Вариатор — автомобильная коробка передач будущего? Характеристика двигателя cvt


Вариатор CVT

Вариатор CVT

Автомобильные технологии в наше время развиваются с бешеной скоростью, и мы не заметили, как новый вид трансмиссии плавно вошел в наши будни. Речь в этой статье пойдет о вариаторе CVT. Вы наверняка уже слышали об этом агрегате и многие производители уже давно предлагают его вместо привычной нам автоматической коробки передач. Но как согласиться на такую опцию, если не знаешь что этот такое и как оно работает. Многих беспокоит, долго ли проработает и лучше оно или хуже автомата, а какой будет расход, а как будет разгоняться ваш автомобиль. Я могу продолжать, но нет смысла, вы уже сами представили себя на месте покупателя. Я попробую «без воды» и особо технических терминов доступно объяснить, что такое вариатор CVT, как он работает, что он вам дает.

Почему вариатор CVT лучше обычной автоматической коробки передач. Общие понятия

Разберемся, почему этот вид трансмиссии предпочтительнее обычной автоматической трансмиссии. Вы по определению должны знать, что вам предлагают в автосалоне. Да и стоять на месте тоже не вариант, я считаю нужно двигаться в ногу со временем и пользоваться новыми технологиями.

Вариатор CVT компании Nissan. Общий вид вариатора.Фото: nissan.

Без истории и того, что было раньше. Чтобы не запутать приступим непосредственно к тому что имеем на 2011 год и рассмотрим сразу вариаторы CVT, которые устанавливаются на современные автомобили. Тем более что принцип их работы одинаков, какой бы фирмы производителя вариатор не был. Начнем с общих принципов, а затем немного углубимся (для тех, кому нужен просто принцип и понимание того, что он покупает, хватить и первых 2-х абзацев). Вариатор CVT (Continuously Variable Transmission) – по-русски, непрерывно меняющаяся передача или бесступенчатая трансмиссия. Что это значит? А значит, что вариатор CVT не имеет привычных нам фиксированных передач. Вариатор сам автоматически определяет передаточное число («передачу»), наиболее подходящее для данного момента езды и делает это постоянно, непрерывно. Что такое передаточное число? Официально, передаточное число — это отношение, скорости вращения двигателя к скорости вращения колес. А если проще, то это определенное значение (передача: 1-ая, 2-ая или 5-ая), которое мы выбираем, включая ту или иную передачу, двигаясь на автомобиле. Если понять этот момент, то все остальное покажется очень простым. Вообще, зачем нужна коробка передач? Для того, чтобы автомобиль с постоянными оборотами двигателя, мог двигаться с разной скоростью. То есть, переключая передачу, мы всегда меняли передаточное число. Дек вот вариатор CVT делает это каждую секунду пока вы в движении, сам руководствуясь многими данными: скоростью движения, оборотами двигателя и тем как сильно вы нажали педаль «газа». Как это достигается, разберем позже. Получаем, что вариатор не имеет фиксированных передач, как раньше в виде множества пар шестеренок разного размера, а значит, не имеет рывков и четко выделенных ступеней при разгоне. Вы можете сказать, что коробка автомат тоже сама выбирает передачу в зависимости от тех же факторов и делает это довольно быстро и без особых рывков. Но, привычный нам автомат, ограничен только несколькими фиксированными передачами (передаточными числами), а у вариатора их великое множество. Этот факт позволяет вариатору выбирать то передаточное число («передачу»), которое наиболее подходит для данного режима езды. Что нам дает использование вариатора CVT вместо обычной автоматической коробки передач? Во-первых, мы получаем плавный разгон автомобиля без рывков. При этом разгон по сравнению с самым быстрым «автоматом» происходит намного интенсивнее, то есть автомобиль оснащенный вариатором CVT разгоняется быстрее. Во-вторых, обороты двигателя при езде на вариаторе, почти постоянные и не гуляют от малых до максимальных. Наверное, вы замечали, что двигаясь на автомобиле с автоматической коробкой передач, двигатель работает так сказать «навзводе», когда мы дергаем педаль «газа» туда-сюда. А иногда вообще трудно добиться от «автомата» внезапного ускорения – «тупит». С вариатором все по другому, как раз помогает постоянный поиск вариатором нужного передаточного числа («передачи»). Вариатор CVT подбирает их очень точно, в зависимости от того, что вы хотите от автомобиля, внезапное ускорение или замедление. Как следствие, более ровная езда, меньше нагрузки на двигатель и трансмиссию в целом. Плюс получаем экономию топлива, и незамедлительное интенсивное ускорение. Ну вот, с общими сведениями о вариаторе CVT пока все, а теперь капнём глубже внутрь вариатора и посмотрим, как всего этого добились конструкторы.

Как работает вариатор CVT? Что внутри?

В этой части я расскажу, как конструкторы добились того, что вариатор так четко подбирает передаточное число («передачу») для определенного момента вождения. Подробно разбирать конструкцию вариатора не собираюсь, просто объясню принцип работы с технической точки зрения. Начну с того, что вариатор устроен намного проще, чем автоматическая коробка передач.

Рисунок 1. Основные части вариатора в сборе. Желтая линия показывает, по каким частям передается мощность от двигателя через вариатор к колесам.Фото: Autogurnal.

В его конструкции не используется наборы шестерен или фрикционных дисков. Во главе конструкции находятся два главных шкива 1 и 2 (см. рисунок 1). Один, грубо говоря, связан с двигателем, а другой с ведущими колесами. Один крутит другой посредством специального ремня 3 (см. рисунок 1). Получаем что? Один валик крутит другой через ремешок. Все, наверное, видели (если заглядывали под капот) ремень генератора, вот тут так же все происходит только с хитростями. Вот так передается движение от двигателя к колесам, посредством вариатора CVT. Многие могут задать вопрос: «Как ремень выдерживает такую огромную нагрузку и не рвется?». Вот с этим и боролись конструкторы последний десяток лет и нашли решение. Специально для вариатора CVT был разработан не то цепь, не то стальной канат, а принято называть его ремень. Конструкция ремня представляет собой набор множества пластинок определенной формы в виде клина, которые нанизываются на ленту из высокопрочной стали (см. рисунок 2). Кстати, пластинки тоже изготовлены из высокопрочной стали. Поэтому ремень получился очень прочным и в виде клина. Пластины ремня выполнены в форме клина, который точно повторяет угол конуса шкива, по которому бегает ремень. Эта конструкция позволяет ремню не растягиваться и как бы толкать множеством пластин шкивы. Что имеем на данном этапе? Получается два шкива и клиновой ремень, а это обычная клиноременная передача.

Рисунок 3. Ремень для вариатора CVT. Прочный ремень состоит из стальных пластин, которые собраны на ленте из высокопрочной стали. Фото: Autogurnal

Идем дальше. Понятно, что двигатель соединен с одним шкивом, который через ремень передает вращение на другой шкив, соединенный с ведущими колесами. Дек вот если скорость вращения одного шкива поделить на скорость вращения другого, то и получим наше трудное передаточное число. Теперь встает другая задача – нужно его как то изменять, чтобы скорость вращения колес увеличивалась или уменьшалась. Вот мы и подошли к сути работы вариатора CVT. А суть в том, что шкив, по которому бегает ремень, имеет свойство раздвигаться и сдвигаться. Тем самым радиус шкива, по которому бегает ремень становиться больше или меньше (см. рисунок 3). То же самое происходит со вторым шкивом, разница только в том, что движение первого регулируется электроникой, а второй просто подпружинен и не дает ослабеть натяжке ремня. Так как ремень клиновой, он спокойно движется по конусу шкива от середины до края и может останавливаться в любом положении. Вот это множество положений ремня в конусе и есть то множество «передач», из которых вариатор выбирает при движении автомобиля. На рисунке обозначены основные элементы, о которых говорится, и что происходит и что куда движется.

Рисунок 3. Схема положения ремня вариатора, в зависимости от движения шкивов. Из схемы понятно, что если вариатор отводит половинку управляемого шкива, то ремень по конусу шкива опускается к центру. Вследствие чего, второй подпружиненный шкив, вынужден сдвинуться под действием пружин, так как натяжение ремня падает. И во втором случаи вариатор начинает сдвигать половинку управляемого шкива, вследствие чего ремень стремится по конусу к краю шкива. А подпружиненный шкив вынужден раздвинуться, так как натяжение ремня увеличивается. Фото: Autogurnal.

Из вышесказанного понятно, что один шкив то становиться большим, а другой маленьким или наоборот и есть еще куча промежуточных положений («передач»). Сейчас я расскажу и покажу, как меняется положение ремня на шкивах в зависимости от скорости движения. На рисунке 4 представлено 3 состояния ремня.

Рисунок 4. Положение ремня вариатора CVT в зависимости от скорости движения. Нужно учитывать, что ремень будет перемещаться из положения 1 в положение 3, только при постоянно высоких оборотах. Фото: Autogurnal.

О чем говорит эта схема? Если со стояночного положения автомобиля резко нажать педаль «газа» в пол, то двигатель выставит максимальные обороты и ремень равномерно перейдет из положения 1 в положение 3, а автомобиль от 0 км/ч разгонится до максимальной скорости равномерно и максимально быстро. Но нам не всегда нужно бешено срываться с места и стремиться к максимальной скорости. Что же происходит когда, вы начинаете «играть с педалью газа»? Для наглядности разберем на рисунке 5 еще 2 случая и посмотрим, как отреагирует вариатор:

1. Вы едете за дедушкой около 40км/час, удачный момент для обгона и нажимаете педаль «в пол».2. Двигаетесь со скоростью 100км/ч и резко отпускаете педаль «газа».

Как же реагирует автомобиль в первом случае? Чтобы внезапно ускориться, двигатель сначала выставит очень высокие обороты, а ремень перейдет из положения 1 в 2. Получается что в первый миг мы движемся с такой же скоростью, но при более высоких оборотах двигателя. Затем ремень начинает смещаться обратно к 1-ому положению, но скорость вращения двигателя уже больше и поэтому скорость тоже быстро возрастает. Похоже на то если бы мы переключились с 4-ой на 3-ю передачу.Во втором случае, когда вы движетесь с постоянной скоростью и резко отпускаете педаль «газа», автомобиль реагирует немного по-другому. Когда вы резко отпускаете педаль «газа», ремень переходит из 1-ого положения во 2-е, вследствие чего обороты увеличиваются, а затем постепенно затихают, немного притормаживая автомобиль (если двигаться не под гору, то ощущения схожи с автоматом или механикой на нейтрали, но чувство управления не покидает). Причем если вы двигаетесь под горку, то автомобиль не будет самопроизвольно разгоняться как на «автомате» без системы помощи при спуске. Автомобиль начнет разгоняться под горку без команды, вариатор зафиксирует положение ремня и обороты двигателя, а скорость останется неизменной.

Рисунок 5. Типичные ситуации при вождении и реакция вариатора в этих ситуациях. Фото: Autogurnal.

Вот примерно так ведет себя вариатор CVT при разных режимах езды. И существует множество положений клинового ремня, которой зависит от многих факторов, датчиков, манеры движения. Смысл в том, что принцип передачи движения от двигателя к колесам кардинально изменился благодаря вариатору CVT. Я представил вниманию только основные моменты, что бы объяснить главное, а список того что может вариатор очень большой. Например, вы можете дополнительно выставлять несколько режимов движения для экономии топлива или для спортивной езды. Так же можно принудительно повышать или понижать передаточное число («передачу»), как если бы вы переключали передачи вручную и другие опции. Надеюсь, что вышеизложенное хоть немного внесло ясности в вопрос: «Что такое вариатор CVT, и как он работает?»

autogurnal.ru

ресурс, срок службы и правила эксплуатации, надежность этого типа коробки передач и отличия от CVT

Вариаторная трансмиссия, пришедшая на смену классическим АКПП, характеризуется отсутствием передач, что делает управление автомобилем более комфортным. В этой статье разберем типы вариаторов, их недостатки и расскажем, какой ресурс эксплуатации у Xtronic CVT.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

КПП CVT

Разберем виды бесступенчатых автоматических трансмиссий и чем они отличаются.

Клиноременный

Этот тип коробок передач считается самым распространенным. Трансмиссия оснащается ведомым либо клиновидным ремешком и валом. Работа клиноременного вариатора зависит исключительно от количества оборотов двигателя машины. Во время эксплуатации коробка передач не откликается на нагрузки. Если транспортное средство движется в гору, возрастает нагрузка задних колес, но передаточное число при этом не меняется.

Ремни клиноременных вариаторов считаются клиновидными, поскольку они имеют трапециевидную форму и устанавливаются в специальный вал боковыми частями. Когда боковины изнашиваются, ремешок еще глубже вклинивается в вал, таким образом обеспечивая надежное сцепление между деталями.

Передаточное число в трансмиссиях клиноременного типа изменяется в соответствии с оборотами ведомого и ведущего валов. Ведущий вал под воздействием коленвала сжимается, выталкивая ремешок подальше от центра, что приводит к разжиманию ведомого вала. Передаточное число поступает на заднее колесо.

Основное отличие между ведомым и ведущим валом заключается в присутствии пружинного элемента на втором. Клиноременные трансмиссии оснащаются специальными устройствами, предназначенными для контроля изменения направления вращения шкивов при активации задней скорости.

Тороидальный

Основное различие тороидальных вариаторов заключается в использовании специальных колес и роликов в конструкции вместо валов и ремешков. По устройству эта разновидность имеет отличия от клиноременной КПП, однако принцип действия коробки передач будет практически идентичным. Все конструктивные компоненты выполняют аналогичные функции, которые приводят к одному результату — изменению трансмиссии.

Один вал тороидальной коробки передач совмещается с силовым агрегатом, а другой с диском кардана. Между этими шкивами располагаются специальные колеса и ролики, которые осуществляют передачу мощности друг другу. Колесики вращаются вокруг двух шкивов — вертикального и горизонтального. Это приводит к тому, что они соприкасаются с валами в разных областях.

В результате воздействия рядом с центральной частью ведущего шкива происходит контакт в районе обода этого диска с ведомым элементом. Такое соприкосновение приводит к увеличению крутящего момента и понижению скорости. Этот процесс называется специалистам овердрайвом или повышенной передачей.

Гидростатический

Описанные вариаторные трансмиссии функционируют посредством радиуса точек, контактирующих между двумя вращающимися валами. Но принцип действия гидростатической коробки передач другой, он заключается в использовании насосных устройств переменного объема. Благодаря этому узлу обеспечивается движение.

Преимущества и недостатки

Основные плюсы вариаторных трансмиссий:

  • экономия горючего по сравнению с классическими автоматами;
  • отсутствие толчков во время разгона или торможения благодаря плавному изменению передаточного числа;
  • хорошая динамика транспортного средства во время движения, а точнее, на длинном участке дороги;
  • колеса автомобилей с вариаторными коробками передач сложно сорвать в букс, поэтому такие модели машин более безопасны при движении по гололеду;
  • двигатель транспортного средства работает в условиях пониженных нагрузок, что способствует увеличению его ресурса эксплуатации.

Недостатки:

  • автомобили с вариаторами проигрывают старт машинам, оснащенным другими разновидностями коробок передач;
  • трансмиссии CVT более чувствительны к повышенному крутящему моменту, поэтому при эксплуатации авто в сложных условиях на агрегат действует высокая нагрузка;
  • дороговизна обслуживания и ремонта;
  • если используется агрессивный стиль езды, то ресурс эксплуатации у ремешка будет боле низким;
  • необходимость применения качественных и дорогих масел для обслуживания;
  • конструктивные особенности вариаторных коробок передач не позволяют использовать спортивные приемы вождения.

Коробка передач Xtronic CVT

Трансмиссии Xtronic JF016 и JF017 являются новой разработкой компании Ниссан. По сути, такие КПП относятся к категории клиноременных вариаторов, но характеризуются некоторыми изменениями в механизмах. Ведомый и ведущий вал в Xtronic нового поколения с адаптивным алгоритмом действия был изменен для работы в условиях повышенных нагрузок. Трансмиссии стали оснащаться менее гибкими ремешками, обладающими увеличенным ресурсом эксплуатации.

Преобразования коснулись и масляного насосного устройства гидротрансформатора. Обновленная версия трансмиссии Nissan стала на 10% легче по весу и на столько же меньше по размерам.

Ролик канала behindethescebe позволит разобраться с принципом действия вариаторной коробки Xtronic.

В результате преобразования поверхности валов поменялся и диапазон передаточных чисел. Это позволило разработчику сохранить характерную для вариаторных автомобилей плавность передвижения и даже улучшить ее. Такие изменения в конструкции коробки передач привели к экономии горючего и увеличению срока службы агрегата в целом.

Новые Xtronic не боятся перегрузок, они хорошо функционируют в условиях повышенных оборотов. Также производитель доработал прошивку и добавил несколько новых режимов для передвижения по городу, для любителей спортивной езды и т. д. Установка вариаторных коробок Xtronic допускается в транспортные средства, оснащенные более мощными двигателями. Благодаря конструктивным изменениям одной из основных характеристик Xtronic считается надежность. Такие КПП сегодня ставятся не только на Ниссаны, но и на Рено.

Советы по эксплуатации вариатора

Чтобы новый вариатор автомобиля Nissan X-Trail 2016 года или другой модели проработал дольше, необходимо учесть рекомендации по использованию КПП:

  1. В холодное время года нельзя нагружать трансмиссию сразу после старта двигателя. При низких отрицательных температурах коробке передач надо не менее 15 минут, чтобы полностью прогреться. Силовой агрегат всегда достигает рабочей температуры раньше КПП, необходимо это учитывать. Пока коробка не прогрелась, надо ездить на пониженных оборотах. Перед началом движения рекомендуется включить все режимы передач рычагом управления и задержаться в каждом положении на 5-10 секунд.
  2. Следует периодически проверять уровень и состояние трансмиссионной жидкости. Если количество смазки слишком низкое или ее вовсе нет в системе, надо срочно определить и ликвидировать причину. Эксплуатация автомобиля без масла в коробке передач не допускается, это чревато быстрой поломкой агрегата. Если от смазки доносится запах гари, надо задуматься над заменой жидкости.
  3. Резкий старт на машине, оснащенной вариатором, не допускается. Ни зимой, ни летом.
  4. Нужно избегать пробуксовки. Если автомобиль попал в сугроб или грязь, не стоит пытаться вытащить транспортное средство путем его раскачки, переключая селектор из режима D в положение R и обратно. Это приводит к быстрому износу шлицевых соединений и поломке шестеренок. В таком случае следует включить нейтральную передачу и попробовать вытянуть автомобиль из препятствия с помощью другой машины.
  5. Не допускается буксировка транспортных средств и тяжелых прицепов. Вариаторные трансмиссии не рассчитаны на функционирование в условиях повышенных нагрузок.
  6. Нужно всегда следить за рабочим состоянием датчиков и контроллеров, которыми оборудованы CVT. Вариаторные трнансмиссии отличаются присутствием множества электронных устройств в конструкции. Если один из датчиков ломается, это становится причиной некорректного функционирования агрегата в целом. Трансмиссия может перейти на работу в аварийном режиме эксплуатации.
  7. Ремонт и диагностику желательно доверять специалистам.

О правилах использования трансмиссии можно подробно узнать из ролика, снятого каналом АКПП технология ремонта.

Срок службы и возможные неисправности

На большинстве автомобилей ресурс эксплуатации Xtronic составляет около 150 тысяч км пробега.

За это время в его работе не должно появиться неисправностей. Производители машин гарантируют бесперебойное функционирование в течение указанного срока службы, который варьируется в зависимости от авто. Это при том что водитель не будет нарушать правила использования. После 150 тысяч км пробега в работе вариаторной трансмиссии могут проявляться неполадки.

Какие неисправности характерны для Xtronic:

  1. Когда сбрасывается газ, машина начинает дергаться. В отзывах автовладельцев можно прочитать, что при уменьшении скорости ниже 20 км/ч со временем автомобиль двигается с рывками.
  2. При несоблюдении правил эксплуатации коробка начинает работать более шумно. Звуки, которые издает агрегат, похожи на шум троллейбуса. Причин неисправности может быть множество, необходимо делать детальную диагностику.
  3. Повреждение приводного ремня. Если не соблюдать правила использования, ремешок изнашивается быстрее и впоследствии обрывается. Разлетевшись внутри механизма, металлические частицы изделия могут повредить другие конструктивные элементы агрегата.
  4. Выход из строя подшипников. Они обычно первыми ломаются при несоблюдении условий эксплуатации коробки передач. Их неисправность сопровождается появлением нехарактерного для работы КПП шума.

Канал АКПП Технология ремонта в своем ролике предлагает ознакомиться с процедурой выполнения ремонтной задачи вариаторной коробки передач Ниссан.

Плюсы и минусы

Основные достоинства вариаторных трансмиссий:

  1. Улучшенная динамика по сравнению с классической АКПП или CVT. Машина едет еще плавнее.
  2. Xtronic работает не так шумно, как обычные автоматы или вариаторы.
  3. Традиционные CVT потребляют меньше топлива по сравнению с автоматами. Xtronic, если верить производителям, более экономичные, чем обычные вариаторные трансмиссии.
  4. Надежность агрегатов. Благодаря внесению доработок в конструкцию коробки передач Xtronic стали более долговечны.

Минусы:

  1. Вариаторы менее динамичны, если сравнивать с механическими или роботизированными трансмиссиями. Из-за этого коробки передач дольше «думают» при разгоне. Этот недостаток можно назвать особенностью работы КПП.
  2. Xtronic — трансмиссия, чувствительная к перегреву. Если предпочитается езда на повышенных скоростях, то лучше воздержаться от покупки авто с такой КПП. Чтобы не допустить перегрева трансмиссии, рекомендуется ставить на коробку передач дополнительный радиатор охлаждения.
  3. Чувствительность агрегата к несоблюдению правил эксплуатации. При допущении ошибок в использовании нужно быть готовым к ремонту.
  4. Дороговизна обслуживания и ремонтных работ.

Выводы

Разница между обычными вариаторами и коробками передач Xtronic заключается в конструктивных отличиях. Благодаря модернизации устройства был увеличен срок службы трансмиссий. Отзывы о ненадежности агрегатов часто оставляют автовладельцы, несоблюдающие правила использования коробок передач. Перед покупкой автомобиля с вариатором нужно задуматься над тем, какой предпочитается стиль езды. Если агрессивный или спортивный, то от приобретения машины с CVT лучше отказаться, поскольку такое вождение быстро «убьет» трансмиссию.

Видео «Отзыв автовладельца о машине с вариатором»

Канал Clickoncar предоставил ролик, который позволит ознакомиться с реальным отзывом автовладельца о машине с вариаторной трансмиссией.

autodvig.com

Вариатор — автомобильная коробка передач будущего?

Автор: Стивен Эшли (Steven Ashley)Источник: AllBusiness.comПеревод: Андрей Далимаев 11430 3

Вариатор — это оптимальный способ изменения передаточного отношения между силовым агрегатом автомобиля и его колёсами. Новые природоохранные предписания и улучшенная конструкция могут сделать бесступенчатую трансмиссию с ременным приводом системой переключения передач будущего.

Вариатор — бесступенчатая коробка передач с неограниченным количеством передаточных чисел — почти так же стар, как и сам автомобиль. В 1886 году, в Германии, например, пионеры автомобилестроения Даймлер (Daimler) и Бенц (Benz) свой первый автомобиль с бензиновым двигателем оснастили резиновым клиноременным вариатором.

С тех пор было предпринято множество попыток оборудовать автомобили такими автоматическими коробками передач, вспомните, к примеру, британскую тороидальную тягово-роликовою вариаторную систему «Torotrak». Сегодня их аналоги с зубчатой передачей — и ручные, и автоматические — взяли на себя задачу передачи мощности и крутящего момента от двигателя автомобиля колесам. В течение прошлого столетия автомобилестроители и фирмы-поставщики трансмиссий совершенствовали традиционную конструкцию коробки передач и инвестировали огромные денежные суммы в заводы, необходимые для их массового производства.

Несмотря на бесспорное господство коробки передач, автомобильная бесступенчатая трансмиссия (continuously variable transmission — CVT) всё ещё в ходу, и, если верить инженерам нидерландского «Van Doorne's Transmissie B.V.» («VDT») из Тилбурга — разработчикам современной вариаторной технологии, — её время приближается. Эмери Хендрикс (Emery Hendriks) — генеральный директор научных исследований и разработок компании «Van Doorne» — считает, что для этого много причин, но главным образом две: во-первых, экономия топлива и динамические характеристики, обеспеченные новейшим вариатором, не уступают и даже оставляют позади сегодняшние сложные и дорогостоящие коробки передач, которые, как утверждает Хендрикс, начинают достигать пределов практичности и экономической целесообразности. Во-вторых, все более ужесточающиеся правительственные нормативные акты в отношении расхода топлива (требования американского Закона о среднем расходе топлива автомобилями, выпускаемыми корпорацией) и выхлопных газов вынуждают автоинженеров рассмотреть возможность использования высокоэффективных стационарных двигателей, предназначенных работать в ограниченном диапазоне числа оборотов — все в пользу бесступенчатой трансмиссии. В дальнейшем все эти природоохранные предписания, наверно, вынудят разработку транспортных средств с гибридным приводом, использующих разнообразные односкоростные силовые агрегаты — применение бесступенчатой трансмиссии тут как нельзя кстати.

Современная бесступенчатая трансмиссия CVT состоит из многосегментного стального толкающего ремня, который проходит между парой шкивов переменной ширины, чьи внешние поверхности образуют мелкие конусы. Ремень, который включает в себя сотни тонких стальных пластин или элементов, скрепленных стальными пружинящими лентами, перемещается в клиновидных канавках, образованных внешними сторонами конусов. Каждый шкив нажимает на элементы ремня по мере их движения по кругу. Управляемый коленчатым валом входной шкив выталкивает стек элементов в выходной шкив, вызывая его вращение. Данная конфигурация толкающего ремня может передавать крутящий момент, который разорвал бы обычный «тяговый» приводной ремень на кусочки. При необходимости изменения передаточного числа, конусы шкивов гидравлически сдвигаются (раздвигаются), вызывая дальнейший ход ремня от (к) вала, эффективно увеличивая (уменьшая) диаметр шкива. В результате мы получаем плавное переключение передач, «неограниченное» число этих «передач», и потенциально больший диапазон механического преимущества.

Несмотря на свою относительную неизвестность, есть несколько признаков того, что вариаторные технологии идут в гору. Большинство американцев с удивлением узнают, что в настоящее время более чем у миллиона малолитражных автомобилей японского и европейского производства, в том числе «Fiat», «Ford», «Nissan», «Subaru», и «Volvo», — под капотом CVT, разработанная «Van Doorne». Используя технологию, лицензированную у «Van Doornе», такие блоки бесступенчатых трансмиссий производятся в основном «Fuji Heavy Industries Ltd.» и предприятием «Ford of Europe» на больших специализированных заводах, расположенных соответственно в Ойзуми (Япония) и Бордо (Франция).

Улучшение топливной экономичности

“Мы думаем, что будущее вариатора в его топливной экономичности”, — заявил Билл фон Шэарденберг (Bill van Schaardenburgh) — менеджер по специальным проектным операциям компании «Ford of Europe», которая инвестировала значительные средства в производство вариаторных технологий. “После долгого и трудного старта, «Ford of Europe» начала производство вариаторов для 16-клапанных моделей двигателей — 1,3-литровых «Fiesta» и 1,6-литровых «Escort»”. По его словам, завод компании «Ford» в Бордо обладает годовой производительностью в 125 тыс. единиц, с возможностью расширения до 150 тыс. штук в год.

Тем временем, «Fuji Heavy Industries» («FHI») продолжает сборку вариаторов, лицензированных «Van Doorne», для «Subaru», «Nissan» и «Fiat» на своем заводе в Ойзуми, который способен производить около 200 тыс. коробок в год. “Мы были убеждены в надежности конструкции и производственного процесса вариаторов”, — сказал Йошиаки Касай (Yoshiaki Kasai), директор «FHI» по проектному планированию.

«Nissan Micra K10»

Особый успех вариатора — небольшой автомобиль «Nissan Micra». «Мы хотели, чтобы «Micra» была удобна для города и комфортна на шоссе. А вариатор тут — естественный выбор», — говорит Мотоя Усами (Motoya Usami), вице-президент по товарно-рыночной стратегии компании «Nissan Europe». — “Мы добавили электронные элементы управления базовой бесступенчатой трансмиссии CVT, в результате чего была создана N-CVT”. Потребительский отклик, как отмечает Усами, был очень позитивен: “После успеха «Micra», «Nissan» обдумывает применение вариатора и на крупных, и на небольших автомобилях”. Например, «AP-X», новый концепт-кар «Nissan», представленный на последнем токийском автосалоне, оснащён вариатором и среднеразмерным двигателем мощностью в 250 л. с.

В то же время, более продвинутые вариаторы для более крупных транспортных средств разрабатываются компаниями «VDT» и «ZF Getriebe» в городе Пассау (Германия), крупнейшими европейскими изготовителями трансмиссий. К примеру, инженеры «Van Doorne» установили вариатор новой конструкции в два минивэна «Chrysler Voyager», которые демонстрируют общее повышение топливной экономичности примерно на 10 % и улучшенные характеристики ускорения на дорожных тестах. Кроме того, у германских «Porsche AG» в Вайссахе, штутгартского предприятия «Robert Bosch» и других компаний в стадии разработки сложные вариаторные системы с электронным управлением, предназначенные для будущих автомобилей.

Вероятно, самым впечатляющим применением таких бесступенчато-регулируемых передач стал гоночный автомобиль c вариатором «Canon-Williams Renault Formula One», который приводится в действие двигателем «Renault V10» мощностью 800 л. с.. Технический директор компании Williams Патрик Хед (Patrick Head) уверен, что этот автомобиль, вероятно, сегодня выигрывал бы гонки, если б изменения правил в середине 1993 года не запретили бы такие «средства помощи водителю» как активную подвеску, трэкшн-контроль и бесступенчатую трансмиссию. Гоночная команда «Williams» в 1990 году начала программу установления бесступенчатой трансмиссии на автомобили «Формулы 1» “для достижения большего числа оборотов двигателя на километр пробега, так что вообще-то мы обеспечили более эффективное использование потенциала мощности двигателя”, — уточнил Хед.

Наконец, по данным прессы автопрома, крупнейший японский автопроизводитель планирует довезти седан, оборудованный вариатором, — по слухам, Honda Civic, — к берегам США в 1996 году.

«Subaru Justy»

Если вариаторные технологии столь многообещающи, почему же они не нашли большего применения? Полюбуйтесь хотя бы на далеко не самые восторженные отклики американской общественности на «Subaru Justy», оборудованную вариатором, в конце 1980-х. Хотя неудачу японских машинок на американском рынке можно объяснить другими факторами (помимо инновационной системой передачи мощности), — американские водители, как правило, воспринимают незнакомую бесступенчатую трансмиссию «Justy», как вялую и шумную. К примеру, при старте с места, скорость двигателя этого «Justy» подскочит до относительно высоких постоянных оборотов в минуту, а машина же будет ползти постепенно, «догоняя» легко разгоняемый эластичный двигатель лишь на высоких скоростях. Автоинженеры называют это «эффектом резинки» или «рогатки». Маленькая малолитражка также оставляла общее впечатление о том, что вариаторы пригодны только для небольших автомобилей с небольшими силовыми агрегатами. Немного внимание было уделено тому, что вариатор (CVT) предлагает показатели топливной экономичности и ускорения близкие к обеспеченными дополнительной пятиступенчатой механической коробкой передач.

Научные исследования и разработки

Тот, кто никогда не терял веру в концепцию вариатора — это Хаб ван Дурн (Hub van Doorne), который в 1958 году представил автоматическую бесступенчатую коробку передач («Variomatic CVT»), базирующуюся на двойной резиновой клиноремённой системе, используемой в трансмиссиях тяжелого машиностроения. Сначала их можно было использовать только на маломощных автомобилях, но дальнейшие усовершенствования резиновых клиновых ремней сделали их пригодными для двигателей объемом до 1,4 л. Впервые под маркой «DAF», голландской автомобильной компании, и с 1975 под маркой «Volvo» в Голландии около 1,2 млн. автомобилей были оснащены автоматической бесступенчатой коробкой передач.

«DAF 66 Coupe», затем «Volvo 66»

В середине 1960-х голландские автомобильные исследователи изучали разработку более компактных вариаторов, которые можно соединить с более мощными двигателями. После анализа был сделан вывод, что металлорёменный вариатор может достичь большей «величины удельной мощности», чем фрикционный привод. Мало того, когда металлический толкающий клиновый ремень сравнили с клиновыми цепями, первый вышел вперёд. В начале 70-х, ван Дурн сформировал расчётно-испытательную инженерную группу (позже известную как «VDT») с целью разработать вариаторную технологию, способную работать с более крупными двигателями, а это означало разработку лучшего приводного ремня — важнейшего компонента бесступенчатой трансмиссии.

В середине 1960-х голландские автомобильные исследователи изучали разработку более компактных вариаторов, которые можно соединить с более мощными двигателями. После анализа был сделан вывод, что металлорёменный вариатор может достичь большей «величины удельной мощности», чем фрикционный привод. Мало того, когда металлический толкающий клиновый ремень сравнили с клиновыми цепями, первый вышел вперёд. В начале 70-х, ван Дурн сформировал расчётно-испытательную инженерную группу (позже известную как «VDT») с целью разработать вариаторную технологию, способную работать с более крупными двигателями, а это означало разработку лучшего приводного ремня — важнейшего компонента бесступенчатой трансмиссии.

Интересно, что принцип стального толкающего ремня был открыт случайно. Цитируем Эмери Хендрикса: “Инженеры начали с ременной конструкции, состоящей из тонких стальных лент-хомутиков, но они были так сильно загружены шкивами, что прогибались”. Он говорит, что следующим шагом было добавление подвижных опор, которые предотвращали сгибание лент. После некоторых первоначальных испытаний “инженеры выяснили, что опорные блоки передавали крутящий момент, толкая друг друга по контуру шкивов”.

Получившийся толкающий клиновый ремень состоял из нескольких тонких стальных стяжных хомутиков, соединяющих V-образные блоки. Во избежание трения общее допустимое отклонение от стандартного размера у этих лент было очень ограничено. Эти блоки толщиной от 3 до 6 миллиметров могли свободно перемещаться по ленте, подталкивать друг друга, тем самым, передавая крутящий момент. Осевые валики прикрепляли эти ленты-хомутики к блокам. К сожалению, высокая точность механической обработки, необходимая для контакта поверхностей, сделала эту толкательную систему дорогой.

В 1978 году, «VDT» начала маркетинговое апробирование толкательно-вариаторной системы на двухстах «Fiat Ritmo/Strada» (с 1,5-литровым двигателем), имеющих центробежное сцепление и передаточное число равное 4.

«Fiat Ritmo/Strada 1978»

Позже, было разработано более продвинутое и более дешёвое ременное устройство, работающее по тому же принципу механической передачи толчка. Инженеры «VDT» заменили блоки с жёлобами V-образного профиля тонкими клиновидными элементами, насаженными на 2 ряда тонких металлических лент, которые входят в пазы по бокам элементов. Этот так называемый «стандартный ремень» состоит примерно из 300 элементов шириной в 24 мм и толщиной 2—2,2 мм, а также двух рядов с 10 лентами в каждом. Многослойные ровные стальные ленты предоставляют силу предварительного натяжения, направляющую элементы на прямые участки дорожек ремня. Ленты передают немного крутящего момента, оставляя эту задачу стеку элементов. V-образные желобки шкивов из поверхностно-упрочнённой стали, по которым проходит ремень, образуют угол в 11 градусов.

По сути, новый клиноэлементный ремень — бесконечная вереница тонких, металлических пластин трапециевидной формы, фиксируемых осевой силой, которая производиться гидравлическим давлением, действующем на направляющие ролики. По мере растяжения лент, данные элементы передают крутящий момент, подталкивая друг друга. Таким образом, благодаря контактному нажатию между элементами и шкивами, входной крутящий момент можно преобразовать в силы трения в поперечном направлении. Сумма сил трения вызывает поперечные нагрузки, возникающие при боковых толчках, в стеке элементов, которые передают крутящий момент от ведущего шкива ведомому. В ведомом шкиве боковые нагрузки преобразуются в выходной крутящий момент. «Данные элементы подаются от ведущего шкива ведомому по ряду хомутов с предварительным натягом», — разъяснил Хендрикс. «Преимущество такого типа ременной конструкции состоит в том, что расстояние между элементами (так называемый «питч») очень мало, в результате чего достигается низкий уровень шума».

Обычно два клиновидных многороликовых блока — конусы, вершины которых лежат на осевой линии блоков. Когда оба многороликовых блока переместятся в сторону оси на одинаковое расстояние в противоположных направлениях, и то же самое произойдет с другим роликом, но в противоположном направлении, клиновой ремень сместится на иной радиус. Инженеры «VDT» выбрали не такую — менее тщательно продуманную — конструкцию, в которой 2 поперечно расположенных многороликовых блока, закреплены на своих валах в осевом направлении, тогда как остальные могут перемещаться. Ремень выстраивается точно в отношении скоростей 1:1, но при других параметрах возникает некоторое смещение. Чтобы это отклонение не доставило неприятностей, данные клиновидные направляющие ролики нужно сделать слегка выпуклыми, что позволит удержать ремень в устойчивом положении.

Две различные схемы размещения CVT для поперечно расположенных двигателей были разработаны фирмой «VDT» (или в сотрудничестве с ней). В таких системах используется клиноэлементный ремень, а диапазон передаточного отношения у них в районе 5. Бельгийские «Ford» и «VCST» («Vehicle Components St. Truiden», бывший «Volvo Car St. Truiden») используют модель «З811 СVT» с планетарной передачей для переключения переднего\заднего хода в сочетании с двумя многодисковыми муфтами сцепления, работающими в масле. У версии «FHI» (модель «P821») есть магнитопорошковое сцепление с электронным управлением.

Производство важнейших компонентов

Дик Сибелт (Dick Siebelt), менеджер по ременной продукции и технологическим процессам подчеркивает, что хотя «Van Doorne» и предоставляет лицензии на свои вариаторные технологии другим фирмам, она делает важнейший компонент системы — ремень — сама. Для изготовления ременных хомутов или лент, листы из стали с высокой усталостной прочностью закатываются в трубы и разрезаются на петли в процессе продольной резки. Затем эти петельки растягиваются до нужных размеров путем прокатки, после чего ленты подвергаются отжигу для снижения внутренних остаточных напряжений, точно обрабатываются до заданного размера, и закаляются, после чего азотируются для упрочнения поверхности. Далее следуют заключительные измерения, и ленты объединяются в подобранный комплект.

Сибелт заметил, что элементы с малыми допусками изготовляются с использованием методов аналогичных тем, которые применяются для производства высокоскоростных зубчатых передач или роликовых подшипников. Размерная точность элементов из стали для зубчатых колёс, должна быть выверена до микрона. Для этого сначала вырезают высокоточную заготовку, после чего они закаляются, зачищаются и подвергаются обдувке металлической дробью. На этом этапе они проходят сложную сортировку и отбор, чтобы соответствовать элементам аналогичных размеров.

“Критический размер — это высота той опоры, где проходят ленты”, — говорит Хендрикс. — “Ввиду фрикционных свойств важно иметь гладкую поверхность, поэтому внутренняя поверхность шлифуется. Все элементы должны поддерживать ленты, сохраняя одинаковую схему распределения нагрузки, иначе возникнут местные перегрузки”.

Норт Либрэнд (Nort Liebrand) — заместитель директора-распорядителя «VDT» — отметил, что целями совершенствования процессов массового производства толкающего ремня были повышение качества, расширение применения и снижение затрат. Также, он добавил, что уже произошло довольно «замечательное» уменьшение затрат, поскольку цена системы сократилась вдвое за прошлые шесть лет. Либрэнд прибавил, что ожидания компании дальнейшего на 30—40 % понижения цен в течение следующих пяти лет весьма реалистичны.

Вариаторы следующего поколения

Вариаторная система последнего слова техники под названием «модель P884», была установлена в два 3,3-литровых минивэна «Chrysler Voyager», которые продемонстрировали данные по топливной экономичности процентов на 10 лучше, чем аналогичные автомобили, оснащённые 4-ступенчатой автоматической коробкой переключения передач, а также улучшение на 1 секунду в ускорении с 0 до 62 миль в час (около 99,8 км/ч). Трансмиссия «P884» с максимальным диапазоном передаточного отношения в 5,8 оборудована системой с толкающим ремнём в 30 мм шириной и 1,5 мм толщиной, способной работать при крутящем моменте до 300 Н∙м. Хендрикс признается, что вариаторы «Voyager»'а отчасти продиктованы желанием продемонстрировать автопроизводителям высокие способности по передаче крутящего момента у бесступенчатой трансмиссии. Инженеры «Van Doorne» были уверены в этом результате, потому что десятилетие назад они опробовали 40-миллиметровый ремень на 16-тонном грузовике, который мог поддержать максимальный крутящий момент 400 Н∙м. Хендрикс сообщает, что ещё у «P884» есть полное электронное управление передаточным числом и линейным давлением, блокируемый гидротрансформатор крутящего момента, а также шиберный насос, управляемый по объёму и потоку. Он объяснил некоторые доводы инженеров «VDT» в пользу таких доработок системы:

  • Гидротрансформатор — гидромуфта, которая смягчает ударные нагрузки трансмиссии — с ограниченным повышением крутящего момента и блокировочной муфтой на электронном управлении, обеспечивает лучшие характеристики набора скорости при начале движения, а также больший диапазон передаточных чисел. Увеличенное передаточное отношение способствует снижению расхода топлива, а гидротрансформатор оставляет набор скорости при трогании с места адекватным вкусу американских водителей. Блокировочная муфта с электронным управлением блокирует закрытие сцепления на низких скоростях, в зависимости от условий движения. Таким образом, ненужных потерь мощности, вызванных «открытым» трансформатором, удается избежать.

  • Гидравлическое линейное давление важно для обеспечения достаточной осевой нагрузки на систему шкивов во избежание проскальзывания ремня. Чрезмерно высокий уровень давления стал бы причиной потерь мощности на толкающем ремне и насосе. Хендрикс соглашается, что в идеале, хотелось бы, чтобы система работала как раз на пределах проскальзывания. В связи с неожиданными динамическими условиями при езде, должен быть добавлен запас прочности. Специальный датчик управляет необходимым давлением в трубопроводе.

  • Вариаторные системы управления оперируют частотой вращения двигателя. Более независимое отношение между скоростью вращения двигателя и скоростью транспортного средства в вариаторе по сравнению с другими типами трансмиссий позволит работать двигателю при более постоянных условиях или сохранять оптимальный режим при изменении условий движения. Свобода выбора различных отношений между положением дроссельной заслонки и частотой вращения двигателя предоставляет возможность оптимизации расхода топлива, уровня выбросов, характеристик и удобства вождения.

Зигфрид Голль, руководитель отдела трансмиссий для легковых автомобилей компании «ZF» напоминает, что аналогичный подход был проявлен инженерами «ZF» при разработке их передовых бесступенчатых трансмиссий для среднеразмерных легковых автомобилей. Он рассказывает, что за последние несколько лет, «ZF» инвестировала более 50 миллионов немецких марок в разработку и сборку опытных образцов бесступенчато-регулируемой автоматической коробки передач «ZF-ECOtronic CVT», для автомобилей с 1,5—2,5-литровыми двигателями — значительной части европейского рынка. «CFT 20 E ZF-Ecotronic» — система с электронным управлением, оборудованная гидротрансформатором, насосом с управлением по объёму и потоку, а также электрогидравлическим блоком управления — может работать при крутящем моменте в 210 Н∙м и требует на 10 % меньше топлива, чем обычные автоматы. “Опытные образцы нам нужны были, чтобы убедить автопроизводителей”, — пояснил Голль. План компании состоит в том, чтобы продавать блоки CVT по цене 4-ступенчатой автоматической коробки передач, стремясь к числу продаж в 200 тыс. и более в год. “Мы ведем переговоры с большинством европейских автомобилестроителей, однако никаких решений принято не было. Мы планируем начать серийное производство в 1997—98 году”.

Стратегии в области электронного управления

Прочие фирмы сосредоточены на усовершенствовании элементов управления для вариаторов следующего поколения. «Интеллектуальная» автоматическая коробка передач, предоставляющая выбор между удобным автоматическим и активным ручным переключением передач «Tiptronic» компании «Porsche» и система «Mastershift» производства «Bosch» — примеры средств управления коробкой передач, которые реагируют на желание водителей и приспосабливаются к их поведению. В настоящее время механическая часть — лимитирующий фактор, ввиду ограниченного диапазона передаточных отношений и постоянного количества передаточных чисел. Идея, лежащая в основе системы «Bosch Mastershift» — связь через системную шину всех подсистем, влияющих на расход топлива, в том числе электронное управление коробкой передач, блоки электронного управления двигателем и электронного управления положением дроссельной заслонки. С «Mastershift», все функции активируются особым уровнем ускорения или замедления по желанию водителя. Система распознает это желание по изменению положения педали газа, преобразующегося в электрические сигналы. На основе этих данных электронный блок управления и соответствующее программное обеспечение рассчитывает мощность двигателя и лучшее передаточное число, необходимые для данного манёвра. Благодаря особой «нечёткой» логике управления с высказываниями не только «истина» и «ложь», но и с любыми промежуточными, эта система может приспособить выбор передаточных отношений к стилю водителя, а также текущей обстановке на дороге и условиям движения.

«VDT» и «Bosch» сотрудничают с «Porsche» в разработке «CVT» версии «Tiptronic», известного как «CVTip». С помощью этой системы, переключения вниз и вверх происходят под влиянием дополнительных входных сигналов от системы датчиков боковой составляющей ускорения для обеспечения более спортивных характеристик.

“Вариатор обеспечивает оптимальное управление при различных обстоятельствах”, — заявил Макс Уэлти (Max Welty), директор гоночного отдела «Porsche». — “Это особенно важно для спортивных автомобилей. Для идеального сочетания комфорта и спортивности, Porsche разработала стратегию в области управления CVTip”.

“Вариатор даёт новые возможности”, — продолжает Уэлти. — “Он позволяет вам ехать и ускоряться, постоянно задействуя полную мощность. Мы считаем, что вариатор предлагает лучшую возможность разрешения конфликта между большей мощностью и экономией топлива. Я убеждён, что будущее за вариатором, — не только в гоночных автомобилях, а и в серийных моделях тоже”.

Карл-Хайнц Штель (Karl-Heinz Stehle) — менеджер по разработкам в области трансмиссий германского центра «R&D» компании «Porsche» в Вайссахе — подтверждает это мнение: “Наша система «CVTip» — сознательно созданный инструмент на рынке, чтобы познакомить клиентов с новой технологией. Большая подготовительная работа подтвердила наши предположения о вариаторе и полностью оправдала все наши ожидания”.

Вариатор R&D

Хендрикс сообщает, что текущие исследования в «Van Doorne» направлены на совершенствование характеристик набора скорости и комфорта при начале движения, увеличение КПД при частичной нагрузке и, следовательно, снижении расхода топлива, особенно в городском цикле, а также расширение выбора режимов вождения. В конечном счёте, «VDT» занимается изучением того, как сделать так, чтобы у бесступенчатой трансмиссии диапазон передаточного отношения был больше 6, что поможет сравнять её с 8-ступенчатой коробкой передач.

Он делает вывод, что интеграция управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией откроет окно к управлению приводом и оптимизации сочетания «двигатель-вариатор». Все увеличивающаяся сложность и стоимость современных управляемых электроникой автомобильных двигателей также представляется нам стимулом к интегрированному дизайну привода, оборудованному вариатором и стационарным силовым агрегатом. Наконец, в более отдаленном будущем, по оценкам «VDT» возможно в 2000 году, есть вероятность использования бесступенчатых трансмиссий в гибридных автомобилях с газотурбинным, электрическим или комбинированным инерционным (маховичным) приводом.

Опубликовано 10.02.2012

Читайте также

Комментарии

icarbio.ru

Вариаторная коробка передач CVT и CVT XTRONIC: фотообзор и отзывы

Развитие автомобильных технологий никогда не стояло на месте. На протяжении всего автомобилестроения машины оснащались механическими коробками передач и автоматическими КПП. Однако последние годы всё чаще производители авто разрабатывают модификации с вариаторной CVT коробкой передач.

Очевидно, первым делом назревает вопрос: «вариаторная CVT коробка передач — что это такое?» CVT – Continuously Variable Transmission или бесступенчатая коробка. Бесступенчатая она, потому что при работе такой тип трансмиссии плавно и беспрерывно изменяет передаточное число.

Можно предположить, что коробка передач вариатор CVT изобретен совсем недавно. Однако это изобретение далеко не новое. Своё начало принцип работы такой трансмиссии берёт в конце пятнадцатого века от самого Леонардо да Винчи. В те времена его идея не придавалась особому вниманию. Впервые трансмиссия CVT была установлена в автомобиль в середине двадцатого века. А основную популярность у разработчиков авто получила только в 90-е годы минувшего столетия.

Селектора CVT коробки

В настоящее время всё больше компаний разрабатывают, усовершенствуют вариатор CVT и внедряют его в свою продукцию. Лидирующими компаниями по производству автоматических и бесступенчатых коробок переключения передач являются:

  • Aisin Seiki Co – японская компания, тесно сотрудничающая с Toyota;
  • Jatco (Japanese Automatic Transmission Co) – дочерняя фирма Nissan;
  • ZF Friedrichshafen AG – немецкая компания, занимающаяся подвесочными и приводными технологиями.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Обзор КПП CVT

Вариатор CVT в какой-то степени можно считать эволюционной версией классической механической коробки передач. Если в «механике» передачи переключаются за счёт шестерёнок и сцепления, то CVT коробка изменяет придаточное число без помощи узлов зацепления. В то же время вариатор CVT, как и автоматическая коробка переключения передач обладает полностью автоматизированным механизмом. Однако работа вариатора и «автомата» принципиально отличается.

В автомобилестроении чаще всего используют два вида бесступенчатых КПП. Это тороидальный и клиноременный вариаторы CVT. Особую распространённость заслужил клиноременный принцип, но и у него имеются свои плюсы и минусы.

Рассмотри оба типа бесступенчатой коробки переключения передач.

Тороидальный

Фрагмент тороидального вариатора

Тороидальный тип трансмиссий имеет меньшую распространённость в современных автомобилях, чем клиноременный. Такое приспособление устанавливается только в заднеприводных и полноприводных автомобилях с продольно расположенным двигателем. Такой тип вариатора имеет весьма простой и интересный принцип работы.

В систему тороидального вариатора входит два диска: ведущий и ведомый. Между ними располагаются ролики. В процессе работы ролики вращаются относительно одной — горизонтальной оси и одновременно перемещаются относительно другой — вертикальной оси. Такие манипуляции позволяют роликам перенаправлять работу, касаясь различных областей дисков.

Схема обозначений механизма работы тороидального вариатора

По мере перемещения роликов относительно оси вертикальной, происходит изменение придаточного числа, а за счёт сил трения роликов между дисками осуществляется передача крутящего момента.Если ролики с ведущим диском контактируют около обода, то производится увеличение скорости и уменьшается крутящий момент – это наивысшая передача. Если ролики контактируют с ведомым диском с краю обода, происходит снижение скорости и увеличение крутящего момента, что является самой низкой передачей. Благодаря этому возможно почти бесконечное количество «передач».

Схема работы тороидального вариатора

В надёжности тороидальный вариатор CVT за счёт своей конструкции берёт верх над клиноременным. Зато полностью не подлежит ремонту. Детали для замены найти почти невозможно. Если происходят какие-либо серьёзные поломки, в сервисном центре, скорее всего, посоветуют замену вариатора.

Клиноременный

Клиноременный вариатор в разрезе

Клиноременный тип вариаторов устанавливается преимущественно в переднеприводных автомобилях. В основу работы системы входит две пары конически дисков и металлический ремень, который изготавливается из пары пакетов металлических лент (количество лент в пакете варьируется от 9 до 12 штук). Ленты скрепляются между собой элементами в виде бабочки.

Составные элементы передаточного ремня Иллюстрация элементов крепления ремня

Каждая пара дисков состоит из стационарного и движущегося диска — это значит, что они являются шкивами. Каждый шкив имеет связь с соответствующим валом. Как это все работает описано ниже:

  1. Первичный вал передаёт ведущему шкиву крутящий момент от двигателя посредством гидротрансформатора.
  2. Усилие в гидротрансформаторе передаётся, когда приводное насосное колесо подаёт гидравлическое масло на связанное с первичным валом турбинное колесо.
  3. Через металлический ремень передаётся усилие с ведущего шкива на ведомый, который связан со вторичным валом.
  4. Передача момента на вторичный вал для движения автомобиля вперёд осуществляется при помощи планетарного редуктора с дисковым сцеплением.
  5. Для движения назад, активизируется дисковый тормоз, он же является реверсивным механизмом (механизм задней передачи).
  6. Далее, промежуточный вал передаёт крутящий момент дифференциалу, который равномерно распределяет приводные усилия на каждую из полуосей.

Такое взаимодействие процессов в последующем приводят колёса в движение.

Схема с обозначениями элементов клиноременного вариатора: 1 — первичный узловой вал; 2 — вторичный узловой вал; 3 — приводной масляной насос; 4 — гидротрансформатор; 5 — реверсивный механизм; 6 — дифференциал КПП; 7 — передаточный ремень.

Скорость движения осуществляется за счёт изменения диаметров обоих шкивов. Диаметр ведущего шкива в самом начале движения и наборе скорости минимален. Изменение диаметра происходит за счёт движения дисков шкива. При минимальном диаметре диски сжаты до предела. Когда диски максимально допустимо разжаты шкив приобретает наибольший диаметр.

Иными словами, при минимальной скорости диаметр ведущего шкива минимален, а ведомого максимален. А при движении на максимальной скорости ведущий шкив имеет максимальный диаметр, а ведомый наименьший диаметр.

Иллюстрация изменения диаметра шкивов

Регулировка скорости движения обеспечивается согласованным изменением диаметров обоих шкивов. Благодаря всем доступным вариантам диаметров, количество «передач» может быть неограниченным.Принцип работы каждого типа этих бесступенчатых коробок передач имеет как плюсы, так и минусы.

Плюсы

  • Непревзойдённая динамика движения. У оснащённого коробкой CVT автомобиля скорость набирается плавно, при этом скачки и рывки не наблюдаются. Такое движение подобно движению электромобиля.
  • Автомобиль не глохнет при остановках, в том числе и длительных, чем экономит топливо.
  • Не требует переключения скоростей при движении.
  • Автомобилем с вариатором значительнее проще управлять, так как имеется всего две педали. Педаль сцепления отсутствует из-за ненадобности.
  • При разгоне современные вариаторы не создают излишнего шума.
  • Помимо экономии топлива, при работе трансмиссии снижается количество вредных веществ, выпускаемых в атмосферу.
  • В плане разгона, автомобиль с вариатором CVT выигрывает у авто с другими трансмиссиями.

Минусы

  • Небрежная эксплуатация вызывает скорый выход из строя вариатора CVT.
  • Имеет склонность к разрушению при длительных поездках на полной мощности и максимально высоких оборотах.
  • Пригоден для установки в автомобили с малолитражными двигателями.
  • При обслуживании вариатора обязательно заливать только оригинальную рабочую жидкость, которую достаточно сложно приобрести. Также она имеет высокую цену.
  • Ремонт такого агрегата довольно дорогостоящий. А замена деталей неосуществима из-за их отсутствия в продаже. При значительных повреждениях КПП приходится производить его полную замену.
  • Относительный низкий ресурс бесперебойной работы трансмиссии.

Обзор CVT XTRONIC

Разработка компании «Nissan», которой оснащается множество моделей собственного производства. Является более усовершенствованным клиноременным вариатором. Конструкция этого вариатора претерпела изменения в устройстве шкивов и передаточного ремня. Шкивы стали заметно тоньше, а передаточный ремень приобрёл алюминиевую основу, что снизило гибкость.

Повышенной надёжности вариатор CVT Xtronic обязан новому, более компактному масляному насосу. Такое решение снижает возникающее давление между ремнем и шкивами. Внедрённая система Adaptive Shift Control позволяет настраивать бесступенчатую трансмиссию множеством вариантов, приспосабливая управление автомобилем в каких угодно дорожных условиях.

CVT Xtronic от Ниссан в разрезе

Относительно своего предшественника вариатор CVT Xtronic стал на 10% меньше в размерах и на 13% легче. При этом снизились потери на внутреннее трение аж на 30%. Xtronic получил дополнительную планетарную передачу. Такое решение было первым в своём роде и позволило повысить коробке передаточное число до 7.3 к 1 в сравнении с вариаторами традиционной конструкции.

Важной особенностью вариатора CVT Xtronic стала адаптация под двигатели повышенной мощности. Исходя из тенденции развития и нововведений, эта бесступенчатая трансмиссия имеет большие перспективы в будущем.

Плюсы

  • ещё большее снижение затрат топлива;
  • значительно снижен уровень шума, даже на малых оборотах;
  • благодаря новой конструкции долговечность агрегата заметно выросла;
  • плавная работа и хорошая динамика.

Минусы

  • непригодность в ремонте, в сервисных центрах Ниссан замена производится только блоками;
  • пробуксовка на снегу и на скользких поверхностях.

Отзывы об CVT и CVT XTRONIC

В целом, владельцы автомобилей с вариатором CVT и CVT Xtronic оставляют отзывы имеющие одинаковый характер. По мнению пользователей, наблюдаются схожие как недостатки, так и положительные качества у обоих типов трансмиссий.

ПоложительныеОтрицательные
Трансмиссия – класс. Переключает всегда вовремя и к местуПри пробеге 30000 км, селектор вариатора отказался переключаться из положения «P» в любое другое
Вариатор – это то, чего мне всегда не хватало. С ним просто забываешь, что у автомобиля вообще есть коробка передачCVT скрадывает динамику — разгон как на троллейбусе
CVT приятно удивил — плавный разгон, никаких рывков и переключенийВариатор странно хрюкает. Может еще обкатка, а может просто кажется. Проездил мало, пока рано судить
Коробку передач слышно, но по-доброму, но все плавно, абсолютно не вызывает дискомфорта Была проблема, после 3–5 км. При старте с места машина разгоняется с натяжкой, при езде накатом со скорости 40 и меньше машинка начинает притормаживать, а после 20 км в час торможение пропадает и автомобиль едет легко
Стиль вождения смешанный, так как по настроению и в пробках. Каждый день езжу по Симферопольскому шоссе со скоростью 130-160 км в час., но все равно пытаюсь машину не рвать. Нареканий по работе никаких нет, я доволен! Разгон довольно плавный
Варик мне понравился, приятно разгоняется, на мой взгляд, даже лучше автомата
Сейчас вариатор как родной — все проблемы надуманы

Видео «Обоз CVT Xtronic Nissan»

В данном видео, вы можете посмотреть как работает CVT Xtronic и в чем его преимущества.

В этой статье было исчерпывающе описано о бесступенчатой трансмиссии и CVT Xtronic, а также их плюсы и минусы. Если же чего-то не хватает или у вас есть замечания, оставляйте своё мнение в комментариях.

avtozam.com

Бесступенчатые трансмиссии CVT и их особенности

Современные автомобили проектируются с учетом множества факторов. Если отбросить выражение : что «автомобиль – это средство передвижения из пункта А в пункт Б», то комплектация, дизайн, характеристики и т.д. настолько важны для современного покупателя, что порой об изначальном назначении автомобиля можно и забыть.

Невозможно одной фразой обозначить все то, что сконцентрировано в автомобиле сегодня. Остановимся на одной – комфорт движения применительно к трансмиссии:

а именно – как бесступенчатая трансмиссия повышает комфорт при движении автомобиля.

Перед изготовителями стоят непростые задачи:

- как сделать комфортный и недорогой автомобиль в определенном сегменте (классе)

- как снизить расход топлива и добиться экономичности

- как снизить токсичность выхлопа и улучшить экологию производства

Ответом для многих изготовителей стало использование новых типов трансмиссий, так называемых бесступенчатых трансмиссий или CVT. Внедрение этих трансмиссий позволило улучшить и экологический вопрос – снижение токсичности выхлопа.

Изначально эти трансмиссии были созданы для улучшения плавности движения, так как в них не было фиксированных передач. В дальнейшем использование этих трансмиссий позволило решить задачи по топливной экономичности и экологичности.

Нынешние тенденции автомобилестроения связаны с экологией в большей мере. Это прослеживается не только в применяемых материалах при изготовлении автомобилей, но и во внедрении разработок комплексного характера, призванных уменьшить расход топлива. Иными словами – недостаточно поставить современный мотор в кузов 30 летней давности – это решит только часть проблем.

Например: если технология безсвинцовой пайки компонентов электронных блоков автомобилей носит только экологический характер, а материал, из которого изготовлены узлы, подлежит переработке – то это решение экологических вопросов, связанных с загрязнением окружающей среды. А снижение расхода топлива – это, в дополнении к экологическому, и экономический эффект. Однако суммируются все составляющие.

Как добиться экологии и экономии, не изменяя всю конструкцию автомобиля?

Инженеры модернизируют узлы, заменяя в них те компоненты, которые не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Один из таких узлов – трансмиссия, а именно – коробка передач. Первоначально коробки передач были механические, где выбор передачи был возложен на водителя. В соответствии с режимом движения, водитель обязан был включить ту или иную передачу (изменить передаточное число). Как показала практика, далеко не все водители могли это сделать вовремя. Часть водителей так и не научились в принципе управлять ручной коробкой передач. Это приводило к потере внимания и аварийности, особенно городах с интенсивным движением. Машина “управляла” водителем, так как “заставляла” выбирать передаточное число каждый раз при изменении режим движения. Кроме этого, неправильный выбор передаточного числа перегружал двигатель, чрезмерно изнашивая его и резко повышая токсичность выхлопа.

С внедрением автоматических коробок передач ситуация резко улучшилась. Теперь не машина управляла водителем – а водитель одной педалью выбирал режимы движения. Произошло снижение аварийности и за руль смогли сесть люди, которым не дано было освоить переключения ручной коробки на таком уровне, что бы их вождение не предоставляло опасности для окружающих. Токсичность выхлопа была снижена, так как водитель уже не мог совершить грубых ошибок выбора передаточного числа. Мотор мог работать в оптимальном режиме с точки зрения его ресурса и эмиссии выхлопа. Комфорт движения и легкость управления сделали автомобиль массовым.

Автоматическая трансмиссия работает таким образом, что все элементы находятся в постоянном зацеплении и в любой момент времени всегда включена определенная передача. Момент выбора передач был автоматизирован от условий движения.

С появлением электронно-управляемых автоматических трансмиссии, моменты переключения и выбора передаточных чисел стали, основаны - в том числе и на показаниях датчиков состава выхлопных газов. Таким образом, для современных автомобилей первоосновой являются ограничения по загрязнению окружающей среды. В моторах оборудованных электронными дроссельными заслонками и автоматическими трансмиссиями, учитывается только пожелания водителя изменить режим движения. Так как, нажимая на педаль акселератора, водитель непосредственно не открывает дроссельную заслонку двигателя, за него это делает компьютер, анализируя огромное количество параметров он принимает решение: есть возможность увеличить нагрузку на двигатель?, - и если «да» – то насколько? После этого компьютер выбирал оптимальную передачу в АКПП для этого режима, освободив водителя от этой задачи.

Тем не менее, все новые требования экологии выхлопа заставляют пересматривать и существующие концепции. Какие недостатки автоматических ступенчатых трансмиссий мешают сегодня снизить токсичность выхлопа и повысить комфорт движения? Да все те же передаточные числа, которые АКПП (AT) унаследовала от ручной коробки передач РКПП (MT). Принципиально АТ осталась МТ, только изменять передаточное число в ней стала автоматика, которая перестала ошибаться в “выборе передачи”. Если рассматривать вопросы комфорта движения – то толчки при переключении как MT, так и AT неизменны. Этих рывков лишена только CVT .

Рассмотрим скоростные и тяговые характеристики автоматической трансмиссии.Рис 1. Скоростная характеристика трансмиссии 

Рис 2. Тяговая характеристика автоматической трансмиссии.

Как видно из графика, при разгоне автомобиля ступенчатые АТ и РКП имеют “ пилообразную” характеристику. Иными словами они приближаются в какой-то момент к оптимальной характеристике двигателя, но полностью повторить ее не могут. Частичная аппроксимация кривой достигается в многоскоростных АТ (известны 7-ми ступенчатые АКПП), но все равно в определенные моменты работа двигателя будет неэффективна с точки зрения оптимизации отбора максимального крутящего момента. Многоскоростные АКПП намного сложнее и дороже, кроме того, они обладают большей массой. Это не вписывается в экономику производства автомобиля – при стремлении сделать более дешевый экземпляр, который должен быть экономичным, в том числе и из-за снижения общего веса. Кроме всего моменты переключения в MT и AT можно назвать “перегазовками “ – резким скачком оборотов двигателя. В этих переходных моментах работа двигателя не оптимальна с точки зрения эмиссии, толчки и удары приводят к дополнительному износу механизмов. Комфорта эти рывки тоже не добавляют.

Тяговая характеристика крутящего момента на выходном валу трансмиссии CVT лишена провалов, так как передаточные числа меняются линейно, а не ступенчато. Тем самым обеспечивается плавность движения при разгоне. Неравномерность крутящего момента двигателя от оборотов в АТ только умножается на передаточное число каждой передачи. Этим объясняется рывки и толчки при наборе скорости с АТ.

Высокий крутящий момент при нулевой скорости (Рис.2) обусловлен работой гидротрансформатора (ГТ), который из-за особенности конструкции в режиме ГТ, (трансформации крутящего момента) способен увеличить его теоретически в 2 раза, по сравнению с входным моментом от двигателя.

Решение данных проблем возможно только бесступенчатой АКПП (или CVT). Повторить кривую крутящего момента с максимальным приближением может только CVT. Так как изначально такая трансмиссия не имеет фиксированных передаточных чисел, а диапазон изменения очень большой и линейный, то в принципе, посредством электронного управления, можно получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

Какие преимущества имеет CVT перед ступенчатыми трансмиссиями:

- плавность хода, особенно в области малых скоростей

- топливная экономичность за счет оптимизации работы двигателя

- снижение токсичности выхлопа

- оптимизация скоростных и тяговых характеристик

Первые CVT на серийные автомобили стала устанавливать фирма NISSAN, и этим автомобилем была MICRA в Европе, или MARCH в Японии.

Модель этой трансмиссии была RE0F05A. В дальнейшем все остальные модели трансмиссий были усовершенствованием предыдущей. В начале 90-х годов не было технологий, позволяющих сделать дешевую CVT для автомобилей с большой мощностью мотора, и такие трансмиссии в основном ставились на маломощные моторы до 1300 см³. Трансмиссия первого поколения не способна была “переварить” большой крутящий момент. На сегодняшний момент эти машины почти не встретить на дороге из-за возраста. Но технологии не стояли на месте и фирме удалось разработать CVT, способную передавать крутящий момент от 2-х литрового двигателя  мощностью 150 – 190 сил. Таким мотором в базовой линейке NISSAN был SR20. И вот в конце 97 года                   NISSAN выпускает серийно легковой седан с CVT трансмиссией. Это был NISSAN BLUEBIRD (синяя птица) c трансмиссией REOFO6A. Инженерные разработки этой трансмиссии используются как базовые для остального модельного ряда 2000х годов. Основу всех модификаций составляет стальной клиновый ремень и два конусных шкива с раздвижными половинами. Шкивы сжимают ремень, и за счет силы трения, ремень передает крутящий момент с одного шкива на другой.

Схематично это выглядит так:

Рис.4 Конструкция ремня CVT NISSAN , структурная схема CVT

Пластины набраны в пакет, этот пакет от рассыпания удерживают стальные ленты, набранные в пакет. На звеньях цепи есть направляющие приливы, они предназначены для укладывания звеньев в пакет при перегибе ремня. Так как крутящий момент передается нижней ветвью ремня, то стягивающие пластины не несут нагрузки растяжения – сжатия. Это позволяет увеличить передаваемый момент без разрушения коробки – нагрузку воспринимают звенья нижней ветви, как бы толкая ведомый шкив.

Почему более правильно назвать эту конструкцию ремнем, а не цепью? Скорее всего, потому, что у цепи должны быть звенья, а у звеньев зацепы для соединения со звездочками. Если рассматривать велосипедную цепь или цепь привода ГРМ современных моторов – то в зацеплении участвуют зацепы, как со стороны цепи, так и со стороны приводимого ей вала. Здесь нет зацепов, так как основной критерий – это трение, за счет которого происходит передача момента со шкива на ремень и обратно. Но не все CVT выполнены по такой схеме. Например, на CVT AUDI используется совсем другая конструкция ремня от компании Luk – там звенья нанизаны на оси и имеют большую подвижность и радиус перегиба. Но в этом случае именно штоки и сегменты ремня Несут нагрузку, так как рабочей является верхняя часть – эта конструкция работает как велосипедная цепь – тянет верхней ветвью.

Преимущества ремня LUK – больший радиус перегиба – тем самым можно получить больший диапазон изменения передаточных чисел. Недостаток – более сложная конструкция, нагрузка на сегменты и штоки за счет перегибов приводит к износу и появлению зазора в сегментах цепи, так как штоки являются как шарнирами, так и фиксаторами.

Преимущества ремня NISSAN – более дешевая конструкция, отсутствие зазоров от времени. Недостаток – нельзя сделать малый радиус перегиба, так как снижается ресурс стальных лент, вследствие этого диапазон передаточных чисел ограничен.

Рис.5 Конструкция ремня CVT компании Luk

Ремень компании LUK позволяет передавать до 300 Nm крутящего момента, правда при давлении в шкивах 60 бар (пиковое 100 бар). Аналогичные CVT NISSAN RE0F09A устанавливаемые на моторы 3,5 литра могут передать такой момент при давлении 40 -50 бар, так как площадь контакта зацепления ремня и шкивов у NISSAN больше.

Дополнительные нагрузки на ремень обусловлены смещением дорожки - виртуальной линии зацепления со шкивами. Смещение дорожки вызвано силой выталкивания элементов ремня из выпуклого конического диска, деформацией диска под нагрузкой, угловому смещению и относительному скручиванию двух половинок конусного шкива.

Несмотря на то, что подвижная и неподвижная половинка шкива вращаются синхронно, за счет люфта в подвижном соединении возникает угловое смещение одной половины шкива относительно другой. Каждый ремень сконструирован так, чтобы компенсировать эти смещения. Если в LUK – это сферические торцы и вращение звеньев, то NISSAN оставляет зазор в пакете пластин, который выбирается в нижней части ветви при формировании радиуса дорожки.

В процессе работы любой трансмиссии возникают потери, которые снижают ее КПД.

О том, как разработчики снижают потери, улучшают динамические характеристики, снижают токсичность выхлопа и повышают топливную экономичность, вы узнаете в следующей статье.

По материалам сайта http://autodata.ru/Автор статьи Гаджиев А.О.

avtomarketkar-go.ru

что это такое, плюсы и минусы

Автоматическая коробка передач сегодня является наиболее популярным и востребованным решением. По этой причине подавляющее большинство современных авто оснащаются АКПП различного типа.

При этом важно понимать, что в рамках подбора автомобиля следует отдельное внимание уделить особенностям той или иной КПП. Как правило, на различных авто с «автоматом» могут быть установлены «классические» АКПП, роботизированные коробки типа АМТ или DSG, а также CVT.

Далее мы рассмотрим, что такое коробка передач CVT, как работает агрегат данного типа, в чем его сильные и слабые стороны по сравнению с аналогами, а также в каких случаях лучше сразу полностью отказаться от  выбора CVT трансмиссии.

Читайте в этой статье

Устройство и принцип работы коробки передач CVT

Итак, аббревиатура CVT (от англ. Continuously Variable Transmission, что дословно означает «постоянно изменяющаяся передача»), используется для обозначения вариаторной коробки передач, которая более известна среди автолюбителей как вариатор.  Разобравшись с тем, что означает CVT коробка передач, можно перейти к особенностям конструкции и принципам работы вариатора.

  • Главной особенностью такой коробки является то, что вариатор представляет собой бесступенчатую трансмиссию. Чтобы было понятно, МКПП, роботы и АКПП имеют фиксированные передачи (скорости) с разным передаточным отношением, которых может быть 4, 5, 6 и т.д.

В свою очередь, вариатор CVT таких передач (ступеней) не имеет, благодаря чему  данная трансмиссия бесступенчатая.  Фактически, самый простой по конструкции вариатор имеет два вала со шкивами, которые соединены между собой ременной передачей. Ремень вариатора (цепь вариатора) состоит из клиновидных стальных звеньев, которые закреплены на прочной металлической основе в виде жгута.

Ведущий шкив присоединяется к коленчатому валу ДВС, в то время как ведомый посредством приводных валов соединяется с другими элементами трансмиссии для эффективной передачи крутящего момента на ведущие колеса автомобиля.

При этом в зависимости от оборотов двигателя и нагрузки диаметр шкивов (как ведущего, так и ведомого), постоянно, гибко и динамично меняется, что и позволяет «натянуть» или «ослабить» клиновидный ремень вариатора. Так изменяется передаточное отношение. Работает вся система под управлением электроники, также в устройстве вариатора активно используется гидравлика. 

В результате вариаторная коробка передач позволяет добиться абсолютно незаметного для водителя изменения передаточного отношения, причем независимо от оборотов коленвала двигателя.  Так как переключений между ступенями (скоростями) не происходит, при езде на машине с такой КПП полностью отсутствуют рывки, толчки, задержки при переключениях и т.п.

Параллельно не происходит разрыва потока мощности, который присутствует на других КПП в момент переключений. Передаточное отношение при движении авто изменяется постоянно. Электроника учитывает скорость движения ТС, нагрузки на двигатель, обороты, угол открытия дроссельной заслонки, положение педали газа  и т.д., позволяя силовому агрегату в связке с  трансмиссией всегда работать в оптимальных режимах. 

CVT трансмиссия: преимущества и недостатки

Как может показаться на первый взгляд, коробка передач вариатор выгодно отличается от аналогов. Сразу отметим, хотя имеется ряд очевидных плюсов, также нужно обращать внимание и на недостатки СVT. Давайте рассмотрим сильные и слабые стороны вариатора более подробно.   

  • Прежде всего, к плюсам вариатора можно отнести комфорт, экономичность и высокие показатели КПД. Общий принцип работы и отсутствие фиксированных «ступеней» позволяют реализовать плавный и эффективный, а также достаточно быстрый разгон автомобиля.

На машине с вариатором не тратится время на переключения передач, поток мощности на колеса не разрывается, двигатель работает в диапазоне оптимальных оборотов и максимального крутящего момента. Также коробка CVT работает менее шумно, чем многие гидромеханические АКПП или «роботы», двигатель в штатном режиме не раскручивается до высоких оборотов.

Если же говорить о минусах вариатора, тогда можно выделить следующее:

  • Начальная стоимость CVT не намного ниже «классических» гидромеханических АКПП или DSG;
  • Такая коробка не рассчитана на высокие нагрузки, то есть вариатор не ставится в паре с мощными ДВС. Как правило, CVT ставится на машины с двигателями, мощность которых не превышает 200 л.с.;
  • На вариаторе нельзя ездить агрессивно (резкий разгон с места, интенсивное торможение, рваный стиль езды). Также следует избегать продолжительного движения на высоких оборотах;
  • Вариатор требует качественного и частого обслуживания (замена фильтров и масла в вариаторе должна выполняться каждые 30 тыс. км.). Использовать нужно только оригинальную дорогостоящую трансмиссионную жидкость. Еще рекомендуется каждые 80-100 тыс. км. менять ремень вариатора;
  • Общий срок службы вариатора меньше по сравнению с АКПП или РКПП. Как правило, вариатор имеет ресурс, ограниченный отметкой около 200 тыс. км.
  • Низкая ремонтопригодность, дорогостоящий ремонт, нехватка оригинальных запчастей и квалифицированных специалистов, а также сложности с настройкой системы управления вариатором.
  • Чувствительность к малейшим сбоям в работе ЭСУД автомобиля (выход одного из датчиков может привести к сбоям в работе всей вариаторной трансмиссии).

Еще следует отметить, что часто в случае поломки вариатора решить вопрос путем приобретения контрактного агрегата б/у не получается. Дело в том, что с учетом небольшого ресурса решение приобрести недорогой контрактный вариатор с пробегом означает, что такая коробка также будет изношена и возникают нарекания на работоспособность.

Рекомендуем также прочитать статью о том, какие виды CVT бывают. Из этой статьи вы узнаете об устройстве коробки вариатор, а также о типах подобных КПП, их отличиях, преимуществах и недостатках.

При этом стоимость новой КПП данного типа или коробки CVT с подтвержденным минимальным пробегом и большим остаточным ресурсом оказывается достаточно высокой. Также в списке минусов вариатора можно выделить тот факт, что многие автовладельцы, которые знают о недостатках коробки, избегают автомобилей с CVT на вторичном рынке, отдавая предпочтение АКПП.

Простыми словами, при продаже подержанный автомобиль с вариаторной коробкой передач заметно теряет в цене по причине относительно небольшого спроса. Если же планируется покупка такого авто, необходимо проводить комплексную диагностику, а также быть готовым к возможным сложностям и затратам через небольшой промежуток времени, если пробег подержанной машины превысил отметку в 150 тыс. км.

Еще одним минусом, который отмечают многие владельцы машин c  коробкой CVT, можно считать отсутствие ощутимого переключения передач при разгоне, ровные обороты двигателя и характерный однотонный шум при разгоне.

С одной стороны, это нельзя считать недостатком, однако субъективное мнение многих водителей говорит об обратном. Более того, сами производители, прислушиваясь к отзывам потребителей, стараются учитывать этот момент, оснащая вариаторы «виртуальными» ступенями (аналог Типтроник), когда шкивы имеют фиксированные положения, тем самым имитируя переключения ступенчатой коробки.         

Что в итоге

С учетом всех перечисленных выше преимуществ и недостатков CVT становится понятно, что выбор бесступенчатой трансмиссии должен быть осознанным и обоснованным решением.

Прежде всего, потенциальному владельцу нужно учитывать, какой авто приобретается (новый или б/у), на какой срок, какой стиль вождения практикуется, а также готов ли водитель тратиться на регулярное обслуживание такого «автомата».

Если речь идет о приобретении новой машины на вариаторе, которую планируется продать сразу после окончания гарантии, тогда особых проблем в гарантийный период возникать не должно. Главным минусом можно считать только заметную потерю от начальной стоимости при продаже.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на коробке вариатор правильно. Из этой статьи вы узнаете об особенностях эксплуатации КПП данного типа, а также что нужно учитывать при езде на машине с коробкой CVT.

В случае с подержанными авто или же из расчета на длительную эксплуатацию ситуация  несколько меняется, так как относительно небольшой ресурс и низкая ремонтопригодность в сочетании с дороговизной  ремонта может оказаться очень серьезным недостатком.

В любом случае, если рассматривать вариаторную трансмиссию, данную коробку все же можно рекомендовать к приобретению, так как ни один другой тип автоматических КПП (даже современные преселективные DSG) не способен обеспечить такую ровную тягу и комфорт при езде, как вариатор CVT. Агрегат хорошо подойдет спокойным водителям для размеренной езды как в черте города, так и по трассе.

   

Читайте также

  • Устройство вариатора и виды CVT

    Вариатор CVT: принцип работы и типы вариаторов, плюсы и минусы вариаторных КПП. Коробка CVT Х Tronic Renault-Nissan, особенности вариатора данного типа.

krutimotor.ru

Вариатор или автомат — что лучше? |

Всем известно, что механическая коробка (МКПП) как правило, имеет пять скоростей, коробка "автомат" – около восьми, а вот что такое вариатор и сколько у него передач? Ответ не каждому известен, на самом деле вариатор имеет бесконечное множество передач.

Сегодня вооружившись всеми своими знаниями, а также знаниями специалистов, хочу поговорить о том, что такое вариатор, и в чем собственно заключается его преимущество перед аналогами, такими как МКПП и АКПП.

Вариатор – это по сути передающее между колесами и двигателем устройство, которое способно очень плавно менять скорость вращения ведущего, а также ведомого диска. Устройства такого типа давно используются производителями мопедов, скутеров, а также водных и снежных мотоциклов. Несмотря на то, что на современный автомобиль вариатор "перекочевал" довольно давно, а если точнее то в середине прошлого века, его по-настоящему активное внедрение и развитие в автоиндустрии произошло сравнительно недавно.

В вопросе вариатор или автомат следует отметить, что в отличие от автоматической коробки передач, вариатор начинает свое движение более ровно, напоминая разгон мощного электродвигателя. При этом набор скорости происходит без каких-либо провалов, сопровождаясь лишь еле слышным нарастающим шумом. Автомобиль, оснащенный вариатором, как правило, ускоряется намного стремительнее своих более мощных собратьев, поскольку не тратит "драгоценное" время на переключение передач. Доказано, что в вопросе кто быстрее набирает обороты, вариатор или автомат, первый будет безусловным лидером.

Автомобиль оснащенный вариатором более лояльно относиться к ошибкам своего хозяина – к примеру, он никогда не заглохнет на светофоре, и уж точно не покатится назад во время подъема, кроме того, процесс трогания всегда будет плавным, в независимости от навыков и умения самого владельца. Благодаря всего двум педалям, так же как и у автоматических коробках, маловероятен риск перепутать педали, это в большей степени касается автомобилистов-новичков.

Некоторые требовательные автомобилисты осуждают вариатор за постоянное ровное, так сказать «жужжание» мотора, присутствующее во всех режимах работы двигателя. Отсутствие спортивного «рыка» во время резкого ускорения также играет не в пользу в вопросе вариатор или автомат. Истинным ценителям не по себе, когда автомобиль, будто и вовсе с нерабочим мотором, начинает стремительно ускоряться. Это, на мой взгляд, нельзя считать полноценным недостатком, поскольку "рычание" несет чисто эстетическое наслаждение и ни в коем случае не влияет на динамические свойства автомобиля.

Этот "недостаток" объясняется довольно просто, все дело в том, что умная электроника не позволяет мотору достигать критических точек, своевременно оптимизируя его работу, заставляя функционировать в оптимальном режиме с номинальной мощностью. Для истинных ценителей классических КПП производителем предусмотрена возможность использования «типтроника», который эмулирует переключения фиксированных скоростей. Кроме того, для тех, кто жаждет мощи, и скорости, вариатор оборудован функцией аналогичной «кик-дауну», которая свойственна для АКПП. Другими словами, после резкого нажатия педали газа до упора, происходит мгновенное изменение передаточного числа, что позволяет автомобилю молниеносно ускоряться.

Учитывая все вышеизложенное, можно сделать вывод и ответить на вопрос, что лучше вариатор или автомат. Безусловно, автомобиль с вариатором имеет множество преимуществ по сравнению с автомобилями, оснащенными аналогичными коробками переключения передач.

Итак, перечислим их:

  1. Более стремительный разгон.
  2. Экономия топлива.
  3. Более оптимизированная нагрузка на двигатель, а также другие элементы привода.
  4. За счет того, что управляет работой двигателя электроника, его режим работы можно характеризовать как «щадящий», что собственно для владельца означает — более дешевое и редкое обслуживание и маловероятный ремонт вариатора.
  5. Кроме всего прочего уровень вредных веществ в отработанных газах автомобиля с вариатором намного ниже, нежели в аналогичных моделях с АКПП или МКПП.
  6. Шум, издаваемый автомобилем с вариатором, почти вдвое тише, нежели у обычных авто.

Однако рассмотрев достоинства вариатора, не указав его недостатков, было бы нечестным по отношению к автоматическим коробкам передач и "механике", поэтому представляю вашему вниманию ряд недостатков, которыми к сожалению обладает это устройство:

  1. Вариатором не принято агрегатировать автомобили, имеющие мощные двигателя, хотя в продаже уже появились некоторые экземпляры;
  2. В отличие от "автомата", вариатор наполняется специальной жидкостью, которая стоит дороже обычного трансмиссионного масла и требует постоянного точного контроля уровня и не подлежит замене на похожее от какой-либо другой модели автомобиля.
  3. После отключения аккумулятора на протяжении примерно 100 км., происходит принудительная калибровка вариатора для его оптимальной и правильной работы.
  4. Ремонт вариатора — очень дорогой, а "умельцев" способных его произвести, как следует — очень мало.
  5. Имеются также ограничения касательно буксировки автомобиля с вариатором, а также относительно буксирования таким автомобилем какого-то прицепа или другого ТС.
  6. Правильная работа вариатора напрямую зависит от сигналов множества датчиков, таких как: датчик давления, датчик скорости, датчик ABS, датчик положения коленвала. В случае выхода из строя хотя бы одного из них, может повлечь за собой целую цепочку проблем, а также неправильную работу данной трансмиссии.

Хот как бы там ни было, по мнению большинства специалистов, будущее — несомненно, за вариатором, именно он станет достойной заменой всем привычной "механике" и роботизированным коробкам передач, а также их близким собратьям "автоматам".

Теперь несколько дельных советов, соблюдая которые можно избежать такой неприятной процедуры, как ремонт вариатора, обеспечив ему оптимальные для работы условия:

  1. Избегайте излишних нагрузок в зимнее время года, особенно в начале движения. Прежде всего, нужно дать всем элементам как следует прогреться.
  2. Постоянно следить за состоянием и уровнем жидкости, и вовремя производить ее замену.
  3. Следует избегать резких нагрузок во время старта, помните, эта трансмиссия не адаптирована для гонок.
  4. Регулярно производите визуальный осмотр всех датчиков и проверяйте их целостность и работоспособность.
  5. И последнее, пожалуй, самое главное, в случае возникновении каких-либо проблем с вариатором — немедленно обратитесь к специалисту и ни в коем случае не пытайтесь произвести ремонт вариатора своими руками, поверьте, ничего хорошего из этого не выйдет.

avtopulsar.ru