Трансмиссия cvt

Как устроен вариатор

Внешне автомобиль с вариатором ничем не отличается от автомобиля с обычной автоматической коробки передач. Ведь и у классической коробки передач, и у вариатора рычаги одинаковы, более того, и режимы трансмиссии абсолютно идентичны. А вот принципы работы различны, вариатор не имеет четко установленного количества передач, их множество и они постоянно варьируются. Именно отсюда и происходит само название данного устройства. Благодаря этому при трогании с места и при перестройке механизма с одних оборотов на другие не присутствуют толчки и дерганья машины. В процессе того, как автомобиль разгоняется и замедляется, вариатор плавно меняет передаточное чисто оборотов.

Современный клиноременный вариатор

В современной конструкции КПП CVT применяются шкивы из сверхпрочного металла, а ремень – не эластичный жгут, а наборная лента из износостойкого металла (собирается из полосок, которые скрепляются между собой скобами). На ремень наносят специальное покрытие, защищающее от износа и проскальзывания.

Один из шкивов является ведущим. Он соединён с коленчатым валом двигателя (который служит преобразователем энергии, получаемой в результате сгорания топлива, в энергию вращения). Ведомый шкив соединен с колёсами авто. Шкивы имеют переменный диаметр (грани обода расходятся и сходятся, тогда ремень проходит уже не внутри, между ними, а поверх).

При небольшой скорости движения автомобиля диаметр ведущего шкива имеет минимальные значения, а ведомого – максимальные. При средней скорости диаметр одинаковый. При максимальной – размер ведущего увеличивается, а ведомого уменьшается. Изменяя размеры шкивов, изменяем передаточное число.

Механизмом «руководит» электронная система, опираясь на информацию с многочисленных датчиков (об оборотах вала, о вращении колес, сведения с самой трансмиссии).

Основные элементы вариатора

Шкивы и ремень являются лишь частью конструкции современных вариаторов и называются клиноременной передачей. Строение CVT (бесступенчатой коробки передач) гораздо сложнее, в корпусе агрегата предусмотрено немало других элементов.

Вспомним, что нам уже известно. Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал, а затем на ведущий шкив. В этом процессе может быть задействован гидравлический трансформатор (предусмотрен не во всех моделях). Гидротрансформатор отсоединяет трансмиссию от двигателя, через него передается усилие от вала к шкиву.

После гидротрансформатора усилие переходит на ремень, а с него на ведомый шкив. Далее при помощи планетарного редуктора момент переходит на вторичный вал. И машина движется вперед. Чтобы автомобиль двигался назад, запускается планетарный механизм или режим заднего хода (изменяет направление вращения вала).

В конструкции предусмотрен и дифференциал, который распределяет нагрузку по колёсам (на дифференциал крутящий момент передается от промежуточного вала).

Электронная система, которая руководит всеми процессами внутри CVT, считывает информацию с датчиков и изменяет режим работы CVT. Датчики установлены там, где можно быстро получить сведения о скорости вращения валов, о температуре рабочей жидкости, о положении селектора (ручки КПП). Электроника учитывает нагрузку на двигатель, скорость движения авто, положение педали газа и многое другое.

В некоторых моделях вариаторов предусмотрена возможность ручного переключения скоростей, ступенчато, как на АКПП. В других могут присутствовать лишь спецрежимы: «спортивный», «экономичный».

Все описанные элементы помещены в один корпус.

Рабочая жидкость

Диаметр шкива изменяется за счет перемещения дисков. Перемещение оказывается возможным благодаря давлению рабочей жидкости – масла (гидравлическая система). Но это утверждение справедливо лишь в отношении ведущего шкива. На ведомом диски перемещаются от натяжения ремня и за счет возвратной пружины.

Для CVT разработано специальное масло. Жидкость проявляет фрикционные свойства (помогает уменьшить силу трения и износ трущихся поверхностей) при своей рабочей температуре (60-70 градусов выше нуля).

При движении со скоростью более 150 км/ч масло перегревается (рабочая температура возрастает до +80 градусов). Перегрева допускать нельзя, он негативно сказывается на сроке службы вариатора (CVT). Охлаждают жидкость с помощью дополнительно установленного маслоохладителя (радиатор).

Необходимо следить за уровнем масла: если количество слишком уменьшиться, ремень будет проскальзывать. И, чтобы не допустить засорения, менять жидкость необходимо каждые 60-150 000 км (раз в пять лет).

Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (робот) – механическая трансмиссия, в которой функции переключения передач и управления сцеплением автоматизированы. Эту роль здесь выполняют два привода, один из которых отвечает за управление механизмом переключения передач, второй – за включение и выключение сцепления.

Робот призван объединить в себе достоинства механической КПП и автомата. Он сочетает в себе комфорт в управлении (от автомата), а также надежность и экономию топлива (от механики).

Устройство и принцип работы робота

Основными элементами, входящими в состав роботизированной КПП, являются:

• механическая коробка передач;
• сцепление и привод сцепления;
• привод переключения передач;
• блок управления.

Принцип действия робота практически не отличается от функционирования обычной механики. Разница заключается в системе управления. Этим в роботе занимаются гидравлические и электрические приводы. Гидравлические элементы обеспечивают быстрое переключение, но требуют затрат дополнительных ресурсов. В электрических же приводах, наоборот, затраты минимальны, но при этом возможны задержки в их работе.

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная трансмиссия может функционировать в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронное управление создает определенную последовательность управления коробкой. За основу процесса берутся сигналы входных датчиков. В полуавтоматическом (ручном) режиме передачи переключаются последовательно с помощью рычага переключения.  В некоторых источниках роботизированную трансмиссию называют “секвентальной коробкой передач” (от лат. sequensum – последовательность).

Преимущества и недостатки робота

В собраны все плюсы автомата и механики. Однако при этом нельзя сказать, что она лишена недостатков. К таким недостаткам относятся:

1. Трудности с адаптацией водителя к КПП и непредсказуемость поведения робота в сложных дорожных условиях.
2. Некомфортное движение по городу (резкие старты, толчки и рывки при переключении передач держат водителя в постоянном напряжении).
3. Возможен и перегрев сцепления (во избежание перегрева сцепления необходимо при остановках включать режим «нейтралка», что, само по себе, также утомляет).
4. «Эффект задумчивости» при переключении передач (кстати, такой же минус у вариатора). Это не только раздражает водителя, но и создает опасную ситуацию при обгоне.
5. Невозможность буксировки, что также присуще и вариатору.
6. Возможность скатывания автомобиля назад на крутом подъеме (при вариаторе это невозможно).

Из вышеперечисленного делаем вывод, что роботизированной КПП еще далеко до комфорта автомата. Переходим к положительным моментам роботизированной трансмиссии:

1. Невысокая стоимость в сравнении с тем же .
2. Экономичный расход топлива (здесь механика даже уступает, а вот вариатор в этом плане лучше: плавное и бесступенчатое переключение позволяет сэкономить больше топлива).
3. Жесткая связь двигателя с ведущими колесами, за счет чего можно «газом» выводить машину из заноса или осуществлять торможение двигателем.

Робот с двумя сцеплениями

В связи с многочисленными минусами, присущими роботизированной КПП, разработчики решили пойти дальше и все-таки реализовать идею создания коробки передач, которая бы объединила в себе все плюсы автомата и механики.

Робот с двумя сцеплениями DSG

Так появился робот с двойным сцеплением, разработанный концерном Volkswagen. Он получил название DSG (Direct Shift Gearbox), что в переводе с английского означает “коробка передач с синхронизированным переключением”. Преселективная трансмиссия – это еще одно название второго поколения роботов.

Коробка оснащена двумя дисками сцепления: один включает четные передачи, другой – нечетные. Обе передачи постоянно включены. Во время движения автомобиля один диск сцепления находится  в постоянной готовности, а другой – в сомкнутом состоянии.  Первый включит свою передачу сразу же, как только второй разомкнется. В результате переключение передач происходит практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Коробка с двумя сцеплениями обладает следующими характеристиками:

• она экономичнее автомата;
• более комфортна, чем простая роботизированная коробка;
• передает больший крутящий момент,нежели вариатор;
• обеспечивает такую же жесткую связь колес с двигателем, как и механика.

С другой стороны, стоимость этой коробки будет выше стоимости механики, а расход выше, чем у робота. С точки зрения комфорта, вариатор и автомат все равно выигрывают.

Принцип работ

Вариативная КПП делится на несколько типов:

• цепные;
• клиноременные;
• тороноидальные.

Тороноидальные не так популярны, как клиноременные, в основном потому, что устанавливаются на заднеприводные и полноприводные автомобили, у которых двигатель находится продольно.

О коробке вариатор и сколько она служит, узнаем из видеоролика Вести РФ.

В настоящее время клиноременный вариант – самый популярный тип вариаторной коробки передач. Суть качественного ремня в том, что в разрезе он приобретает вид трапеции и вклинивается в шкив боковыми поверхностями. Чтобы понять устройство на основе работы этого ремня, представим перед собой две похожие трубки, которые находятся рядом в вертикальном положении. Если скрутить их друг с другом резинкой и начать крутить одну трубку, вторая повторит движения первой, причем подстраиваясь под ту же скорость, которой следует первая трубка.

Что такое коробка передач CVT и в чем заключается ее надежность, узнаем из видео Artur Bogomolov.

Если одну из двух деталей заменить трубкой большего размера, тогда их скорость будет заметно различаться: трубка с большим диаметром будет вращаться медленнее, что в целом нарушит ритм их слаженной работы. В этом и заключается принцип действия коробки передач: цилиндры постоянно изменяют свой размер, и за счет этого происходит работа.

Галерея «Типы вариаторных КПП»

На картинках можно увидеть виды коробок переключения передач.

Фото 1. Цепной вариатор

Фото 2. Схема тороидного вариатора

Фото 3. Цепь и клиновидный пояс

В составе КПП находятся конусообразные шкивы, которые «смотрят» друг на друга острыми концами и упираются в клиновидный ремень. Конусы сходятся и расходятся, изменяя размер поверхности шкивов. Когда они отстраняются друг от друга, ремень приобретает горизонтальное положение, становясь ребрами, и проваливается в середину шкива, охватывая меньший радиус его размера.

Если концы встречаются, ремень натягивается и охватывает больший радиус шкива. Работу шкивов тщательно контролирует гидравлическая система. Она наблюдает за тем, чтобы концы конусов равномерно сходились и расставались. Как в случае с примером, где фигурировали трубки, один из конусов является ведущим, а второй ведомым. Один шкив находится на основном валу, который идет от мотора. Второй шкив идет на валу от колес автомобиля.

Благодаря работе шкивов и их удобному расположению, получается бесступенчатая трансмиссия. Передаточное отношение имеет обширные «горизонты». Когда мы сдаем на машине назад, вариатор активирует узел, который задает кружение выходного вала в обратном направлении. Плюсы и минусы вариатора CVT в машине узнаем ниже.

Вариатор фирмы JATCO

Плюсы и минусы вариатора

Поклонники вариаторной коробки передач ценят ее за такие преимущества:

1. Простота. Конструкция CVT проста, как всё гениальное. После современных АКПП и роботизированных DSG коробок, это просто находка для любителей простых решений;
2. Плавный старт. Тронуться с места будет легко даже новичку, в отличие от других типов трансмиссии;
3. Отсутствие передач. Без использования ступенчатого механизма изменение передач происходит без рывков;
4. Оптимальная динамика разгона. Автомобиль с вариатором намного проще набирает скорость, в отличие от АКПП и МКПП;
5. Поддержание скорости движения на разных типах местности. Например, автомобиль не снизит скорость при подъеме в горку. Сохранение скорости движения происходит за счет плавного повышения или понижения передачи;
6. Вариатор не замерзает. Значит, легче будет запустить его зимой, когда автомобиль ночевал на морозе под открытым небом. Он тоже требует прогрева, как и другие КПП, просто времени это занимает меньше;
7. Экономия топлива. Это то, ради чего вообще создавалась вариаторная трансмиссия – экономия ресурсов, в том числе уменьшение токсичных выбросов;
8. Невысокая цена по сравнению с современными АКПП и DSG.

Недостатки у вариатора тоже есть, поскольку этот вид трансмиссии находится еще в самом начале своего развития. Чем плох вариатор:

1. Регулярное ТО. Во-первых, нужна периодическая замена трансмиссионной жидкости, причем покупать придется специальную, с пометкой CVT. А во-вторых, ремень имеет достаточно короткий ресурс и требует замены каждые 60 тыс. км;
2. Ограничения по нагрузкам. До недавнего времени вариаторы ставились только на маломощные двигатели. Они не предназначены для резких стартов с пробуксовкой, это не спортивная трансмиссия. К тому же, нельзя буксировать автомобиль с вариатором. Если автомобиль сломался, доставить на СТО его можно только на эвакуаторе, но не «на галстуке». Причина – недостаточная прочность основного ремня (цепи);
3. Медленная работа. Некоторые модели вариаторов заметно «тупят» при изменении оборотов, так что на 1-2 секунды отстают от нажатия педали газа;
4. Не все СТО берутся его обслуживать. Найти умельцев, способных отремонтировать вариатор, довольно сложно. Мастера предпочитают не связываться с этой коробкой передач, а заниматься более привычными «автоматом» и «механикой»;
5. Вариаторы подходят в основном только для города. Спорт и экстрим не для них.
6. Сложная электроника. Если хоть один датчик, регулирующий работу вариатора, выйдет из строя, откажет и сам вариатор. А датчиков там много! Не слишком радужная перспектива – остаться посреди улицы ждать эвакуатор.

Несмотря на недостатки (а где их нет?), вариатор (CVT) остается очень прогрессивным типом трансмиссии. Совершенствование конструкции уже позволяет ставить его на достаточно мощные моторы и давать большие нагрузки. Конечно, никуда не делась необходимость обслуживать эту коробку передач, но ведь и двигатель требует внимания, и с этим уже все смирились.

Так что рассуждения о том, сколько ходит такая АКПП, постепенно остаются в прошлом: вариаторы становятся всё более надежными. Иногда покупатели отказываются от автомобиля только на основании того, что на нем установлен вариатор. Плюсы и минусы этой трансмиссии уже понятны, остается только выбрать то, что по душе.

Автомат или вариатор сравнение

А теперь взвесим преимущества и недостатки вариатора и автомата.

Преимущества вариатора:

1. Крутящий момент и мощность доступны без разрывов, а, следовательно, рывков. Что обеспечивает плавную езду и трогание в любых условиях (это особенно актуально для начинающих водителей).
2. За счёт первого пункта достигается быстрое ускорение (не затрачивается время на переключение передач).
3. Меньший расход топлива в сравнении с автоматом за счёт того, что двигатель работает в оптимально режиме.
4. Оптимальная нагрузка на двигатель уменьшает вероятность его поломок и увеличивает ресурс.
5. Шум автомобиля с вариатором ниже.
6. Возможность легко реализовать эмуляцию ручного режима переключения передач (подрулевые лепестки) даже на бюджетных моделях.

Недостатки вариатора:

1. Стоимость ремонта и обслуживания вариатора выше, чем автомата.
2. Ниже надежность – конструкция недостаточно отработана.
3. Ремонт могут произвести не во всех автомастерских.
4. Работа вариатора зависит от большого числа датчиков, поэтому выход хотя бы одного из них может повлечь неправильную работу вариатора в целом.
5. Есть ограничения на буксировку автомобиля с вариатором, а также буксирование таким автомобилем прицепа или другого транспортного средства.
6. Как правило, вариатором оснащают автомобили с двигателями до 200 л. с. (ограничение на передаваемую мощность). Однако этот недостаток будет постепенно уходить.

Преимущества автомата:

1. Конструкция хорошо отработана и обладает высокой надежностью.
2. Ремонтопригодность выше, чем у вариатора.
3. Ремонт могут произвести в большинстве автомастерских.
4. Нет ограничения на передаваемую мощность.

Недостатки автомата:

1. Повышенный расход топлива из-за пробуксовки гидротрансформатора и ограниченного числа передач (на 5 – 15 % в сравнении с вариатором).
2. Разгонная динамика ниже, чем у вариатора.

Подведём итог. Классический автомат переживает свой закат и в скором будущем будет вытеснен вариатором (и другими современными коробками передач). Это связано с недостаточной экономичностью даже современных автоматов, которая обусловлена самой конструкцией гидромеханической коробки (пробуксовка гидротрансформатора). Сдерживающим фактором, не дающим окончательным вытеснить обычный автомат, является в первую очередь отработанность конструкции, которая приводит к сравнительно высокой надежности и ремонтопригодности. Безусловно, по комплексу эксплуатационных характеристик вариатор выигрывает. С повышением надежности последнего классический автомат исчезнет. Будущее, конечно, за вариатором!

Комментарии

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права.
Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 .

Плюсы и минусы

Преимущества коробки АВТОМАТ:

1. Легкость управления, особенно в пробках.
2. Очень трудно заглохнуть. Хоть как трогайся.
3. Меньший расход топлива, по сравнению с механикой.
4. Лучше сохраняется ресурс двигателя.

Недостатки коробки АВТОМАТ:

1. Скорость переключается медленнее, чем на вариаторной коробке. Но, если АВТОМАТ с двумя дисками сцепления, то скорости переключатся быстрее, чем у вариатора.
2. Дорогой ремонт.
3. Необходимость частой замены масла.
4. Требуется дольше греть в холодную погоду после запуска двигателя.

Плюсы вариатора:

1. Быстрое ускорение без вреда мотору.
2. Меньший расход топлива.
3. Двигатель всегда работает в оптимальном режиме.
4. Больший ресурс, то есть больше межремонтный период.
5. Надежный.

Минусы вариатора:

1. Дорогой ремонт в случае поломки.
2. Через каждые 90 тысяч км пробега рекомендуется менять ремень.
3. Требуется заливать специальное масло для вариаторных коробок.

Плюсы и минусы бесступенчатой трансмиссии

Автомобили с вариаторами в первую очередь славятся высоким КПД и уровнем комфорта во время езды: плавность хода, быстрый разгон, незаметное изменение скорости, отсутствие рывков. CVT обеспечивает оптимальные обороты двигателя и максимальный крутящий момент. Двигатель не глохнет на светофоре и при движении в пробках. Подъём в гору проходит быстрее, без снижения скорости.

Это основные плюсы коробки передач CVT, минусов, к сожалению, больше.

1. Бытует мнение, что CVT часто выходит из строя. Однако это не совсем так: проблем с вариатором не возникает, пока действует гарантия на новый автомобиль. Чаще выходят из строя CVT, если владелец автомобиля нарушает правила эксплуатации, рекомендованные производителем (подвергает авто высоким нагрузкам, предпочитая агрессивную езду).
2. Помимо замены дорогостоящего оригинального масла требуется и замена фильтров (каждые 30 тыс. км).
3. В виду конструктивных особенностей область применения вариаторов ограничена: их нельзя использовать в ТС с мощными двигателями (не более 220 л.с.). Также недопустимо эксплуатировать автомобиль на высоких скоростях.
4. Ещё одно ограничение касается буксировки: автомобиль с вариатором можно буксировать только на эвакуаторе.

Вердикт знатоков: экономия или надежность?

В конце статьи хотелось бы ответить на главный вопрос автовладельцев – что лучше CVT или автомат? С экономической точки зрения выгоднее покупать автомобиль с вариатором, поскольку именно бесступенчатая коробка передач обеспечивает оптимальный расход топлива. Да и двигатель в паре с вариатором работает дольше (испытывает меньше нагрузок).

Но если взять во внимание и другие факторы (короткий, в сравнении с КПП, срок службы, высокая цена оригинального масла, стоимость возможного ремонта), покупка авто с CVT уже не выглядит столь рациональной. К сожалению, ремонт обходится дорого

Стоимость в разы увеличивается, если появляется необходимость в ремонте гидротрансформатора или оказывается, что нужных запчастей в наличии нет (необходимо заказывать). Нередко речь заходит о полной замене CVT: вариаторы не отличаются долговечностью – 150-200 тыс. км пробега (отсюда и низкий спрос на вторичном рынке). К тому же, мастеров, способных осуществить такой сложный ремонт и полную замену, немного (соответственно и стоимость на их услуги выше)

К сожалению, ремонт обходится дорого. Стоимость в разы увеличивается, если появляется необходимость в ремонте гидротрансформатора или оказывается, что нужных запчастей в наличии нет (необходимо заказывать). Нередко речь заходит о полной замене CVT: вариаторы не отличаются долговечностью – 150-200 тыс. км пробега (отсюда и низкий спрос на вторичном рынке). К тому же, мастеров, способных осуществить такой сложный ремонт и полную замену, немного (соответственно и стоимость на их услуги выше).

Поэтому и с точки зрения надежности, и с точки зрения экономичности выгоднее приобретать ТС с АКПП или МКПП (такие авто продаются не намного дороже). Исключение составляют лишь некоторые модели вариаторов, отличившиеся увеличенной степенью надежности и улучшенными эксплуатационными характеристиками (X-tronic, цепной Lineartronic, цепной Multitronic с адаптивным режимом «Спорт»).

Каким авто отдавать предпочтение? Зависит от вас: ваших финансовых возможностей (рассматриваете покупку нового авто или ищите на вторичном рынке, готовы ли вкладываться в дорогостоящее обслуживание), как долго планируете ездить, насколько важно выгодно перепродать автомобиль, какой стиль вождения вы предпочитаете. Автомобили с CVT подходят ответственным водителям, предпочитающим размеренную езду по городу или по трассе, высоко ценящим комфорт во время езды

Недостатки вариатора

Установка вариатора практически не возможна на автомобиле с мощными двигателями.

Трансмиссионный механизм наполняется специальной жидкостью, которая на порядок дороже, чем обычное масло, и не может быть заменена маслом.

При отключении аккумуляторной батареи вариатор оптимизируется для работы еще практически на 100 миллиметров.

Кроме того, ремонт подобной коробки довольно дорог, а круг специалистов производящих такой ремонт на высоком уровне довольно узок.

Для работы вариатору необходимы показатели большого количества датчиков, а при условии, что компьютер не получает информацию хотя бы с одного из них, трансмиссия будет работать неправильно.

Очень важно в холодное время года не давать максимальных нагрузок на трансмиссию в начале движения, просто необходимо дать время на прогрев всем элементам системы на «малом» или «холостом» ходу. Так же очень важно следить за показателями и состоянием жидкости, и своевременно производить её замену

Так же очень важно следить за показателями и состоянием жидкости, и своевременно производить её замену. Желательно избегать резких и сильных нагрузок, трансмиссионная система создана не для гонок, буксировки и езды по бездорожью

Желательно избегать резких и сильных нагрузок, трансмиссионная система создана не для гонок, буксировки и езды по бездорожью.

Нужно следить за состоянием датчиков, разъемов и проводки.

Кроме того, специалисты строго запрещают проводить работы по замене и ремонту коробки передач самостоятельно. А при неисправностях в первую очередь проверять состояние электролита, свечей и системы зажигания.

По сравнению с другими трансмиссиями, вариатор имеет как плюсы, так и минусы. Покупать автомобиль с вариатором или нет, решать Вам. Тут все зависит от конкретного производителя и конкретной модели автомобиля, если производитель сумеет использовать сильные стороны такой коробки, то ездить на такой машине будет одно удовольствие.

Заключение

Теперь вы знаете, что такое вариатор в машине, плюсы и минусы автомобилей с такими коробками. И если вы все еще не можете решить, с какой трансмиссией приобрести свой автомобиль, мы позволим себе дать совет: «С любой!». Если вы не ярый приверженец механики, и не берете авто для спорта, не слушайте никого и выбирайте ту машину, которая подходит именно вам.

Новые статьи

• DSG коробка передач: что это за трансмиссия такая, и какие у нее преимущества?
• Коробка передач робот и автомат, в чем разница? Плюсы и минусы двух трансмиссий

Предыдущие статьи

• Как работает АБС на автомобиле? Преимущества и недостатки данной системы
• Автомобильный катализатор: что это такое, признаки поломки и их влияние на работу автомобиля