Что такое вариатор (CVT) и как им пользоваться
Вариатор (CVT) — вид КПП, подразумевающий бесступенчатое изменение передаточного числа, что обеспечивает плавный разгон и снижение скорости без рывков, как это происходит в классическом «автомате». Такая «коробка» выделяется большей эффективностью, сниженным расходом горючего, отсутствием шума и постоянной тягой. Ниже рассмотрим, как появилась вариаторная КПП, из каких элементов она состоит, и как работает. Отдельно выделим виды, плюсы и минусы, а также советы по использованию такой трансмиссии.
История появления вариатора
Первопроходцем в вопросе изобретения «постоянно меняющейся трансмиссии» считается Леонардо да Винчи. Именно он придумал устройство еще в конце XV века. При этом официальный патент получен только через несколько столетий, что существенно затормозило развитие направления.
В середине XX века CVT (Continuously Variable Transmission) стали использоваться в мотоциклах, в еще спустя полвека они стали востребованы в авиации. Первую машину с вариатором выпустил производитель Daf в 1958-м. Используемые в то время механизмы имели низкий уровень надежности. Так, резиновые ремни быстро выходили из строя, а трансмиссия часто нуждалась в ремонте.
Через некоторое время инженер из Нидерландов Хуб Ван Дорн придумал ремень из стали, который придал системе большей надежности и позволил использовать вариаторную КПП на мощных автомобилях, а в 1980-х стартовал полноценный выпуск машины с такими коробками.
В течение длительного времени вариатор был существенно доработан. В частности, стали использоваться более качественные материалы, изменился диаметр, улучшилась гидравлическая составляющая, оптимизирован вопрос электронной части и т. д.
Устройство вариатора и принцип работы
Вариатор CVT работает за счет бесступенчатого изменения момента вращения в определенных пределах моментов. Это становится возможным, благодаря использованию следующих составляющих:
В роли последнего узла могут использоваться следующие виды сцепления:
Наиболее распространенным является гидротрансформаторный вариант, обеспечивающий плавность движения автомобиля и продлевающий срок службы КПП. Одним из слабых мест является риск перегрева механизма, из-за чего многие автовладельцы жалуются на зажигание соответствующей лампочки на приборной панели. Для снижения трения применяется масло CVT, обеспечивающее безошибочную работу устройства.
Основная контрольная функция ложится на управляющий блок. Именно он берет на себя задачу управления сцеплением, увеличения/уменьшения скорости, контроль редукторного механизма и работу реверса. Для корректной работы на электронный блок поступают данные от многих датчиков, контролирующих тормозную систему, давление в колесах, обороты мотора и т. д.
Принцип действия прост. Водитель выбирает режим движения с помощью ручки КПП, после чего начинает работать вариатор. Устройство само выбирает необходимое передаточное число с учетом скорости движения и нажатия на педаль газа. В этот момент происходит раздвижение или сближение шкивов, соединенных ременной передачей, и, соответственно, изменение передаточного числа.
Когда шкивы раздвигаются, ремень вращается с небольшим диаметром. Если сравнивать с МКПП, это характерно для максимальной скорости. В ситуации, когда устройства сдвигаются, ременная передача работает по максимальному диаметру. В результате машина движется медленно, как на самой низкой скорости для МКПП (первой).
Разновидности вариаторов
При использовании CVT необходимо понимать, что они бывают нескольких видов. Кратко рассмотрим особенности каждого из вариантов:
Разница между вариатором и классической АКПП
Автовладельцы-новички часто не могут выбрать, что лучше —вариатор или автомат(обычная АКПП). В обоих случаях речь идет об автоматическом переключении скоростей, но принцип действия отличается. В отличие от CVT, который обеспечивает плавное изменение передач, в стандартной коробке-автомат процесс происходит ступенчато.
Конструктивно АКПП состоит из управляющего механизма (гидравлика, электроника), гидротрансформатора для сцепления и планетарной «коробки». Устройство работает следующим образом:
Иными словами, в классической АКПП функцию сцепного устройства берет на себя гидравлический трансформатор. В отличие от рассмотренной выше коробки, ремень вариатора обеспечивает плавное изменение момента без малейших дерганий в момент переключения.
Достоинства и недостатки
При рассмотрении особенностей вариаторной КПП необходимо понимать ее слабые и сильные места.
К преимуществам CVT можно отнести:
Несмотря на преимущества, CVT имеет и ряд минусов:
Производители постоянно работают над совершенствованием вариатора и устраняют недостатки. Многие слабые места, связанные с низкой надежностью, остались в прошлом. Но ресурс устройства во многом зависит от самого автовладельца и следования ряду правил.
Рекомендации для водителя по эксплуатации CVT
Для продления срока службы вариатора важно знать особенности его эксплуатации и соблюдать некоторые рекомендации. К наиболее важным моментам стоит отнести:
Итоги
Вариаторные КПП — привлекательный вариант с позиции плавности хода, КПД, ускорения и расхода топлива. Но такой вид трансмиссии требует внимания в процессе обслуживания и правильной эксплуатации. Ошибки в вопросе применения могут привести к выходу из строя механизма, необходимости его ремонта или даже замены.
Принцип работы вариатора
АКПП типа вариатор (CVT) — принцип работы, слабые места. Инструкция — как «убить» вариатор.
Автомобилей с вариаторами все больше на наших улицах. Этот тип трансмиссии имеет свои сильные и слабые стороны по сравнению с классическим гидро автоматом. CVT — трансмиссия проще и дешевле в производстве. «Переключение передач» — бесступенчатое. Хотя на самом деле — в вариаторе — нет «ступеней». Происходит плавное изменение передаточного числа.
Кратко рассмотрим устройство современного вариатора.
Упрощенно, большинство современных клиноременных вариаторов включают в себя механическую часть, которая состоит из двух раздвижных конусных шкивов и металлического клинового ремня. Именно поэтому такой вариатор называют клиноременным. Передаточное число трансмиссии изменяется за счет сдвигания/раздвигания шкивов. Также, к механической части относится механизм переключения заднего хода.
Типичный вариаторный ремень показан на фото ниже
Ремень состоит из пакета стальных лент и надетых на них металлических пластин. В результате получается гибкая ременная передача.
Для понимания принципа работы вариатора, для начала — вспомним… велосипедную цепь. Крутим педалями большУю шестерню, вращение передаётся на малую шестерню. И при этом, малая шестерня вращается быстрее, пропорционально разнице в диаметрах шестерен.
В варианторе — два шкива, между которыми натянут ремень. Шкивы могут менять диаметр вращения по которому проходит ремень. Таким образом — можно менять передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.
Диаметр вращения ремня на каждом из валов — меняется плавно. Если конусы ведущего вала — СЖИМАЮТСЯ — ремень перемещается к внешней стороне своеобразного шкива. При этом — шкивы ведомого вала — раздвигаются. И наоборот.
Ремень — наборный, состоит из стальных пластин. Передача вращения от шкива к ремню происходит за счет ТРЕНИЯ стальной поверхности шкивов о боковую поверхность стального наборного ремня.
Как показывает практика, самым слабым узлом вариатора является ремень. на втором месте — шкивы.
В процессе работы ремень испытывает большие нагрузки. Именно поэтому некоторое время назад вариаторы устанавливали в основном на микролитражки. Со временем ремни стали надежнее.Но часть конструктивных особенностей — устранить нельзя по определению. Например, ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных.
Другими словами, при сильных рывках в трансмиссии он может порваться, что нередко и происходит. На фото ниже показан порванный ремень. Видим, что от повышенных нагрузок рвутся боковые стальные наборные ленты, и ремень рассыпается.
Ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных, т.е. различных рывков в трансмиссии. Такие рывки возникают при резком старте, при пробуксовках, раскачке вперед-назад и т.д.
Так как обрыв ремня происходит во время работы трансмиссии, элементы ремня тут же попадают в движущиеся детали трансмиссии, и владельцу очень повезет, если на шкивах при этом не образуются задиры, а приводные валы не заклинит. Ниже показаны детали порванного ремня внутри вариатора.
Компания ZFcenter выражает благодарность нашему подписчику petrovich35 за основную идею и материалы для данной статьи.
Меняйте масло вовремя, не доводите до критического износа, и будет Вашей коробке счастье!
Надеемся, статья была интересной и познавательной.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересную и полезную информацию!)
Капитальный ремонт АКПП BMW, Audi, Land Rover, Jaguar, Volkswagen, Jeep, Cadillac, Infiniti, VOLVO, Renault, TOYOTA. Бесплатная диагностика АКПП. Онлайн консультации. Бесплатная эвакуация.
Москва
Наша страница на DRIVE2:
Комментарии 65
Ремень в вариаторе по сути конечно не растягивается в полном смысле этого слова. Но износ элементов цепи может приводить к некоторому удлиннению. Но основная проблема не эта. основное — изменение силы сжатия конусов что приводит к пробуксовке
Забыл написать главное) может я пропустил, но передача момента осуществляется не как у велосипеда, там цепь да тянется, в современных вариаторах ремень толкает ведомый конус! Так что рястягиватся ничего не может!
Боюсь вариаторы как змей. Ну их … хоть цепные, хоть ременчатые. Гидротрансформатор соленоидами надёжней их
вариатор зло!
никчемная трансмиссия на которой ничего нельзя, береги ее и относись как к целке, прогревай на холодную не наваливай, не перегревай, долго на одной скорости по трассе не ездий, не буксуй никого не дергай прицепы не таскай на бортик задним ходом особенно не запрыгивай, с места резко не стартуй
да нафиг такая коробка нужна? ну да пенсам или бабам по супер маркетам ездить сойдет на тачках типа матиз
но на кой хрен эти варики на паркетники суют я не понимаю
Побуксовал в снегу, теперь по резком старте или пробуксовки появляется резкий шум в вариаторе, я бы сказал даже скрежет((( ремень или гидроблок? Вариатор к310 и к чему готовиться?
если скрежет из вариатора — то точно — ремонт как минимум.
Критический износ = кап ремонт 🙁
А что меняют при кап ремонте
В вариаторе — почти наверняка — замена конусов, ремня, ремонт насоса.
На мой взгляд, логически, если при трогании дикая вибрация, значит износ конусов в виде задиров, и соответственно ремня…а вообще когда разгоняется вибрация исчезает? И конечно если задаёте такой вопрос, значит даже зная причину и детали износа, вы их своими силами не устраните, а значит вам в сервис по любому.
подшипники конусов наверно хана
Купил машину с поломанной АКПП, решил туда залезть, пакет фрикционов драйв был сгоревшим, и основной конус заклинил, после замены конуса и полного пакета фрикционов, помыл гидроблок клапана не подклинивали, все вроде гуд, дунул в конус компрессором конус и поршень с пакетом драйва работали, собрал все, и поставил на авто, до ремонта авто двигалось назад при R, а при драйве долго думало и всеравно двигалось как надо, давление тогда я не видел, после ремонта машина на всех скоростях движется в одну сторону, на приборе показывает при переключении все правильно но едет в одну сторону при N, R, D, P, что случилось до ремонта все норм, после капец масляный насос разобрал, задиров нет, визуально все нормально. Если есть мануал у кого нибудь помогите найти проблему
Делаю всё по инструкции, пробег 215к коробка жива)
На сколько простой или сложный акпп?
Дело не в сложности а в знаниях так сказать. Если Мастер имеет опыт — любо ремонт будет не сложный с точки зрения понимания.
Если отремонтировать 3х ступку акпп ходить будет или лучше контактную купить?
Лучше искать б/у. Будет гораздо дешевле, тем более что ремонт будет дороже и может все равно потребовать покупки донора.
CVT коробка передач — что это такое
У многих современных авто установлена CVT коробка передач, что это такое знают не все автолюбители, так как привыкли сталкиваться с механическими или автоматическими КПП.
CVT коробка передач — что это такое
На новых автомобилях кроме механической и автоматической, часто используют CVT коробку. В народе она называется вариатором.
Аббревиатура CVT означает непрерывно меняющаяся передача, то есть другими словами — это бесступенчатая трансмиссия.
Здесь нет фиксированных положений шестерен, так как постоянно выбирается оптимальное передаточное число.
КПП используется для того, чтобы при постоянных оборотах двигателя, можно было менять скорость движения.
Отношение между скоростью вращения коленвала и колес автомобиля характеризуется передаточным числом.
Основное преимущество такого решения в том, что оно позволяет максимально эффективно использовать мощность двигателя, при этом потери крутящего момента сводятся к минимуму.
Если на авто с механической трансмиссией, чтобы изменить скорость движения, надо переключаться вручную, то в случае с CVT, это происходит постоянно и без вашего участия.
Так как здесь нет шестерен, поэтому при изменении скорости, не происходит рывков.
Чтобы ответить на вопрос, CVT коробка передач, что это такое и в чем ее преимущество перед автоматической КПП, надо сказать, что вариатор обеспечивает плавный разгон, он происходит намного быстрее, чем при использовании автоматической КПП.
В этом случае, обороты двигателя практически одинаковые и не происходят их перепады от максимальных до минимальных значений.
Вариатор очень точно подбирает передаточное число, которое зависит от того, ускоряетесь вы или замедляетесь, поэтому стиль езды будет более ровным, нагрузка на двигатель уменьшается и снижается расход топлива.
Раньше вариаторы использовались только на скутерах, но сейчас они устанавливаются как на легковых автомобилях, так и на громоздких кроссоверах.
Существует три их вида:
Первые два типа являются более распространенными, на сегодняшний день вариаторные КПП устанавливают на своих автомобилях такие производители как Mercedes-Benz, Nissan, Ford, Subaru, Audi, Honda и другие.
Принцип работы
Если говорить о том, как выглядит самый простой вариатор, то это будет два раздвижных шкива, которые между собой соединяются и взаимодействуют при помощи ремня, имеющего клиновидную форму.
В автомобиле этот узел имеет более сложную конструкцию, так как он должен обеспечивать движение назад и пониженные передачи.
Клиноременная конструкция в своем составе имеет такие элементы:
Отличие тороидного типа в том, что в нем есть два клиновидных диска, один из которого ведомый в другой ведущий.
Между дисками установлен специальный ролик, он может поворачиваться относительно горизонтальной оси и в то же время, ролик может двигаться вертикально вверх и вниз.
Во время перемещения ролика, он соприкасается с участками дисков, имеющих разные диаметры.
Для получения низшей передачи, ролик движется между малым диаметром ведущего и большим диаметром ведомого диска.
Если диаметр ведущего шкива становится большим, а у ведомого шкива диаметр будет маленьким, то получается противоположное соотношение.
Для работы вариатора тороидного типа требуется специальная смазка, его стоимость значительная, поэтому он менее популярен, по сравнению с конструкцией клиноременного типа
Работа клиноременной вариаторной коробки
Когда увеличиваются обороты, начинает работать гидротрансформатор и он передает вращение на первичный вал и ведущий шкив.
Под действием гидроцилиндров, его щеки начинают сужаться, поэтому трение между ними и ремнем увеличивается.
Это приводит к тому, что вращение передается на ведомый шкив и вторичный вал. В это время, ведомый шкив имеет максимальный диаметр, поэтому получается самая низкая передача.
Когда вы увеличиваете обороты двигателя, диаметры шкивов меняются, благодаря чему меняется и скорость движения.
Ведомый вал передает вращение на дифференциал, который распределяет крутящий момент равномерно на оба ведущих колеса.
Когда задействуется планетарный механизм, вторичный вал начинает двигаться в реверсивном направлении, что обеспечивает движение задним ходом.
Управление изменением диаметров шкивов происходит при помощи системы управления.
Такая конструкция вариатора обеспечивает плавное движение, во время езды не возникает никаких рывков, благодаря чему экономится топлива.
Система управления выбирает оптимальный режим работы мотора и в соответствии с ним, регулирует диаметры шкивов.
Некоторых водителей, которые пересели на авто с вариатором, не устраивало то, что нет характерного изменения работы двигателя, когда происходит смена передаточного числа. Разработчики решили эту проблему и создали условно-ступенчатое переключение.
Теперь в начале движения надо включить первую передачу, когда достигаются определенные обороты, рычаг передвигают на следующую.
Блок управления запрограммирован на определенные передаточные числа и создается впечатление, что вы едете на авто с механической КПП. Если вы переходите в автоматический режим, то всю работу выполняет электроника.
Чтобы включить пониженные передачи, рычаг ставится в соответствующее положение и тогда повышенные не включается, даже когда двигатель работает на высоких оборотах.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы конструкции
Ни механическая, ни автоматическая трансмиссия, не могут обеспечить такую плавность хода как вариаторная конструкция.
Это связано с тем, что в CVT конструкции просто нет ступеней. Многие авто имеют подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключаться в ручном режиме.
Это обеспечивается электронной системой управления, которая регулирует фиксированные соотношения диаметров обеих шкивов.
При помощи данной конструкции происходит оптимальное использование мощности мотора, поэтому достигается его максимальное КПД, что приводит к меньшему расходу топлива.
Но не стоит ожидать значительной экономии, автомобили с вариаторами по сравнению с теми, у которых автоматическая КПП, расходуют не намного меньше топлива.
Если сравнивать с авто, у которых автоматическая коробка, то разгон у вариатора будет незначительно быстрее, правда происходит все более плавно.
С вариаторной коробкой, двигателю не приходится развивать максимальные обороты, поэтому он работает тише.
Водители, которые пересели на такие авто с других видов КПП, сначала будут чувствовать себя немного странно и неуютно.
Так как двигатель не работает на максимальных оборотах, он меньше изнашивается и соответственно увеличивается его ресурс.
Вес такой коробки меньше чем автоматической КПП, благодаря тому, что в ее составе меньше деталей;
Во время движения по гололеду, достигается более высокая безопасность, по сравнению с механическими или автоматическими КПП.
Несмотря на большое количество преимуществ, у CVT коробки есть и некоторые недостатки, о которых необходимо знать.
Это самый главный ее недостаток. Из-за сложности конструкции, механизм работает недолго.
Если вы решили покупать авто бывшее в употреблении с пробегом сто и более тысяч километров, то лучше всего приобретать те, которые имеют механическую или автоматическую КПП, так как на ремонт и обслуживание вариатора в этом случае придется тратить большие средства.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы такого решения указывают на то, что если вы хотите ездить плавно, комфортно и не боитесь значительных затрат на обслуживание и ремонт, является самой современной среди имеющихся предложений.
Выводы
CVT обеспечивает высокую динамику, плавность хода автомобиля, но не позволяет ездить в агрессивном стиле и требует значительных средств на свое обслуживание.
Если вы аккуратный водитель, любите динамичную, а не спортивную езду, не любите резких ускорений и торможений, то для вас лучшим выбором будет автомобиль с CVT коробкой.
Для людей, предпочитающих спортивный стиль езды или для тех, кто приобретает машину бывшую в употреблении, лучше всего покупать авто с механической или автоматической КПП.
Несмотря на то, что у вариатора высокая стоимость, он требует более качественного обслуживания и не позволяет агрессивно ездить, он становится все более популярным.
Чаще всего такие авто покупают женщины, люди пожилого возраста, а также те люди, которые предпочитают спокойный, комфортный, безопасный и экономный стиль езды, при этом они смогут экономить средства на покупке топлива.
Что такое вариатор CVT, вариаторная коробка передач
Есть поговорка – “старого пса не научишь новым трюкам”. Но про вариаторную трансмиссию (Continuously Variable Transmission, CVT), изобретённую Леонардо да Винчи еще 500 лет назад, и постепенно вытесняющую автоматическую коробку передач так сказать нельзя.
Первый патент на вариатор был оформлен в 1886 году, но с тех пор технология значительно продвинулась вперед. Сегодня несколько крупнейших автопроизводителей (таких как General Motors, Audi, Honda, Nissan, Toyota и др.) проектирует свои автомобили на основе вариаторной трансмиссии.
В отличие от традиционных автоматических трансмиссий, в вариаторе нет коробки передач с заданным количеством ступеней. Самый известный тип вариатора работает на основе ворота, позволяющего без использования жестко заданных передач установить любой коэффициент передачи крутящего момента.
Если вас смущает слово “передача”, которую продолжают использовать при описании CVT трансмиссий, то напомним, что в широком смысле “передача” – это отношение скорости колёсного вала к скорости двигателя. И хотя в вариаторе отсутствуют ступени, термин “передача” продолжают использовать из удобства.
Вариатор CVT на основе ворота (Pulley-based CVT)
Вариатор CVT на основе ворота
По сравнению с обычной трансмиссией, в которой используется достаточно сложное сочетание шестерней, тормозов, захватов и управляющих устройств, вариатор – образец простоты.
В большинстве вариаторных трансмиссий есть три компонента
Входной “движущий” ворот с изменяемым диаметром
Выходной “движимый” ворот с изменяемым диаметром
Металлический или резиновый ремень
Кроме того, в CVT используется множество микропроцессоров и сенсоров, но эти три элемента ключевые.
Ворот с изменяемым диаметром – сердце вариатора. Такой ворот состоит из двух 20 градусных конусов, направленный остриями друг к другу. В желобе между конусов протянут ремень. Обычно используются V-образные ремни, если они изготовлены из резины.
Когда конусы расположены дальше друг от друга и ремень находится в нижней части желоба, радиус петли уменьшается. Когда конусы расположены ближе друг к другу, ремень располагается выше, и, следовательно, радиус увеличивается. В вариаторах для изменения расстояния между половинками ворота используют гидравлический пресс, центробежную силу или пружины.
Вороты с изменяемым диаметром используются парами. Один ворот, называемый “движущим” (drive pulley или driving pulley), подсоединён к коленчатому валу двигателя. Так же иногда используют слово “входной” т.к. через него в трансмиссию поступает энергия от двигателя. Второй ворот, называемый “движимым” (driven pulley), передает крутящий момент колесному валу. Поэтому, его можно назвать “выходным” воротом.
Что бы сохранить натяжение ремня, когда один ворот увеличивает радиус, второй одновременно его уменьшает. Изменяя радиус воротов относительно друг друга, можно получить бесконечное количество ступеней. Например, когда радиус “движущего” ворота уменьшен, а “движимого” увеличен, то скорость вращения снижается и мы получаем пониженную передачу. Если радиус увеличен на “входном” вороте, а на втором снижен, то скорость вращения увеличивается и получается повышенная передача.
Простота и отсутствие ступеней делают CVT трансмиссию идеальной для многих видов техники, а не только автомобилей. Например, уже долгое время вариаторы используется в промышленных прессах, тракторах и скутерах. Во всех этих случаях в вариаторе использовались ремни из плотной резины, которые могли скользить и растягиваться, снижая эффективность.
Использование новых материалов позволяет сделать вариаторы еще более надежными и эффективными. Одним из важнейших моментов стало использование металлических ремней для соединения воротов. Эти ремни состоят из нескольких тонких стальных полос (обычно 9 или 12), скрепленных металлическими зажимами. Металлические ремни не скользят и отличаются высокой прочностью, позволяя использовать вариаторы с двигателями высокой мощности. Кроме этого трансмиссия с такими ремнями работает тише.
Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах – нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.
Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических автоматов. В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.
