Вариатор: описание, как устроен, чем отличается, принцип работы

Вариатор — это все более популярная бесступенчатая трансмиссия. Основными отличительными особенностями вариатора являются очень плавное переключение передач, равномерное ускорение и торможение, а также высокая топливная экономичность. Вариаторы имеют достаточно простую конструкцию, но они не так надежны, как механические коробки передач и классические автоматические трансмиссии.

В этой статье мы рассмотрим схематическое строение вариатора, принцип работы, разберем преимущества и недостатки коробки передач и затронем вопросы о том, как обслуживать вариатор, как правильно ездить на автомобиле с вариатором и чего делать не стоит.

Что такое вариатор

Вариатор или CVT-коробка (бесступенчатая трансмиссия) — это тип автоматической трансмиссии, которая передает крутящий момент от двигателя к колесам при постоянной частоте вращения двигателя. Вариаторная трансмиссия уникальна тем, что является бесступенчатой: она переключает передачи не скачками, а очень плавно, постепенно увеличивая или уменьшая передаточное число по мере ускорения или замедления автомобиля.

Вариаторная коробка передач позволяет переключать передачи различными способами:

• автоматический,
• вручную,
• автоматически, вручную или по заранее запрограммированной программе.

Устройство вариатора

Вариаторная коробка передач устроена схематично.

Вариаторная коробка передач состоит из:

• устройство для асинхронизации двигателя и коробки передач (используется при запуске);
• сам вариатор;
• Реверсивная коробка передач (обычно коробка передач);
• электронный блок управления;
• гидравлический насос.

Виды вариаторов

Существует несколько типов вариаторных коробок:

• Клиновой ремень,
• тороид,
• цепной ящик.

Давайте рассмотрим первые два, которые являются наиболее популярными.

Клинноременный вариатор

Это наиболее распространенный тип вариаторной коробки. Ременной вариатор состоит из двух шкивов (ведущего и ведомого), соединенных между собой металлическим клиновым ремнем.

Каждый шкив состоит из двух конических дисков, обращенных друг к другу острыми концами. Эти конусы могут двигаться вперед и назад относительно друг друга. По мере перемещения конусов относительно друг друга диаметр шкива плавно изменяется, вызывая увеличение или уменьшение трения ремня и изменение радиуса обхвата ремня вокруг шкивов, тем самым плавно изменяя передаточное отношение.

Диаметр шкивов синхронно регулируется электронным модулем управления в зависимости от работы привода.

Ремень в ременной передаче вращается только в одном направлении, обеспечивая движение автомобиля только вперед. Для реверса предусмотрена коробка передач, которая отвечает за изменение направления вращения выходного вала.

Ремень в клиноременном вариаторе не простой и представляет собой набор металлических ремней, состоящих из более мелких стальных ремней со сложным поперечным сечением. На этих ремнях установлено большое количество тонких, крестообразных металлических пластин трапециевидной формы, концы которых направлены в сторону шкива. Такая конструкция обеспечивает постоянную жесткость ремня по всей его длине.

Ремень смазывается специальной жидкостью, которая изменяет свое фазовое состояние под воздействием возрастающего давления в месте контакта со шкивом. Это позволяет стальному ремню, несмотря на чрезвычайно малую площадь контакта, оставаться на шкиве без проскальзывания.

Тороидный вариатор

Состоит из двух клиновидных дисков, узкие концы которых обращены друг к другу. Диск, выходящий из двигателя, является ведущим диском, диск, направленный к карданному шарниру, является ведомым диском. Между этими дисками расположены ролики, которые вращаются на своих осях и переходят от одного диска к другому.

Крутящий момент передается за счет силы трения, возникающей между поверхностями дисков и роликов. Положение роликов определяет передаточное число в вариаторе. Сегодня тороидальные вариаторы практически не используются при сборке автомобилей из-за их сложной технологии и низкой надежности — в пользу более практичных клиноременных вариаторов.

Достоинства и недостатки вариатора

Вариаторные коробки передач редко используются в грузовых автомобилях из-за высокой нагрузки на двигатель.

Вариаторные коробки передач имеют преимущества и недостатки, о которых следует знать перед покупкой автомобиля с вариатором.

Достоинства вариатора

• Обеспечивает очень плавный разгон, движение и торможение.
• Никакого замедления на длинных подъемах.
• Обеспечивает лучшую экономию топлива по сравнению с обычной автоматической коробкой передач.
• Вариатор обеспечивает очень низкий уровень шума и вибрации во время работы двигателя.
• Обеспечивает быстрый отклик при выборе оптимального передаточного числа.
• Устраняет критическую нагрузку на двигатель.
• Вариатор предотвращает пробуксовку ведущих колес.
• Более простая конструкция по сравнению с классической коробкой передач.

Недостатки вариатора

• Рекомендуется не перегревать вариатор слишком быстрой ездой или долгим сидением на одном месте. Это может привести к быстрому износу конических дисков и ремня.
• Вариатор контролируется несколькими контрольными датчиками, выход из строя которых приведет к дорогостоящему ремонту.
• Вариаторные коробки передач требуют периодической замены трансмиссионного масла, причем чаще, чем в классических коробках передач. Стоимость масла для вариатора выше, чем для автоматической коробки передач.
• Ремень вариатора следует заменять каждые 100-120 000 пробега.
• Ремонт коробки вариатора очень дорог, и часто дешевле заменить вариатор на новый, чем ремонтировать старый.

Чем вариатор отличается от «автомата»

По внешнему виду нет никакой разницы между вариатором и классическим автоматом. Вариаторная коробка передач имеет те же режимы, что и автоматическая. Различия можно заметить только во время движения.

При разгоне автомобиль не издает характерного шума при вращении двигателя. Во время движения звук двигателя практически не меняется, несмотря на торможение и резкое ускорение. Это сбивает с толку неопытных водителей вариаторов. Такое ощущение, что автомобиль отстает, плохо реагирует на дроссельную заслонку и что-то сдерживает его при разгоне. Это чувство обманчиво. Автомобиль с вариатором разгоняется так же, как и с автоматом.

Такая аномальная реакция связана с тем, что у вариатора нет так называемых ступеней передачи — фактически, у него только одна. Передаточное число увеличивается и уменьшается абсолютно плавно. При разгоне двигатель работает максимально эффективно: обороты соответствуют скорости автомобиля в каждый момент времени. Это приводит к возникновению ощущения «зависания».

При механической коробке передач обороты двигателя увеличиваются при разгоне, а затем происходит переключение на более высокую передачу. Вариатор позволяет двигателю работать на одних и тех же оборотах и плавно менять передаточное число.

Для того чтобы сделать вариаторы более «привычными», некоторые производители регулируют эффект увеличения шума двигателя при увеличении скорости.

При движении с постоянной скоростью вариатор выбирает наиболее эффективное передаточное число, чтобы потреблять как можно меньше топлива. По этой причине автомобили с вариатором отличаются особой экономичностью.

Эффективность вариатора при разгоне сменяется неэффективностью при торможении, так как вариатор выбирает оптимальное передаточное число, но торможение двигателем отключается, чтобы можно было уменьшить передаточное число.

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Чтобы принять решение, обязательно прокатитесь на этом автомобиле и почувствуйте, как он набирает скорость, как замедляется, какой шум издает двигатель.

Если вам нравится спокойная, тихая езда по достаточно хорошим дорогам, вариатор будет в самый раз.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите быстрый разгон и высокие скорости, вам, вероятно, лучше выбрать механическую или автоматическую коробку передач.

Вариатору отдают предпочтение при нулевом или очень малом (до 50 000 км) пробеге автомобиля. Если пробег большой, то возможны проблемы с вариатором, которые могут потребовать дорогостоящего ремонта.

Как продлить жизнь вариатору

Срок службы вариатора, как и любой другой трансмиссии, зависит от двух групп факторов:

• Стиль вождения.
• Своевременное и правильное обслуживание корпуса вариатора — замена трансмиссионного масла и ремня.

Как правильно ездить на машине с вариатором

Вариаторная передача в целом похожа на классический автомат. Однако вариаторы более чувствительны к перегреву и перегрузкам, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы увеличить срок службы вариатора.

• Начинайте очень медленно. Попытка быстрого старта приведет к проскальзыванию ремня вариатора, что при повторении может привести к повреждению ремня.

• При движении в режиме Drive не нажимайте одновременно на педали тормоза и акселератора, так как это может привести к слишком быстрому нагреву трансмиссионного масла. Это иногда делается в автоматических автомобилях для придания ускорения. Это правило не работает для трансмиссий с переменной скоростью и приводит только к износу шестерен.
• Лучше, если автомобиль с вариатором не будет постоянно вращаться, как при запуске, так и во время движения. Такое скольжение может произойти зимой, когда на дорогах снег или слякоть. Чрезмерное нажатие на педаль акселератора может привести к резкому старту и остановке автомобиля, что приведет к ударным нагрузкам в трансмиссии и значительной пробуксовке ремня. Лучше ехать на автомобиле медленно и под нагрузкой. По этой же причине лучше не позволять автомобилю долгое время работать на одном месте.
• Если вы ездите с вариатором, то лучше избегать плохих дорог, где можно проскочить передачу. Любая такая перегрузка перегружает коробку передач, поскольку крутящий момент двигателя сразу же прикладывается к проскальзывающему ремню вариатора.
• Запрещается буксировать вариатор другим транспортным средством. Попытка буксировки другого автомобиля, застрявшего в грязи, будет особенно вредна для вариатора.
• Во время движения лучше не переводить селектор коробки передач в положение N (нейтральное). Это не сэкономит топливо и негативно скажется на работе вариатора.
• Если вам придется остановиться на некоторое время (например, на светофоре), лучше перевести его в положение N (нейтраль) или P (парковка). Вариатор довольно прост по сравнению с автоматической коробкой передач и роботом, поэтому во время коротких остановок лучше отключать напряжение механической передачи от двигателя к вариатору. Автомат или робот этого не делает, поэтому нет необходимости в чрезмерном вращении сложных механизмов.

Как правильно обслуживать вариатор

Вариатор прослужит очень долго при правильной эксплуатации автомобиля, потому что в вариаторе с клиновым ремнем почти ничего не ломается. Для капитального ремонта вариаторной коробки необходимо регулярно проводить ее техническое обслуживание.

• Рекомендуется менять трансмиссионное масло в вариаторе каждые 40-50 000 км. Если интервалы замены масла больше, то в результате контакта ремня с дисками накапливаются более мелкие металлические частицы, что приводит к ускоренному износу внутренних компонентов вариатора.
• Покупайте вариаторное масло только у оригинальных производителей и у авторизованных дилеров, предоставляющих гарантию качества. Запрещается смешивать в вариаторной коробке передач масла разных производителей. Также рекомендуется использовать масло той же вязкости.
• Замена масла в вариаторе должна производиться обычным способом. Замена масла под давлением не позволяет удалить металлическую стружку и остатки износа, и они только хуже распространяются по вариатору.
• При замене масла необходимо снять масляный картер и очистить магниты, задерживающие остатки износа, а также клапаны в гидравлической системе.
• Также следует заменить фильтры грубой и тонкой очистки и старые прокладки, чтобы предотвратить утечку масла из вариатора. Отсутствие масла в коробке приведет к повреждению вариатора.
• Система охлаждения вариатора должна регулярно проверяться, чтобы коробка не перегревалась.
• В клиноременной коробке рекомендуется менять ремень каждые 100-120 000 оборотов, даже если нет видимых дефектов.

Основные советы владельцам автомобиля с вариатором

• Стиль вождения автомобиля с вариатором должен быть плавным и без напряжения.
• Внимательно следуйте инструкциям по управлению вариатором — не нажимайте на две педали одновременно.
• Проводите техническое обслуживание вариатора в соответствии с рекомендациями производителя вариатора. Многие опытные наездники рекомендуют делать это в два раза чаще.
• Приобретайте оригинальные расходные материалы только у авторизованных дилеров.
• Трансмиссионное масло, заливаемое в вариатор, должно иметь правильный класс вязкости для климата, в котором вы живете.
• Не смешивайте различные трансмиссионные масла, особенно с разной вязкостью.
• При замене масла очистите магниты от износа и проверьте исправность системы охлаждения коробки передач.
• Обслуживание, диагностику и ремонт вариаторов лучше всего поручить сертифицированным центрам с хорошей репутацией.

Источник: autoexpertjournal.ru