Коробка-варіатор: принцип роботи, переваги і недоліки

В автомобільній промисловості трапляються досить істотні зміни. Щороку розробляють новітні пристрої і системи, що полегшують процес водіння і поліпшують якість поїздок на автомобілях. Замінюються більш сучасними рішеннями і автоматичні КПП. Зараз, поряд з традиційними гидротрансформаторными АКПП, виробники оснащують нові моделі вариаторні трансмісію. Давайте подивимося, що являє собою коробка-варіатор, як вона працює, якими переваг і володіє.

Поява CVT

Автовиробники підносять варіатор як новинку, але безступінчатий варіатор був придуманий і розроблений багато років тому. Перша ідея прийшла в талановиту голову Леонардо да Вінчі в 1490-м.

Однак втілити у реальність її змогли тільки в 1950 році. Перший легковий автомобіль, штатно оснащений коробкою-варіатором – DAF 600. Сама трансмісія отримала назву “Вариоматик”. Потім цю трансмісію стали застосовувати у “Вольво”.

Відмінність варіатора від інших трансмісій

В сучасних механічних коробках п’ять і більше передач. У гидротрансформаторных АКПП – шість і більше. А в варіаторі звичних ступенів немає. Але це не вся різниця. Щоб прояснити ситуацію, потрібно розглянути принцип роботи системи. Так ми зможемо зрозуміти, чим же зручні вариаторні трансмісію.

У звичних КПП зі ступенями є один серйозний мінус – це фіксовані передавальні числа, яких іноді в реальних умовах недостатньо. Навіть якщо рухатися за абсолютно рівної дорожче, мотор при розгоні долає силу інерції. Потім після набору ідеального співвідношення обертів і передавального числа ДВС розганяє автомобіль. Далі обрана передача стає низькою. Щоб її підвищити, потрібні вищі щаблі, а в традиційних КПП існує тільки певну кількість передач. Крім того, при переході на вищу передачу відчувається ривок. Тому у інженерів виникло рішення – вони прибрали сходи з системи трансмісії. У результаті менеджери в автосалонах сьогодні і пропонують машини з варіаторами. Реклама говорить, що зміна передач в варіатора відбувається без будь-яких ривків. І це дійсно так.

Даний механізм змінює крутильний момент поступово на двох дисках або шківах – веденому і ведучого. Рух починається плавно на відміну від інших типів КПП. Автомобіль з варіатором схожий по відчуттях на потужний електромобіль. Швидкість зростає плавно. При цьому немає ніякого стороннього шуму. Вважається, що автомобіль з варіатором швидше розганяється.

Крім того, варіаторна трансмісія вельми і вельми істотно спрощує управління. З цієї КПП впорається навіть починаючий автовласник. Даний вид трансмісії не реагує на стиль водіння, а двигун не зможе стихнути на світлофорі. Навіть при швидкому наборі оборотів мотор працює дуже тихо. Якщо натиснути педаль газу повністю, то автомобіль блискавично прискориться без характерних звуків.

Деякі водії відчувають дискомфорт від того, що робота двигуна не чутно, і ДВС ніяк себе не проявляє при зміні швидкостей. Але це не недолік.

Провідні автобренди вже давно налагодили випуск авто з варіаторами. Щоб виділяти конструкції із загальної маси, кожен виробник дати свій системі назви. Так, коробка-варіатор “Хонди” має назву – Autotronic. “Тойота” називає ці механізми системою Multidrive. X-Tronic і Hyper – це варіатори “Ніссан”.

Пристрій варіатора

Отже, це механічний агрегат, головне завдання якого – передавати крутний момент від двигуна колесам автомобіля безступінчато. У певному сенсі це АКПП, але пристрій докорінно відрізняється.

Класичний варіатор являє собою два шківи. Вони можуть розсуватися. Шківи з’єднані між собою клиновидним ременем. Коробка-варіатор в сучасному автомобілі влаштована трохи складніше, тому є необхідність в задній і знижених передачах. CVT, або варіаторна трансмісія, влаштована таким чином.

Розсувні шківи – це так звані “щоки”, установлені на одному валу. Вони приводяться в дію від гідравлічного циліндра, стискає диски в залежності від обертів колінчастого вала або по сигналу від керуючого блоку. Але варіатор і коробка–робот – це все-таки різні речі.

Різновиди приводів

Спочатку для з’єднання шківів використовувався ремінь з гуми. Він відрізнявся дуже низькою довговічністю – його ресурс становив лише 50 тисяч кілометрів. Ремінь відрізнявся недостатньою для ефективної роботи, малою гнучкістю і невеликим кутом вигину. Тому елемент не дозволяє регулювати співвідношення обертів двигуна широко. Потім стали використовувати більш гнучкі металеві клиноподібні ремені. Обертання передається за рахунок тертя.

Ремінь клиновидний виготовляється з металевих стрічок, на які нанизані сталеві пластини. Ці елементи розташовані щільно між собою. Верхня частина пластини має конусоподібну форму. В основі є паз, куди встановлюють металеві стрічки.

При створенні моделей “Мульти-” і “Лайнтроник” інженери пішли ще далі і стали використовувати в коробці ланцюг. Це клиноцепные варитаоры. Ланцюг виготовляється з пластинок, які між собою з’єднані осями. Конструкція відрізняється більшою гнучкістю. Момент передається торцевою частиною ланцюга при її контакті з конічним диском.

Для передачі крутильного моменту з двигуна на трансмісію використовується гідротрансформатор. Диференціал служить для того, щоб розподілити потужність по провідним колесам. Задня передача виконана у вигляді планетарного механізму. Також пристрій входить гідронасос і керуюча система.

Принцип дії

Клиноремінний варіатор працює наступним чином. Змінюється діаметр шківів залежно від режиму, на якому працює двигун. Діаметри шківів змінюються за допомогою спеціального приводу. На початку руху провідний елемент має найменший діаметр, а диски разжаты максимально. При цьому ведений диск має максимально можливий діаметр. Коли обороти почнуть рости, ведучий шків збільшить діаметр, а розмір веденого зменшиться. Відповідно, знижується і передаточне число.

Коли водій стане натискати на акселератор, а двигун буде набирати обертів, то ведучий шків збільшується в діаметрі, а ведений – зменшується. Потім при розгоні коробка-автомат варіатор буде підтримувати оптимальний режим двигуна, при яких можна реалізувати потужність і найкращу динаміку.

Тороідний варіатор

На відміну від клиноременных і клиноцепных конструкцій, в цій коробці немає ні ланцюгів, ні ременів. Рухаються диски, які використовуються замість шківів. Робота здійснюється за рахунок роликів, які створюють крутний момент між дисків.

Передавальні числа змінюються, коли ролики коригують положення і радіуси. Поворот здійснюється за допомогою окремої системи. Ролики можуть змінювати силу притиснення до дисків. У кожному варіаторі цього типу застосовуються свої пристрої та технології. Яскравий представник – коробка-варіатор “Ніссан X-Tronic”. Тут реалізовано гідравлічне управління роликами. Ролики переміщаються вгору і вниз. Потрібно сказати, що цей варіатор зустрічається досить рідко. Але вважається, що майбутнє саме за цими системами.

Варіатори “Ніссан”

Модельний ряд марки укомплектований трьома видами вариаторных трансмісій – це CVT7 і два варіанти CVT8. У чому їх особливості? Нижче розглянемо кожен з цих типів коробок.

CVT7

Це не зовсім варіатор, а гібридна система. В ній поєднується двоступінчастий класичний автомат і варіаторна трансмісія. За рахунок такого симбіозу вдалося отримати невеликі габаритні розміри і широкий діапазон передавальних чисел. Цю модель можна зустріти на різних моделях. Це “Сентра”, “Тііда”, “Жук”. Також встановлена коробка-варіатор на “Кашкаї” з двигуном 1,2 л. Механізм витримує крутний момент до 180 Нм.

CVT8

Даний агрегат може виготовлятися в двох виконаннях. Перший варіант створений для двигунів з середнім об’ємом, при цьому межа крутного моменту становить – 250 Нм. В даному механізму застосовується сталевий ремінь. Цю трансмісію можна зустріти на автомобілях “Ніссан Кашкай”, “Ікс-Трейл”, “Жук “, а також “Жук Нисмо” з моторами об’ємом два літри.

Для більш потужних моделей представлено друге виконання даного варіатора – він здатний переварити крутний момент в 380 Нм. Модель призначена для серйозних двигунів від 3 літрів і більше і дизельних моторів. В якості приводного механізму використовується ланцюг. Тільки вона здатна витримувати суттєві навантаження від маховика двигуна.

Варіатори Toyota

Коробку-варіатор “Тойота” встановлює на свої автомобілі з 2006 року. Перші моделі K310 і K311 комплектувалися з двигунами об’ємом 1,5 і 1,8 л. З 2013 року моделі Axio і Fielder встановлюють на авто будь-яких комплектацій незалежно від мотора. Агрегат являє собою класичний клиноремінний варіатор.

Влаштована ця коробка передач (автомат-варіатор) досить просто. Є два шківа, клиновидний ремінь, який з’єднує шківи. Ремінь – металевий. Для передачі крутного моменту застосовується гідротрансформатор. В цілому це порожниною класичне пристрій.

Недоліки

Будь-які винаходи мають різні мінуси. Варіатори тому не виключення. Слабкі сторони виробники намагаються усувати, але власникам або потенційним власникам варто знати про них:

  • Коробки не встановлюються на авто з потужними моторами, хоча вже є варіанти, здатні перетравлювати серйозний крутний момент. У разі поломок ремонт виллється в кругленьку суму. Крім того, ремонтують такі вузли не на всіх станціях.
  • Робота агрегату залежить від безлічі датчиків, так як управляється електронікою. Якщо хоча б один з датчиків вийде з ладу, це призведе до неправильної роботи всієї системи. Апарат також вимагає заливки спеціальних рідин і постійного контролю рівня.
  • Дана трансмісія при експлуатації відчуває досить серйозні навантаження. Є обмеження по буксирування, а також по руху з причепами. Однак, відгуки про коробках варіатор в цілому позитивні.

Переваги

Перше і найважливіше – це комфорт експлуатації автомобіля. Відгуки кажуть, що автомобіль рухається плавно – розгін швидкий, без ривків. При гальмуванні також ривків немає. Показники стабільні навіть при достатньо довгій їзді.

За рахунок більш оптимальних навантажень на двигун, а також добре продуманої роботи агрегату можна економити паливо. Відгуки – тому підтвердження. Також власники кажуть, що варіатор забезпечує безпеку при русі на льоду – пробуксовка коліс виключена. Авто на CVT їде тихіше, ніж аналоги з іншими КПП.

Висновок

Отже, ми з’ясували, як влаштована ця трансмісія, які вона має особливості і переваги. В цілому відгуки про коробках-варіатора позитивні. Автомобілі дійсно плавно починають рух, з ними немає проблем на слизьких дорогах. Новачки швидко освоюють цю коробку. CVT досить надійні, якщо не порушувати правила експлуатації. Є міф, що розгін повільніше, ніж на АКПП. Але це суб’єктивна думка. На практиці автомобіль з варіатором розганяється так само швидко, як і на механічній коробці передач.