Что такое вариатор (коробка CVT), устройство, принцип работы

ОСОБЕННОСТИ АКПП И ВАРИАТОРА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Объективнее всего сравнивать вариатор и автомат, установленные на различные модификации одного и того же кузова одной марки автомобиля. В таком случае можно провести основательное сопоставление по ряду факторов и сделать соответствующие выводы:

начало движения/старт с места. В момент старта нет отличий коробки автомат от вариатора в плане функционирования самих трансмиссий и ощущений от вождения в целом, поскольку на этом этапе конструктивные различия ещё себя не проявляют. При аккуратной работе с педалью акселератора автомобили, оснащённые обеими КПП, стартуют плавно и без рывков;

У самых первых вариаторов представителей немецкой автомобильной промышленности был недочёт в виде излишне медленного переключения, и, как следствие, несоответствия реальных данных о разгоне тем, которые были заявлены в паспорте транспортного средства. Впоследствии инженерами эта проблема была устранена, и по своим техническим характеристикам вариаторы перестали проигрывать АКПП.

движение в городском цикле/движение по трассе. По этому критерию вариатор слегка опережает аналог, но это вовсе не означает, что ездить на авто с автоматом – это дискомфорт.Вопреки множеству домыслов, у автоматической коробки передач нет каких-то непонятных толчков при переключениях – смена скоростей происходит незаметно для водителя вне зависимости от обстановки, в которой эксплуатируется автомобиль. Исключение составляют лишь неисправные экземпляры. Тоже самое касается и коробки-вариатора. Они и были спроектированы и выпущены для увеличения плавности хода, и со своей задачей справляются успешно, потому как тут переключений формально не происходит вообще;

• расход топлива. Существует мнение, якобы на автомобилях с автоматической коробкой этот показатель всегда больше, если сравнивать с аналогами, в том числе, и с вариатором. Как показывает практика, разница в расходе топлива, особенно в автомобилях со старыми атмосферными и компрессорными ДВС, обусловлена практически полностью только литражом самого двигателя. Если и существует различие между вариатором и автоматической трансмиссией, составляющее 0,3-0,5 литров топлива, расходуемых на 100 километров, в пользу первого, то это скорее погрешность, нежели объективная разница;
• динамические характеристики. По этому показателю всё же необходимо признать некоторое превосходство автоматической коробки над вариатором, поскольку своего рода «толчок», даваемый автомобилю с АКПП при каждом последующем переключении, заставляет его разгоняться быстрее. Впрочем, это нельзя обозначить ни как плюс, ни как минус вариатора, поскольку он изначально разрабатывался для комфортной и размеренной езды, и интегрировался в автомобили, предназначенные в подавляющем большинстве для тихих семейных поездок;

Таким образом, вождение автомобиля с автоматической трансмиссией всё-таки будет отличаться от езды на таком же экземпляре, но с вариатором

Однако отличия будут заключаться лишь в некоторых динамических характеристиках, что для большинства автопользователей не так уж и важно. Тем не менее, для любителей использовать свой авто в качестве спортивного, будет предпочтителен вариант с АКПП как более быстрый

Для тех, кто отдаёт предпочтение комфорту, плавности хода и переключений, вариатор будет выбором более оптимальным.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Устройство механической коробки передач

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

Клиноцепной вариатор

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Как ездить на вариаторе

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

• «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
• «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Отличия от автомата

Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.

Отличие вариатора от классической АКПП – видео

В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.

Долговечность

О проблемах Audi с коробками Multitronic производства Luk слышал, наверное, каждый, кто хоть немного интересуется автомобилями. В CVT старого типа (1999-2006 гг.) постоянно сбоит управляющая электроника, выходит из строя механическая часть и преждевременно изнашивается цепь. Примечательно, что цепь использовали как раз для того, чтобы передать более высокий крутящий момент, но инженеры просчитались с ее прочностью. Со временем Немцы существенно доработали свои коробки, но проблемы все еще встречаются. Не вызывают доверия и другие немецкие вариаторы, например, ZF VT1-27T, применявшиеся в Mini R50/R53, и Mercedes 722.7/722.8 для моделей A/B-класса.

Гораздо меньше хлопот доставляют японские конструкции. Хотя, вариатор Jatco, используемый в различных моделях Nissan (например, Qashqai), тоже относится к группе риска. Общая проблема коробок CVT – это ограниченная доступность запасных частей и нежелание некоторых механиков связываться с вариаторами. Бесспорный лидер по части надежности – вариаторы Toyota (Lexus).

Бесступенчатая автоматическая коробка, несмотря на сравнительно простую конструкцию, довольно сложная и дорогая в эксплуатации. В дополнение к неисправностям электроники и ремней/цепей встречается и преждевременный износ маховика. Стоит отметить, что двухмассовый маховик используется лишь в некоторых автомобилях с CVT (Ауди).

Греть или не греть вариатор?

Для того, чтобы разобраться в вопросе прогрева CVT Ниссан, надо понимать, что происходит с агрегатом при отрицательных температурах. Указанный узел состоит из комплекса металлических деталей, резиновых, пластиковых сальников и прокладок, а также смазочного материала.

Если температура опустилась ниже 0, вариатор необходимо греть

При значительном снижении температуры смазочный материал будет более густым. Как итог, произойдет снижение эффективности смазки при запуске вариатора, что будет сопровождаться повышением нагрузки на все механизмы устройства. Также происходит сжимание металла, пластика и резины во всём агрегате. При температуре менее пятнадцати градусов ниже нуля, отмечается работа CVT Ниссан с толчками до момента полного прогревания.

Можно сделать вывод, что проблемы с вариатором Ниссан без предварительного прогрева зимой неизбежны. Правильная эксплуатация CVT подразумевает запрет эксплуатации CVT без применения предпускового обогревателя при температуре ниже минус тридцати пяти градусов.

Правильный прогрев вариатора Ниссан

В предыдущем пункте стало понятно, что прогревать CVT необходимо. Теперь разберемся, как прогревать вариатор Ниссан зимой правильно. Ни в коем случае нельзя использовать методики по аналогии с автоматической коробкой передач, это будет сопровождаться с проявлением новых проблем. Доступны несколько правильных вариантов по прогреву вариатора Ниссан. Далее рассмотрим каждый в отдельности.

Конструкция вариатора

Первый вариант – это прогрев в движении. Он предполагает старт автомобиля сразу после запуска. При этом необходимо ограничить обороты двигателя, а также избегать резких ускорений и торможений. После разогрева можно эксплуатировать вариатор Ниссан в стандартном режиме.

Второй вариант предполагает прогрев CVT на стоянке. В этом случае понадобится запустить силовой агрегат и ожидать от пяти до двадцати минут, в зависимости от температуры окружающей среды. Ждать следует до набора двигателем рабочей температуры. Дело в том, что вариатор Ниссан обогревается непосредственно от работающего мотора до момента начала движения автомобиля. Указанный способ будет удобен владельцам машин с установленным автозапуском, так как не возникает проблем с затратой дополнительного времени.

Если температура регулярно опускается ниже -10, лучше установить предпусковой обогреватель

Третий способ считается самым рациональным и правильным среди экспертов. Правильным подходом является комплексное прогревание автомобиля, которое предполагает использование стояночного набора температуры и в процессе движения.

Данные прогрева вариатора в зависимости от температуры

• 0 и выше – прогревание не требуется;
• 0 – 5 – в течение 3-4 минут на движущемся автомобиле;
• 5 – 10 – порядка пяти минут как на стоянке, так и в движении;
• 10 – 15 – в пределах от 5 до 10 минут не трогаясь с места и от 10 до 15 минут после старта машины;
• 15 – 23 – разогрев мотора на стоянке на протяжении 10-15 минут с последующим набором температуры в движении в течение 15-20 минут;
• 23 – 30 – от 15 до 20 и от 20 до 30 минут соответственно на стоянке и в движении;
• 30 – 35 – эксплуатации CVT осуществляется только при наличии необходимости, с предварительным прогревом на стоянке в течение получаса и дальнейшим набором температуры после старта с места на протяжении сорока минут;
• менее 35 – эксплуатация не рекомендуется.

Разобранный вариатор

В Финляндии используется альтернативный способ прогрева вариатора Ниссан. Для этого агрегат оснащается электрическим подогревом, который записывается непосредственно от электросети через стандартную вилку. Набор температуры происходит в автоматическом режиме, с поддержанием рабочих параметров. Указанные модели автомобилей Ниссан отличаются характерными прорезями на бампере.

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.

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.

Минусы вариатора

Перечень того, чем отличается вариатор от АКПП в худшую строну:

• очень часто качественный ремонт могут выполнить только официальные дилеры, что повышает стоимость, а также усложняет проведение технического обслуживания в случае провинциального города;
• замена ремня имеет высокую стоимость;
• электроника сложней в отличие от автоматической коробки передач, поэтому не так много специалистов берутся за ее ремонт и перепрошивку.

Во время эксплуатации разрешено заливать масло, только предназначенное для конкретной модели автомобиля. Достать его в небольших городах является проблемой. Заливание схожего по свойствам масла может вызвать усиленный износ и серьезные неисправности.

Отрицательные стороны машин с коробкой CVT

При множестве плюсов, автомобили, оборудованные коробкой передач вариаторного типа, пока не завоевали соответствующей популярности среди потребителей. Многие автомобилисты не решаются садиться за руль таких машин, т. к. вариаторы не лишены существенных недостатков:

• автомобили, оборудованные бесступенчатыми трансмиссиями, не могут ездить на длительные расстояния при максимальной скорости и мощности движка;
• большая прихотливость вариатора требует частой замены трансмиссионного масла и масляного фильтра (в среднем через 30 000 км пробега);
• чтобы увеличить срок эксплуатации клиноременной передачи, необходимо использовать дорогостоящую смазочную жидкость;
• коробка-вариатор быстро выходит из строя при интенсивном, грубом стиле вождения, резких поворотах, экстренном торможении;
• коробка передач CVT устанавливается на автомобилях с силовым агрегатом, мощностью не более 220 л. с.;
• высокая стоимость сложных ремонтных работ вариатора;
• после прохождения каждых 120 тысяч км рекомендуется менять дорогостоящий металлический ремень на новый экземпляр;
• дефицит запасных частей для CVT коробки передач;
• недостаточное количество квалифицированных автомехаников, разбирающихся в особенностях новых коробок передач;
• сложная система управления – устройство теряет стабильность при выходе из строя любого электронного датчика.

Автолюбители, привыкшие развивать большие скорости на машинах, оборудованных АКПП и МКПП, не спешат пересаживаться на автомобили с новым устройством.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Принцип работы вариатора на автомобиле

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в плавной смене скоростей (передаточного числа) как при повышении, так и при снижении скорости. Безусловно, большую работу делает компьютерная программа, которая и создает ступени, но они запрограммированы для ручного управления (при движении по снегу или грязи, когда скорость не имеет значения, а важна только максимальная тяга). Сама же коробка ступеней не имеет, это обеспечивает передачу усилий от коробки к колесам намного точнее.

В настоящее время существует два типа строения вариатора:

• Клиноременный. Таком вид устанавливают на 95 % авто с CVT.
• Тороидный. Практически не используются в настоящее время из-за сложных настроек и строения.

1. Клиноременные вариаторы — самые популярные типы трансмиссии, используются в автомобилях марок Infiniti, Audi, Nissan и пр. Давайте рассмотрим принцип их работы.

   Осуществляется передача трансмиссионного числа от главного (ведущего) шкива (который связан с силовым агрегатом) к ведомому (который связан с приводом и колесами) по принципу ременного сообщения.

   Смена передаточного числа происходит по принципу изменения диаметра шкивов. Изготовитель сделал их разборными, а не сплошными, состоящими из двух частей конической формы, обе части посажены на вал и могут сходиться и расходиться. Диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом изменяется в зависимости от скорости и нагрузки.

   Попросту говоря, принцип работы заключается в следующем: когда автомобиль трогается, мотору нужно большое усилие, чтобы начать движение колес. Чтобы снизить нагрузку двигателя до минимума, ведущий вал должен быть самого маленького диаметра (конусы разводятся в месте соприкосновения). Диаметр ведомого вала в этот момент должен быть, напротив, максимальным (конусы сводятся). За счет этого ведущий шкив проделывает несколько оборотов, чтобы ведомый сдвинулся всего на один (максимальное число). Этот процесс намного снижает нагрузку на силовой агрегат, что значительно облегчает ему работу.

   После набора скорости передаточное число уменьшается (это необходимо для снижения тяговой силы, но при этом происходит увеличение оборотов на ведомом шкиве). Принцип работы: диаметр ведущего рола увеличивается (конусы сходятся), а у ведомого, напротив, расходятся.

   При максимальном диаметре ведущего шкива и наименьшем ведомого, первый один раз оборачивается, а второй за этот промежуток делает несколько оборотов (из-за этого скорость его вращения наибольшая). Но в этом случае нагрузка на двигатель намного выше.

   Вывод: трансмиссионное число достигается по принципу изменения диаметров двух шкивов и ременной передачи (между ними).

2. Принцип работы вариатора на автомобиле тороидного типа принципиально отличается от предыдущего. Передача тяги осуществляется при помощи роликов, зажатых между шкивами. Шкивы имеют форму тороида (из-за чего имеет такое название) и располагаются на одном стержне.

   Принцип действия: чтобы тороидный вариатор сменил передаточное число, роликам необходимо изменить свое положение. Для наибольшей тяги зажимы роликов нужно повернуть по направлению к ведомому шкиву, такое расположение сведет диаметр контакта ролика и шкива к минимуму, в то же время у ведомого ролла диаметр будет наибольшим.

   При увеличении скорости необходимо увеличение вращения и снижение передаточного числа, ролики отходят в противоположную сторону (ведущего ролла), при этом оба диаметра изменятся противоположно.

Принцип работы CVT

Как говорилось выше, в вариаторной коробке физически отсутствуют фиксированные передачи, но есть виртуальные, созданные на программном уровне. Они нужны для ручного управления, например, когда нужна максимальная тяга автомобиля и не важна скорость (движение по заснеженному участку дороги).

В основе наиболее распространенного клиноременного CVT (устанавливается на 95% современных автомобилей) могут быть заложены одна или две ременные передачи. Передачу образуют два шкива (ведущий и ведомый), соединенные между собой клиновидным ремнем. Такая конструкция получила соответствующее название – клиноременной вариатор. Еще есть клиноцепная бесступенчатая коробка, в которой вместо ремня задействована стальная цепь. Самый известный вариатор с цепью – Multitronic, разработанный инженерами компании 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.

Вариатор – бесступенчатая трансмиссия

Среди разновидностей трансмиссий выделяется бесступенчатый вариатор, отвечающий за передачу крутящего момента. Сначала небольшая историческая справка.

История вариатора

Когда речь заходит о предыстории вариаторного устройства, упоминается личность Леонардо да Винчи (1452–1519). В работах итальянского художника и ученого можно найти первые описания серьезно поменявшейся к XXI веку бесступенчатой трансмиссии. Мельникам Средневековья также был известен положенный в основу устройства принцип. Используя ременную передачу и конусы, мукомолы вручную воздействовали на жернова и изменяли скорость их вращения.

До появления первого патента на изобретение прошло без малого 400 лет. Речь идет о запатентованном в 1886 году в Европе тороидальном вариаторе. Успешное использование вариаторных трансмиссий на гоночных мотоциклах привело к тому, что в начале XX века в рамках соревнований вводился запрет на участие оснащенной вариаторами техники. Для сохранения здоровой конкуренции подобные запреты давали о себе знать на протяжении всего прошлого столетия.

Первое применение автомобильного вариатора датировано 1928 годом. Тогда усилиями разработчиков британской компании Clyno Engineering был получен автомобиль с трансмиссией вариаторного типа. Ввиду неразвитости технологии машина не отличалась надежностью и высокой эффективностью.

Новый виток истории произошел в Голландии. Владелец концерна DAF Ван Дорн разработал и внедрил конструкцию Variomatic. Продукция завода – это первый вариант массового применения.

Что такое CVT

Аббревиатура CVT – это Continuous Variable Transmission. В переводе с английского это означает «непрерывно изменяющаяся передача». На деле непрерывность проявляется тем, что смена передаточного числа никак не ощущается водителем (отсутствует характерные толчки). Передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам реализуется без использования ограниченного количества ступеней, поэтому трансмиссию называют бесступенчатой. Если в маркировке комплектации авто встречается обозначение CVT, то речь идет о том, что используется вариатор.

Виды вариаторов

Элементом конструкции, отвечающим за передачу крутящего момента от ведущего вала к ведомому, могут быть клиновидный ремень, цепь или ролик. Если в качестве основания для классификации выбрать указанную конструктивную особенность, то получатся следующие варианты CVT:

• клиноременный;
• клиноцепной;
• тороидальный.

Зачем нужна бесступенчатая передача

Благодаря бесступенчатой передаче ДВС в любой момент своей работы будет передавать крутящий момент без задержек. Такие задержки происходят при изменении передаточного отношения. Например, когда водитель переводит рычаг МКПП в другое положение или автоматическая коробка передач выполняет свою работу. За счет непрерывной передачи авто плавно набирает скорость, возрастает КПД мотора, достигается определенная экономия топлива.

Минусы вариаторной коробки передач

Однако питать ложные надежды в «совершенности» такого приспособления также не нужно. Среди всего прочего, минусы вариаторной коробки передач существенны, особенно для потенциального рядового автолюбителя. Наиболее основными являются:

• сложный ремонт. Несмотря на такой несложный механизм, нарушить работу воротов легко, если не имеешь достаточного опыта в обращении с вариатором. Официальных сервисных центров, занимающихся ремонтом такого типа трансмиссии днём с огнём не сыщешь (хотя тенденция в последнее время склонна к изменениям), не говоря уже о городах с населением меньше миллиона;
• низкий ресурс ремня (о котором мы поговорим чуть позже), требует периодичной его замены. Приемлемые варианты для замены найти не так-то просто, не говоря уже о потенциальной стоимости такого ремня;
• микрочипы и датчики на устройстве при ремонте могут влететь в круглую сумму. Их заменой займутся далеко не все мастерские в городе;
• использование определенного дорогостоящего масла в обслуживании коробки. Хорошие варианты приходиться долго искать, так как разный производитель требует индивидуальный тип масляной жидкости.