# 138 Вариатор — что это такое и с чем его едят
Всё чаще и чаще от «знатоков» слышу выводы о том что вариатор это фигня и т.д. Давайте сначала разберемся что такое вариатор и из чего он состоит.
1. Устройство коробки
Коробки мультитроник принципиально отличаются от других видов автоматизированных коробок (автомат, робот). В отличии от мультитроника в них имеется определенное количество фиксированное количество передач (в зависимости от коробки) В мультитронике передаточное число изменяется плавно в больших пределах и передачи на типтронике эмулируются электроникой автомобиля.
Принцип действия вариатора следующий:
Имеется первичный и вторичный вал, на каждом из которых находиться две тарелки, которые обращены выпуклыми частями друг к другу. Между этими тарелками зажата цепь, которая цепляется за гладкую поверхность тарелок трением. Так и происходит передача крутящего момента. Изменение передаточного числа происходит путем схождения-расхождения тарелок. Например, в начале движения цепь на вторичном валу вращается по самому внешнему краю тарелок на первичном близко к оси, а при дальнейшей работе коробки тарелки на вторичном валу расходятся, цепь проваливается ниже, а на первичном валу синхронно сходятся, цепь поднимается выше, так меняется передаточное число. При таком простом принципе работы, огромная работа лежит на электронике, которая синхронно управляет тарелками и обеспечивает легкое качение вперед на холостых, а назад чтобы не катилась и т.д.
Из чего же она всетаки состоит?
Конструктивно всю коробку можно разделить на 4 части. Это входной вал, сам вариатор, гидроблок с насосом и электронный блок управления.
Гидротрансформатора в мультитронике нет, его функцию выполняет входной вал (сцепление, передок). Он состоит из двух многодисковых мокрых сцеплений — отдельно для движения вперед и назад и планетарной передачи для изменения направления вращения при движении назад. В одном довольно компактном корпусе. На выходе он имеет шестерню, приводящую первичный вал вариатора. Эта пара шестерен определяет входное передаточное число коробки, т.е имеет разное количество зубьев.
Что же делает передок? Он обеспечивает плавное качение без нажатия на газ, почти полностью отпускает муфту при стоянии, не дает катиться назад при уклоне, и т. д. Все это управляется электроникой, через гидравлический блок. При отказе электроники ничего не работает- машина не тронется. Также передок постоянно крутит масляный насос, посредством отдельной маленькой шестерни.
При трогании начинают зажиматься фрикционы, при оборотах двигателя 1200-1800 передок работает на частичном сцеплении (проскальзывает). Этот момент наиболее важен — при износе фрикционов при этом наблюдается дергание, вибрация автомобиля. Вначале все передки имели 6-дисковое сцепление, были частые нарекания на ресурс его службы, сейчас на мощные моторы и дизеля ставиться 7-дисковое сцепление. Сами передки абсолютно одинаковы у всех коробок и отличаются только числом зубьев на шестерне.
Сам вариатор (серединка). Это собственно говоря сама коробка. Она представляет из себя массивный корпус, который состоит из двух примерно равных половинок, скрепленных на болтах поперек. Поддона в коробке нет! Внутри находиться первичный вал, который через шестерню приводиться от сцепления и вторичный вал, расположенные параллельно, на котором сидит шестерня редуктора (главной пары). Каждый вал представляет из себя ось, на которой находятся две тарелки, одна из которых неподвижна и является частью вала, а вторая может двигаться, приводимая давлением жидкости. Между валами — цепь. Немцы очень гордятся своей цепью, которая в отличии от ремня, стоящего на японских вариаторах, гораздо более гибкая, то есть может менять передаточное число в больших пределах (в 6 раз) и держит нагрузку более 300 НМ. Цепь цепляется за тарелки только бочками своих штифтов. У тарелок есть преднатяжение пружинами, которое определяет исходное положение цепи. Цепи бывают двух видов: толщиной 38 и 34 мм. Новые цепи ставятся на некоторые вариаторы с 2006 года. Из интересных особенностей мультитроника можно отметить датчик крутящего момента от двигателя, который представляет из себя систему подвижных механических деталей, посредством которой усилие, приложенное к приводной шестерне преобразуется в изменение рабочего давления жидкости и может быть измерено одним из датчиков давления. Через эту систему происходит адаптация коробки.
Вот и все устройство данной коробки. Кроме этого внутри только доп. элементы- разные пластмассы, успокоители, несъемный фильтр и трубки по которым идет жидкость под давлением. Важен эжекционный насос (пластиковая деталь), служащий для охлаждения сцеплений, конструктивно в нем находится канал подачи давления на переднее сцепление. Одна из частых неисправностей мультитроника связана с этой деталькой.
Интересна устроена система циркуляции масла. Во внешную магистраль (к радиатору, внешнему фильтру) масло идет только при остановке и медленном разгоне машины, когда коробка холодная, во внешную магистраль масло вообще не идет.
То, что находиться внутри этого корпуса, VAGом не предусмотрено ремонтировать, запчасти частично отсутствуют.
Гидроблок, насос. Функции гидроблока — включение сцепления вперед — назад, регулировка давления сцепления, охлаждение сцеплений, управление вариатором. Насос крепиться прямо на гидроблоке и как отдельная деталь не поставляется. Приводится насос шестерней на длинном валу, который идет сквозь всю коробку к входному валу. Сам гидроблок очень компактный и содержит всего три соленоида (один — аварийный сброс давления, два другие –регулировка давления сцепления и вариатора соответственно), еще 9 различных клапанов и механический плунжер выбора передачи (вперед-назад), управляемый рычажком от селектора.
Электронный блок управления находиться внутри коробки под задней крышкой и “плавает” в масле. Он крепиться непосредственно на гидромодуле, его контакты замыкаются с контактами на соленоидах без проводов. Кроме управления соленоидами, прямо в самом электронном блоке находятся датчик температуры, два контактных датчика давления, датчики частоты вращения валов на длинных отростках- они снимают показания с контактных магнитных колец, сидящих на валах. Сам блок представляет из себя гибридную микросхему на большой керамической пластине с микромонтажем. Ни одного проводка или отдельного датчика в коробке нет. Кроме этого на электронном блоке находится датчик положения селектора выбора передачи. Сам селектор в салоне соединяется с коробкой только механически, тросом, приводящим плунжер на гидроблоке и гребенку с магнитами, движущимися вблизи датчика положения селектора на датчиках Холла.
2. Замена масла в вариаторе
В отличии от традиционных автоматов, коробки мультитроник требуют регулярной замены жидкости через каждые 60000 км. (Если менять немного чаще, то это еще лучше) Используется только оригинальная жидкость AUDI G052180A2! На замену идет примерно 5 литров. Фильтр не меняется (в коробке два фильтра — один находиться внутри корпуса коробки, его замена невозможна без разборки агрегата, второй является частью трубки охлаждения, идущей к радиатору) — он меняется только по показаниям.
Перед заменой жидкости, Audi рекомендует «промыть» коробку, поднять машину на подъемник, завести двигатель. Селектор в положении Tiptronic, и начиная с 1 передачи до высшей переключать вверх, делая легкое ускорение на каждой. Также вниз. Не превышать 50 км/ч. Затормозить, селектор на R и разгон до 20 км/ч. Затормозить и селектор на D. Так повторить 5 раз. Потом на P, глушить мотор и сливать жидкость.
Внизу коробки находятся две пробки под спецключ – он продается в инструментальных магазинах, служит для слива (с этой пробкой нужно быть осторожным, так как в старых коробках она алюминиевая и ее можно сорвать), вторая пробка – под шестигранник для залива (отверстие с контролем уровня).
Откручиваете сливную пробку-жидкость сливается, закручиваете обратно. Для достижения правильного уровня масла, залив желательно проводить при теплой на ощупь коробке, открутив заливную пробку, подходящим шприцом заливаем жидкость, пока она не потечет обратно. Идеально подходит пластиковый шприц на 0.5 литра, который продается в магазинах запчастей. Диаметр его носика идеально соответствует диаметру заливного отверстия. Должно залиться около 4-4.5 литров. После этого заводите двигатель и доливаете жидкость, пока она опять не потечет. После, прогоняете селектор по всем положениям, ставите на P, еще доливаете и проверяете уровень. Контроль уровня должен должен производиться при температуре примерно 30-40 градусов.
Проверить уровень масла в мультитронике реально только путем пробного долива. То есть, на теплой коробке (важно) и заведенном моторе, лучше при включенной передаче откручивается заливная пробка. Из нее всегда сольется немного масла накопившегося в колодце, до 50 мл. Если слилось существенно больше, значит был перелив. Далее, пытаемся долить масло, пока оно не потечет обратно- это и будет недостающее количество.
Также приблизительно определить уровень масла можно по объему слившегося масла с коробки через сливную пробку (например при замене масла). Должно сливаться 4.5 – 5.0 литров. Недостаток от 0.5 литра виден.
Очень редко проблемы с мультитроником связаны с недостаточным уровнем масла. Нехватка 1 – 2 литров никак не отражается на работе коробки. Только при недоливе от 3 литров начнутся какие-то симптомы и проблемы.
Итак, в данной статье было изложено устройство коробки и ее обслуживание (замена масла).
Теперь кратко подведем вариант всего изложенного.
Минусы коробки:
— требует внимание к себе (регулярная замена масла по регламенту и только оригинал)
— не любит когда на ней вваливают с места (особенно ей не нравятся любители «дать с лаунча»)
— в некоторых коробках при пробеге около 100-120 тыс из за перегрева выходит из строя ЭБУ вариатора. (решается пропайкой контактов ЭБУ- цена вопроса с заменой масла около 20 тыс. руб.)
Плюсы коробки
— обслуживание авто дешевле (пополнительная нагрузка на заднюю подвеску, дополнительные привода и т.д.
— плавность хода (не чувствуются рывки и толчки при переключении)
— расход топлива на вариаторе меньше чем на АКПП
— ресурс коробки при должном уходе доходит до 350-400 тыс. км.
— по регламенту масло меняется каждые 60 тыс.км. и в основном данная рекомендация по замену масла выполняется, в отличии от АКПП на которой масло залито на весь срок службы и многие его проста напросто не меняют.
В итоге что мы имеем: если не вваливать с светофоров, вовремя менять масло на оригинал (желательно раз в 40-50 тыс. км.), то коробка спокойно проходит 400 тыс км.
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.
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://www.drive2.ru/l/504245929176466344/
Источник https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html
Источник https://vvm-auto.ru/publikatsii/1127-cvt
