Вариатор – что это? CVT: типы, модели, конструкция, надежность

Всё о вариаторах (CVT): чем отличаются, как работают, как эксплуатировать? Насколько надежны и экономичны? Стоит ли вообще брать автомобиль с вариатором?

Сегодня некоторая доля автомобилей на российском рынке оснащается вместо автоматической АКПП вариатором (CVT). Об этом типе трансмиссии можно услышать немало негативных мнений от водителей и положительных экспертных заключений. Кто же из них прав? Чем отличается коробка CVT от АКПП? Насколько оправдан выбор автомобиля с вариатором? Ответим.

Что такое вариатор и в чём его главное отличие от привычных КПП

Трансмиссия CVT – что это такое? CVT – это сокращение английского названия вариатора, т.е. Continuously Variable Transmission, что в дословном переводе означает «постоянно изменяющаяся передача». Его главное свойство – способность менять передачи в ином, чем мы привыкли порядке, а именно без постоянного и последовательного переключения скоростей (ступеней, передач). В связи с чем вариатор справедливо называют бесступенчатой трансмиссией. Это его главная отличительная особенность.

Вариатор относят к классу автоматических коробок передач: он работает в широком диапазоне, передачи переключаются автоматически, процессами управляет электронная система. И всё же разница между CVT и «автоматом» существенная. В чем именно она состоит?

  • Бесступенчатая трансмиссия легче и меньше по размерам, чем АКПП.
  • Отличается от «автомата» принципом работы. CVT обеспечивает идеальное сочетание передаточного отношения с нагрузкой на двигатель в каждый из моментов времени (изменения происходят каждую секунду).

Передаточное число – это отношение частоты вращения коленчатого вала к частоте вращения колес. У каждой передачи эта цифра индивидуальна –передаточное отношение 4, 5, 6 и т.д.

CVT экономит топливо, повышает комфорт вождения (поскольку мотор большую часть времени работает на самых низких оборотах, во время движения с постоянной скоростью).

С инженерной точки зрения вариатор является оптимальной из всех существующих ныне КПП. Но не спешите принимать решение о покупке авто с CVT, не всё так однозначно.

Когда появился и чем обусловлено появление вариатора

Данная разработка была запатентована в 18 веке. Активно же применять её стали в 1950-1980-хх годах. Использовали в технике, не обладающей такой мощностью как легковой автомобиль (с электрогенераторами, в бензопилах, снегоходах, станках, швейных машинках). Для ТС потребовалось изобрести совершенно иной механизм бесступенчатой трансмиссии. И со временем инженеры решили эту задачу.

Впервые бесступенчатая трансмиссия была установлена на голландские автомобили DAF, сопоставимые с мототранспортом в 1958 году. Позже, в конце 70-х, патент «по наследству» перешёл к Volvo. Концерн попытался усовершенствовать «скромный» вариатор (пойти по этому пути было проще, чем перестраивать всё производство). Ресурса усовершенствованной модели CVT хватало лишь на 30 тыс. км пробега. Спустя годы концерн отказался использовать вариатор в своих автомобилях.

CVT-автоматическая коробка передач для ДАФ 55, шасси снято с рамы

CVT-автоматическая коробка передач для DAF 55, шасси снято с рамы

В 80-х вариатор использовали на автомобилях Ford (модель Ford Fiesta), Fiat (модель Fiat Uno), Subaru. И лишь Субару удалось победить главный недостаток вариаторов – их недолговечность (концерн использовал вместо эластичного ремня в конструкции CVT, толкающий металлосодержащий). Компания Subaru оснастила многие автомобили трансмиссией CVT собственного производства и до сих пор поставляет свою разработку другим производителям.

В 90-х стали устанавливать вариатор и на автомобили класса С (т.е. среднего класса, до этого устанавливался на недорогих и практичных класса В). И всё благодаря непрекращающимся поискам более совершенной конструкции вариатора.

Стандартная схема, принцип действия и основные элементы

Вариатор в самом простом исполнении (созданный Вольво и поначалу использующийся концерном Субару) представляет собой движущий механизм, благодаря которому осуществляется передача вращения от одного узла к другому посредством промежуточного звена. Узлами выступают два шкива – колесики с ободом вокруг, внутри которого движется ремень. Промежуточным звеном – клиновый (разновидность приводного) ремень, соединяет между собой шкивы. Механизм получил название «клиноременный вариатор».

Крутящий момент непрерывно передаётся на колеса, также непрерывно происходит изменение передаточного отношения (при изменении оборотов двигателя, ремень либо натягивается, либо ослабляется).

Современный клиноременный вариатор

Принципиальная схема клиноременного вариатора

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).

Допустимо заливать только оригинальную жидкость (никаких заменителей).

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).

Иные типы вариаторов

Существуют конструктивно различные типы вариаторов: клиноременный (самый распространенный), тороидный и цепной. Первый мы подробно изучили, поскольку он наиболее распространен. Второй устанавливают на полноприводные и заднеприводные ТС. Последний – на тяжёлых машинах, поскольку он наиболее надежен.

Тороидальная вариаторная КПП

Тороидальная коробка передач – более сложный механизм. В нём роль шкивов выполняют диски, вытянутые в форме конуса с одной стороны. Диски направлены друг к другу острыми концами. Тот, что расположен сверху – ведущий. Снизу – ведомый.

Тороидальная коробка передач

Роль ремня выполняют ролики. Они расположены по разные стороны между дисками. И движутся вдоль изгибов. Синхронно поднимаясь вверх, повышают передачу (скорость авто увеличивается, момент уменьшается). Когда опускаются к ведомом диску, передача понижается. Расположившись по середине, выдают прямую передачу. Усилие передаётся благодаря силе трения (трутся между дисками ролики).

Ременный CVT применяется чаще, но тороидный надежнее. Однако, у него есть существенный недостаток: он не подлежит ремонту (при поломки приходится заменять на новый).

Цепная вариаторная КПП

Цепной – это разновидность клиноременного, которая практически ни чем не отличается от «прототипа». В вариаторе лишь заменили ремень на стальную цепь. Такое устройство имеет вариатор под названием Multitronic, созданный концерном Audi. Отличается увеличенным сроком службы, повышенным уровнем прочности, цепной вариатор лучше выдерживает нагрузки. Поэтому его чаще используют на грузовых авто.

Широкого распространения цепная вариаторная КПП не получила, поскольку производит много шума (уровень слишком высокий).

Современные вариаторы

В наши дни бесступенчатой трансмиссией оснащают большинство автомобилей японских и немецких брендов. Поскольку их производство обходится дешевле.

Ведущими мировыми производителями автоматических АКПП, включая вариаторы являются компании ZF, Aisin, Luk. Эти изготовители создают «автоматы» для автоконцернов из Японии, Европы и США. Например, концерн Ford использует продукцию фирмы ZF, а Luk поставляет комплектующие для вариаторов Subaru.

Также производство CVT наладили многие мировые автоконцерны на своих заводах. Их разработки запатентованы и производятся под собственными названиями. Некоторые из этих CVT действительно имеют уникальные особенности, сказывающиеся на эксплуатации узла. Сущность других не слишком отличается от изобретённого ранее.

Наиболее известные модели вариаторов:

  • японские – X-tronic (Nissan), Lineartronic (Subaru), Multimatic (Хонда), Multidrive (Тойота) – японские вариаторы менее «капризны», бесспорным лидером среди них является Multidrive (Тойота);
  • немецкие — Multitronic (Ауди), Autotronic (Mercedes-Benz);
  • американские – Ecotronic (Ford) и Durashift CVT (Dodge).

В нашей стране распространение получили следующие модели автомобилей с вариатором: Honda HR-V и Civic, Nissan Primera, модели Audi.

Особенности и отличия вариатора X-tronic Nissan

В автомобили альянса Nissan- Renault устанавливают фирменные вариаторы X-tronic, выпускаемые дочерней фирой Jatco: на кроссоверы Renault Каптур , Nissan X-trail и Qashqai и др.

CVT X-tronic Nissan

Бесступенчатая трансмиссия (CVT) Nissan относится к типу клиноременных вариаторов, но является его доработанной версией. Причиной доработки послужило желание автоконцерна лишить вариатор его типичных недостатков.

Инженеры внесли изменения в устройство клиноременной передачи (изготовили более тонкие шкивы, снизили гибкость ремня). Степень надежности вариатора увеличена за счёт снижения давления между ремнём и шкивами. Уменьшились на треть потери на трение. В результате внесённых изменений получилась более легкая КПП.

Главное новшество – дополнительная планетарная передача. В отличие от обычных CVT передаточное число X-tronic выше – повышено до 7,3/1.

X-tronic работает в паре с мощными двигателями, благодаря адаптивной электронной системе контроля вариатор «подстраивается» под любые дорожные условия. Отсюда и признание экспертов: бесступенчатая трансмиссия X-tronic – перспективная разработка, меняющая к лучшему общее представление о вариаторах.

В свою очередь водители в многочисленных положительных отзывах отмечают: CVT от Nissan работает тихо, автомобиль с ним плавно и стремительно быстро разгоняется, благодаря вариатору ощущение комфорта не покидает во время всей езды.

Но без минусов и здесь не обошлось: автомобиль с вариатором X-tronic пробуксовывает в сложных дорожных условиях (снег, грязь). И в случае поломки возникают всё те же сложности с ремонтом.

Lineartronic Subaru – один из самых надежных вариаторов

С 1984 года компания Subaru стала использовать забытые со времён попыток Вольво вариаторы ECVT, существенно доработав их. Инженеры Субару оснастили CVT не эластичным ремнём, а набранным из металлических звеньев. Также механизм получил гидротрансформатор, датчики, электронную систему. В этой CVT менялся диаметр лишь у ведущего шкива. Эксперты были поражены – срок службы этого вариатора оказался в разы больше. А автоматический режим демонстрировал все преимущества АКПП. В один «прекрасный момент» концерн решил отказаться от ECVT, устанавливаемого на модели Justy, и разработал вариатор для Vivio, управляемый исключительно электроникой. Чуть позже инженеры Subaru попытались улучшить характеристики своего первого вариатора, новую модель назвали iCVT и установили её на автомобиль Pleo. Попытка установить iCVT на более мощные автомобили не увенчалась успехом.

В 2009 появилась новая модель вариатора под названием Lineartronic, основанная на разработках известного производителя автозапчастей – компании LuK. Сегодня вариаторы Lineartronic от Subaru устанавливают на модели марки: седаны Outback, Impreza, Legacy, компактвэн Exiga, кроссовер Forester.

На автомобили с турбированными двигателями устанавливается модернизированная версия TR690, выпускаемого с 2009, а на остальные – новый вариатор TR580 (New Lineartronic). Версии CVT отличаются конструкцией и размерами.

CVT от Subaru считаются самыми надежными, поскольку в них вместо ремня используется цепь (относится к типу клиноцепных вариаторов). Компания LuK по сегодняшний день поставляет Subaru для вариатора Lineartronic цепь и направляющие. Цепь собрана из 900 пластинок, отличается гибкостью. С ней стало возможно использовать шкивы меньшего диаметра.

Из-за разницы между шириной шкивов CVT демонстрирует рекордное максимальное передаточное число – 6,32. Также меньший радиус изгиба позволил добиться снижения внутреннего напряжения, минимизировать риск деформации и трения частей цепи.

Плавный, но уверенный старт (даже при подъёме в гору) обеспечивает работа гидротрансформатора. Он в два раза увеличивает крутящий момент, идущий от двигателя, а затем (при отметке в 10 км/ч) блокируется (что исключает лишние энергетические потери).

При внушительном потенциале Lineartronic имеет компактные размеры: вся конструкция CVT значительно меньше ременного.

В корпус вариатора интегрирована система 4WD. «Электроника» позволяет распределять момент между осями, в зависимости от дорожных условий; обеспечивает устойчивость автомобиля и управляемость.

Электронный блок управления CVT вынесен за пределы вариатора, не подвержен вибрации, перепадам температуры, поэтому демонстрирует высокую надежность.

В свете этих особенностей цепной Lineartronic оказывается на 5% эффективнее стандартной клиноременной КПП. Экономит до 8% топлива (в сравнении с АКПП) – это серьезное достижение, учитывая, что 1% экономии в автомобильном мире уже является успехом. Ресурса работы Lineartronic хватает на 200-250 тыс. км. CVT может послужит и дольше, если провести капремонт.

Правда для агрессивной езды вариатор Lineartronic не предназначен (быстро изнашиваются узлы и детали из-за резкой смены режимов движения). Не допустима и буксировка на тросе при неработающем двигателе. На срок службы и бесперебойную работу CVT Субару влияет качество жидкости, специально разработанной для цепного вариатора.

Особенности Multitronic Audi

Аудио производит вариатор с так называемыми виртуальными передачами: каждой передаче соответствует определённое положение колесиков конической формы. При разгоне CVT поддерживает высокие обороты. «Автоматика» срабатывает только при включении спортивного режима. Передача выбирается водителем.

Такое CVT выпускается с 2005 года под названием Multitronic. Относится к типу цепных вариаторов. Устанавливается в автомобилях премиум класса – А6, А8.

audi cvt multitronic

Конструкция включает крепкую цепь – собрана из 1025 пластинок, для снижения уровня шума использованы звенья разного размера. А также шкивы с гидроцилиндрами (первый прижимает цепь к шкиву, второй регулирует передаточное число). Сжатие шкивов позволяет избежать проскальзывания при понижении (либо повышении) передачи.

В устройстве сцепления Audio (в CVT) вместо гидросистемы применено многодисковое сцепление, что позволило совместить плавность движения с быстрым стартом и набором скорости.

В Multitronic предусмотрен планетарный механизм (для движения задним ходом). Система управления позволяет регулировать скорость движения задним ходом.

Прежние вариаторы Audi, производимые с 1996 г, «славились» постоянными сбоями в управляющей электронной системе. Не отличалась прочностью цепь. Но и Multitronic далеко не идеален. От его использования инженеры Ауди стали отказываться.

Как определить, какая КПП установлена в автомобиле

Современные КПП, включая роботизированные коробки, очень похожи друг на друга внешне: даже бесступенчатая имитирует «автомат» (имеет селектор и стандартную шкалу скоростей). И всё-таки определить, установлен в ТС вариатор или другая коробка передач, можно. Обратите внимание на:

  • информацию в документах на машину,
  • описания модели вашего автомобиля из Интернета,
  • табличку, расположенную на кузове ТС.

Информация о трансмиссии содержится в инструкции по эксплуатации автомобиля, в технической документации. Также об установленном устройстве можно узнать по vin-номеру ТС (идентификационный номер указывают в свидетельстве о ТС и в паспорте ТС). Существуют специальные веб-сервисы, которые по VIN-коду выдают информацию о комплектации автомобиля.

Не всегда стоит прибегать к услугам платных онлайн сервисов (далеко не каждый даст нужную информацию). Стоит поискать сведения о трансмиссии через поисковую систему. Большинство моделей разных марок подробно описаны в Интернете. Но, если информации о трансмиссии нет, остаётся ещё один вариант – обозначения на табличке.

Обозначения представляют собой набор цифр и букв, расшифровать которые поможет продавец-консультант (если вам необходимо докупить запчасти). Этой информации достаточно, чтобы заказать комплектующие. Если вдруг табличка утеряна или на ней стерлись буквы, такая же расположена на корпусе самого устройства. Сведения о трансмиссии узнает мастер, когда доберется до корпуса (в случае техобслуживания или ремонта).

Подкапотная табличка Subaru

Подкапотная табличка Subaru

Подкапотная табличка Audi

Подкапотная табличка Audi

Подкапотная табличка Nissan

Подкапотная табличка Nissan

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).

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.

Видео: Всё о вариаторе. Простыми словами о сложном!

Вариаторные трансмиссии NISSAN NCVT, CVT, Hyper CVT M6

С момента выпуска автомобиля DAF 600 с вариаторной трансмиссией прошло более 30 лет, но идея продолжает развиваться, стремясь обрести техническую изящность. За последнее десятилетие подобный метод переключения передач из экзотики перешел в разряд вполне обычных «автоматов», претерпев в процессе ряд серьезных конструктивных изменений. В серийном производстве присутствует несколько типов вариаторных трансмиссий и этот материал поможет сделать правильный выбор, а также избежать в будущем проблем в их эксплуатации.

Конструкция бесступенчатой коробки переключения передач для автомобиля

Теоретически суть такого агрегата проста – передаточное число меняется плавно, без ступеней. При этом для любого режима движения обороты двигателя находятся в оптимальной зоне, что благоприятствует топливной экономичности. Из всего многообразия на автомобилях применяются только два типа КПП CVT:

  1. Тороидальные (Toroidal CVT).
  2. Клиноременные (Belt CVT).

Традиционно бесступенчатые передачи вариаторы представляют собой два параллельных шкива. Крутящий момент передается через ремень, надетый на конические диски. В процессе работы боковины шкивов сдвигаются, тем самым меняя передаточное число. Современные конструкции этих узлов значительно усложнились и имеют составную конфигурацию, ремень зажимается с боков – с одной стороны шкивной пружиной, которая обеспечивает натяжение, а с другой – шкив имел возможность регулироваться.

Общее устройство вариаторной коробки переключения скоростей включает следующие узлы:

  • система управления;
  • механизм передачи и прерывания крутящего момента;
  • механизм заднего хода;
  • вариаторная передача.

У каждого автомобилестроителя бесступенчатая коробка передач комплектуется различными механизмами переноса момента силы. К таким устройствам относятся:

  • Transmatic – автоматическое центробежное сцепление.
  • Hyper – электромагнитная муфта с электронным управлением.
  • Multitronic, Multimatic – многодисковое сцепление с электронным управлением.
  • Autotronic, Ecotronic, Extroid, Xtronic – гидротрансформатор.

Последний вариант наиболее популярен благодаря плавности переключения и долговечности агрегата.



Основные понятия

По сути, CTV — это бесступенчатая коробка передач. Её устройство имеет более простой принцип работы. Вариатор не имеет заданных систем переключения передач и не требует постоянного контроля числа оборотов. Блок управления в автомобиле самостоятельно определяет количество оборотов на нужной скорости и держит необходимую передачу. То есть, вариатор сам следит за придаточным числом и держит в зависимости от текущей скорости необходимое число оборотов. Придаточным же числом является соотношение скорости вращения колёс к скорости вращения мотора. Каждая передача в коробке держит определённый уровень количества оборотов, и для их увеличения водитель переключает селектор коробки, чтобы перейти на другую ступень и ускориться.


ctv это бесступенчатая коробка передач

Важно: «У автомобилей, оборудованных ctv, селектор коробки присутствует в салоне, так как он необходим для включения задней передачи для обратного хода».

Исходя из текущей скорости движения, оборотов двигателя и силы нажатия на педаль газа водителем, вариатор практически ежесекундно переключает передачи, определяя оптимальную характеристику хода. Что даёт такой принцип работы:

  • отсутствие рывков, наблюдаемых при переключении АКПП и МКПП;
  • более интенсивный набор скорости.

Это далеко не все положительные стороны, но о них будет говориться чуть позже.


Схема бесступенчатой коробки передач

Виды бесступенчатых коробок передач В зависимости от назначения и типа транспортного средства автомобильными производителями были разработаны следующие виды бесступенчатых коробок переключения передач:

  • гидромеханическая коробка передач была разработана для автомобилей большой массы. Включает в себя гидродинамическую систему с гидромуфтой и гидротрансформатором и механической передачей. Двигатель такого автомобиля запускает контролирующий насос, которые подаёт масло в трубах, ведущих к гидромоторам, а те в свою очередь начинают вращать колёса;
  • электрическая коробка передач. Энергия образуется через генератор от работы мотора. На каждое колесо нужен отдельный электромотор;
  • вариаторная коробка передач. По сути, является механической передачей с принципом действия работы за счёт передачи крутящего момента через ремень на управляющий шкив. Данный тип устройства стал активно применяться на легковых автомобилях.

Важно: «Перечисленные виды имеют множество различных модификаций и применяются в легковой и тяжёлой автомобильной промышленности».


что такое CVT? Это «робот» или «автомат»?



Что такое бесступенчатые автомобильные передачи и вариаторы тороидального типа?

Тороидальные трансмиссии меньше распространены, чем клиноременные. Такие устройства устанавливаются на задне- и полноприводных автомобилях с продольным расположением мотора. Система состоит из ведущего и ведомого дисков, между которым расположены ролики.

В ходе работы ролики вращаются относительно горизонтальной оси и одновременно перемещаются по вертикальной оси. Таким образом, ролики способны перенаправлять работу, соприкасаясь с различными областями дисков. Перемещаясь по вертикальной оси дисков, ролики изменяют передаточное число, а сила трения между ними обеспечивает передачу крутящего момента. То есть, система действует следующим образом:

  • Высшая передача – когда ролики находятся в контакте с ведущим диском по краям обода, происходит уменьшение крутящего момента и увеличение скорости.
  • Низшая передача – когда ролики контактируют с краями обода с ведомым диском, происходит увеличение крутящего момента и снижение скорости.

По надежности бесступенчатые тороидальные передачи превосходят клиноременные вариаторы в несколько раз. Зато, если уж ломаются, то ремонту они не подлежат. На сервисных центрах чаще всего рекомендуют полную замену агрегата, поскольку запчасти для его восстановления найти весьма затруднительно.



Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

  • гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
  • гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
  • фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
  • радиаторы (отводят тепло от коробки);
  • планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Благодаря большей гибкости клиноцепной вариант CVT обладает высоким КПД.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

Что такое клиноременные вариаторные трансмиссии?

Этот тип трансмиссии устанавливается чаще всего на переднеприводные авто. В основе конструкции лежит система, состоящая из двух пар конических дисков и металлического ремня. Последний изготовлен из нескольких пакетов стальных лент, которые скреплены металлическими пластинами сложной формы.

Каждая пара дисков состоит из неподвижного и движущегося элементов, которые, по сути, являются шкивами. Схема функционирования устройства выглядит следующим образом:

  • Крутящий момент передается от первичного вала к ведущему шкиву посредством гидротрансформатора.
  • В гидротрансформаторе момент силы передается после подачи масла приводным насосным колесом на турбинный диск, связанный с первичным валом.
  • Усилие с ведущего шкива на ведомый передается через ремень, и соответственно на вторичный вал.
  • Для движения автомобиля вперед передача момента на вторичный вал реализуется за счет планетарного редуктора с дисковым сцеплением.
  • Движением задним ходом осуществляется при помощи реверсивного механизма (активизации дискового тормоза).
  • Через промежуточный вал крутящий момент передается дифференциалу, который далее распределяет приводные усилия на полуоси.

Скорость передвижения авто осуществляется благодаря изменению диаметров шкивов. На минимальной скорости диаметр ведущего шкива бесступенчатой коробки переключения передач минимален. Диаметр изменяется за счет движения дисков. Например, когда диски сжаты, то диаметр шкива достигает наименьших размеров, при разжимании дисков диаметр увеличивается.

Корректировка скоростного режима обеспечивается за счет согласованных изменений диаметров двух шкивов. В таких условиях количество передач практически неограниченно.

Достоинства и недостатки трансмиссии вариаторного типа

Безусловно, данный вид трансмиссии имеет следующие достоинства:

  • высокая плавность хода, плавное переключение передач;
  • экономичность (расход топлива по сравнению с простым автоматом более низкий);
  • более высокий КПД по сравнению с АКПП;
  • безопасность (обеспечение дополнительной безопасности в экстремальных ситуациях за счет постоянной тяги);

При этом многие автолюбители относятся с недоверием к коробкам CVT, поскольку они также имеют ряд недостатков:

  • коробки вариаторного типа не выдерживают больших нагрузок, CVT не устанавливаются на автомобили с двигателями, обладающими высоким крутящим моментом;
  • дороговизна рабочей жидкости для обслуживания коробки;
  • сложный ремонт коробки CVT;
  • ограничения по буксировке автомобиля, оборудованного вариаторной коробкой переключения передач;
  • бесперебойная работа вариатора напрямую зависимость от сигналов, передаваемых датчиками (поломка одного из датчиков может привести к сбоям в работе всей трансмиссии).

Получается, хотя машина с вариатором стоит дешевле, так как CVT является более простой трансмиссией в плане производства, обслуживать такой агрегат нужно чаще (каждые 30-40 тыс. км.), обслуживание получается дороже, чем в случае с АКПП. Также добавим, что ремень вариатора является элементом с ограниченным сроком службы. Замена рекомендована на пробеге 100 тыс. км.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен и работает вариатор. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы вариаторной коробки передач CVT.

Еще можно добавить, что ремонт вариатора является сложным процессом. Как правило, крупные автосервисы часто предлагают только агрегатную замену на новую или контрактную коробку. Если говорить о ремонте CVT, сложности возникают не только с самой разборкой, дефектовкой КПП и заменой изношенных деталей, но и с поиском подходящих запчастей, а также с последующей «тонкой» настройкой агрегата.

Параллельно следует упомянуть и о том, что сцеплением вариатора является хорошо знакомый по устройству АКПП гидротрансформатор. На практике, большинство проблем, которые возникают по причине поломок «бублика», характерны и для вариатора. Другими словами, выход из строя ГДТ также потребует ремонта или замены указанного устройства.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что дешевым и более выгодным решением вариатор кажется только на первый взгляд. На самом деле, такая коробка в долгосрочной перспективе менее надежна и требует больших расходов на ремонт и обслуживание.

Клиноцепной вариатор

На вариаторных трансмиссиях Multitronic и Lineartronic применяется цепь полностью из металла. Она состоит из пластин, которые соединяются осями по типу велосипедных, что обеспечивает хорошую гибкость.

В отличие от клиноременной конструкции передача крутящего момента осуществляется торцевой частью цепи при контакте с коническими дисками. При этом возникают серьезные напряжения, что заставило производителей делать диски из высокопрочной стали. Клиноцепная система имеет минимальные потери при передаче момента, и, следовательно, высший КПД.

К сожалению, ресурс металлической цепи невелик – около 100 000 км пробега. Однако компенсацией может послужить тот факт, что ее цена довольно доступна, а замена не представляет особой сложности.

Принцип работы вариатора: как работает бесступенчатая трансмиссия?

На данный момент автопроизводители выпускают 2 типа CVT – клиноременный вариатор и клиноцепной. Принцип действия бесступенчатого вариатора заключается в наличии одной или нескольких ременных передач, где за счет сближения или отдаления конических дисков удается изменять передаточное число ведущего и ведомого шкива. Конструкция бесступенчатой коробки передач включает в себя:

  • Систему управления – комплекс функциональных элементов, обеспечивающих возможность изменения передаточного числа;
  • Вариаторную передачу – непосредственно сам вариатор, обеспечивающий рост крутящего момента;
  • Механизм заднего хода – элемент в конструкции вариатора, обеспечивающий частичный реверс вариаторной передачи;
  • Механизм сцепления – система, которая обеспечивает разъединение CVT от двигателя при переключении на нейтраль.

Специфическая форма клина в приводном ремне или цепи вариатора позволяет увеличить зацепление между шкивами, в результате чего уменьшается риск проскальзывания. При этом на вариаторах может устанавливаться как обычное сцепление, так и модель гидротрансформатора или автоматическая центробежная система.

Важно знать! При выключении нейтрали ремень и шкивы вариатора постоянно будут находиться в движении. Именно поэтому бесступенчатым коробкам противопоказан агрессивный стиль эксплуатации или динамические торможение и ускорение. Спортивный тип езды увеличивает микропроскальзывания вариатора, что в свою очередь снижает ресурс его эксплуатации.

Достоинства и недостатки вариаторных трансмиссий

Неоспоримым преимуществом узла является топливная экономичность и отсутствие рывков при переборе скоростей. Кроме этого, к плюсам бесступенчатых переключателей передач вариаторов эксперты относят следующие качества:

  • отличная динамика;
  • экономия топлива;
  • простота управления автомобилем при наличии CVT;
  • увеличение ресурса мотора;
  • отсутствие излишнего шума.

Важно! Владельцам автомобилей с CVT нужно учесть, что резкие ускорения в вашем случае противопоказаны – это может привести к незапланированному ремонту или вообще к замене агрегата.

Отрицательные стороны вариаторных трансмиссий:

  • быстрый выход из строя при длительных поездках на повышенных оборотах;
  • сложная система управления;
  • дорогостоящие обслуживание и ремонт.

Что даёт такое строение трансмиссии?

В первую очередь такая конструкция обеспечивает плавность хода. Поэтому передача изменяется в зависимости от того, с какой силой водитель давит на педаль газа. За это и отвечает электроника с целой системой специальных датчиков. Они ежесекундно обрабатывают всю получаемую информацию и регулируют движение автомобиля. В то же время разгоняются автомобили с CVT заметно медленнее, что многие выделяют как минус такого устройства. Тем не менее, машина с бесступенчатой трансмиссией не заглохнет в пробке или во время остановки на светофоре или пешеходном переходе.

Технологии будущего

В нынешних моделях авто стоят вариаторы, которые работают за счет трения цепи, роликов или ремня. Но уже сейчас инженеры ведущих производителей разрабатывают технологии, позволяющие отказаться от такого способа передачи крутящего момента. В их основе лежит принцип зубчатого зацепления, что позволить повысить КПД и эксплуатационные сроки агрегата.

Особая конструкция профиля зубьев уменьшает давление в плоскости зацепления и при этом обеспечивает плавную смену передаточных отношений. Уже прошли испытания коробки CVT с цепью и дополнительным натяжным роликом, у которой нет проблем с уровнем КПД в крайнем положении валов, но этого еще недостаточно. В целом у такой идеи есть простор для дальнейших изысканий.

Типы бесступенчатых трансмиссий

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

  • Электрическая
    передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250, ЗИС-154).
  • Гидрообъёмная
    передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
  • Гидродинамическая
    передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответственно колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
  • Вариатор
    — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик, шарик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в зерноуборочных комбайнах «Нива», некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах).
  • Комбинированная
    трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.

Что имеем в итоге?

Автомашина с бесступенчатой коробкой переключения передач менее требовательна к водительским навыкам владельца. Устройство не позволит начинающему автолюбителю включить не ту скорость или заглохнуть где-то у светофора. Также гарантируется плавность старта независимо от срока нахождения за рулем.

В среде противников CVT часто указывают на постоянный гул на всех режимах независимо от скорости и оборотов ДВС. Любителям скоростной езды не нравится излишнее спокойствие мотора, они хотят услышать мощное «рычание» и почувствовать резкий старт. В таких случаях им можно порекомендовать авто с механикой.

Приверженцы спокойной манеры езды быстро привыкают к машине с вариатором, хотя и они поначалу чувствуют себя несколько неуютно – ведь автомобиль по старту и набору скорости напоминает электромобиль. Другой вопрос – это необходимость своевременного и качественного обслуживания бесступенчатых трансмиссий, но это того стоит. По поводу дорогостоящего ремонта можно сказать только одно – технологии не стоят на месте, и уже в ближайшем будущем стоит рассчитывать на появление новых более надежных агрегатов.

Недостатки CVT

  • Необходимость регулярно менять ремни. Хоть конструкция трансмиссии и позволила увеличить эксплуатационный срок ключевых элементов, автовладелец должен каждые 130-140 тыс. километров заменять ремень.
  • Работа только с охлаждающими маслами. Работающая трансмиссия создаёт довольно большую силу трения, поэтому обычные масла не годятся. Охлаждающие же имеют более высокую стоимость.
  • Сложная электроника. Электронные системы, которые используются для контроля постоянно изменчивой трансмиссии, имеют довольно высокую стоимость. Кроме этого, в некоторых случаях неисправность одного датчика может вывести из строя всю систему.
  • Небольшая известность в России. В РФ такая трансмиссия не пользуется большой популярностью. Поэтому есть не так много специалистов, которые разбираются в этой системе.
  • Неприемлемость «грубого» стиля езды. Если водитель часто внезапно останавливается или резко поворачивает, то вариатор быстро выйдет из строя. А зачастую такой стиль является необходимостью, особенно в городах с активным дорожным движением.

Небольшая распространённость таких механизмов объясняется и недоверием автолюбителей к этой новой технологии. Наибольшей популярностью такая система пользуется среди поклонников скутеров.


Таким образом, у системы бесступенчатой трансмиссии есть как преимущества, так и недостатки. Многие считают, что автомобили с такими механизмами лучше всего подходят для девушек или людей с ограниченными возможностями. Этому способствует довольно медленный разгон машины и лёгкое обслуживание. Можно противопоставить то, что каждые 150 тыс. километров водителю придётся заменять ремень, а для неопытных автомобилистов это может стать проблемой. Тем не менее, большая часть водителей в год проезжают не больше 150. тыс. км, так что это обстоятельство почти не создаёт трудностей. Плюс для управления машиной необходимы только две педали, поэтому в стрессовой ситуации нельзя случайно нажать не на ту педаль вместо тормоза, что довольно часто встречается на российских дорогах. Другими словами, каждый должен решить самостоятельно, стоит ли ему переходить на автомобиль с CVT или нет.

Вариаторные трансмиссии NISSAN NCVT, CVT, Hyper CVT M6

С момента выпуска автомобиля DAF 600 с вариаторной трансмиссией прошло более 30 лет, но идея продолжает развиваться, стремясь обрести техническую изящность. За последнее десятилетие подобный метод переключения передач из экзотики перешел в разряд вполне обычных «автоматов», претерпев в процессе ряд серьезных конструктивных изменений. В серийном производстве присутствует несколько типов вариаторных трансмиссий и этот материал поможет сделать правильный выбор, а также избежать в будущем проблем в их эксплуатации.

Конструкция бесступенчатой коробки переключения передач для автомобиля

Теоретически суть такого агрегата проста – передаточное число меняется плавно, без ступеней. При этом для любого режима движения обороты двигателя находятся в оптимальной зоне, что благоприятствует топливной экономичности. Из всего многообразия на автомобилях применяются только два типа КПП CVT:

  1. Тороидальные (Toroidal CVT).
  2. Клиноременные (Belt CVT).

Традиционно бесступенчатые передачи вариаторы представляют собой два параллельных шкива. Крутящий момент передается через ремень, надетый на конические диски. В процессе работы боковины шкивов сдвигаются, тем самым меняя передаточное число. Современные конструкции этих узлов значительно усложнились и имеют составную конфигурацию, ремень зажимается с боков – с одной стороны шкивной пружиной, которая обеспечивает натяжение, а с другой – шкив имел возможность регулироваться.

Общее устройство вариаторной коробки переключения скоростей включает следующие узлы:

  • система управления;
  • механизм передачи и прерывания крутящего момента;
  • механизм заднего хода;
  • вариаторная передача.

У каждого автомобилестроителя бесступенчатая коробка передач комплектуется различными механизмами переноса момента силы. К таким устройствам относятся:

  • Transmatic – автоматическое центробежное сцепление.
  • Hyper – электромагнитная муфта с электронным управлением.
  • Multitronic, Multimatic – многодисковое сцепление с электронным управлением.
  • Autotronic, Ecotronic, Extroid, Xtronic – гидротрансформатор.

Последний вариант наиболее популярен благодаря плавности переключения и долговечности агрегата.



Основные понятия

По сути, CTV — это бесступенчатая коробка передач. Её устройство имеет более простой принцип работы. Вариатор не имеет заданных систем переключения передач и не требует постоянного контроля числа оборотов. Блок управления в автомобиле самостоятельно определяет количество оборотов на нужной скорости и держит необходимую передачу. То есть, вариатор сам следит за придаточным числом и держит в зависимости от текущей скорости необходимое число оборотов. Придаточным же числом является соотношение скорости вращения колёс к скорости вращения мотора. Каждая передача в коробке держит определённый уровень количества оборотов, и для их увеличения водитель переключает селектор коробки, чтобы перейти на другую ступень и ускориться.


ctv это бесступенчатая коробка передач

Важно: «У автомобилей, оборудованных ctv, селектор коробки присутствует в салоне, так как он необходим для включения задней передачи для обратного хода».

Исходя из текущей скорости движения, оборотов двигателя и силы нажатия на педаль газа водителем, вариатор практически ежесекундно переключает передачи, определяя оптимальную характеристику хода. Что даёт такой принцип работы:

  • отсутствие рывков, наблюдаемых при переключении АКПП и МКПП;
  • более интенсивный набор скорости.

Это далеко не все положительные стороны, но о них будет говориться чуть позже.


Схема бесступенчатой коробки передач

Виды бесступенчатых коробок передач В зависимости от назначения и типа транспортного средства автомобильными производителями были разработаны следующие виды бесступенчатых коробок переключения передач:

  • гидромеханическая коробка передач была разработана для автомобилей большой массы. Включает в себя гидродинамическую систему с гидромуфтой и гидротрансформатором и механической передачей. Двигатель такого автомобиля запускает контролирующий насос, которые подаёт масло в трубах, ведущих к гидромоторам, а те в свою очередь начинают вращать колёса;
  • электрическая коробка передач. Энергия образуется через генератор от работы мотора. На каждое колесо нужен отдельный электромотор;
  • вариаторная коробка передач. По сути, является механической передачей с принципом действия работы за счёт передачи крутящего момента через ремень на управляющий шкив. Данный тип устройства стал активно применяться на легковых автомобилях.

Важно: «Перечисленные виды имеют множество различных модификаций и применяются в легковой и тяжёлой автомобильной промышленности».


что такое CVT? Это «робот» или «автомат»?



Что такое бесступенчатые автомобильные передачи и вариаторы тороидального типа?

Тороидальные трансмиссии меньше распространены, чем клиноременные. Такие устройства устанавливаются на задне- и полноприводных автомобилях с продольным расположением мотора. Система состоит из ведущего и ведомого дисков, между которым расположены ролики.

В ходе работы ролики вращаются относительно горизонтальной оси и одновременно перемещаются по вертикальной оси. Таким образом, ролики способны перенаправлять работу, соприкасаясь с различными областями дисков. Перемещаясь по вертикальной оси дисков, ролики изменяют передаточное число, а сила трения между ними обеспечивает передачу крутящего момента. То есть, система действует следующим образом:

  • Высшая передача – когда ролики находятся в контакте с ведущим диском по краям обода, происходит уменьшение крутящего момента и увеличение скорости.
  • Низшая передача – когда ролики контактируют с краями обода с ведомым диском, происходит увеличение крутящего момента и снижение скорости.

По надежности бесступенчатые тороидальные передачи превосходят клиноременные вариаторы в несколько раз. Зато, если уж ломаются, то ремонту они не подлежат. На сервисных центрах чаще всего рекомендуют полную замену агрегата, поскольку запчасти для его восстановления найти весьма затруднительно.



Устройство и принцип работы вариатора

Вопросы о том, каково устройство вариатора и каков принцип его работы, будут разобраны подробнее. Но сначала необходимо обозначить, каковы основные элементы конструкции.

Основные компоненты

В состав вариаторной трансмиссии входят ведущий и ведомый шкивы, соединяющий их ремень (цепь или ролик), система управления. Шкивы расположены на валах и выглядят как две половинки конической формы, обращенные друг другу вершинами конусов. Особенность конусов состоит в том, что они могут сходиться и расходиться в заданном диапазоне. Точнее, двигается один конус, а другой остается неподвижным. Движение шкивов на валах контролируется системой управления, которая получает данные от бортового компьютера автомобиля.

Также основными компонентами CVT являются:

  • гидротрансформатор (отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на первичный вал трансмиссии);
  • гидроблок (подает масло к вращающимся шкивам);
  • фильтры для защиты от выработки металла и отложений;
  • радиаторы (отводят тепло от коробки);
  • планетарный механизм, обеспечивающий реверсное движение авто.

Клиноременный вариатор

Клиноременной вариатор представлен двумя сдвигающимися и раздвигающимися шкивами, соединенными металлическим ремнем. За счет уменьшения диаметра ведущего шкива происходит одновременное увеличение диаметра ведомого, что свидетельствует о понижающей передаче. Увеличение диаметра ведущего шкива дает повышающую передачу.

Изменение давления рабочей жидкости влияет на перемещение конуса ведущего шкива. Ведомый шкив меняет диаметр благодаря натянутому ремню и возвратной пружине. Даже незначительное изменение давления в трансмиссии сказывается на передаточном отношении.

Устройство ремня

Ремень CVT в форме ленты состоит из металлических тросов или полос. Их количество может доходить до 12 штук. Полосы находятся друг над другом и скрепляются между собой при помощи стальных скоб. Сложная форма скоб позволяет не только скрепить полосы, но и обеспечить необходимый для работы трансмиссии контакт со шкивами.

Защита от быстрого износа обеспечивается покрытием. Оно же не дает ремню проскальзывать по шкивам во время работы. В современных автомобилях нерентабельно применять кожаные или силиконовые ремни по причине малого ресурса детали.

Клиноцепной вариатор

Клиноцепной вариатор похож на клиноременной, только роль передатчика между ведущим и ведомым валами играет цепь. За передачу крутящего момента отвечает торец цепи, который касается конической поверхности шкивов.

Благодаря большей гибкости клиноцепной вариант CVT обладает высоким КПД.

Принцип его работы точно такой же, как у трансмиссии с ременной передачей.

Устройство цепи

Цепь состоит из металлических пластин, каждая из которых имеет соединительные ушки. За счет подвижного соединения между собой пластины в конструкции цепи обеспечивают гибкость и сохраняют крутящий момент на заданном уровне. За счет расположенных в шахматном порядке звеньев цепь имеет высокую прочность.

Усилие на разрыв у цепи выше, чем у ремня. Пластины с ушками изготавливают из сплавов, противостоящих быстрому износу. Замыкаются они при помощи вкладышей, форма которых является полуцилиндрической. Конструктивная особенность цепей – они могут растягиваться. Этот факт сказывается на работе бесступенчатой трансмиссии, поэтому требует пристального внимания во время проведения планового ТО.

Тороидальный вариатор

Тороидальный тип коробки передач CVT встречается реже. Примечательная особенность устройства состоит в том, что вместо ремня или цепи здесь используются вращающиеся ролики (вокруг своей оси, маятниковыми движениями от ведущего шкива к ведомому).

Принцип работы заключается в одновременном передвижении роликов по поверхности половинок шкивов. Поверхность половинок имеют форму тороида, откуда и название трансмиссии. Если контакт с ведущим диском реализуется на линии наибольшего радиуса, то точка контакта с ведомым диском будет лежать на линии наименьшего радиуса. Такое положение отвечает режиму повышающей передачи крутящего момента. При перемещении роликов к ведомому валу происходит понижение передачи.

Что такое клиноременные вариаторные трансмиссии?

Этот тип трансмиссии устанавливается чаще всего на переднеприводные авто. В основе конструкции лежит система, состоящая из двух пар конических дисков и металлического ремня. Последний изготовлен из нескольких пакетов стальных лент, которые скреплены металлическими пластинами сложной формы.

Каждая пара дисков состоит из неподвижного и движущегося элементов, которые, по сути, являются шкивами. Схема функционирования устройства выглядит следующим образом:

  • Крутящий момент передается от первичного вала к ведущему шкиву посредством гидротрансформатора.
  • В гидротрансформаторе момент силы передается после подачи масла приводным насосным колесом на турбинный диск, связанный с первичным валом.
  • Усилие с ведущего шкива на ведомый передается через ремень, и соответственно на вторичный вал.
  • Для движения автомобиля вперед передача момента на вторичный вал реализуется за счет планетарного редуктора с дисковым сцеплением.
  • Движением задним ходом осуществляется при помощи реверсивного механизма (активизации дискового тормоза).
  • Через промежуточный вал крутящий момент передается дифференциалу, который далее распределяет приводные усилия на полуоси.

Скорость передвижения авто осуществляется благодаря изменению диаметров шкивов. На минимальной скорости диаметр ведущего шкива бесступенчатой коробки переключения передач минимален. Диаметр изменяется за счет движения дисков. Например, когда диски сжаты, то диаметр шкива достигает наименьших размеров, при разжимании дисков диаметр увеличивается.

Корректировка скоростного режима обеспечивается за счет согласованных изменений диаметров двух шкивов. В таких условиях количество передач практически неограниченно.

Достоинства и недостатки трансмиссии вариаторного типа

Безусловно, данный вид трансмиссии имеет следующие достоинства:

  • высокая плавность хода, плавное переключение передач;
  • экономичность (расход топлива по сравнению с простым автоматом более низкий);
  • более высокий КПД по сравнению с АКПП;
  • безопасность (обеспечение дополнительной безопасности в экстремальных ситуациях за счет постоянной тяги);

При этом многие автолюбители относятся с недоверием к коробкам CVT, поскольку они также имеют ряд недостатков:

  • коробки вариаторного типа не выдерживают больших нагрузок, CVT не устанавливаются на автомобили с двигателями, обладающими высоким крутящим моментом;
  • дороговизна рабочей жидкости для обслуживания коробки;
  • сложный ремонт коробки CVT;
  • ограничения по буксировке автомобиля, оборудованного вариаторной коробкой переключения передач;
  • бесперебойная работа вариатора напрямую зависимость от сигналов, передаваемых датчиками (поломка одного из датчиков может привести к сбоям в работе всей трансмиссии).

Получается, хотя машина с вариатором стоит дешевле, так как CVT является более простой трансмиссией в плане производства, обслуживать такой агрегат нужно чаще (каждые 30-40 тыс. км.), обслуживание получается дороже, чем в случае с АКПП. Также добавим, что ремень вариатора является элементом с ограниченным сроком службы. Замена рекомендована на пробеге 100 тыс. км.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен и работает вариатор. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы вариаторной коробки передач CVT.

Еще можно добавить, что ремонт вариатора является сложным процессом. Как правило, крупные автосервисы часто предлагают только агрегатную замену на новую или контрактную коробку. Если говорить о ремонте CVT, сложности возникают не только с самой разборкой, дефектовкой КПП и заменой изношенных деталей, но и с поиском подходящих запчастей, а также с последующей «тонкой» настройкой агрегата.

Параллельно следует упомянуть и о том, что сцеплением вариатора является хорошо знакомый по устройству АКПП гидротрансформатор. На практике, большинство проблем, которые возникают по причине поломок «бублика», характерны и для вариатора. Другими словами, выход из строя ГДТ также потребует ремонта или замены указанного устройства.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что дешевым и более выгодным решением вариатор кажется только на первый взгляд. На самом деле, такая коробка в долгосрочной перспективе менее надежна и требует больших расходов на ремонт и обслуживание.

Клиноцепной вариатор

На вариаторных трансмиссиях Multitronic и Lineartronic применяется цепь полностью из металла. Она состоит из пластин, которые соединяются осями по типу велосипедных, что обеспечивает хорошую гибкость.

В отличие от клиноременной конструкции передача крутящего момента осуществляется торцевой частью цепи при контакте с коническими дисками. При этом возникают серьезные напряжения, что заставило производителей делать диски из высокопрочной стали. Клиноцепная система имеет минимальные потери при передаче момента, и, следовательно, высший КПД.

К сожалению, ресурс металлической цепи невелик – около 100 000 км пробега. Однако компенсацией может послужить тот факт, что ее цена довольно доступна, а замена не представляет особой сложности.

Принцип работы вариатора: как работает бесступенчатая трансмиссия?

На данный момент автопроизводители выпускают 2 типа CVT – клиноременный вариатор и клиноцепной. Принцип действия бесступенчатого вариатора заключается в наличии одной или нескольких ременных передач, где за счет сближения или отдаления конических дисков удается изменять передаточное число ведущего и ведомого шкива. Конструкция бесступенчатой коробки передач включает в себя:

  • Систему управления – комплекс функциональных элементов, обеспечивающих возможность изменения передаточного числа;
  • Вариаторную передачу – непосредственно сам вариатор, обеспечивающий рост крутящего момента;
  • Механизм заднего хода – элемент в конструкции вариатора, обеспечивающий частичный реверс вариаторной передачи;
  • Механизм сцепления – система, которая обеспечивает разъединение CVT от двигателя при переключении на нейтраль.

Специфическая форма клина в приводном ремне или цепи вариатора позволяет увеличить зацепление между шкивами, в результате чего уменьшается риск проскальзывания. При этом на вариаторах может устанавливаться как обычное сцепление, так и модель гидротрансформатора или автоматическая центробежная система.

Важно знать! При выключении нейтрали ремень и шкивы вариатора постоянно будут находиться в движении. Именно поэтому бесступенчатым коробкам противопоказан агрессивный стиль эксплуатации или динамические торможение и ускорение. Спортивный тип езды увеличивает микропроскальзывания вариатора, что в свою очередь снижает ресурс его эксплуатации.

Достоинства и недостатки вариаторных трансмиссий

Неоспоримым преимуществом узла является топливная экономичность и отсутствие рывков при переборе скоростей. Кроме этого, к плюсам бесступенчатых переключателей передач вариаторов эксперты относят следующие качества:

  • отличная динамика;
  • экономия топлива;
  • простота управления автомобилем при наличии CVT;
  • увеличение ресурса мотора;
  • отсутствие излишнего шума.

Важно! Владельцам автомобилей с CVT нужно учесть, что резкие ускорения в вашем случае противопоказаны – это может привести к незапланированному ремонту или вообще к замене агрегата.

Отрицательные стороны вариаторных трансмиссий:

  • быстрый выход из строя при длительных поездках на повышенных оборотах;
  • сложная система управления;
  • дорогостоящие обслуживание и ремонт.

Что даёт такое строение трансмиссии?

В первую очередь такая конструкция обеспечивает плавность хода. Поэтому передача изменяется в зависимости от того, с какой силой водитель давит на педаль газа. За это и отвечает электроника с целой системой специальных датчиков. Они ежесекундно обрабатывают всю получаемую информацию и регулируют движение автомобиля. В то же время разгоняются автомобили с CVT заметно медленнее, что многие выделяют как минус такого устройства. Тем не менее, машина с бесступенчатой трансмиссией не заглохнет в пробке или во время остановки на светофоре или пешеходном переходе.

Технологии будущего

В нынешних моделях авто стоят вариаторы, которые работают за счет трения цепи, роликов или ремня. Но уже сейчас инженеры ведущих производителей разрабатывают технологии, позволяющие отказаться от такого способа передачи крутящего момента. В их основе лежит принцип зубчатого зацепления, что позволить повысить КПД и эксплуатационные сроки агрегата.

Особая конструкция профиля зубьев уменьшает давление в плоскости зацепления и при этом обеспечивает плавную смену передаточных отношений. Уже прошли испытания коробки CVT с цепью и дополнительным натяжным роликом, у которой нет проблем с уровнем КПД в крайнем положении валов, но этого еще недостаточно. В целом у такой идеи есть простор для дальнейших изысканий.

Типы бесступенчатых трансмиссий

Бесступенчатые трансмиссии, как правило, классифицируются по типу передачи, обеспечивающей бесступенчатое изменение коэффициента передачи:

  • Электрическая
    передача — двигатель вращает генератор, электромоторы — колёса (автомобили Белаз, трактор ДЭТ-250, ЗИС-154).
  • Гидрообъёмная
    передача — двигатель вращает регулируемый гидронасос, поток масла по трубкам подаётся в гидромоторы, вращающие колёса (зерноуборочные комбайны Дон-1500).
  • Гидродинамическая
    передача, или гидротрансформатор — устройство из расположенных соответственно колёс с лопатками, перебрасывающих масло между колёсами. Хорошо сочетается с характеристиками ДВС, автоматически изменяя передаточное число, однако увеличение момента незначительно (до 2,5) и требует дополнительной коробки перемены передач (применяется в большинстве автоматических коробок передач легковых автомобилей и автобусов).
  • Вариатор
    — механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик, шарик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. Наибольшее распространение получил «клиноременной вариатор» (применяется в зерноуборочных комбайнах «Нива», некоторых моделях современных легковых автомобилей, скутерах).
  • Комбинированная
    трансмиссия — основной момент передаётся через обычные механические передачи, а меньшая часть момента — бесступенчато, что позволяет до некоторой степени совместить достоинства разных типов передач.

Что имеем в итоге?

Автомашина с бесступенчатой коробкой переключения передач менее требовательна к водительским навыкам владельца. Устройство не позволит начинающему автолюбителю включить не ту скорость или заглохнуть где-то у светофора. Также гарантируется плавность старта независимо от срока нахождения за рулем.

В среде противников CVT часто указывают на постоянный гул на всех режимах независимо от скорости и оборотов ДВС. Любителям скоростной езды не нравится излишнее спокойствие мотора, они хотят услышать мощное «рычание» и почувствовать резкий старт. В таких случаях им можно порекомендовать авто с механикой.

Приверженцы спокойной манеры езды быстро привыкают к машине с вариатором, хотя и они поначалу чувствуют себя несколько неуютно – ведь автомобиль по старту и набору скорости напоминает электромобиль. Другой вопрос – это необходимость своевременного и качественного обслуживания бесступенчатых трансмиссий, но это того стоит. По поводу дорогостоящего ремонта можно сказать только одно – технологии не стоят на месте, и уже в ближайшем будущем стоит рассчитывать на появление новых более надежных агрегатов.

Недостатки CVT

  • Необходимость регулярно менять ремни. Хоть конструкция трансмиссии и позволила увеличить эксплуатационный срок ключевых элементов, автовладелец должен каждые 130-140 тыс. километров заменять ремень.
  • Работа только с охлаждающими маслами. Работающая трансмиссия создаёт довольно большую силу трения, поэтому обычные масла не годятся. Охлаждающие же имеют более высокую стоимость.
  • Сложная электроника. Электронные системы, которые используются для контроля постоянно изменчивой трансмиссии, имеют довольно высокую стоимость. Кроме этого, в некоторых случаях неисправность одного датчика может вывести из строя всю систему.
  • Небольшая известность в России. В РФ такая трансмиссия не пользуется большой популярностью. Поэтому есть не так много специалистов, которые разбираются в этой системе.
  • Неприемлемость «грубого» стиля езды. Если водитель часто внезапно останавливается или резко поворачивает, то вариатор быстро выйдет из строя. А зачастую такой стиль является необходимостью, особенно в городах с активным дорожным движением.

Небольшая распространённость таких механизмов объясняется и недоверием автолюбителей к этой новой технологии. Наибольшей популярностью такая система пользуется среди поклонников скутеров.


Таким образом, у системы бесступенчатой трансмиссии есть как преимущества, так и недостатки. Многие считают, что автомобили с такими механизмами лучше всего подходят для девушек или людей с ограниченными возможностями. Этому способствует довольно медленный разгон машины и лёгкое обслуживание. Можно противопоставить то, что каждые 150 тыс. километров водителю придётся заменять ремень, а для неопытных автомобилистов это может стать проблемой. Тем не менее, большая часть водителей в год проезжают не больше 150. тыс. км, так что это обстоятельство почти не создаёт трудностей. Плюс для управления машиной необходимы только две педали, поэтому в стрессовой ситуации нельзя случайно нажать не на ту педаль вместо тормоза, что довольно часто встречается на российских дорогах. Другими словами, каждый должен решить самостоятельно, стоит ли ему переходить на автомобиль с CVT или нет.

https://car4road.ru/blog/vsyo-o-variatorah-cvt-chem-otlichayutsya-kak-rabotayut-kak-ekspluatirovat-naskolko-nadezhny-i-ekonomichny-stoit-li-voobshhe-brat-avtomobil-s-variatorom
https://mazda22.ru/rejtingi-i-obzory/ctv-korobka-peredach.html
https://mazda22.ru/rejtingi-i-obzory/ctv-korobka-peredach.html

Интересные статьи

Leave a Comment

X