Что такое CVT коробка передач: особенности и принцип работы

Содержание

Как правильно эксплуатировать этот вариатор

Зимой сразу после запуска мотора нельзя подвергать трансмиссию чрезмерным нагрузкам. Коробка передач обязательно должна как следует прогреться. Для этого ей понадобится не менее 15 минут.

Обязательно нужно иметь в виду, что двигатель прогревается раньше, чем вариатор.

Поэтому некоторое время после запуска двигателя зимой крайне не рекомендуется включать повышенные обороты. А непосредственно перед тем, как тронуться, нужно поочередно повключать все режимы, задерживаясь на каждом из положений до 15 секунд.

Время от времени необходимо проверять, в каком состоянии находится трансмиссионное масло, а также нужно следить за его уровнем.

Если объем масла сильно уменьшился или оно совсем отсутствует, необходимо срочно принять меры по установлению причины этого неприятного явления. При полном отсутствии масла автомобиль ни в коем случае нельзя эксплуатировать, так как это может стать причиной поломки двигателя. Трансмиссионную жидкость придется полностью заменить, если она начала пахнуть гарью.

Для извлечения автомобиля из сугроба не рекомендуется его раскачивать, переводя селектор из положения D в режим R и наоборот — таким образом можно просто «убить» шестеренки, шлицевые соединения также могут существенно пострадать. А если уж ваша машина застряла в сугробе или в грязи, то вытаскивать ее можно при помощи другого автомобиля, предварительно установив коробку передач в нейтральное положение.

А вот самому буксировать транспортные средства крайне не рекомендуется. Также лучше обойтись без использования прицепов. Последнее утверждение не касается модификаций X Tronic JF016 и JF017.

Всевозможные датчики, а также контроллеры всегда должны находиться в удовлетворительном состоянии. Конструкция вариатора отличается наличием большого количества электроники. Это, конечно, очень хорошо, но здесь есть и отрицательная сторона — при поломке одного из датчиков может перестать работать вся система или же она перейдет в аварийный режим работы.

Вариатор — довольно сложный механизм, разобраться с действием которого может далеко не каждый, поэтому его ремонт лучше доверить профессионалам.

Минусы вариатора

Несмотря на такое большое количество достоинств, вариатор не лишен и недостатков. Одна из проблем – неспособность работать с более современными мощными двигателями, поэтому вариаторы и начали распространяться преимущественно в автомобилях компактного и среднего класса.
Однако нельзя не отметить, что создаются и такие вариаторы, которые способны на большее. Например, клиноременный вариатор с цепью Multitronic успешно работает на Audi A4 2.0 TFSI, мощность двигателя которого составляет 200 лс. А внедорожник Nissan Murano с двигателем V6 на 3,5 литра, развивающим 234 лс, оснащается клиноременным вариатором X-Tronic. Это чуть ли не самая крупная и тяжеловесная модель, на которую устанавливается вариатор. И при современном развитии технологий это, скорее всего, еще не предел.
Еще одним недостатком вариаторов является их дорогостоящее обслуживание и ремонт, а также потребность в специальной трансмиссионной жидкости, которая тоже обходится недешево. Для работающего на ремне вариатора замена ремня требуется каждые 100-150 тысяч км пробега. Замена масла на вариаторе может производиться чуть реже, чем в коробках-автомат (раз в 40-50 тысяч км), но и стоит оно гораздо дороже.
Несмотря на указанные минусы, вариаторы все-таки приобретают все большую популярность, причем стоимость их ниже, чем хороших автоматических коробок.
Благодаря тому, что в вариаторе число передач не ограничено, двигатель получает возможность работать на самых благоприятных для него режимах, будь то необходимость сильного и резкого разгона или неспешность при спокойном движении. Поэтому модели, оснащенные бесступенчатыми автоматическими коробками передач, считаются высокоэкономичными и в то же время обладающими высокой динамикой.

Стоит также отметить, что в последние годы идет тенденция к увеличению количества передач в коробках-автомат. Новейшие модели автоматических трансмиссий для легковых автомобилей насчитывают уже 8 и даже 9 ступеней. Такие меры принимаются как раз для достижения максимально возможной топливной выгоды и динамики разгона. Не исключено, что в ближайшем будущем начнут появляться АКПП с десятью, а то и с двенадцатью ступенями. Но все же вариаторы уже давно занимают то место в автомобильном мире, куда обычным автоматическим коробкам передач с их планетарными передачами-переключателями не добраться никогда. Потому что количество передач, имеющихся у вариатора, сосчитать просто невозможно.

Основные виды вариаторов и принцип их работы

Сегодня каждый автопроизводитель располагает собственными наработками в области инженерии трансмиссий, в том числе, вариаторов. Тем не менее, все существующие на сегодняшний день коробки передач CVT принято разделять на два типа: клиноременный и тороидальный.

Клиноременный вариатор состоит из двух шкивов и ремня с трапецеидальным сечением. Каждый из шкивов представляет собой два конических диска, благодаря которым появляется возможность менять диаметр и передаточное число исходя из скорости вращения мотора. Ряд производителей нередко вместо традиционного ремня применяют цепь, а некоторые компании изготавливают ремень из особых металлических пластин. Впрочем, на принцип работы вариатора с точки зрения способа передачи тяги эти особенности влияния не оказывают.

За работу дисков каждого шкива отвечает электронная система, состоящая из датчиков с сервоприводами и центрального блока управления. Общий принцип работы системы следующий. Обладая клиновидной формой, ремень вступает в контакт с каждым из шкивов только лишь боковыми поверхностями. Изнашиваясь со временем, ремень словно «впивается» в шкив, сохраняя тем самым необходимый уровень сцепления. Вращение коленчатого вала передается ведущему шкиву. Его конструкция такова, что в случае увеличения оборотов двигателя «щеки» дисков постепенно сжимаются, тем самым выталкивая ремень от центра к ободу. Одновременно с этим, «щеки» дисков ведомого шкива разжимаются, что утапливает ремень к центру. Таким образом, происходит изменение радиусов вращения, а, значит, и передаточных отношений в бесступенчатом режиме. По сути, при такой схеме можно получить сколь угодно много передаточных чисел, а не только какие-то фиксированные значения. С ростом оборотов мотора происходит постепенное сжимание ведущего шкива с одновременным разжиманием ведомого, что гарантирует сохранение натяжения ремня. Если водитель сбрасывает обороты мотора, отпуская педаль «газа», внутри вариатора происходит противоположный процесс.

Несколько иной принцип работы у коробки-вариатора тороидального типа. Она располагает парой колес со сферической рабочей поверхностью. Между этими колесами зажимается ролик. Как и шкивы ременного вариатора, колеса тороидального CVT разделяют на ведущее и ведомое. Передаточное число меняется в данном случае посредством силы трения, которая возникает между поверхностями колес и ролика.

Когда ролик меняет свое положение относительно поперечной плоскости, происходит изменение передаточного числа в ту или иную сторону. При горизонтальном положении ролика ведомое колесо будет вращаться со скоростью, равной скорости вращения ведущего колеса. Но стоит ролику повернуться, происходит немедленное изменение скорости вращения ведомого колеса относительно ведущего. Поскольку в пятне контакта ролика и поверхности колеса возникает довольно серьезное усилие, разработчики вариатора предусмотрели использование специальных устройств, способствующих преодолению притяжения ролика к поверхности колеса. К примеру, тороидальная система Extroid, применяемая на многих моделях автомобилей Nissan, оснащается специальным устройством, работающим под управлением электроники. Благодаря такому устройству прецизионный гидромеханизм меняет расположение узла с роликами на микроскопическую величину в вертикальной плоскости. Сдвиг, производимый относительно оси колес, провоцирует самостоятельный поворот ролика.

Рейтинг вариаторов по надежности

Определить самый надежный вариатор поможет рейтинг пяти лучших бесступенчатых трансмиссий. Его формируют CVT трех компаний: Jatco, Aisin и Subaru.

Открывает пятое место рейтинга по надежности вариатор Jatco JF015E, который встречается на Renault Kaptur. Четвертым идет Jatco JF016E, устанавливаемый на последние модели Mitsubishi Outlander. Третье место занимает Aisin K111, которым часто комплектуется Toyota RAV4. второе место у Subaru TR580, применяемого на Forester. Лидером по надежности является Jatco JF011E. Его можно обнаружить на Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai и X-Trail.

Как правильно обслуживать авто с вариатором

Особенности вариаторной коробки передач предполагают следование определенным правилам со стороны владельца. Необходимо обеспечить:

своевременную замену масла. Использовать марки смазки, предусмотренные изготовителем или аналоги с подтвержденными характеристиками;
регулярную компьютерную диагностику – с целью выявления ошибок в работе механизма и электрооборудования;
установку новых узлов взамен изношенных.

Владелец должен соблюдать регламент обслуживания, установленный изготовителем и указанный в руководстве по эксплуатации машины.

Особенности эксплуатации вариатора

Управление бесступенчатой трансмиссией реализуется, как и в классических гидротрансформаторных коробках передач, по системе PRND. Так проще людям пересесть на данный вид трансмиссии, не надо привыкать к новому управлению. А буквы означают соответственно:

P – парковочный режим;
R – это движение задним ходом;
N – положение «нейтраль»;
D – основное положение работы коробки передач со сменой передаточного числа.

CVT во многих описаниях называют автоматической коробкой передач и от того происходит путаница, так как автоматическая коробка передач на планетарных редукторах имеет совсем другой принцип работы, и ресурсы у них совсем разные.

Вариаторная коробка передач живет долго, но зависит от правильных условий эксплуатации.

Ремонт же такой коробки передач может влететь в копеечку. Кстати, некоторых водителей так же раздражает гул двигателя при наборе скорости, так как при интенсивном разгоне двигатель набирает максимальные обороты, а затем коробка плавно поднимает скорость.

Ну не будем о грустном, обсудим лучше позитивные моменты. Главным можно считать экономичность, так как она приближается к лучшим показателям механических трансмиссий.

Кроме того не стоит забывать что водитель, знающий что такое вариаторная коробка передач не должен постоянно дергать ручку переключателя скоростей. Ну а для тех кто иногда хочет почувствовать полную власть над автомобилем многие производителя начали оснащать свои коробки рычагами выбора виртуальных передач.

Реализовано это с помощью электроники, которая задерживает в определенном положении шкивы и не дает двигаться дальше без участия водителя. Правда при достижении максимальных оборотов автоматика опять вступает в силу.

Так что это неоднозначная коробка, которая больше всего подходит для размеренного и спокойного движение.

Разница между КПП вариатором и АКПП

Какая трансмиссия лучше и надежнее, каковы отличительные черты вариатора от АКПП, ключевые характеристики двух популярных механизмов?

В первую очередь, следует обратить внимание на экономическую составляющую конкурентов:

КПП вариатор требует более частой замены масла, которое должно быть высокого качества;
Расход топлива выше у автоматического «собрата»;
Сервисные и ремонтные работы на cvt оцениваются в разы дороже, чем у АКПП;
Общая эксплуатация и устройство mcvt является более сложным и требующим внимания механизмом;
Несмотря на дорогостоящее обслуживание, сам по себе вариатор в машине стоит дешевле.

Для оценки надежности обе коробки прошли испытания бездорожьем, необходимостью буксировки, повышенными скоростями и даже спортивным стилем езды. В данных условиях вариатор сильно проигрывает сопернику, не выдерживая больших нагрузок. Он идеален для спокойного вождения, без резких маневров и ускорений, без которых устройство прослужит долго и бесперебойно.

Зато вариатор лидирует с точки зрения комфорта, обеспечивая плавный, избавленный от провалов разгон, едва слышный по нарастающему гулу силового агрегата. Кроме того, он быстрее набирает обороты и за счет облегченного управления подойдет для начинающих водителей, обладая способностью не реагировать на манеру вождения и не глохнуть.

Если водитель не знает, как определить, вариатор или «автомат» установлен в его машине, на помощь придет техническая документация, где для первой трансмиссии будет стоять обозначение CVT, а для второй – АТ.

Также в процессе езды при установке вариаторной технологии автомобилист не ощутит разгона и переключения передач, тогда как работа «автомата» слышна, чувствительна и наглядно отражается на показаниях тахометра.

Плюсы и минусы вариаторной коробки

Аналогично механике или автомату бесступенчатая коробка передач обладает положительными сторонами и недостатками. В качестве плюсов отмечаются:

комфортное передвижение на авто (положение «D» на селекторе выставляется перед началом движения, двигатель разгоняет и замедляет автомобиль без характерных для механики и автомата толчков);
равномерная нагрузка на мотор, которая сочетается с точной работой трансмиссии и способствует экономии горючего;
сниженное количество выбросов вредных веществ в атмосферу;
динамичный разгон машины;
отсутствующая пробуксовка колес, что повышает безопасность (особенно если речь идет о езде в гололедицу).

Из минусов бесступенчатой трансмиссии обращают на себя внимание:

конструктивное ограничение на сочетание вариатора с мощными ДВС (пока можно говорить лишь о нескольких экземплярах автомобилей с таким тандемом);
ограниченный ресурс даже при регулярном ТО;
дорогой ремонт (покупка);
высокие риски при покупке б/у авто с CVT (из серии «кот в мешке», поскольку доподлинно неизвестно, как прежний владелец эксплуатировал продаваемый автомобиль);
небольшое количество сервисных центров, в которых мастера взялись бы за починку устройства (все о вариаторах знают единицы);
ограничение на буксировку и использование прицепа;
зависимость от контролирующих датчиков (бортовой компьютер в случае неисправности будет давать некорректные данные для работы);
дорогое трансмиссионное масло и требование постоянного контроля его уровня.

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).

Как меняется скорость движения

Если авто стоит, а вы нажимаете на педаль газа, то можно получить максимальные обороты и сорвать авто с места. Также можно увидеть другую картину. Если вы разгоняетесь, ремень переходит в нужное положение, потом бросаете педаль газа, ремень возвращается в предыдущее положение.

Нет нужды самостоятельно переключать передачу, а девушка может это и забыть сделать, в итоге ее движку скоро придет конец. Также мотор больше не работает на износ. Когда движку нужно ускориться, электроника выставляет высокие обороты, когда замедлиться, они спадают. В итоге скорость авто сначала большая, потом маленькая. Это то же самое, что сначала мы ехали на четвертой передаче, а потом перешли на третью.

Если вам нужно ехать с горы, то будет ощущение, что стоит «нейтралка», но чувство управления не пропадает. К тому же авто не разгоняется, как при автоматике, когда нет защиты при спуске. Вы будете ехать с определенной скоростью на малых оборотах.

Вот так работает вариатор, когда ему задают разные задачи. У ремня с клином множество положений, которые определяются многими факторами, в том числе и датчиками, и манерой езды.

Если говорить об обычной трансмиссии, то она намного сложнее с ее шестеренками, тормозами, захватами, управлением, тогда как вариаторная очень проста. Выделим три детали, которые должны быть у нее:

Меняется диаметр у входного ворота во время движения.
Меняется диаметр у выходного ворота во время движения.
Ремешок, который выполняется как клин из металла или резины. Конечно, металлический намного прочнее, правда, каучук в некоторых моментах может не уступить стали.

Что же такое вариатор в двух словах

Теперь обратим внимание на те CVT, которые устанавливаются сразу готовыми на автомобиль

Неважно, какая фирма их производит, работают они все одинаково. Для начала скажем в общем, что это такое

Для начала скажем в общем, что это такое.

Получается, что CVT не имеет привычной КПП, которая имеет до шести скоростей. Он представлен так называемым передаточным числом, которое определяется по разным факторам, например, по скорости движения колес, скорости мотора, с какой силой была нажата педаль «газа» и прочим параметрам, какая скорость в машине сейчас будет оптимальной, то есть сколько оборотов должен делать в минуту мотор.

Зачем нужна нам КПП? Автомобиль имеет определенную скорость оборотов мотора, но скорость его движения может быть разной. Именно эту скорость и определяет АКПП. Но вариатор лучше в разы, так как он не дергает автомобиль, это устройство может с места разогнать авто до предельной скорости. Для спортивных автомобилей – это как раз то, что нужно. Так как у вариатора нет привычной КПП, то и толчков тоже нет, да и определить, какая передача сейчас стоит, сложно. Ведь их у вариатора бесконечное множество.

Учитывая, что у бесступенчатой трансмиссии больше вариантов выбора передачи, то можно выделить несколько преимуществ устройства:

Автомобиль разгоняется плавно, без рывков.
Обороты у мотора не прыгают с минимального до максимального, они практически всегда постоянны. Тогда как у обычной КПП, даже у АКПП они гуляют по всем данным, в итоге авто работает на износ.
Нет проблем с выбором скоростей, чего не скажешь об АКПП, в которой бывает сложно настроить нужную скорость, автомат, можно сказать, «тупит».
Вариатор сам находит нужную скорость и задает обороты у мотора. Подбор не полагается на человеческий фактор, как на АКПП, но во всем есть дело с электроникой, в итоге всегда правильный выбор.
Езда ровнее, нагрузок меньше на движок, так как бесступенчатая передача всегда работает исправно.
Экономия горючего, так как движок не делает лишних движений.

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.

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).
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.

Описание вариатора

Вариатор является бесступенчатой трансмиссией с внешним управлением от электронного модуля. Он позволяет автоматически плавно изменять передаточное число. Узел оптимально подбирает передачу, исходя из внешней нагрузки и оборотов с которыми работает двигатель. Благодаря этому удается максимально эффективно использовать мощность силовой установки.

На автомобилях применяются два основных вида бесступенчатой трансмиссии: клиноременная и тороидальная. Первая получила большее распространение и ее часто комплектуются как легковые автомобили, так и кроссоверы.

Клиноременной вариатор был изобретен задолго до начала его использования на автомобилях. Автором первой бесступенчатой трансмиссии является Леонардо да Винчи. Он сконструировал вариатор в 1490 году.

Оценить преимущества использования бесступенчатой трансмиссии на автомобиле водители смогли лишь в 1950-х годах. Однако CVT таких транспортных средств не были надежными и долговечными. Недостатки вариаторов тех лет заставили автомобильные компании отложить выпуск машин с CVT на полстолетия.

Тороидальный тип вариатора редко встречается на автомобилях. Он также бесступенчато меняет передаточное число. Тороидальный вариатор имеет более сложное строение. Его настройка и точность изготовления требуют больших временных затрат. Именно по этим причинам клиноременные бесступенчатые трансмиссии смогли занять 95-97% машин с CVT.

Основные недостатки CVT JF015E

Гидроблок вариаторной коробки считается наиболее проблемным и уязвимым местом. Если в предыдущей трансмиссии JF011E достаточно было выполнить промывку узла, то в случае с гидроблоком JF015E ситуация более тяжелая, поскольку здесь вместо обычных соленоидов установлены сложные соленоиды-регуляторы. Отчасти по этой причине данную модель вариатора называют самой ненадежной. Эти соленоиды боятся грязного масла, промывка иногда помогает, но чаще всего – замена. Если в поддоне много стружки, они гарантированно выйдут из строя, причем их не каждый раз можно заменить. Обычно проблема решается покупкой нового или б.у. гидроблока.

Единственный верный способ обезопасить себя от неприятностей, связанных с преждевременной покупкой дорогостоящего гидроблока, это своевременно менять трансмиссионное масло. Основываясь на практике ремонта JF015E, можно с уверенностью сказать, что регулярная диагностика и поездка в СТО при первых симптомах поломки – лучший способ предотвратить поломку вариатора. Если появились пинки, рывки автомобиля в начале движения или с набором скорости, стоит сразу отправиться в специализированную мастерскую, где специалисты осмотрят и выполнят диагностику трансмиссии. Затраты на замену ATF и чистку поддона несопоставимо низкие в сравнении с покупкой гидроблока.

Вариатор оснащен толкающей металлической цепью (или ремнем, кто как называет) с девятью лентами. Цепь, вопреки распространенному мнению, довольно надежная. Встречаются экземпляры авто, прошедшие 180-200 тыс. км без одной замены цепи. Есть два типа цепи для этого вариатора – стандартный (Bosch 901068) и усиленный (Bosch 901064) на двенадцать стальных лент. Цепь – типичный расходный материал для всех коробок передач Jatco. Узел не любит холодное и грязное масло. Если не придерживаться простых рекомендаций по эксплуатации авто с вариатором, цепь начнет проскальзывать и повредит конуса. Она меняется при условии, если его стальные ленты вытянулись или сточились зубцы. Новый экземпляр обойдется примерно в 20 тысяч рублей.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
сложность настроек;
высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Отличие вариатора от прочих коробок передач

Механическая трансмиссия (МКПП) имеет 5 скоростей, коробка-автомат — 8 скоростей, а CVT оснащен неограниченным количеством передач. Но это не главная ее особенность. Чтобы читателю было проще понять принцип работы вариатора на автомобиле, оценить его преимущества, вкратце расскажем о работе двигателя.

Во-первых, в принципе работы традиционных ступенчатых КПП есть важный недочет — они имеют ограниченное число передач, которых иногда при движении бывает мало. Даже при условии езды по гладкой дороге мотор, разгоняясь, должен преодолеть внешнюю нагрузку (силу инерции), а потом, после достижения оптимального соотношения оборотов и передаточного числа, он может набрать нужную скорость. После этого момента передача становится ниже. Чтобы повысить передачу, нужно использовать больше ступеней, наличие которых не предусмотрено в механической коробке.

Еще один минус — при переключении скоростей происходит толчок. С учетом этих нюансов производители решили отказаться от передач и, в конечном итоге, получили вариативную коробку, которая сменяет скорости мягко, без рывков.

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в постепенном изменении крутящего момента на ведущем и ведомом диске. Движение начинается мягко, в отличие от других видов коробок передач. Особенности работы вариатора в автомобиле создают впечатление, будто в нем установлен мощный электрический двигатель. Скорость набирается плавно, без присутствия посторонних шумов. Поэтому CVT не нужен переключатель скоростей, благодаря нему автомобиль увеличивает скорость движения намного быстрее, чем при использовании других трансмиссий.

Помимо этого, автомобилем с вариатором намного легче управлять. С ним сможет справиться даже водитель-новичок из-за того, что этот принцип КПП не зависит от манеры вождения и не заглохнет при движении. Даже при внушительном разгоне автомобиля работа движка практически бесшумна, в сравнении с другими трансмиссиями. Если надавить на педаль газа полностью, то авто ускорится буквально молниеносно, без привычного «рычащего» шума.

Некоторые водители не любят, когда мотор не издает привычных звуков при переключении скорости, но в основном, это те, кто привык к езде на коробке-автомате или спорт-карах, где рев двигателя только подзадоривает гонщика.

Вариатор имеет большие возможности, как доказательство этого — запрет его использования на гонках Формулы-1 до 1994-го года.

Работа коробки CVT

Клиноременной вариатор состоит из двух основных частей:

Трапециевидный зубчатый ремень. Некоторые автопроизводители вместо него применяют металлическую цепь или ремень из металлических пластин.
Два шкива, образованных конусами, направленными друг к другу остриями.

По мере того, насколько близко находятся друг к другу соосные конусы, диаметр окружности, которую описывает ремень, уменьшается или увеличивается. Перечисленные части являются исполнительными механизмами CVT. А управляет всем электроника на основе информации, поступающей от многочисленных датчиков.

Принцип работы вариатора

Устройство бесступенчатой CVT трансмиссии

Так, если диаметр ведущего шкива будет максимальным (его конусы будут расположены максимально близко друг к другу), а ведомого минимальным (его конусы максимально разойдутся), то это означает, что включена самая «высокая передача» (соответствующая 4-ой или 5-ой передаче в традиционной трансмиссии). И наоборот, если диаметр ведомого шкива будет минимальным (его конусы разойдутся), а ведомого максимальным (его конусы сомкнутся), то это соответствует «самой низкой передаче» (первой в традиционной трансмиссии).

Для езды задним ходом в вариаторе используются дополнительные решения, обычно планетарный редуктор, так как традиционный подход в данном случае нельзя использовать.

В связи с проектными особенностями конструкции вариатор можно использовать лишь на сравнительно небольших машинах (с мощностью двигателя до 220 л.с.). Это связано с большими усилиями, которые испытывает ремень во время работы. Процесс эксплуатации автомобиля с трансмиссией CVT накладывает некоторые ограничения на водителя. Так, нельзя резко стартовать с места, долго ехать на максимальной или минимальной скорости, буксировать прицеп, ездить по бездорожью.