Виды, принцип работы и правила использования вариаторных коробок передач

  • 1. Устройство вариаторной коробки передач и принцип её работы 1.1.

  • 1.2.

  • 1.3.

  • 2. Виды вариаторов
      2.1.

  • 3. Чем отличается вариатор от коробки автомат?
      3.1. Плюсы и минусы коробки вариатора
  • 3.2. Плюсы и минусы автоматической коробки передач
  • Для повышения удобства управления автомобилем автопроизводители начали ставить автоматические коробки передач взамен классической механики. Такая КПП позволяет водителю не отвлекаться от дорожной обстановки на переключение передач.
    Гидромеханические и бесступенчатые КПП наиболее популярные из автоматических трансмиссий. Между ними идет конкурентная борьба, и вопрос, вариатор или автомат – что лучше, до их пор актуален. И автоматическая, и вариаторная коробка имеют свои преимущества и недостатки, поэтому ни один из видов трансмиссии не может полностью вытеснить конкурента.

    Устройство вариаторной коробки передач и принцип её работы

    Принцип работы коробки передач вариатора основан на плавном изменении передаточного числа в зависимости от внешних условий. Устройство вариатора клиноременной конструкции предполагает изменение диаметра шкивов. Конструктивно это реализуется путем схождения и расхождения двух конусов, насаженных на вал. Основными факторами, определяющими диаметр шкива в точке соприкосновения, являются нагрузка и скорость.

    Вариатор с клиноременной конструкцией включает в себя несколько основных частей:

    • Система сцепления. В первых бесступенчатых трансмиссиях для подсоединения к силовому агрегату применялся гидротрансформатор, аналогичный применяемому в АКПП. В последующем автопроизводители стали экспериментировать с центробежными и электромагнитными муфтами, позволяющими повысить КПД передачи.
    • Валы с насаженными конусами переменного диаметра. Работают под высокой нагрузкой, поэтому изготавливаются из высокопрочной стали.

    Рис. — «Клиноременная передача»

    • Ремень или цепь. Служит для передачи усилия между шкивами. Изготавливается из металлических лент, соединенных специальными фасонными частями.
    • Трансмиссионная жидкость. Обычное масло для автоматических КПП автопроизводители применять не рекомендуют. Для авто с вариатором выпускаются специальные смазки (например, DiaQueen CVT, применяемая для Митсубиси).

    Рис. — «Оригинальное масло в CVT»

    • Гидроблок. Служит для направления подачи масла в требуемый канал. Нагнетание смазки происходит при помощи масляного насоса.
    • Фильтры. Как правило их несколько: грубой и тонкой очистки масла, а также пара магнитов, улавливающих мелкую металлическую крошку. Фильтры могут устанавливаться как внутри вариатора, так и за пределами его корпуса.

    Рис. — «Фильтры тонкой очистки масла»

    • Радиатор. Вариаторная коробка работает с большим нагревом, чем автомат. Поэтому для предотвращения термического разрушения масла и его присадок требуется охлаждение с помощью радиатора.
    • Электронный блок управления. Алгоритмы выбора оптимального передаточного числа и подача команд для управления вариатором возложены на электронику бесступенчатой трансмиссии. Она поддерживает постоянную связь с главным модулем ЭБУ, обрабатывает информацию, поступающую от датчиков. Располагаться блок управления вариатором может как в корпусе самого вариатора, так и за его пределами.

    Сравнение конструкции вариатора и АКПП.

    Как устроена АКПП.

    Наиболее наглядно это показано вот в этом видео:

    Основные элементы АКПП — Гидротрансформатор, это этакий “аналог” сцепления, планетарные редукторы (именно они определяют передаточные числа коробки передач) и мозги (это электромеханический блок который подавая масло по определенному алгоритму заставляет срабатывать фрикционы).

    Крутящий момент двигателя передается через гидротрансформатор на планетарные редукторы, какие именно редукторы задействуются (какая передача включена) определяет электрогидравлическая плата (мозги)…..

    Основные неисправности связаны с несвоевременным обслуживанием:

    • забивается фильтр, падает давление масла, происходят задержки при переключении передач.
    • рвется фильтр, грязь попадает в гидроблок (мозги), и часть передач перестают включаться (коробка встает в аварийный режим и работает только 1-2 передачи).
    • масло загрязняется продуктами износа фрикционов и меняет свою вязкость — насосу не хватает производительности и, как следствие появляются рывки при переключении передач.

    Проверить исправность АКПП, при покупке автомобиля с пробегом очень просто вот наша статья про это.

    Как устроен вариатор.

    Наглядно устройство вариатора можно понять посмотрев вот это видео:

    Ремень, передающий крутящий момент, плотно зажат между конусами изменяющими диаметр. Диаметр конусов определяет передаточное число. Для плавного трогания с места и нейтрали конусы разводятся и ремень проскальзывает.

    • рывки при движении (как правило виноваты задиры на конусах и-за резких стартов и несвоевременной замены масла.
    • полная неподвижность автомобиля (причина — обрыв ремня).

    Важно понимать — вариаторы активно внедряются производителями автомобилей так как они значительно дешевле в производстве чем АКПП. Вариатор очень удобен производителю и первому собственнику.

    Виды вариаторов

    По своему конструктивному исполнению различают следующие виды вариаторов:

    • клиноременной, получивший наибольшее распространение;
    • цепной, являющийся аналогом вышеуказанного типа, но с цепью вместо ремня;

    Рис. — «Цепной вариатор»

    • тороидальный, который из-за сложного устройства занимает не более 5-7% рынка бесступенчатых трансмиссий.

    Главным отличием тороидальной бесступенчатой трансмиссии является отсутствие клиноременной или цепной передачи. Крутящий момент в таком вариаторе передается при помощи специальных роликов и конусообразных дисков. Изменение положения роликов ведет к смене передаточного числа.

    Преимущество, которым обладает вариаторная коробка с тороидальной передачей — больший крутящий момент, чем способна выдержать клиноременная конструкция. Это возможно только при применении стали наивысшей прочности и износостойкости, что сказывается на цене агрегата, увеличивая её.

    Чем отличается вариатор от коробки автомат?

    Главным, чем отличается вариатор от классической АКПП, является отсутствие рывков при наборе скорости. Связано это с тем, что CVT передает крутящий момент во время разгона без ступеней, которые характерны для автомата.

    Отличия вариатора от АКПП связаны с тем, что гидромеханическая коробка требует времени для переключения пары работающих шестерен. Из-за этого динамические показатели набора скорости оказываются хуже. Отсутствие разрыва кинематической связи во время ускорения машины с CVT позволяет бесступенчатой трансмиссии осуществлять более быстрый разгон.

    Двигатель в случае, если машина с вариатором, работает в более щадящем режиме. Обусловлено это ровным поддержанием оборотов коленчатого вала, так как разгон авто происходит преимущественно благодаря смене передаточного числа трансмиссии. В результате водители, пересевшие с автоматов и механики, первое время плохо чувствуют скорость автомобиля.

    Плюсы и минусы коробки вариатора

    К достоинствам, которыми обладают автомобили с вариаторами, относятся следующие:

    • низкий расход топлива — бесступенчатая трансмиссия имеет более высокий КПД;
    • плавная езда, не сопровождающаяся рывками, которые возникают в АКПП при смене передаточного числа;
    • щадящий режим работы двигателя.

    Несмотря на все преимущества вариатора, его конструкция не лишена недостатков. Из-за этого бесступенчатая трансмиссия так и не заняла лидирующую позицию в автоиндустрии. Недостатки вариатора таковы:

    • сложный ремонт, за который не берутся во многих автосервисах;
    • ограниченность ресурса ремня, стоимость которого достаточно высока;
    • сложная электроника и высокая чувствительность к ошибкам блока управления;
    • высокая стоимость масла.

    Плюсы и минусы вариаторной коробки позволяют им оставаться востребованными в узком кругу автолюбителей. Как правило, езда с бесступенчатой трансмиссией редко бывает динамичной. Вариатор не любит резких стартов со светофора и пробуксовок.

    Плюсы и минусы автоматической коробки передач

    Автоматическая КПП обладает следующими преимуществами на фоне бесступенчатой трансмиссии:

    • высокая надежность;
    • меньшая стоимость ремонта по сравнению с вариатором;
    • простота ремонта.

    Недостатки АКПП таковы:

    • переключение скоростей ведет к рывкам;
    • скорость набирается медленнее;
    • КПД ниже, что ведет к повышенному расходу топлива.

    Однозначно сказать, какая из трансмиссий лучше, невозможно. Все зависит от предпочтений конкретного автомобилиста. Если для водителя более важными моментами являются плавность хода и оптимальный расход топлива, то выбор стоит делать в пользу вариатора. Если же ключевыми критериями являются долговечность и более высокая ремонтопригодность трансмиссии, то необходимо выбирать АКПП.

    Автомат

    Главное, чем конструктивно отличается автомат от вариатора — наличием механизма ступенчатого переключения передач. Дополнительный узел требует большего расхода масла, усложнения конструкции и электроники, затрат на ремонт и обслуживание. При переключении передачи водитель ощущает лёгкие толчки и слышит «рёв» мотора.

    Как работает АКПП

    Работу автоматической коробки можно поделить на узлы: сцепление, гидравлическая система, переключение передач, электронное управление.

    Читать

    АКПП и прицеп или можно ли таскать прицеп на автоматической коробке

    Сцепление и передачи

    Роль сцепления в автомате выполняет гидротрансформатор (ГДТ). Он передаёт крутящий момент от двигателя к трансмиссии через жидкость ATF. Жёсткого соединения между силовым агрегатом и трансмиссией нет. В масле гасятся вибрации мотора и удары от переключения передач. Усовершенствование ГДТ позволяет придать автомобилю спортивность и экономичность за счёт включения муфты блокировки с фрикционным диском.

    В основе работы автоматической коробки передач лежит планетарный механизм, состоящий из 2 — 4 редукторов. Каждый редуктор — это набор зубчатых колёс, находящихся в постоянном зацеплении. Вращение одних шестерён и блокировка других создают разные передаточные отношения. Для фиксации элементов применяются пакеты фрикционов.

    Пакет фрикционов состоит из стальных дисков и мягких фрикционов, собранных в барабан. Мягкие диски изготовлены из целлюлозного волокна с добавлением графита и склеены смолами. Фрикционы сцеплены с шестернёй, насаженной на вал.

    Стальные диски соединены с барабаном. Входной крутящий момент передаётся с барабана на ведущие диски. Ведомые вращаются независимо, пока не придёт сигнал о включении передачи, и не сработает поршень.

    Гидравлика и электроника

    В электронный блок поступает информация с датчиков:

    • о положении селектора;
    • о частоте вращения вала коленчатого и выходного;
    • о температуре и давлении ATF;
    • о скорости автомобиля;
    • о педали тормоза и др.

    Компьютер анализирует данные и выдаёт импульсы на действие. Преобразование электрического сигнала в гидравлическое воздействие происходит в гидроблоке. Он подаёт управляющее напряжение на соленоид, и электроклапан открывает канал для прохода трансмиссионной жидкости.

    ATF под давлением масляного насоса проходит через масляный фильтр в каналы гидроплиты и поступает к поршню. Под давлением поршня фрикционы и стальные диски сжимаются, притираются и вращаются как единое целое. При этом шестерни планетарного редуктора начинают вращаться в заданном порядке, передавая момент на выходной вал.

    Что может ломаться в АКПП

    Конструкция автомата изготовлена с высокой точностью и подвержена большим нагрузкам. ATF «снимает стресс», смазывая и отводя тепло от трущихся узлов в радиатор. Перегрев опасен для коробки: приводит к старению жидкости и износу деталей:

    • текут сальники и уплотнители;
    • выходят из строя подшипники, муфты, шестерни;
    • истирается фрикционный диск в ГДТ;
    • плавятся пластиковые корпуса соленоидов и втулки;
    • обугливаются мягкие фрикционы.

    Читать

    Как снять и установить АКПП

    Что ломается в АКПП

    Масло засоряется фрикционной пылью, клеевыми отслойками, стружкой. Поток разносит грязь по всей коробке:

    • забивает масляный фильтр;
    • осаждает каналы гидроблока и соленоидов;
    • засоряет радиатор.

    В системе пропадает давление, и момент передаётся с потерями. Грязь, как абразив, истирает поверхности деталей и съедает шлицы зубчатых колёс. В масло могут попасть обломки шайб, колец, лопастей. В этом случае автомат подлежит серьезному ремонту или замене.

    Достоинства АКПП

    Преимущества автоматической коробки сведены в таблицу.

    Параметр Описание
    ЭкономичностьПростой ремонт: некоторые работы можно сделать самостоятельно, несложно найти специализированное СТО.
    В качестве трансмиссионной жидкости допустимо использовать бюджетные аналоги.
    Расход топливаПоследние поколения автоматов расходуют 7 — 10 л бензина в смешанном цикле.
    УниверсальностьАвтоматы устанавливают на двигатели мощностью свыше 220 л.с.
    Спортивная ездаСпортивный режим в АКПП повышает динамичность машины, ускоряет разгон.

    Спорт режим АКПП

    Недостатки АКПП

    В чем вариатор может быть лучше автомата:

    1. Масло АКПП требует замены каждые 60 000 км пробега. Объём залитой жидкости в среднем 8 л. При цене 700 р/л затраты на покупку масла составят 5600 р. Вместе с заменой ATF нужно устанавливать новый масляный фильтр, промывать поддон, прочищать радиатор.
    2. Зимой автомобиль с АКПП долго прогревается из-за большого объёма масла.
    3. Низкий КПД и медленный разгон из-за потерь в гидротрансформаторе.
    4. Переключение передач происходит рывками.

    АКПП зимой долго греется

    Срок службы коробки автомата

    Ресурс АКПП составляет 150 тыс. км гарантировано, но обычно больше — 250 — 300 тыс. км. При условии контроля уровня и состояния масла, правильной эксплуатации машины.

    Рейтинг
    ( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: