В статье рассмотрим схематичное строение вариатора, принцип работы, разберем плюсы и минусы вариаторных коробок и коснемся вопроса, как обслуживать вариатор, как правильно ездить на машине с вариатором, а что делать нельзя.
Что такое вариатор
Вариатор или CVT-коробка (continuously variable transmission) — это разновидность автоматической коробки передач, которая передает крутящий момент от двигателя к колесам при постоянных оборотах двигателя. Вариаторная коробка передач уникальна тем, что она является бесступенчатой: она позволяет переключать скорости не по ступеням, а очень плавно, постепенно увеличивая или уменьшая передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.
Вариаторная коробка позволяет переключать передачи разными способами:
- автоматически,
- вручную,
- по заданной программе.
Устройство вариатора
Рассмотрим схематичное устройство вариаторной коробки.
Вариаторная коробка передач состоит из:
- устройства для асинхронизации двигателя и коробки (используется в момент трогания с места);
- самго вариатора;
- устройства для обеспечения реверса (обычно это редуктор);
- электронного блока управления;
- гидронасоса.
Заблуждение 2. В вариаторе установлен ремень
В большинстве конструкций действительно применяется ремень, набранный из большого количества стальных пластин, удерживаемых лентой. Но некоторые производители предпочитают использовать цепь. Выглядит она почти так же, как цепь привода ГРМ двигателя. Только контактирует с конусами. Крутящий момент передают торцы стержней, соединяющих пластины. Такой вариатор называют цепным. Цепные вариаторы используют, например, Subaru и Audi.
В субаровском вариаторе применен цепной привод. Такая конструкция выдерживает больший крутящий момент, чем способен передать ремень.
В субаровском вариаторе применен цепной привод. Такая конструкция выдерживает больший крутящий момент, чем способен передать ремень.
Виды вариаторов
Есть несколько видов вариаторных коробок:
- клинноременная,
- тороидная,
- цепная.
Рассмотрим устройство первых двух, являющихся наиболее популярными.
Клинноременный вариатор
Это наиболее распространенный тип вариаторных коробок. Клинноременный вариатор состоит из двух шкивов (ведущего и ведомого), соединенных между собой клиновидным ремнем из металла.
Каждый из шкивов состоит из двух дисков конусовидной формы, обращенных друг к другу острыми концами. Эти конусы могут двигаться навстречу друг другу и обратно. Во время движения конусов относительно друг друга плавно меняется диаметр шкива, что приводит к к увеличению или уменьшению силы трения при перемещении ремня и изменению радиуса огибания ремнем шкивов и тем самым — к плавному изменению передаточного числа.
Диаметр шкивов синхронно регулируется электронным модулем управления в зависимости от работы силового агрегата.
Ремень в клиноременной коробке вращается только в одну сторону, что обеспечивает движение автомобиля только вперед. Для езды задним ходом предусмотрено редукторное устройство, которое отвечает за изменение направления вращения выходного вала.
Ремень в клиноременном вариаторе имеет непростое строение и представляет собой наборную металлическую ленту, состоящую из стальных лент меньшего размера и имеющих сложное сечение. На этих лентах в большом количестве располагаются тончайшие поперечные металлические пластинки трапециевидной формы, которые своими краями обращены к шкиву. Такое строение позволяет сохранять жесткость ремня в любой момент времени и на всем протяжении его длины.
Для смазки ремня используется специальная жидкость, которая изменяет свое фазовое состояние под действием возрастающего давления в месте соприкосновения со шкивом. Это позволяет стальному ремню сохранять сцепление со шкивом без проскальзываний, несмотря на крайне малую площадь контакта.
Тороидный вариатор
Состоит из двух дисков клиновидной формы, направленных друг к дугу узкими концами. Диск, идущий от двигателя, является ведущим, диск, направленный к кардану — ведомым. Между этими дисками располагаются ролики, которые вращаются вокруг своих осей и двигаются от одного диска к другому.
Крутящий момент передается за счет силы трения, которая возникает между поверхностями дисков и роликов. Положение роликов определяет передаточное число в вариаторе. Сейчас тороидные коробки практически не применяются при сборке автомобилей из-за своей сложной технологии и низкой надежности, уступив более практичным клинноременным коробкам.
Технические элементы клиноременной CVT
К элементам клиноременного вариатора относятся:
Конструкция вариатора
- сцепление, отвечающее за связь двигателя с трансмиссией;
- гидротрансформатор;
- конические шкивы;
- соединительная цепь (ремень);
- масляный насос, создающий нужное давление (в ряде случаев работа конусных элементов обеспечивается гидравликой или пружиной);
- гидроблок, подающий масло к различным частям ведущего и ведомого валов;
- фильтры;
- радиаторы, забирающие тепло от коробки;
- система управления, связанная с ЭБУ авто;
- реверсное устройство.
Достоинства и недостатки вариатора
Вариаторные коробки передач практически не устанавливаются на грузовые автомобили из-за повышенных нагрузок на двигатель.
Вариаторная коробка передач имеет свои плюсы и минусы, которые необходимо знать перед покупкой автомобиля с вариатором.
Достоинства вариатора
- Обеспечивает очень плавный разгон, езду и торможение.
- Отсутствует замедление скорости в затяжных подъемах.
- Обеспечивает более экономичный расход топлива, чем классическая коробка автомат.
- Вариатор обеспечивает очень низкий уровень шума и вибрации при работе двигателя.
- Обеспечивает быстрый отклик при подборе оптимального передаточного отношения.
- Исключает критическую нагрузку на двигатель.
- Вариатор исключает пробуксовку ведущих колес.
- Имеет более простую конструкцию, чем классическая коробка передач.
Недостатки вариатора
- Вариатор желательно не перегревать максимальными оборотами двигателя, увлекаясь ездой «педаль газа в пол», или или длительной буксовкой на одном месте. Это может привести к быстрому износу конусных дисков и ремня.
- Работа вариатора контролируется несколькими датчиками управления, выход любого из них их строя потребует дорогого ремонта.
- Вариаторная коробка передач требует периодической замены трансмиссионного масла, причем чаще, чем в классической коробке. И стоимость масла для вариатора выше, чем для «автомата».
- Каждые 100-120 тысяч пробега нужно менять ремень вариатора.
- Ремонт вариаторной коробки стоит очень дорого и часто дешевле заменить вариатор на новый, чем отремонтировать старый.
Чем вариатор отличается от «автомата»
Внешне машина с вариатором и классическим автоматом не имеют различий. Вариаторная коробка передач имеет такие же режимы работы, как и автомат. Различия начинают чувствоваться только во время движения.
При ускорении автомобиль не издает характерных звуков, идущих от нарастающих оборотов двигателя. Звук работающего мотора практически не меняется во время езды, несмотря на торможения и быстрый разгон. Водителя без опыта управления машины с вариатором это сильно сбивает с толку. При этом возникает чувство, что автомобиль как бы «тупит», плохо отзывается на нажатие педали газа, а во время быстрого разгона что-то сильно сдерживает автомобиль. Но эти чувства обманчивы. Автомобиль с вариатором разгоняется также, как и автомобиль с автоматом.
Такой непривычный отклик связан с тем, что у вариатора нет так называемых ступеней передач, по сути она только одна. Передаточное число увеличивается и уменьшается абсолютно плавно. При разгоне работа двигателя осуществляется максимально эффективно: обороты соответствуют скорости автомобиля в текущий момент. Это приводит к ощущению «зависания» двигателя.
При ступенчатой коробке передач при разгоне происходит нарастание оборотов двигателя с последующим переходом на более высокую ступень передачи. Машина с вариатором позволяет двигателю работать на одних и тех же оборотах плавно меняя передаточное отношение.
Чтобы сделать вариаторы более «привычными», некоторые производители применяют эффект нарастания шума двигателя соответственно увеличению скорости машины.
В время езды с постоянной скоростью вариатор выбирает максимально эффективное передаточное отношение, при котором расходуется минимум топлива. Поэтому автомобили с вариатором, являются очень экономичными.
Эффективность вариатора при разгоне сменяется неэффективностью при торможении, так как вариатор подбирает оптимальное передаточное отношение, но при этом выключается торможение двигателем, при котором желательно уменьшить передаточное отношение.
Заблуждение 7. У вариатора нет ступеней
И да, и нет одновременно. Этот постулат опровергают коробки передач, в которых есть и ремённый вариатор, и двухступенчатый редуктор. Впервые наши автолюбители увидели его на Nissan Juke, а теперь он добрался и до Лады Весты. Его производит фирма Jatco (Япония), индекс — JF015E. Суть в том, что вариатор обеспечивает примерно половину всего скоростного диапазона на первой передаче, и затем, при переходе на вторую, опять реализует свой диапазон. Таким образом, передач, в классическом понимании, у этого вариатора две. Но большинство подобных трансмиссий обучены также имитировать пять или шесть передач с помощью электроники. Эти передачи, безусловно, «не настоящие», виртуальные.
На новейшем тойотовском вариаторе Direct Shift-CVT используется первая передача с шестеренчатым зацеплением, а затем подключается ремень с конусами.
На новейшем тойотовском вариаторе Direct Shift-CVT используется первая передача с шестеренчатым зацеплением, а затем подключается ремень с конусами.
Стоит ли покупать автомобиль с вариатором
Для принятия решения нужно обязательно проехать на таком автомобиле и почувствовать как он набирает скорость, как замедляется, какой шум двигателя при этом.
Если вам нравится расслабленная езда в спокойном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор вполне оправдает ваши ожидания.
Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите наслаждаться быстрым разгоном и высокой скоростью, скорее всего лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».
В пользу вариатора будет говорить нулевой или совсем небольшой (до 50 000 км) пробег автомобиля. Если автомобиль с большим пробегом, то у него могут иметься проблемы с вариатором, что потребует дорогого ремонта.
Основные сроки эксплуатации по распространенным современным маркам
— Nissan X-Trail. В среднем, капитальный ремонт требуется через 100 тыс. км пробега. Он связан с износом цепи, которая со временем растягивается. Истирания шкивных поверхностей до уровня, требующего замены, не замечено.
— Nissan Qashqai. Производитель называет пробег в 100-150 тыс. км, который потребуется пройти до замены ремня. Однако отмечается, что выносливость зависит от бережливости владельца и общей манеры езды.
— Mitsubishi Outlander. Производитель даёт гарантию в 200 тыс. км. Судя по отзывам владельцев, этот срок обоснован, хотя отмечается особая чувствительность к разбитым дорогам. В результате вибраций ремень выходит из строя значительно быстрее.
— Nissan Teana. Учитывая мощный двигатель от 2.5 литров объемом и с солидным крутящим моментом, вариатор является скорее опцией в угоду водителям, чем технической необходимостью. Официальная гарантия составляет 170000 км пробега. Владельцы машины жалуются, что бесступенчатая трансмиссия этой машины не проходит и 100 тыс.
— Nissan Juke. На него японский изготовитель Jatco даёт гарантию в 100 000 км. Основной ошибкой владельцев Juke является то, что они используют его при большой загрузке. Например, для вывоза урожая с дачи. В коробке есть один недостаток – это сварной шов вокруг солнечной шестерни планетарного механизма. Возникает перекос в месте крепления при его расхождении, что срезает зубья солнечной шестерни.
— Toyota RAV4. Клиноременные вариаторы Aisin или Multitronic, проходят на этой машине до 100 тыс. км. при бережном отношении. Обычно владельцы совершают большую ошибку – пытаются испытать этот автомобиль в условиях абсолютного бездорожья.
Как правильно ездить на машине с вариатором
Управление машиной с вариатором в целом схоже с управлением автомобилем с классическим «автоматом». Но, машина с вариатором более чувствительна к перегревам и перегрузкам, поэтому, чтобы продлить вариатору жизнь, нужно строго соблюдать правила обращения с вариаторной коробкой.
- Трогаться с места нужно очень плавно, при попытке резкого старта возникает пробуксовка ремня в вариаторе, что при частом повторении вызовет поломку ремня.
- При трогании с места на режиме Drive нельзя нажимать одновременно педаль тормоза и газа, так как это ведет к быстрому нагреву трансмиссионного масла. Иногда так поступают в машинах с «автоматом», чтобы сделать старт более резким. В машине с вариатором такой принцип не работает и лишь ведет к износу коробки передач.
- На машине с вариатором лучше не допускать пробуксовки колес как во время трогания с места, так и во время движения. Такая пробуксовка может возникать в зимний период, когда поверхность дороги покрыта снегом и наледью. При излишнем нажатии на педаль газа пробуксовка может резко начаться и резко прекратиться, что приведет к ударным нагрузкам в коробке и значительной пробуксовке ремня. Лучше пускать машину медленно и внатяг. По той же причине лучше не давать машине буксовать длительное время на одном месте.
- На автомобиле с вариатором лучше избегать плохих грунтовых дорог, где придется буксовать. Любая подобная нагрузка ведет к перегрузке трансмиссии, так как излишний крутящий момент с двигателя сразу уходит в пробуксовку ремня вариатора.
- На машине с вариатором нельзя буксировать другую машину. Особенно плачевно может сказаться на вариаторе попытки вытащить другую машину, застрявшую в грязи.
- Во время езды лучше не ставить переключатель в положение N (нейтралка). Это не приведет к экономии топлива, но отрицательно сказывается на вариаторе.
- Во время кратковременной остановки (например, на светофоре) лучше включать положение N (нейтралка) или P (Parking). Вариатор имеет достаточно простое строение по сравнению с «автоматом» и «роботом», поэтому во время недолгих остановок лучше отключать механическое напряжение от двигателя к вариатору. В «автомате» и «роботе» так лучше не делать, чтобы лишний раз не переключать их сложные механизмы.
Срок службы коробки — автомат
Сразу начнем с того, что если раньше ресурс автоматической трансмиссии заметно отличался от МКПП, сегодня разница уже не так очевидна. С одной стороны, сами автоматы стали намного более технологичными, а с другой производители последние 20 лет уже на этапе проектирования сознательно закладывают определенный ресурс в каждый агрегат.
Другими словами, легендарных «неубиваемых» коробок (как МКПП, так и АКПП) и так называемых двигателей – миллионников больше не выпускают. Если раньше МКПП на многих иномарках выхаживала по 300-350 тыс. и более без проблем, сегодня механика теперь стала менее надежной.
Это произошло по причине экономии на материалах, а также в результате появления более мощных и производительных ДВС, что заставляет трансмиссию постоянно работать в нагруженных режимах.
Как показывает практика, сегодня среднестатистические показатели срока службы по АКПП практически сравнялись с аналогичными показателями для МКПП. Единственное, на механике чаще проблемы доставляет не сама КПП, а отдельные узлы (например, сцепление). При этом механика все же дешевле и проще в ремонте, а также преждевременно выходит из строя намного реже.
- Идем далее. С МКПП и вопросом, сколько ходит механическая коробка, немного разобрались. Теперь вернемся к автоматам и их надежности. С учетом такого многообразия автоматических КПП, однозначно утверждать, что все АКПП ненадежны, будет попросту некорректно. На самом деле все зависит от типа агрегата, а также от индивидуальных особенностей эксплуатации и качества обслуживания.
Итак, хотя назначение у всех АКПП одно, среди основных видов автоматических трансмиссий можно выделить автомат, вариатор и робот. Обратите внимание, все эти типы коробок значительно отличаются друга от друга по устройству и принципам работы. При этом еще раз отметим, ресурс одной коробки может заметно отличаться от другой даже в рамках одной группы. Давайте разбираться.
Как правильно обслуживать вариатор
Работа вариатора при правильной эксплуатации автомобиля рассчитана на очень длительное время, поскольку ломаться в клинноременном вариаторе практически нечему. Для поддержания нормальной работы вариаторной коробки нужно проводить ее периодическое техобслуживание.
- Трансмиссионное масло в вариаторе желательно менять каждые 40-50 тысяч пробега. Если промежутки между заменой масла много больше, то в результате контакта ремня с дисками будет накапливаться мельчайшая металлическая стружка, которая ведет к ускорению износа внутренних деталей вариатора.
- Масло для вариатора следует приобретать только оригинально и у официальных дилеров, которые дают гарантию качества приобретаемого товара. Масло разных производителей в вариаторной коробке лучше не смешивать. Также следует заливать масло одной и той же вязкости.
- Масло в вариаторе лучше менять традиционным способом. Экспресс-замена под давлением не удаляет металлическую стружку и продукты износа, и они только еще хуже распределяются по всему вариатору.
- Во время замены масла нужно снять поддон и почистить магниты, которые улавливают продукты износа, а также клапаны гидросистемы.
- Также нужно заменить фильтры грубой и тонкой очистки, старые прокладки, чтобы исключить утечки масла из вариатора. Недостаток масла в коробке приведет к поломке вариатора.
- Периодически нужно проверять систему охлаждения вариатора, чтобы не допускать перегрева коробки.
- В клиноременных коробках рекомендовано менять ремень каждые 100-120 тысяч пробега даже если нет видимых дефектов ремня.
Основные советы владельцам автомобиля с вариатором
- Стиль вождения машины с вариатором должен быть плавным и спокойным, исключающим экстремальные нагрузки.
- Точно следуйте инструкции управления вариаторной коробкой, не нажимайте две педали одновременно.
- Проводите техобслуживание вариатора согласно рекомендациям производителя. Многие опытные водители рекомендуют делать это в два раза чаще.
- Покупайте только оригинальные расходники у официальных дилеров.
- Трансмиссионное масло, заливаемое в вариатор, должно иметь уровень вязкости, соответствующий климату, где вы живете.
- Не смешивайте разные трансмиссионные масла, особенно с разным уровнем вязкости.
- При замене масла очистите магниты от продуктов износа, проверьте исправность системы охлаждения коробки.
- Обслуживание, диагностику и ремонт вариаторов лучше доверить сертифицированным центрам, имеющим хорошую репутацию.
