Коробка варіатор – це безступінчата трансмісія, яка здатна плавно змінювати передаточне число. На відміну від східчастих КПП (механічна коробка, гідромеханічна АКПП або роботизована трансмісія), варіатор не має так званих фіксованих передач.
Під фіксованими передачами (ступенями) слід розуміти входять в зачеплення один з одним шестерні. Далі ми розглянемо пристрій варіатора і принцип роботи трансмісії даного типу, а також які переваги і недоліки має варіаторна коробка передач.
Коробка передач варіатор: що це таке і як працює
Отже, варіатор або варіаторна коробка передач зазвичай скорочено позначається як CVT (від англ. Continuously Variable Transmission), що означає трансмісію, яка постійно змінюється.
Варіатор порівняно з аналогами має ряд переваг. Насамперед, даний тип КПП дешевше у виробництві, ніж АКПП. Ще варіатор дозволяє найбільш ефективно використовувати потужність і крутний момент ДВС.
Завдяки конструктивним особливостям вдається гнучко змінювати передаточне число. Якщо просто, двигун завжди працює в оптимальному режимі, який повністю відповідає конкретним умовам і навантажень.
Також відсутність моменту перемикання передач означає, що розриву потоку потужності не відбувається. В результаті вдається домогтися високих показників паливної економічності і розгінної динаміки, а також забезпечити максимум комфорту при їзді на автомобілі з варіатором СVT.
Зазначимо, що існує кілька типів варіаторів, проте в автоіндустрії використовуються кліноременний і тороідний варіатор. При цьому кліноременний варіатор поширений набагато більше.
Першим варіатором даного типу став Variomatic, який встановлювався на автомобілі в самому кінці 50-х, пізніше з’явилася версія Transmatic, яка потрапила на конвеєр в 1984 році.
Сьогодні кліноременний варіатор активно використовують різні світові автовиробники (наприклад, Toyota Multidrive, Audi Multitronic, Nissan Xtronic тощо). Що стосується менш поширеного тороідного варіатора, одним з найбільш відомих є варіаторна коробка Extroid Nissan.
Загальна конструкція варіатора передбачає наявність таких основних елементів:
- Пристрій для передачі крутного моменту від ДВЗ на трансмісію, а також дозволяє від’єднати КПП від силової установки (аналогічно нейтральній передачі);
- Варіаторна коробка передач, а також механізм задньої передачі.
- Система управління варіатором (ЕБУ і набір датчиків);
Існує кілька видів так званого зчеплення АКПП:
- відцентрове автоматичне зчеплення;
- електромагнітне зчеплення;
- багатодискове зчеплення;
- гідротрансформатор;
При цьому найбільш поширеним рішенням є гідротрансформатор, так як саме ГДТ дозволяє домогтися найбільш плавного перетворення крутного моменту, підвищити комфорт і збільшити термін служби вариаторной КПП.
Якщо говорити безпосередньо про устрій самої коробки CVT, тоді слід почати з клиноременных варіаторів. Такий варіатор має одну або дві ремінні передачі. Ремінна передача передбачає кілька пучків, які з’єднані між собою за допомогою клиновидного ременя.
Шків, в свою чергу, складається з двох конічних дисків, які мають можливість рухатися і розсуватися. Завдяки цьому можна змінювати діаметр шківа.
Щоб зблизити конуси, може бути використано гідравлічний тиск, конуси також зближуються за допомогою відцентрової сили або під впливом зусилля пружин. Самі конічні диски знаходяться під кутом нахилу до 20 градусів, що дозволяє ременя переміщатися про поверхні з мінімальним опором.
На початковому етапі кліноременним варіатори отримували ремінь з гуми, проте термін служби такого ременя не перевищував 50 тис. км., також ремінь був недостатньо гнучким. В результаті кілька обмежувалася можливість ефективно змінювати передаточне число.
Далі в пристрої вариаторных коробок почали застосовувати гнучкий металевий ремінь, виготовлений з декількох сталевих смуг. Передача обертального моменту здійснюється за допомогою тертя бічною поверхнею ременя і шківами.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, що таке варіатор X Tronic. З цієї статті ви дізнаєтеся про особливості і відмінності вариаторні трансмісію даного типу, а також які сильні і слабкі сторони має зазначений варіатор.
Сталевий ремінь варіатора виявився більш стійким, гнучким, відрізняється збільшеним терміном служби, КПП створює менше шуму під час роботи. Завдяки такому ременя варіатори стали масовими.
Також деякі виробники замість ременя використовують металевий ланцюг варіатора в пристрої коробки даного типу (клиноцепной варіатор). Ланцюг дозволяє домогтися ще більшої гнучкості та ефективності порівняно з клиноременными варіаторами. Клиноцепной варіатор має найвищий ККД, так як втрати мінімальні.
Справа в тому, що крутний момент передається торцевою поверхнею ланцюга. Іншими словами, ланцюг «щільно» контактує з конічними дисками. Щоб уникнути прискореного зносу в місцях контакту, конічні диски виконані з міцної сталі.
Ще додамо, що конструкція варіатора не здатна забезпечити автомобілю можливість рухатися заднім ходом. Щоб автомобіль з варіатором мав задню передачу, конструктори застосовують додаткові пристрої. Якщо точніше, варіатор CVT має планетарний редуктор для руху заднім ходом. Планетарна передача аналогічна пристрою класичної гідромеханічної АКПП.
Працює коробка варіатор під управлінням електронної системи. Електроніка відповідає за синхронне зміна діаметру шківів варіатора в точній відповідності з режимом роботи ДВС. Також система управляє зчепленням і планетарним редуктором задньої передачі.
Що стосується включення режимів, управління варіатором здійснюється за допомогою важеля (селектора), який знаходиться в салоні автомобіля. Самі режими аналогічні режимам АКПП (P-R-N-D-L, спортрежим, зимовий, економічний тощо), так як виробники намагаються максимально полегшити й спростити взаємодія з КПП для водія.
Ще відзначимо, що варіатор також може мати режим ручного перемикання передач (Автоматична). Хоча варіаторна КПП конструктивно не має ступенів (передач), однак програмно ЕБУ в ручному режимі починає працювати за алгоритмом включення заздалегідь фіксованих запрограмованих передавальних відносин (подібно Tiptronic на АКПП).
Появи такої функції на варіаторі не продиктовано якоюсь необхідністю, безпосередньо пов’язаної з експлуатацією та поліпшенням характеристик. Справа в тому, що для багатьох водіїв проблемою є однакові обороти двигуна при розгоні, а також відсутність відчуття зміни передачі (ступені). Ручний режим дозволяє досягти явного перемикання «вгору» або «вниз», за аналогією з механікою або АКПП.
-
Коробка CVT: як їздити на варіаторі правильно
Принцип роботи шківом кліноременного варіатора і тороідного CVT
В основі роботи клиноцепных і клиноременных варіаторів лежить синхронне зміна діаметрів шківів залежно від того, в якому режимі працює двигун в певний момент.
Можливість змінити діаметр шківа реалізована за допомогою використання приводу. Коли автомобіль з варіатором розганяється, ведучий шків варіатора має найменший діаметр, конічні диски знаходяться в повністю разжатом стані.
У свою чергу, ведений диск має найбільший діаметр, тобто конічні диски повністю стиснуті. Як тільки обороти двигуна починають збільшуватися, діаметр ведучого шківа також стає більше, при цьому відбувається зменшення діаметра веденого шківа.
Завдяки такому зміни діаметрів шківів відбувається зменшення передаточного числа. Далі система управління варіатором «підбирає» таке співвідношення діаметрів, щоб підтримувати двигун в діапазоні оборотів, коли від ДВЗ можна отримати найбільшу потужність і крутний момент.
Так досягається і підтримується оптимальний режим роботи, при цьому зберігається динаміка одночасно з економією палива. Ще додамо, як вже було сказано вище, крім клиноременных існують і тороідні варіатори. Так от, по конструкції тороідний варіатор має два співвісних валу. Ці вали мають сферичну поверхню.
Між валами з тороидной (сферичної) поверхнею знаходяться спеціальні ролики. Щоб змінити передаточне число, в варіаторі даного типу змінюється положення роликів. При цьому передача обертального моменту здійснюється за допомогою сили тертя, що виникає між поверхнями роликів і валів.
Плюси і мінуси варіатора
Розібравшись з тим, що значить коробка варіатор в машині і як влаштований агрегат, можна розглянути основні плюси і мінуси автоматичною КПП даного типу.
Насамперед, серед основних плюсів виділяють високі показники ККД трансмісії, а також паливну економічність і комфорт при їзді, так як водій не відчуває моменту перемикання передач.
Якщо говорити про недоліки, варіатори мають відносно невеликий ресурс, їх зазвичай не встановлюються в парі з могутніми двигунами, так як агрегати не розраховані на високі навантаження. Іншими словами, машини з варіатором СVT не можна експлуатувати агресивно, такі автомобілі більше підходять для спокійної їзди.
Якщо ж коробку навантажувати, термін служби трансмісії різко скорочується. Також коробка варіатор чутлива до якості і рівнем масла. Необхідно міняти масло в варіаторі кожні 30-40 тис. км, при цьому використовувати тільки оригінальні трансмісійні рідини, рекомендовані самим виробником авто або коробки.
Рекомендуємо також прочитати статтю про те, як їздити на варіаторі правильно. З цієї статті ви дізнаєтеся про особливості експлуатації варіатора CVT, а також що потрібно враховувати, щоб збільшити термін служби даної трансмісії.
Ще варіаторна КПП боїться різких стартів, високих обертів ДВЗ, їзди по бездоріжжю, буксирування причепа або інших авто, тривалих пробуксовок в снігу або на льоду (особливо якщо версія коробки з гідротрансформатором).
Окремої уваги також заслуговує питання, як буксирувати авто з варіатором в разі поломки. Необхідно суворо дотримуватися всіх правил і рекомендацій. Також слід відзначити низьку ремонтопридатність варіатора і високу вартість запчастин.
Наостанок зазначимо, що з урахуванням зазначеного вище ряду особливостей варіатори зазвичай встановлюються на легкові авто і кросовери. На практиці, дана трансмісія оптимально підходить для моделей, які експлуатуються в межах міста або використовуються для їзди по трасі без особливих навантажень на ДВС і КПП.