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).

Как устроен вариатор

Вариатор — особый подвид автоматических коробок передач. Придуманный много лет назад, распространение он получил только сейчас.

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно . В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый. Посмотрим, как он устроен.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй — с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история — пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр «карандашей» у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Изменяя радиус огибания ремнём ведущего и ведомого шкива, можно плавно менять передаточное отношение.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка «автомат». Ещё в этом случае можно переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками.

Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3, V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор . Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа.

Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

АКПП типа вариатор (CVT) — принцип работы, слабые места. Инструкция — как «убить» вариатор.

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор, Бесплатная диагностика АКПП и эвакуация. Онлайн консультации. Особые условия для D2.
Москва, Россия

Автомобилей с вариаторами все больше на наших улицах. Этот тип трансмиссии имеет свои сильные и слабые стороны по сравнению с классическим гидро автоматом. CVT — трансмиссия проще и дешевле в производстве. «Переключение передач» — бесступенчатое. Хотя на самом деле — в вариаторе — нет «ступеней». Происходит плавное изменение передаточного числа.
Кратко рассмотрим устройство современного вариатора.

Упрощенно, большинство современных клиноременных вариаторов включают в себя механическую часть, которая состоит из двух раздвижных конусных шкивов и металлического клинового ремня. Именно поэтому такой вариатор называют клиноременным. Передаточное число трансмиссии изменяется за счет сдвигания/раздвигания шкивов. Также, к механической части относится механизм переключения заднего хода.

Типичный вариаторный ремень показан на фото ниже

Ремень состоит из пакета стальных лент и надетых на них металлических пластин. В результате получается гибкая ременная передача.

Управляет механической частью электрогидравлический блок, в просторечии «гидроблок» . В состав ряда вариаторов также может входить гидротрансформатор для передачи крутящего момента от двигателя. Гидроблок, гидротрансформатор и механизм заднего хода — все эти узлы довольно надежны и редко выходят из строя «просто так, по старости».

Для понимания принципа работы вариатора, для начала — вспомним… велосипедную цепь. Крутим педалями большУю шестерню, вращение передаётся на малую шестерню. И при этом, малая шестерня вращается быстрее, пропорционально разнице в диаметрах шестерен.
В варианторе — два шкива, между которыми натянут ремень. Шкивы могут менять диаметр вращения по которому проходит ремень. Таким образом — можно менять передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.
Диаметр вращения ремня на каждом из валов — меняется плавно. Если конусы ведущего вала — СЖИМАЮТСЯ — ремень перемещается к внешней стороне своеобразного шкива. При этом — шкивы ведомого вала — раздвигаются. И наоборот.

Ремень — наборный, состоит из стальных пластин. Передача вращения от шкива к ремню происходит за счет ТРЕНИЯ стальной поверхности шкивов о боковую поверхность стального наборного ремня.

Как показывает практика, самым слабым узлом вариатора является ремень. на втором месте — шкивы.

В процессе работы ремень испытывает большие нагрузки. Именно поэтому некоторое время назад вариаторы устанавливали в основном на микролитражки. Со временем ремни стали надежнее.Но часть конструктивных особенностей — устранить нельзя по определению. Например, ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных.
Другими словами, при сильных рывках в трансмиссии он может порваться, что нередко и происходит. На фото ниже показан порванный ремень. Видим, что от повышенных нагрузок рвутся боковые стальные наборные ленты, и ремень рассыпается.
Ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных, т.е. различных рывков в трансмиссии. Такие рывки возникают при резком старте, при пробуксовках, раскачке вперед-назад и т.д.

Так как обрыв ремня происходит во время работы трансмиссии, элементы ремня тут же попадают в движущиеся детали трансмиссии, и владельцу очень повезет, если на шкивах при этом не образуются задиры, а приводные валы не заклинит. Ниже показаны детали порванного ремня внутри вариатора.

А теперь внимание! — анти«инструкция» для тех, кто хочет поскорее убить свой вариатор :))), что нужно делать:

1. У вас должна быть динамичная манера вождения: резкие старты со светофора, выезд с примыкающей дороги с пробуксовкой колес и т.д.
2. Застряв в снегу или грязи, выбирайтесь из дорожного плена с помощью раскачки вперед-назад. Чтобы побыстрее убить вариатор, паузы между переключениями нужно делать как можно меньше. Как вариант — долго и резко буксуйте.
3. Аналогично, паркуясь или маневрируя, не дожидайтесь полной остановки автомобиля, переключайте режимы вперед-назад прямо в движении.
4. Никогда не отказывайтесь, если вас просят помочь выдернуть другой автомобиль из грязи/снега или отбуксировать его на тросе.
5. Смело запрыгивайте на придорожные бордюры. Эти удары распределятся равномерно между подвеской и трансмиссией.
6. Не обращайте внимание на рекомендуемые заводом спецификации рабочей жидкости. Если написано на канистре CVTF (т.е. жидкость для вариатора) — смело заливайте, спецификации придумали трусы. А если после этого в трансмиссии появились рывки, компенсируйте их манерой вождения (см. п.1).
7. Как можно реже меняйте жидкость в вариаторе, а еще лучше никогда. Это позволит накопить деньги на будущий ремонт агрегата.
8. Никогда не прогревайте автомобиль перед поездкой, особенно при минусовых температурах. Время, сэкономленное на прогревах вариатора, можно будет использовать для его ремонта.

Вот такие нехитрые рекомендации позволят довольно успешно прикончить эту простую и в общем-то неприхотливую трансмиссию. .

Компания ZFcenter выражает благодарность нашему подписчику petrovich35 за основную идею и материалы для данной статьи.

Меняйте масло вовремя, не доводите до критического износа, и будет Вашей коробке счастье!

Надеемся, статья была интересной и познавательной.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересную и полезную информацию!)

Капитальный ремонт АКПП BMW, Audi, Land Rover, Jaguar, Volkswagen, Jeep, Cadillac, Infiniti, VOLVO, Renault, TOYOTA. Бесплатная диагностика АКПП. Онлайн консультации. Бесплатная эвакуация.
Москва

Наша страница на DRIVE2:

Комментарии 102

Для чего эта пробка нужна? Под шестигранник, оттуда тоже сливается жидкость если открутить ее, jf015

Можно задать вопрос про вариатор?

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор

Это инструкция как убить любую трасмиссию)
Еще за температурой бы не следить)

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор

Ремень в вариаторе по сути конечно не растягивается в полном смысле этого слова. Но износ элементов цепи может приводить к некоторому удлиннению. Но основная проблема не эта. основное — изменение силы сжатия конусов что приводит к пробуксовке

Забыл написать главное) может я пропустил, но передача момента осуществляется не как у велосипеда, там цепь да тянется, в современных вариаторах ремень толкает ведомый конус! Так что рястягиватся ничего не может!

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор

совершенно верно. и про растяжение ремня — речи нет.да он и не растягивается. а может порваться

Боюсь вариаторы как змей. Ну их … хоть цепные, хоть ременчатые. Гидротрансформатор соленоидами надёжней их

вариатор зло!
никчемная трансмиссия на которой ничего нельзя, береги ее и относись как к целке, прогревай на холодную не наваливай, не перегревай, долго на одной скорости по трассе не ездий, не буксуй никого не дергай прицепы не таскай на бортик задним ходом особенно не запрыгивай, с места резко не стартуй
да нафиг такая коробка нужна? ну да пенсам или бабам по супер маркетам ездить сойдет на тачках типа матиз
но на кой хрен эти варики на паркетники суют я не понимаю

Побуксовал в снегу, теперь по резком старте или пробуксовки появляется резкий шум в вариаторе, я бы сказал даже скрежет((( ремень или гидроблок? Вариатор к310 и к чему готовиться?

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор

если скрежет из вариатора — то точно — ремонт как минимум.

Приобрел новый Ниссан Теана j33 CVT 2,5 в 2014 году, сейчас побег 107000 км, первый раз поменял масло в вариаторе с заменой фильтра (без замены родной прокладки, хотя купил, на мастер сказал, что новая хуже родной с завода) на 98000 км (теперь планирую менять каждые 30000 км пробега) . Стиль езды за все время, обычный, под настроение, могу дать копоти, поездить и агрессивно, и спокойно. Никогда никого не буксировал, грузы не таскал на прицепе конечно, с толкача не заводил, не тросе автомобиль не прикатывал)) это надо
быть идиотом)). Несколько раз буксовал в снегу, застревал, во дворе при снегопаде, но при малейшем, выше должного временного пробуксовывания, мой CVT впадает сам в стопор, и дави не дави газ, он не реагирует, тем самым сам себя спасает, так CVT ведёт себя и на пыли летом, и на трамвайных резиновых переездах при пробуксовке, это может напрячь в начале вождения на CVT, когда хочешь перекресток перескочить, а авто втыкает на месте и не реагирует на акселератор, и медленно катится, но потом ты об этом знаешь и выбираешь свой режим вождения, даже CVT в этом плане дисциплинирует водителя. В обще начитавшись ужастиков про вариатор, про замену масла на 30-40 т км пробега, иначе кирдык вариатору, решил проверить свой вариатор на пробеге где-то в районе 90000 км, купил ELM328 wi fi свисток, и скачал платное CVTz50 приложение на свой андроид, прочитав руководство, приступил к тестированию, датчик старения масла вариатора тогда показывал 2400 единиц из 10000 по моему, ничего не говорящая величина)) остальные параметры были в норме при испытании, Разгон до 60 км/ч и плавное торможение на прогретом двигателе и вариаторе, показатели были в норме основное первичное давление МПа, при полной остановке у меня был 0, 53 -0,51, никаких ошибок ничего критического за время пути от Орла до Москвы даже специально вешал планшет и тестил CVT на всем протяжении 400 км туда и обратно, все гуд. Мало доверяю электронным примочкам, но для успокения души, пользуюсь теперь CVTz50 с частой периодичностью, на стекле висит небольшой планшет, как борт компьютер теста вариатора)). Вариатор это конечно комфорт, плавность, динамика, Powershift, DSG, такого не выдает, ездил и на Форд, и Шкода, и Фольксваген, не то что-то. CVT это конечно для респектабельного спокойного водителя, вариатор не подойдёт для любителей агрессивной манеры езды, и любителя крутящего момента, но это не значит, что вариатор тупой, вариатор и на старте, и на крейсере очень динамичен. Что касается надёжности и обслуживания, т.е. денежного вопроса, у моего друга на Ниссан Х траил 2012 г.в. вариатор отпахал 180000 км, а это рыбалка, это бездорожье, и это буксование, и прочие агрессивные моменты для вариатора, как собственно для любой КПП, так вот ремонт полная замена конусов, ремня, редукционного клапана в гидроблоке, валы, шестерни, фрикционы и прочее, в общем поменяли все по ходу кроме корпуса, и механизма задней скорости, обошлось 135000 руб в Москве в месте с работой. У другого моего товарища, на Фольксваген Джетта 2013 г.в. На пробеге 140000 км, гавкнулась DSG 100 тыров, а гавкнулся вроде как диск)) ‍♂️…не знаю, по мне так, попу по городу возить, ну на дачу доехать даже, вариатор так самое то!

2. Застряв в снегу или грязи, выбирайтесь из дорожного плена с помощью раскачки вперед-назад. Чтобы побыстрее убить вариатор, паузы между переключениями нужно делать как можно меньше. Как вариант — долго и резко буксуйте.
Капец я именно так и делал, теперь при трогании дикая вибрация вариатора, что могло полететь в нем?

Заводской ремонт АКПП за 1-3 дня. Гарантия 1-2 года без ограничений. Бесплатная диагностика АКПП. Бесплатный эвакуатор

Источник https://vvm-auto.ru/publikatsii/1127-cvt

Источник https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html

Источник https://www.drive2.ru/o/b/543101295712536753/