Вариатором – что это такое и чем он отличается от АКПП

Содержание

что это такое и чем он отличается от АКПП

Идея переключения передач без участия водителя появилась уже давно. Она существует еще с первых автомобилей, появившихся на конвейере завода «Ford». Люди модернизировали механические КПП, создали полуавтомат, АКПП, но не добились нужной плавности и полного ощущения спокойного переключения, потому как любая трансмиссия подразумевала толчок и включение, что являлось не всегда комфортным. Да и расход топлива от этого возрастал, потому что мотор необходимо достаточно хорошо раскручивать, чтобы получить нужное ускорение, без ущерба для агрегата. Одной из идей развития автоматической коробки, стала коробка передач с бесступенчатым переключением.

Вариатор – что это

Вариатор – это новый тип КПП, наравне с остальными видами трансмиссиями, тоже прочно входит в жизнь многих автовладельцев. Несмотря на всю его простоту и гениальность, эта система еще до сих пор не достигла совершенства. Сегодня вы узнаете о том, как применяется вариатор, его принцип действия, что отличает его от автоматической коробки и как такое устройство применяется на автомобилях.

Чем отличается автоматическая коробка передач от вариатора

Вариатор имеет серьезные отличия от АКПП. Если внимательно изучить что движет автоматической коробки передач, то можно сделать вывод о том, что это заключается в быстром изменении передаточных чисел, без участия водителя. Если бы все автомобили не нуждались в переключении передач, то мы бы получили такое средство передвижения, которое движется с одной и той же скоростью, напрямую зависящей от оборотов двигателя. В качестве примера, можно взять автомобили, у которых есть только первая и третья передача. В первом случае автомобиль легко ускоряется, но имеет меньшую максимальную скорость, которая пагубно будет влиять на детали двигателя, а во втором случае автомобиль будет ехать быстрее, но очень долго разгоняться, к тому же, тронуться на третьей передаче очень трудно. Таким образом, передачи – являются важной частью автомобиля, которые позволяют эффективно использовать крутящий момент двигателя. Переключение передач может быть автоматическим или ручным.

В автоматической коробке передач используются шестерни, которые образуют пары передач. В отличие от механической коробки, эти шестерни имеют планетарный вид, который позволяет включить нужную пару как можно плавно. Переключение сопровождается характерным толчком, который особенно заметен при быстром ускорении.

Вариатор же, в свою очередь не имеет таких ступеней, а соответственно и толчков, что делает его малозаметным при изменении передач. Такое связано с тем, что в его конструкции, в отличие от других коробок, отсутствуют шестерни и устроен он намного проще.

Как устроен вариатор и как работает это устройство

Вариатор – что это? Какой-то сложный механизм, или простейшее устройство переключения передач? Самый простейший вариатор основан на применении специальных шкивов, которые связаны между собой при помощи ременной передачи. Шкивы имеют конусообразную форму, наконечники которых направлены в разные стороны и имеют возможность перемещаться в горизонтальной плоскости. Таким образом, принцип действия вариатора заключается в следующем: при изменении оборотов двигателя, под действием центробежных сил, ведущий шкив сжимается и выталкивает ремень наружу, второй шкив, в свою очередь, начинает разжиматься и ремень утопает в нем. Для управления шкивами может применяться электронная система из сервоприводов и комплекта датчиков. Во время этих процессов, передаточное число меняется плавно и практически не заметно для водителя.

Помимо обычного вариатора, в современных автомобилях также применяется тороидный, в основе которого лежит принцип двух дисков и огибающих роликов. При изменении частоты вращения коленвала, меняется положении роликов, а также радиусы, по которым они огибают диск. Для того, чтобы сделать это, используются специальные прижимные устройства. Такой вариатор является наиболее компактным и самым надежным, но очень сложным в производстве.

Для передачи момента от двигателя к трансмиссии использует либо обычное сцепление, либо гидротрансформатор, который блокируется после начала движения.
В качестве ремня, в вариаторе может быть использован обычный резиновый ремень или цепной привод. Многие знаменитые автомобильные компании используют ремень, в котором вживлены металлические пластины. Не смотря, на все различия, принцип действия вариатора это не меняет.
Многие вариаторы могут оборудоваться специальными опциями, такими, например, как эмуляция переключения, в виде своеобразных толчков. Практической необходимости в этой функции нет, она лишь создает ощущение использования АКПП. Это разработано для истинных ценителей традиционных коробок передач. Кроме того, вместо «кик-дауна», как на АКПП, при нажатии педали акселератора в пол, происходит мгновенное изменение передаточного числа, и автомобиль начинает очень быстро разгоняться.

Где применяется вариатор
Свое применение он нашел в скутерах – транспорте, который плавно набирает скорость. Благодаря своим небольшим размерам и весу, такая коробка легко располагается в небольшом корпусе мини-мотоцикла. Кроме того, вариаторы успешно применяются в катерах, где характерны малые нагрузки, создаваемые водой. В данный момент это ведущая область применения вариаторов.
Более мощные виды вариаторов, постепенно внедряются в трансмиссию автомобилей, а также на производстве, для изменения частоты вращения специальных станков.
Какие достоинства и недостатки имеет вариатор
Прежде всего, стоит рассмотреть все преимущества, которые скрываются под вариатором.
Бесступенчатое ускорение, которое подразумевает отсутствие любых рывков, делает такую коробку передач очень комфортной при эксплуатации.

Благодаря поддержанию нужных оборотов, в КПП обеспечивается эффективное использование мощности, а это значит, что позволяет во много раз сократить расход топлива.
Такая коробка передач неуязвима к изменению ландшафта местности, пока нога находится на педали газа. Даже если вы начнете движение в гору, плавное понижение передачи не даст автомобилю вынуждено снизить скорость движения. В этом вариатор превосходит многие виды трансмиссии.
Динамика разгона значительно превышает показатели механической и автоматической коробок передач. Дело в том, что для переключения МКПП и АКПП требуется некоторое время, за которое шестерни смещаются в нужную сторону. Внутри вариатора этот процесс осуществляется намного быстрее, за счет отсутствия специальных механизмов.
У вариаторов самый простейший механизм. Если автоматические коробки передач имеют большое количество сложных механизмов, то вариатор представлен всего двумя шкивами, что облегчает эксплуатацию и обслуживание агрегата.

Вариатор обеспечивает легкое начало движения. Принцип действия позволяет тронуться с нужной плавностью при любом навыке езды. Кроме того, плавная работа не позволит «угробить» коробку даже начинающему водителю, что делает ее очень полезной при обучении вождению.
В зимнее время пуск двигателя с вариатором значительно облегчается, потому что он плохо поддается замерзанию, что является несомненным плюсом.
Тем не менее, у вариатора есть определенные минусы
Автомобиль, оснащенный вариатором, необходимо чаще подвергать техническому обслуживанию. Дело в том, что у него есть слабое место – ремень, который необходимо менять каждые 60 тысяч километров и эти цифры могут меняться, в зависимости от модели автомобиля. Если сравнивать с автоматическими коробками передач, то их можно не подвергать подобному обслуживанию до 100 тысяч километров. Недостаток устраняется применением цепного привода, который, однако, имеет высокий уровень шума. Также сюда следует включить то, что он служит значительно меньше, нежели автомат или механика.

Данная коробка переключения передач не переносит большие нагрузки, из-за низкой прочности механизма, в частности, ремня. Именно поэтому его редко применяют для внедорожников, или любых других автомобилей, которые используются для езды в тяжелых условиях.
В случае поломки вариатора, очень сложно найти сервисный центр, который возьмется за его ремонт. Несмотря на то, что стоимость ремонта обходится в 30% от стоимости агрегата, намного проще его поменять, нежели ремонтировать. Такая коробка передач очень чувствительна к любому стороннему вмешательству, поэтому сервис необходимо выбирать с умом.
Не все вариаторы работают быстро. Некоторые из них могут «распознавать» обороты в течение 1-2 секунд, прежде чем включится нужная передача.

Вариатор работает на основе импульсов, поступающих со многих датчиков, например, датчик положения коленвала, датчик скорости, датчик АБС и многих других. Поломка хотя бы одного из них может привести к серьезным проблемам, так как неисправность будет нарастать постепенно по цепочке.
С учетом всех достоинств и недостатков, пока что, предпочтение лучшего всего отдать именно автоматической коробке передач. Тем не менее, идея с применением такого простого механизма довольно перспективна и вполне возможно, что в ближайшем будущем вариатор все же вытеснит АКПП.
Как правильно использовать вариатор
Необходимо всегда контролировать наличие специальной жидкости внутри вариатора. Если он будет работать без нее, то последствия могут быть такими же печальными, как и для обычной коробки передач. Если избегать больших нагрузок, такая коробка сможет содержать жидкость в нужном качестве и ее хватит на весь срок службы. В противном случае, ее необходимо вовремя менять, иначе потом переключение передач будет затруднительным.

В зимнее время нельзя сразу нагружать вариатор. Необходимо некоторое время, чтобы механизм полностью прогрелся. Впрочем, это суждение относится и для остальных видов трансмиссии.
Вариатор не терпит резких стартов. Слишком большая и внезапная нагрузка, навсегда может поставить крест на ремне привода КПП. Следует помнить, что данная коробка передач не предназначена для таких больших нагрузок. Это обуславливается низкой прочностью механизма.
В случае, если поломка все же случилась, ни в коем случае не пытайтесь починить его самостоятельно. Лучше всего, сразу же обратиться к соответствующему специалисту, иначе есть риск получить еще более серьезную поломку. А, как известно, коробка передач является одним из ведущих компонентов, без которых движение автомобиля не возможно.
Вот и все, что необходимо знать о бесступенчатой трансмиссии. Как уже стало понятно, вариатор имеет вполне положительные перспективы для развития и вскоре может стать главным элементом трансмиссии автомобилей.

Видео по теме

Читайте так же

365drive.ru

Как устроен вариатор — ДРАЙВ

	Мистер Икс, 31 мая 2007. Фото фирм-производителей
	Вариатор — особый подвид автоматических коробок передач. Придуманный много лет назад, распространение он получил только сейчас.

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый. Посмотрим, как он устроен.

Клиноремённый вариатор MINI.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй — с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история — пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр «карандашей» у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Изменяя радиус огибания ремнём ведущего и ведомого шкива, можно плавно менять передаточное отношение.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Ремень в вариаторах, как видно, никакой вовсе не ремень, а наборная металлическая лента.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Вот такая цепь используется в вариаторах фирмы Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка «автомат». Ещё в этом случае можно переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

Таким образом

www.drive.ru

Вариатор, робот или обычный автомат — что выбрать? — журнал За рулем

24 июля 2017 года

Разбираемся, чего ждать от разных типов коробок передач и в чем преимущества (недостатки) каждого.

Материалы по теме

Общие соображения насчет плюсов и минусов «ручки» и автомата мы недавно высказывали. Однако тут же пообещали продолжить тему: ведь автоматы не ограничиваются одной только гидромеханикой. Разбираемся в роботах, вариаторах и прочих DSG.

Очевидно, что проще, надежнее и дешевле механики сегодня ничего нет. Поэтому любой шаг в сторону от привычной «ручки» повлечет за собой определенный набор проблем — от технических до финансовых и даже организационных: взять ту же буксировку неисправной машины. В качестве компенсации за отсутствие третьей педали получаем комфорт и… А вот насчет «и» как раз и расскажем.