CVT коробка передач — что это такое, плюсы и минусы
У многих современных авто установлена CVT коробка передач, что это такое знают не все автолюбители, так как привыкли сталкиваться с механическими или автоматическими КПП.
CVT коробка передач — что это такое
На новых автомобилях кроме механической и автоматической, часто используют CVT коробку. В народе она называется вариатором.
Аббревиатура CVT означает непрерывно меняющаяся передача, то есть другими словами — это бесступенчатая трансмиссия.
Здесь нет фиксированных положений шестерен, так как постоянно выбирается оптимальное передаточное число.
КПП используется для того, чтобы при постоянных оборотах двигателя, можно было менять скорость движения.
Отношение между скоростью вращения коленвала и колес автомобиля характеризуется передаточным числом.
Основное преимущество такого решения в том, что оно позволяет максимально эффективно использовать мощность двигателя, при этом потери крутящего момента сводятся к минимуму.
Если на авто с механической трансмиссией, чтобы изменить скорость движения, надо переключаться вручную, то в случае с CVT, это происходит постоянно и без вашего участия.
Так как здесь нет шестерен, поэтому при изменении скорости, не происходит рывков.
Чтобы ответить на вопрос, CVT коробка передач, что это такое и в чем ее преимущество перед автоматической КПП, надо сказать, что вариатор обеспечивает плавный разгон, он происходит намного быстрее, чем при использовании автоматической КПП.
В этом случае, обороты двигателя практически одинаковые и не происходят их перепады от максимальных до минимальных значений.
Вариатор очень точно подбирает передаточное число, которое зависит от того, ускоряетесь вы или замедляетесь, поэтому стиль езды будет более ровным, нагрузка на двигатель уменьшается и снижается расход топлива.
Раньше вариаторы использовались только на скутерах, но сейчас они устанавливаются как на легковых автомобилях, так и на громоздких кроссоверах.
Существует три их вида:
Первые два типа являются более распространенными, на сегодняшний день вариаторные КПП устанавливают на своих автомобилях такие производители как Mercedes-Benz, Nissan, Ford, Subaru, Audi, Honda и другие.
Принцип работы
Если говорить о том, как выглядит самый простой вариатор, то это будет два раздвижных шкива, которые между собой соединяются и взаимодействуют при помощи ремня, имеющего клиновидную форму.
В автомобиле этот узел имеет более сложную конструкцию, так как он должен обеспечивать движение назад и пониженные передачи.
Клиноременная конструкция в своем составе имеет такие элементы:
- раздвижные шкивы, они находятся на одном валу, и приводятся в действие гидроцилиндрами. Раздвигаются шкивы в зависимости от частоты вращения коленвала или они действуют по сигналу, приходящему из блока управления;
- клиновидный ремень, эта деталь состоит из двух металлических лент со стальными пластинами. Вверху пластины имеют вид конуса, они плотно соприкасаются между собой, внизу у них есть пазы;
- гидротрансформатор преобразует и передает крутящий момент, что позволяет автомобилю плавно начинать двигаться;
- при помощи дифференциала, крутящий момент равномерно распределяется на ведущие колеса;
- для обеспечения движения задним ходом, есть планетарный механизм, с его помощью вторичный вал может вращаться в обратном направлении;
- для обеспечения давления рабочей жидкости, есть гидронасос, в действие он приводится гидротрансформатором. Рабочая жидкость подается под давлением, благодаря чему в работу вступают гидроцилиндры;
- для контроля за работой указанного агрегата, существует блок управления, это микропроцессорное устройство. Оно учитывает такие показатели как положение коленвала, расход топлива и т.д., в соответствии с полученными показателями, корректируется работа механизма.
Отличие тороидного типа в том, что в нем есть два клиновидных диска, один из которого ведомый в другой ведущий.
Между дисками установлен специальный ролик, он может поворачиваться относительно горизонтальной оси и в то же время, ролик может двигаться вертикально вверх и вниз.
Во время перемещения ролика, он соприкасается с участками дисков, имеющих разные диаметры.
Для получения низшей передачи, ролик движется между малым диаметром ведущего и большим диаметром ведомого диска.
Если диаметр ведущего шкива становится большим, а у ведомого шкива диаметр будет маленьким, то получается противоположное соотношение.
Для работы вариатора тороидного типа требуется специальная смазка, его стоимость значительная, поэтому он менее популярен, по сравнению с конструкцией клиноременного типа
Работа клиноременной вариаторной коробки
Когда увеличиваются обороты, начинает работать гидротрансформатор и он передает вращение на первичный вал и ведущий шкив.
Под действием гидроцилиндров, его щеки начинают сужаться, поэтому трение между ними и ремнем увеличивается.
Это приводит к тому, что вращение передается на ведомый шкив и вторичный вал. В это время, ведомый шкив имеет максимальный диаметр, поэтому получается самая низкая передача.
Когда вы увеличиваете обороты двигателя, диаметры шкивов меняются, благодаря чему меняется и скорость движения.
Ведомый вал передает вращение на дифференциал, который распределяет крутящий момент равномерно на оба ведущих колеса.
Когда задействуется планетарный механизм, вторичный вал начинает двигаться в реверсивном направлении, что обеспечивает движение задним ходом.
Управление изменением диаметров шкивов происходит при помощи системы управления.
Такая конструкция вариатора обеспечивает плавное движение, во время езды не возникает никаких рывков, благодаря чему экономится топлива.
Система управления выбирает оптимальный режим работы мотора и в соответствии с ним, регулирует диаметры шкивов.
Некоторых водителей, которые пересели на авто с вариатором, не устраивало то, что нет характерного изменения работы двигателя, когда происходит смена передаточного числа. Разработчики решили эту проблему и создали условно-ступенчатое переключение.
Теперь в начале движения надо включить первую передачу, когда достигаются определенные обороты, рычаг передвигают на следующую.
Блок управления запрограммирован на определенные передаточные числа и создается впечатление, что вы едете на авто с механической КПП. Если вы переходите в автоматический режим, то всю работу выполняет электроника.
Чтобы включить пониженные передачи, рычаг ставится в соответствующее положение и тогда повышенные не включается, даже когда двигатель работает на высоких оборотах.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы конструкции
Ни механическая, ни автоматическая трансмиссия, не могут обеспечить такую плавность хода как вариаторная конструкция.
Это связано с тем, что в CVT конструкции просто нет ступеней. Многие авто имеют подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключаться в ручном режиме.
Это обеспечивается электронной системой управления, которая регулирует фиксированные соотношения диаметров обеих шкивов.
При помощи данной конструкции происходит оптимальное использование мощности мотора, поэтому достигается его максимальное КПД, что приводит к меньшему расходу топлива.
Но не стоит ожидать значительной экономии, автомобили с вариаторами по сравнению с теми, у которых автоматическая КПП, расходуют не намного меньше топлива.
Если сравнивать с авто, у которых автоматическая коробка, то разгон у вариатора будет незначительно быстрее, правда происходит все более плавно.
С вариаторной коробкой, двигателю не приходится развивать максимальные обороты, поэтому он работает тише.
Водители, которые пересели на такие авто с других видов КПП, сначала будут чувствовать себя немного странно и неуютно.
Так как двигатель не работает на максимальных оборотах, он меньше изнашивается и соответственно увеличивается его ресурс.
Вес такой коробки меньше чем автоматической КПП, благодаря тому, что в ее составе меньше деталей;
Несмотря на большое количество преимуществ, у CVT коробки есть и некоторые недостатки, о которых необходимо знать.
Это самый главный ее недостаток. Из-за сложности конструкции, механизм работает недолго.
Если вы решили покупать авто бывшее в употреблении с пробегом сто и более тысяч километров, то лучше всего приобретать те, которые имеют механическую или автоматическую КПП, так как на ремонт и обслуживание вариатора в этом случае придется тратить большие средства.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы такого решения указывают на то, что если вы хотите ездить плавно, комфортно и не боитесь значительных затрат на обслуживание и ремонт, является самой современной среди имеющихся предложений.
Выводы
CVT обеспечивает высокую динамику, плавность хода автомобиля, но не позволяет ездить в агрессивном стиле и требует значительных средств на свое обслуживание.
Если вы аккуратный водитель, любите динамичную, а не спортивную езду, не любите резких ускорений и торможений, то для вас лучшим выбором будет автомобиль с CVT коробкой.
Для людей, предпочитающих спортивный стиль езды или для тех, кто приобретает машину бывшую в употреблении, лучше всего покупать авто с механической или автоматической КПП.
Несмотря на то, что у вариатора высокая стоимость, он требует более качественного обслуживания и не позволяет агрессивно ездить, он становится все более популярным.
Чаще всего такие авто покупают женщины, люди пожилого возраста, а также те люди, которые предпочитают спокойный, комфортный, безопасный и экономный стиль езды, при этом они смогут экономить средства на покупке топлива.
CVT она же вариаторная коробка передач — принцип работы
Сложно представить нынешние автомобили без автоматической кпп, но новинкой стало установка CVT кпп. Более известна как вариаторная коробка передач. Разновидности названия, как устроена и работа вариаторной коробки. Сложно представить нынешние автомобили без автоматической кпп, но новинкой стало установка CVT кпп. Более известна как вариаторная коробка передач. Разновидности названия, как устроена и работа вариаторной коробки.
Многие производители автомобилей стали выпускать как минимум несколько моделей, укомплектованных коробкой CVT. В простонародии она известная как вариаторная коробка передач или вариатор.
Что такое CVT коробка передач
Главным преимуществом вариатора относительно других кпп является максимально эффективное использование мощности агрегата автомобиля, с минимальными потерями крутящего момента. Это достигается за счет оптимального равновесия нагрузки на коленчатый вал и сам автомобиль. В результате такого соотношения достигается высокая экономия топлива. Так же благодаря CVT коробки передач отсутствуют рывки во время переключения передач, отсутствие шума при передвижении и увеличение комфорта.
Первые вариаторы устанавливались только на легковые автомобили, так как технология и мощность CVT коробки передач были ограниченными. Но как результат технического прогресса, мощность вариатора увеличилась, и это позволило устанавливать её на более громоздкие кроссоверы.
Что касается минусов вариатора, то можно отметить в технологической сложности конструкции. Специалисты выделяют всего три вида вариаторной коробки передач. Первый и самый распространенный это клиноременный вид, второй вид – тороидный и третий вариант это клиноцепной вариатор.
Больше всего популярность завоевали первые два вида. С истории известно, что в 1959 году на легковой автомобиль производителя DAF впервые был установлен клиноременный вариатор. Его наследник тороидный вариатор был испробован впервые в 1984 году компаниями Ford и Fiat. Многие производители сейчас используют данную технологию, называя её по-своему.
- Компания Mercedes-Benz назвала Autotronic;
Кроме вышеупомянутых компаний, CVT коробка передач устанавливают на машины компании Chrysler, Mini, Fiat, Mitsubishi, Opel и другие. Если же брать тороидный вариант, то самой известной считается Extroid, от производителя Nissan.
Устройства и механизмы CVT кпп
Если сравнивать уже известные коробки передач, чтоб понять, что оно такое вариатор, то система ближе по своему принципу работы и устройству к автоматическим коробкам передач. Чтоб передать крутящий момент или разъединить вариатор от агрегата машины используются разнообразные виды сцеплений.
Так для вариаторов Transmatic используется центробежное автоматическое сцепление. Для вариаторов типа Hyper используется сцепление электромагнитное, в основе которого лежит электронное управление.
Более сложный механизм CVT коробки с электронным управлением, на основе многодискового мокрого сцепления используется для вариаторов типа Multimatic и Multitronic. Самый последний это гидротрансформатор, его устанавливают на вариаторные коробки передач Xtronic, Autotronic, Ecotronic, Multidrive, Lineartronic и Extroid).
Не одним сцепление данная коробка отличается от другие уже известных кпп. Кроме вышеперечисленных устройств, для передачи от двигателя крутящего момента используются и другие механизмы. Как пример это:
- механизм для разъединения кпп от двигателя (более известное как нейтральное положение кпп);
На первый взгляд, казалось бы, сложного нечего нет, переключил рычаг коробки передач и езжай. Но если посмотреть подробно, то CVT коробка весьма сложный механизм. Рассмотрим более детально принцип работы трех видов вариаторных кпп.
Клиноременная CVT коробка передач
Как правило, в основе клиноременной CVT коробки передач лежит одна, очень редко две передачи на основе ремня. Главным элементом является клиновидный ремень, который соединяет два шкива. Шкив из себя представляет конический диск, в паре шкивы раздвигаются или сдвигаются, в результате меняется диаметр. Чтоб сблизить конусы используется центробежная сила, давление гидравлическое и пружины.По технологии угол наклона конических дисков должен быть 20°. Благодаря такому наклону ремень с минимальным сопротивлением перемещается по поверхности шкива. Минусом первых вариаторных кпп было их недолговечность. Первые варианты в среднем были рассчитаны на 50000 км., а это очень мало. Получается, что двигатель отходи в два раза больше (как минимум), а коробку передач дважды понадобится ремонтировать.
Еще одним минусом была недостаточная гибкость, узкий диапазон и непредвиденные ситуации с резиновым ремнем.
Современные вариаторы куда сильней и долговечней. Вместо резинового ремня как раньше используется гибкий ремень, в основе которого лежат металлические полоски. Его изготавливают из нескольких полосок стали, которые связаны между собой с помощью вставок с фаской в виде бабочки.
Крутящий момент передается благодаря силе трения между ремнем и боковыми частями шкивов. По утверждениям производителей, такие ремни имеют большой срок эксплуатации, гибкость и низкий уровень шума. Именно такая металлическая конструкция детали дала путь в широкое применение CVT кпп в автомобильной промышленности.
Весь принцип работы клиноременной CVT кпп состоит в синхронном и правильном изменении диаметров шкивов зависимо от состояния работы двигателя. Специальный привод изменяет диаметр шкива. По правилам, при старте движения ведущий шкив автомобиля имеет наименьший диаметр. Во время набора оборот двигателя и ускорения автомобиля, шкивы меняют диаметр, так ведущий шкив становится больше в диаметре, ведомый шкив наоборот уменьшается в диаметре.
Клиноцепная вариаторная коробка передач
В предыдущем варианте CVT коробки использовался ремень, в клиноцепной коробке передач используется металлическая цепь. Примером такой кпп можно считать Lineartronic и Multitronic. Сама металлическая цепь состоит из пластин соединенных специальными осями. Плюсом такой цепи является большая гибкость. В отличии от ремня, крутящий момент передается торцевой частью цепи в местах контакта с коническими дисками.
Сами конические диски сделаны с высокопрочной стали, с которой делают подшипники. Благодаря использованию такой технологии, потери мощности при передаче будут минимальными, а коэффициент полезного действия будет максимальным. Принцип передачи крутящего момент аналогичный, как и на основе ремня.
Тороидная CVT коробка
Сравнивая тороидную CVT коробку с предыдущими двумя типами, можно сказать, что этот вариант существенно отличается по конструкции. Вместо шкивов, в основе лежат сферических два соосных вала, между ними расположены (зажаты) ролики.
Меняя положение роликов, меняется и передаточное число в вариаторе. Крутящий момент передается за счет трения рабочих поверхностей роликов и валов. Детали изготавливаются из самой прочной стали, соответственно и цена автомобиля с такой кпп будет подороже, чем на основе ремня или цепки.
Плюсом такой CVT коробки считается долговечность и максимальная передача крутящего момента.
Принцип работы вариаторной кпп
Так уже устроена вариторная коробка передач, что крутящий момент может передавать только вперед, то есть реверсное движение CVT коробка самостоятельно обеспечить не может. Для этого стали применять дополнительные механизмы в коробке передач, как правило, используется планетарный редуктор. Его устройство и принцип работы аналогичен, как и в автоматической коробке передач.
Как правило, в CVT коробках передач применяется электронная система управления, она отвечает за синхронную смену диаметров шкивов в зависимости от работы двигателя. Когда один шкив увеличивается в диаметре, другой синхронно будет уменьшатся в диаметре. Так же система управляет одним из видов сцепления, или планетарным редуктором.
Управления вариатором начинается с рычага селектора, аналогично устройству автоматической кпп. В современных CVT коробках передач может быть выбран режим выбора фиксированного передаточного числа, аналогично функции Tiptronic. В большей части эта функция рассчитана на психологию водителя, чтоб позитивно воспринималась постоянная частота нагрузки двигателя при разгоне.
Видео принципа работы CVT коробки передач:
Коробка вариатор (CVT) – много плюсов и один недостаток
Автор: Валерий Моторин Раздел: СБОРНИК
Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и — что еще хуже – иногда они ломаются.
CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор — во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.
Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.
При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.
Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.
Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).
Данное решение используется с 2005 года в автомобилях Audi, оснащенных бесступенчатой трансмиссией Multitronic. В обычном режиме коробка ведет себя, как классический вариатор, т.е. поддерживает высокие обороты при разгоне. А работу «автомата» CVT имитирует только после перехода в спортивный режим.
Конструктивные особенности
Вариаторы, условно, можно разделить на две группы: со стальным ремнем и цепью. В бесступенчатых трансмиссиях присутствует и гидротрансформатор. Он нужен, прежде всего, для старта с места. Примечательно, но Multitronic обходится без него. В этих коробках используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик.
Коробка вариатор имеет ряд серьезных ограничений, которые инженеры пока так и не смогли обойти. Например, по конструктивным причинам, ни цепь, ни, тем более, стальной ремень не в состоянии передать высокий крутящий момент. Из-за этого область применения CVT в настоящее время ограничена максимальным крутящим моментом двигателя на уровне 350-400 Нм. Впрочем, этот порог перекрывает показатели многих современных двигателей. Тем не менее, в Audi уже начинают отказываться от использования бесступенчатых коробок « Multitronic ».
В тоже время, другие производители упорно работают над усовершенствованием конструкции вариатора. Так Subaru демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой коробкой CVT (например, Linear tronic для Levorg).
Источник https://autocentrum.ru/articles/18250-cvt-korobka-peredach-chto-eto-takoe-plyusy-i-minusy.html
Источник https://fastmb.ru/auto_shem/1259-cvt-ona-zhe-variatornaya-korobka-peredach.html
Источник https://vvm-auto.ru/publikatsii/1127-cvt
