Вариатор: это что за тип КПП, особенности, плюсы и минусы
Сегодня автомобили с автоматической коробкой передач могут оснащаться различными типами АКПП, которые активно устанавливаются в паре с бензиновыми и дизельными ДВС. Кроме «классического» гидромеханического автомата, на машине также может быть установлен вариатор или робот с одним или двумя сцеплениями.
С учетом того, что каждый тип коробки имеет как свои преимущества, так и недостатки, многие автолюбители обращают свое внимание на вариатор по целому ряду причин. Далее мы рассмотрим, что такое вариатор на автомобиле, какие плюсы и минусы имеет данный тип трансмиссии, а также что нужно знать о коробках передач CVT.
Содержание статьи:
Вариатор: что нужно знать
Начнем с того, что большинство видов АКПП являются ступенчатыми. Если просто, как и в обычной механике МКПП, передачи фиксированы, то есть в зацепление входит соответствующая пара шестерен, что и позволяет изменять передаточное отношение.
Коробки автомат, как и МКПП, могут иметь 4, 5, 6 и более скоростей. При этом переключение происходит ступенчато, то есть одна скорость автоматически выключается, затем происходит включение следующей повышенной или пониженной передачи.
На разных коробках переключаются скорости не одинаково (в зависимости от типа коробки и алгоритмов ее работы, прописанных в ЭБУ АКПП). Также на переключение тратится определенное время, то есть один тип ступенчатых АКПП работает быстрее, чем другой.
Например, преселективные роботы типа DSG осуществляют переключение передачи за доли секунды, тогда как однодисковый робот может затягивать переключения, а сам момент переключений менее комфортен для водителя, чем при езде на «классических» гидромеханических автоматах.
Кстати, еще добавим, что на ступенчатых КПП в момент переключения передач поток мощности от ДВС на колеса не передается (происходит разрыв потока мощности). Это можно сравнить с тем, когда водитель автомобиля с механической коробкой выжимает педаль сцепления для включения нужной передачи.
- Если же говорить о вариаторе — это бесступенчатая трансмиссия. Другими словами, фиксированных передач в такой коробке нет. Более того, главным отличием коробки вариатор от аналогов является то, что благодаря управлению высокоточной электроники удается постоянно и очень гибко изменять передаточное число в автоматическом режиме.
Получается, ЭБУ АКПП в данном случае выбирает наилучшее передаточное число с учетом нагрузки и оборотов двигателя, что позволяет наиболее эффективно использовать мощность силового агрегата. Также в бесступенчатой коробке момент переключений между ступенями полностью отсутствует, что позволяет избавиться от разрыва потока мощности и повысить КПД трансмиссии, улучшить топливную экономичность, а также добиться высочайшего комфорта при езде (нет толчков, задержек, провалов в момент переключений передач).
Идем далее. Сегодня можно встретить два типа вариаторов CVT:
- клиноременной вариатор;
- тороидный вариатор;
В двух словах, вариатор представляет собой два вала, на которых установлены шкивы (ведущий и ведомый). Между шкивами натянут ремень. Шкивы имеют возможность постоянно изменять свой диаметр, что и позволяет менять передаточное число. Если рассматривать устройство и принцип работы вариатора более подробно, необходимо остановиться на указанных выше типах данной КПП.
Итак, клиноременной вариатор включает в себя одну или две ременные передачи. Шкивы образованы коническими дисками. Указанные шкивы сдвигаются и раздвигаются, что и позволяет менять их диаметр.
Различные производители разработали собственные конструкции клиноременного вариатора (например, трансмиссия Multitronic), также вместо ремня используется цепь вариатора (состоит из стальных пластин).
Клиновидный ремень или цепь получают особую трапециевидную форму, что позволяет контактировать со шкивом не полностью, а только боковыми поверхностями. В процессе эксплуатации после износа боковых поверхностей такая форма позволяет все равно сохранить плотный контакт ремня или цепи с поверхностью шкива, чтобы избежать проскальзывания.
Функцию сцепления в вариаторе выполняет гидротрансформатор (по аналогии с гидромеханической АКПП) или механическое сцепление (в зависимости от конструкции). Как правило, многие производители используют ГДТ, который плавно передает крутящий момент на КПП и практически сразу после начала движения срабатывает блокировка гидротрансформатора для уменьшения потерь и повышения КПД.
За изменение диаметра шкивов и, тем самым, передаточного числа, отвечает ЭБУ вариатором, сервоприводы, датчики. Передаточное число изменяется таким образом, что «щечки» ведущего шкива под воздействием центробежной силы начинают плавно сжиматься, выталкивая клиновидный ремень дальше от центра самого шкива.
Ведомый шкив параллельно разжимается, а ремень очень плавно приближается ближе к центру шкива. Эти процессы зависят от оборотов ДВС. Получается, чем выше обороты двигателя, тем сильнее будет сжат ведущий шкив и разжат ведомый. Именно так меняется передаточное число в вариаторе.
Также отдельного внимания заслуживает тороидный вариатор. Устройство тороидного вариатора предполагает наличие двух соосных дисков, а также роликов. Через ролики передается крутящий момент от одного диска на другой.
В отличие от клиноременного аналога, чтобы менять передаточное число, в таком вариаторе меняется не положение ремня на шкиве, а положение роликов и радиусы их обкатки дисков. Усилие в данном случае концентрируется в точке контакта роликов и диска. Чтобы эффективно повернуть ролики и преодолеть усилие прижима ролика к диску, используются дополнительные устройства.
Коробка-вариатор: плюсы и минусы
С одной стороны, вариатор можно считать самым комфортным и достаточно экономичным типом КПП, так как данный агрегат работает незаметно для водителя, нет рывков, толчков и задержек в момент переключений.
Тяга на автомобиле с вариатором постоянная, ровная, не происходит разрыва потока мощности. Благодаря таким особенностям удается добиться активного ускорения, хорошего подхвата на разных скоростях и оборотах, а также работы двигателя в оптимальных режимах.
- Если же говорить о недостатках, тогда стоит выделить ресурс вариатора и его высокую чувствительность к нагрузкам. Прежде всего, в автомобильных вариаторах страдает ремень/цепь (клиноременной) или место контакта диска и ролика (тороидный).
Например, давление в точке контакта диска и роликов достигает десяти тонн, нагрузки на ремень, особенно на высоких оборотах также очень высокие. Естественно, чтобы повысить надежность, во время изготовления деталей вариатора необходимы особые материалы повышенной прочности.
Также, даже с учетом использования таких материалов, вариатором не оснащаются авто с мощным двигателем. Условно, такую коробку ставят на машины, ДВС которых выдает, в среднем, не более 200 л.с. Хотя вариатор проще конструктивно, чем АКПП, и дешевле в производстве, такая коробка имеет меньший ресурс, требует более частого и качественного обслуживания, а также дорога и сложна в ремонте.
Дело в том, что зачастую производители не выпускают отдельных деталей для вариатора (валы, шкивы и т.д.). В свободной продаже можно встретить только цепь или ремень. При этом отреставрировать изношенные элементы вариатора крайне сложно или практически невозможно.
Также, даже при условии наличия запчастей, все равно возникают сложности с настройкой вариатора после ремонта. Это значит, что далеко не в каждом сервисе смогут качественно отремонтировать вариатор с гарантией.
Еще владельцы отмечают, что хотя трансмиссия не имеет скоростей и ступенчатого изменения передаточного отношения, разгон автомобиля с вариатором все равно хуже, чем на МКПП или преселективных роботах. Дело в том, что это специально закладывается производителем в программу управления вариатором, чтобы избежать высоких нагрузок на агрегат.
Также вариатор отличает одна особенность, когда разгон происходит на одинаковых оборотах двигателя, силовой агрегат не раскручивается, шум при разгоне монотонный. Для многих такая работа ДВС и трансмиссии непривычна и вызывает нарекания.
Сами производители отдельно учитывают эту особенность, программируя блок управления так, чтобы при активном разгоне вариатор все же позволял «раскручивать» двигатель, имитируя переход с одной ступени (передачи) на другую по аналогии с другими АКПП.
Советы и рекомендации
Как видно, вариатор заметно отличается от обычных АКПП и роботов по конструкции. При этом данная коробка менее надежна, чем «классический» автомат.
Также коробка CVT может неприятно удивить небольшим ресурсом в том случае, если владелец привык нагружать указанный тип трансмиссии и нерегулярно обслуживать автомат с использованием дешевых масел и расходников.
При эксплуатации в тяжелых условиях (езда по городу, резкие старты, разгоны, буксировка прицепа, высокие скорости и обороты двигателя, пробуксовки на бездорожье и т.д.), масло в вариаторе нужно менять каждые 30-40 тыс. км., тогда как в АКПП смазка выхаживает все 60-80 тыс.
Еще нужно учесть, что даже при условии своевременного обслуживания и щадящей эксплуатации ремень вариатора требует замены уже к 100- 150 тысячам километров. При этом если вовремя не поменять ремень вариатора, это может привести к его проскальзыванию и повреждению поверхностей шкивов.
В отдельных случаях происходит обрыв и вариатор полностью выходит из строя. Также наличие ГДТ, гидроблока, большое количество датчиков и других элементов затрудняет диагностику и повышает стоимость обслуживание и ремонта вариатора.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на вариаторе правильно. Из этой статьи вы узнаете об особенностях эксплуатации коробки вариатор, а также что нужно учитывать при езде на вариаторной КПП.
Помните, малейшие отклонения от нормы (рывки, толчки, шумы и вибрации, отсутствие тяги при разгоне) являются поводом для немедленного прекращения эксплуатации и серьезной проверки агрегата.
При этом часто решить проблемы заменой ремня/цепи и масла в вариаторе, соленоидов и других доступных элементов не удается. В этом случае приходится менять дорогие детали (валы, шкивы и т.д.), а если их трудно достать, тогда всю коробку в сборе на новую или контракт.
Что в итоге
Рассмотрев вариатор и что это такое, можно сделать вывод о том, что по сравнению с другими автоматическими коробками подобный агрегат является достаточно перспективным решением. Вариатор обеспечивает неплохую динамику, плавность хода, расходует меньше топлива.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как поменять масло в коробке вариатор. Из этой статьи вы узнаете о замене масла в вариаторе, а также что нужно учитывать в рамках выполнения данной процедуры.
Основным минусом можно считать только сравнительно небольшой ресурс, а также дороговизну обслуживания и ремонта. При этом производители постоянно работают над повышением надежности вариатора и его ремонтопригодностью.