – КПП, которая не имеет фиксированных передач. То есть, в ней нет шестеренок, которые отвечают за передачу крутящего момента от мотора к колесам.
Если в классической АКПП есть определенный набор шестерёнок, которые включаются и выключаются на определенных скоростях и оборотах двигателя, то здесь подобной конструкции нет. Все передачи виртуальные. Они запрограммированы в ЭБУ и в зависимости от определенных условий, происходит «магия» изменения передаточного числа. На приборке вы можете видеть цифры «1», «2», «3» – это индикаторы выдуманных передач, чтобы вам было спокойно, и вы знали, что как бы включена какая-то скорость.
Хотя нет, обманул, есть планетарная передача. Она отвечает за движение автомобиля задним ходом – это задняя скорость. А передача крутящего момента от силового агрегата к колесам происходит через ремень или ролики.
В первом случае – используется ременная или цепная передача. Во втором случае – вместо ремня применяются ролики, он называется тороидальный. Конструктивно такой вариатор немного отличается от клиноцепного или клиноременного (первого варианта).
Роликовая или тороидальная бесступенчатая КПП отличается от классической ременной наличием роликов в механизме передачи момента. Они используются вместо ремня или цепи. В ней конусообразные пластины неподвижные. Изменение передаточного числа осуществляется за счет изменения положения роликов относительно конусных пластин шкивов.
Для общего сведения. Вариаторные коробки первыми стали использовать на мопедах и скутерах. Позже они появились на снегоходах, легковых и грузовых автомобилях DAF.
Как устроен вариатор
Вариаторная коробка в своей конструкции имеет основные элементы:
Это основные части вариатора, которые отвечают за передачу крутящего момента от двигателя до колес, «нетралку» и заднюю скорость.
Кроме этого, есть рычаги и винт. К рычагам присоединены противоположные диски шкивов. Они могут двигаться в осевом направлении, изменяя диаметр каждого шкива, изменяя передаточное соотношение.
Шкивы
Каждый из них состоит из двух конусообразных пластин. Одна из них подвижная, двигается в осевом направлении по шлицам на валу.
Обычно подвижными делаются противоположные пластины двух шкивов. Двигая их, меняется расстояние между пластинами, изменяя диаметр шкива. Разный диаметр – разное передаточное число между ними.
Ремень и цепь
Бывает двух видов:
Клиновидный или клиноременной
Принцип работы вариатора не допускает применение резиновых или тканевых ремней. При прижатии конусообразного диска он может сложиться, переломиться. КПП начнет «буксовать», прервется передача момента от ведущего к ведомому валу. Все закончиться дорогостоящим ремонтом коробки.
Клиновидный ремень бесступенчатой трансмиссии состоит из одной или двух лент. На них нанизаны металлические сегменты в виде «бабочек» (форма может отличаться от производителя коробки передач). Эти сегменты контактируют с пластинам шкивов. От их формы зависит эффективность передачи момента и износостойкость, долговечность ремня.
Решили разобрать ремень вариатора, чтобы показать его устройство (если видео у вас не воспроизводится, напишите об в комментариях)
Клиноцепной
Она состоит из множества пластинок, соединенные цилиндрическими осями. Подобный тип цепи обеспечивает наименьший угол излома, долговечность. При контакте с поверхностями конусообразных дисков, возникает высокая температура. Поэтому цепь омывается дополнительно смазкой, чтобы продлить срок службы её и всему вариатору.
В отличие от клиновидного ремня, цепь обеспечивает высокий КПД коробке, большой диапазон передаточных чисел. Но стоимость его выше, что увеличивает цену вариаторной КПП.
Тороидальный или роликовый вариатор
Здесь вместо ременного механизма используются ролики. Шкивов нет, вместо них два конусообразных диска, расположенных друг против друга. Один закреплен на ведущем валу, второй на ведомом.
В отличие от ремня, диски неподвижные. Между ними находятся подвижные ролики, которые могут двигаться в сторону ведомого или ведущего вала. Изменение передаточного числа происходит за счет уменьшения или увеличения плоскости касания роликов конусообразных дисков. Крутящий момент передается только за счет силы трения роликов и поверхности конусов дисков.
Как работает бесступенчатая CVT коробка передач
Рассмотрим принцип работы двух типов вариаторов – клиноременного и тороидального (роликового) вариатора.
Ременной или цепной
В этом случае принцип работы одинаковый. Отличие только в применении в качестве передачи крутящего момента ременного или цепного привода. Устройство вариаторной коробки не изменяется.
При помощи подвижного механизма, закрепленного на одном из конусов ведущего и ведомого шкива, происходит изменение эффективного диаметра ремня. То есть, на каждом из шкивов меняется внутренний диаметр. Соответственно, изменяется передаточное число между ведущим и ведомым валами.
При возрастании оборотов двигателя, противоположные конусообразные пластины сдвигаются или раздвигаются, каждая на своем шкиве. Они либо выталкивают ремень наружу при их схождении, либо опускают его вниз, при раздвижении. На картинке показано, как меняется передаточное соотношение при разном положении ремня на шкивах коробки.
Как видно, здесь нет фиксированных передач, потому что нет набора звездочек. Поэтому, вариатор может иметь неограниченное число передач, а значит, широкий диапазон передачи крутящего момента.
В современных вариативных коробках все же есть две звездочки или дополнительный планетарный механизм. Он предназначен для фиксации пониженной передачи или первой скорости, чтобы момент передавался не через ремень, а через шестерни. Это бережёт ремень от проскальзывания и шкивы от царапин при старте автомобиля под нагрузкой. Например, при заезде с места на бордюр, подъем в гору с минимальной скорости или буксование в грязи.
Задняя и нейтральная передача
Когда рассматривали устройство вариатора, то говорили, что в его конструкции есть планетарная передача и набор фрикционов. Так вот, все это хозяйство отвечает за «нейтралку» и заднюю скорость.
Ведущий шкив жестко соединен с водилом планетарной передачи. На ведущем валу установлена солнечная шестерня, которая двумя рядами сателлитов связана с коронной шестернёй. Они своими осями соединены с водилом.
Чтобы обеспечить движение автомобиля прямо, нужно зафиксировать коронную шестерню с солнечной шестернёй. За это отвечает первый пакет фрикционов. Он представляет собой набор пластин. Один ряд которых имеет зубья на внешней части,они соединены с коронной шестерней. На втором ряду зубья расположены на внутренней стороне пластины, они жестко связаны с солнечной шестерней. Весь набор пластин может двигаться в осевом направлении по шлицам.
Как выглядят фрикционные диски и как они работают на планетарном механизме
Таких рядов несколько, пластины чередуются между собой. Между ними есть определенный зазор и они свободно вращаются каждый со своей шестернёй. В этот момент включена нейтральная передача. Под действием гидропривода они смыкаются. За счет силы трения между ними, они фиксируя солнечную шестерню с коронной. Теперь вся конструкция движется как одно целое, обеспечивая движения авто вперед.
При включении задней скорости активируется второй пакет фрикционов и ослабляется первый. Второй набор пластин отвечает за фиксацию солнечной шестерни с корпусом коробки.
Таким образом в работу вступают сателлиты. Коронная шестерня вращается в одном направлении, сателлиты в другом. Так как они жестко связаны с водилом, то оно вращается в противоположном направлении относительно входного вала. Это обеспечивает движение автомобиля задней скоростью.
Видео: Как работает задняя и нейтральная передача в вариаторе
Тороидальный вариатор
Как известно из его устройства, он имеет два неподвижных конуса, направленных друг против друга. Между ними вращаются ролики, которые изменяют свое положение относительно этих конусов.
Механизм изменения положения роликов у каждого производители свой. В некоторых моделях происходит поворот роликов относительно оси конусов. В других вариаторах ролики смещаются вдоль оси вала, а их поворот относительно конусов происходит за счет прижатия к ним. Ролики самостоятельно изменяют свое положение в плоскости за счет центробежной силы.
Недостатки вариаторов
Достоинства CVT
Подведем итог
Многие автолюбители боятся подобных трансмиссий. Зная устройство и принцип работы вариатора, можно легко понять автовладельцев, так как вы знаете, почему у него так много противников. Плюс ко всему, подобная коробка имеет достаточно недостатков. Все они носят финансовый характер, то есть, все что связано с ней, несет затраты больше, чем другие типы КПП.
Например, обрыв ремня приведет к капитальному ремонту вариатора. Чаще её нет смысла ремонтировать, слишком дорого. Многие после этого ищут коробки на разборках, где никто не дает гарантию на них.
Вы являетесь счастливым обладателем вариатора? Напишите в комментариях, как вы с ней живете. Всем будет полезно узнать об этом.
Добавить комментарий Отменить ответ
Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.
Что нужно знать автовладельцу о трансмиссии? Какой вариатор CVT самый надежный – с ремнем или цепью?
Из сегодняшней статьи вы узнаете, что называется автомобильной трансмиссией, какой вариатор самый надежный, а также, какими особенностями обладает вариаторная (CVT), автоматическая (АКПП) и роботизированная (РКПП) коробки передач. Кроме того, в публикации простыми словами рассказано о том, нужно ли прогревать тот или иной тип трансмиссии перед поездкой, для чего необходимы виртуальные передачи вариатору, какая коробка самая “скорострельная”, чем шрус лучше кардана и, почему автопроизводители все чаще устанавливают на свои модели дорогой двухмассовый маховик?
Автомобильная трансмиссия — это комплекс агрегатов и узлов, предназначенных для обеспечения передачи крутящего момента от двигателя транспортного средства к колесам ведущей оси. Кроме того, автомобильная трансмиссия позволяет изменять направление вращения и изменять величину тяги на колеса.
Первые коробки передач, которые начали устанавливать на современные автомобили, были механическими. Позднее стали задействовать гидромеханические, но во все времена наиболее простым устройством, изменяющим передаточное отношение трансмиссии, считался бесступенчатый вариатор (CVT — Continuously Variable Transmission). Конструкция классического вариатора довольно простая: один элемент — раздвигает конуса и ремень, а другой соединяет два вала (выходной и входной), благодаря чему обеспечивается широкий диапазон отношений передачи. Впрочем, простота не всегда является синонимом надёжности и долговечности.
ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ О ДВУХМАССОВОМ МАХОВИКЕ?
Маховик расположен между трансмиссией и силовым агрегатом. Первые маховики изготавливались из чугуна, имели плоскую поверхность, а также зубчатый венец по всему диаметру, который обеспечивал надежный контакт с ведомым диском сцепления и шестерней стартера. Сегодня в современных моделях автомобилей, которые оснащаются механическими коробками переключения передач (МКПП) все чаще находит применение двухмассовый маховик. Одна часть такого маховика жёстко соединена с фланцем коленчатого вала, а другая, взаимодействующая с диском сцепления, проворачивается относительно первой. Эти части жёстко соединены ограничительными пружинами, выполняющими функцию демпфера крутильных колебаний. Они незаменимы при функционировании трансмиссии с двигателями высокой мощности. Справочно заметим, что некоторые автолюбители при замене двухмассового маховика стремятся установить обычный, но большинство специалистов не находят подобное решение оправданным.
НУЖНО ЛИ ПРОГРЕВАТЬ КОРОБКУ ПЕРЕДАЧ?
В отличие от силового агрегата, набирающего оптимальную рабочую температуру на холостых оборотах, детали трансмиссии, особенно автоматической (вариатор CVT и автомат АКПП), разогреваются в результате трения только с началом движения автомобиля. Поэтому, как рекомендуют многие автоспециалисты, прогревать автоматическую трансмиссию (АКПП, РКПП и CVT) – необязательно. Обязательным для автовладельцев является то, что в первые минуты движения на машине (до 3-5 минут, в зависимости от времени года), которая оснащена вышеперечисленными коробками передач, не следует давать трансмиссии резкие нагрузки, причем это же условие также относится и к мотору.
ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ “МОКРОЕ” СЦЕПЛЕНИЕ ОТ “СУХОГО”?
Чтобы избежать выхода из рабочего состояния накладок ведомого диска сцепления, трансмиссионный узел должен быть сухим. Попадание капель антифриза или моторного масла исключается. Правда, многим известно, что в мотоциклах широко используется сцепление многодисковой конструкции, функционирующее в масляной ванне. С появлением преселективных коробок передач в автомобилях появилось «мокрое» сцепление. Впрочем, известны конструкции, в которых преселективная трансмиссия взаимодействуют с двойным сухим сцеплением. Этот тип конструкции пользуется у автомобилистов особой популярностью. В трансмиссиях с вариаторами и гидромеханическими АКПП многодисковые мокрые сцепления устанавливает большинство производителей.
КАКОВА МИССИЯ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА?
Основное предназначение гидротрансформатора в автоматических коробках переключения передач – это изменении крутящего момента и частоты оборотов выходного вала трансмиссии. Этот показатель может быть нулевым, когда автомобиль стоит на месте, или совпадающим с частотой оборотов коленчатого вала двигателя, что происходит при блокировке. При этом крутящий момент может возрастать благодаря реакторному колесу, в следствии чего, момент повышается, а обороты на выходе снижаются согласно закону сохранения энергии.
ЧТО ТАКОЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ШАРНИР?
Шрус, или шарнир равных угловых скоростей предназначен для компенсации перемещения валов трансмиссии, как осевых, так и угловых. Данные шарниры, как правило, устанавливаются внутри, на приводах ведущих колес, где нет необходимости в рабочих углах более 25 градусов. В наружных шарнирах с большими углами использованы конструкции Lobro/Loebro и GKN. Сегодня популярность набирают триподы, или трехшиповые шарниры. Это ещё одна разновидность шруса. Шлицевой конец вала привода со стороны внутреннего шарнира оборудован трехшиповой ступицей. На шипах имеются игольчатые подшипники со сферическими поверхностями наружных колец. Таким образом, в процессе функционирования передней подвески, обеспечивается перемещение подшипников по продольным пазам корпуса шарнира. При этом относительно подшипника у шипов могут быть различные положения.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ШРУСОВЫЕ КАРДАНЫ?
При разработке автомобилей инженеры, наряду с обычными карданными валами, используют конструкции со шрусами. Чаще всего они устанавливаются в автомобили с задним приводом. Есть и полноприводные версии, то есть шарниры обеспечивают привод передней оси и заднего моста. Ранее разработкой и установкой таких валов занимались тюнинговые ателье, сегодня их применение стало серийным. Справочно заметим, что новая модель АвтоВАЗа — Лада Нива Тревел, компонуется приводными валами передней оси и заднего моста со шрусами.
КАКОЙ ВАРИАТОР ПРОЩЕ И НАДЕЖНЕЙ – С ЦЕПЬЮ ИЛИ РЕМНЕМ?
На многие современные модели таких марок, как Ниссан, Митсубиси, Рено и Лада штатно устанавливают бесступенчатые клиноременные вариаторы CVT (например, от компании Jatco). Именно клиноременные вариаторные трансмиссии наиболее распространены на сегодняшний день. При грамотной эксплуатации ремень вариатора может выдержать до 150 тысяч километров пробега. Клиноцепные вариаторы используются заметно реже, они рассчитаны на более высокие нагрузки, поэтому и отличаются длительным ресурсом (200-250 тысяч километров пробега и более). Зачастую клиноцепные вариаторы устанавливаются на современные модели таких марок, как Субару, Ауди, Киа/Хендай.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ ВИРТУАЛЬНЫЕ ПЕРЕДАЧИ БЕССТУПЕНЧАТОМУ ВАРИАТОРУ?
Подобное решение не имеет под собой технического основания (в большей степени – это маркетинговый ход автопроизводителя). Все зависит от пожеланий автомобилистов, на которых и сделано ударение в словосочетании “виртуальные передачи”. Как правило, все современные бесступенчатые вариаторы CVT не производят монотонного звучания при выборе той или иной передачи, вся процедура переключения скоростей происходит бесшумно.
В свою очередь отметим, что функция виртуального переключения, добавляет звуковое сопровождение при изменении скоростей селектором трансмиссии. Дело все в том, что при переключении селектора вариатора, происходит “ручное” изменение оборотов двигателя, благодаря чему появляется отчетливый звук моторного “рыка”. Однако, о каком-то уменьшении расхода топлива или увеличении отдачи от силовой установки не стоит и мечтать.
В завершении добавим, что наиболее “скорострельными” в процессе переключения передач на сегодняшний день по праву считаются роботизированные трансмиссии ДСГ/DSG (Direct Shift Gearbox), оснащенные двумя сцеплениями. Дело в том, что в таких коробках передач за четные и нечетные скорости непосредственный ответ несут отдельные первичные валы с дисками сцепления. Таким образом, в процессе езды на первой передаче, второй вал уже вращается на второй скорости, благодаря чему переключение осуществляется за доли секунды, а рывки или вибрации при смене передач совершенно не чувствуются. Однако такое происходит при последовательном переключении скоростей. В том случае, если происходит скачкообразное переключение сразу на несколько скоростей (например, с 3-ей на 7-ю или наоборот), то скорость смены передач будет ощутимо ниже, так как роботизированная трансмиссия попросту не способна предугадать, в какой период времени и, на сколько резко автомобилист нажмет на педаль газа.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!