Как работает вариатор? 7 преимуществ КПП

Производители автомобилей давно хотят создать максимально плавную коробку передач. Обычная механическая трансмиссия была модернизирована до полуавтомата, а затем и автомата. Однако при использовании любого из этих видов трансмиссии присутствуют толчки. Кроме этого, увеличивается расход топлива, так как силовую установку необходимо предварительно разогнать. Продолжением развития этой идеи стала коробка вариатор.

Принцип работы

Сначала следует понять, что значит вариаторная коробка передач. После этого будет проще представить принцип её действия. Это один из видов АКПП, позволяющий плавно передавать крутящий момент от силовой установки на колёса. Такая коробка не имеет предустановленных передач, но даёт возможность изменять передаточное число в автоматическом либо ручном режиме.

АКПП-вариатор, в отличие от роботизированной и автоматической трансмиссий, не имеет переменных передач, и при смене передаточного отношения толчки отсутствуют. Набор скорости происходит плавно. Согласно характеристикам, её КПД несколько выше в сравнении с конкурентами. На сегодняшний день в автомобилестроении используется два типа вариаторов:

• клиноременной — устанавливается в большинстве машин;
• тороидальный — имеет довольно сложную конструкцию и применяется довольно редко.

Передаточное отношение меняется благодаря изменению диаметра шкивов, имеющих коническую форму и состоящих из двух частей. Они установлены на вале и могут перемещаться в горизонтальной плоскости. В точке контакта ремня со шкивом в зависимости от скорости и нагрузки постоянно изменяется диаметр.

Это может означать следующее: во время начала движения авто ведущий шкив должен иметь минимальный диаметр — и его половинки расходятся. Части ведомого шкива в этот момент сходятся, чтобы достичь максимального диаметра. Таким образом, ведущий шкив делает несколько оборотов и в результате смещает ведомый на один. Нагрузка на двигатель в такой ситуации минимальна, и он может легко работать.

По мере увеличения скорости, передаточное отношение смещается в меньшую сторону, чтобы снизить тяговую силу, но при этом увеличить число оборотов ведомого вала. Для этого конусы ведущего шкива должны сходиться, а ведомого — расходиться. В результате нагрузка на силовую установку также повышается.

Тороидальные вариаторы работают по иному принципу. В них для передачи усилия используются ролики тороидальной формы, расположенные на одной оси между валами. Для изменения передаточного отношения следует сменить положение роликов. Если переместить их в направлении ведомого вала, то диаметр в точке их контакта будет максимальным. Во время набора скорости ролики двигаются в направлении ведомого вала. Именно так работает коробка вариатор тороидального типа.

Устройство трансмиссии

Так как на сегодняшний момент наиболее распространённым является клиноременной вариатор, стоит рассматривать именно его устройство. Для обеспечения плавного соединения с силовой установкой вариаторная КПП оснащается системой сцепления. Большинство производителей сегодня активно используют гидротрансформатор, напоминающий те, что устанавливаются на обычный автомат. Однако некоторые фирмы могут применять и другие, например многодисковые или центробежные.

Использование гидротрансформатора обусловлено хорошей производительностью и отличными техническими характеристиками. Хотя конструкция вариаторной трансмиссии довольно сложная, можно отметить её основные элементы:

1. Валы с установленными на них подвижными конусами — их устройство уже описывалось в разделе выше.
2. Ремень — необходим для соединения двух валов. Этот элемент конструкции состоит из металлических лент, которые крепятся между собой фасонными деталями, позволяющими придать ремню форму клина.
3. Смазочный материал — это важная составляющая вариатора. Чаще всего используется жидкость ATF. Масло в этом виде трансмиссии используется не только для смазки вращающихся деталей. При изменении давления оно помогает конусам перемещаться.
4. Масляный насос — необходим для нагнетания давления в системе.
5. Гидроблок — управляет подачей масла к тому или иному валу.
6. Фильтры — необходимы для улавливания мелких частиц металла, образующихся при износе ремня и шкивов, а также другой грязи.
7. Радиатор — ни одна вариаторная трансмиссия не обходится без этого элемента, так как при высоких нагрузках температура системы значительно увеличивается.
8. Блок управления — необходим для управления электроникой.

Это довольно краткое описание устройства трансмиссии, но оно позволяет лучше понять, что значит коробка вариатор для машины. Следует заметить, что первые модели вариаторной трансмиссии не позволяли автомобилю двигаться задним ходом. Сегодня для этого в них устанавливаются планетарные механизмы.

Преимущества и недостатки

Люди ещё не придумали устройств, полностью лишённых недостатков. Вариаторная коробка передач не является исключением. Не все автолюбители приняли её хорошо. Среди преимуществ этого типа КПП можно отметить:

• бесступенчатое изменение скорости — при переключении передаточного числа рывки отсутствуют;
• эффективно используется мощность — коробка передач способна поддерживать необходимое количество оборотов, что положительно влияет на расход топлива;
• не подвержена влиянию ландшафта — даже если авто движется в гору, плавное уменьшение передачи не позволит замедлить скорость;
• выше динамика разгона — в обычной и автоматической КПП для смещения шестерёнок требуется некоторое время, а в вариаторной трансмиссии переключение передач происходит значительно быстрее;
• сравнительно простая конструкция — особенно это заметно при сравнении с автоматом, состоящим из большого количества элементов;
• лёгкий старт автомобиля — каким бы навыком езды ни обладал водитель, вариаторная трансмиссия предоставляет возможность плавно тронуться с места, и даже новичок не сможет быстро износить эту КПП;
• легко эксплуатируется зимой — вариатор в меньшей степени подвержен замерзанию, и это существенное преимущество.

Что касается слабых сторон вариаторной КПП, к ним, в первую очередь, относится необходимость частого техобслуживания. Ремень является слабым звеном всей конструкции, и производители рекомендуют менять его после каждых 60 тыс. км пробега. Для сравнения, у АКПП этот показатель составляет 100 тыс. Не каждая станция технического обслуживания возьмётся за ремонт вариатора.

Так как прочность всего механизма не самая высокая, коробка передач не может выдерживать серьёзные нагрузки. Именно поэтому вариатор довольно редко используется во внедорожниках. Для нормальной работы вариаторная трансмиссия должна получать большое количество сигналов от различных датчиков. Если хотя бы один из них выходит из строя, возможны проблемы.

Правила эксплуатации

Чтобы трансмиссия прослужила максимальное количество времени, её следует правильно использовать. В первую очередь, водитель должен постоянно следить за уровнем специальной жидкости в КПП. Если во время поездок обходиться без высоких нагрузок, жидкости хватит на весь срок работы. В зимнее время стоит не перегружать трансмиссию и давать ей достаточно времени для прогрева перед началом поездки.

Если поломки избежать не удалось, не нужно пытаться устранить неисправность самостоятельно. Хотя устройство механизма можно считать довольно простым, есть риск возникновения более серьёзной поломки. КПП является одним из важнейших элементов конструкции всего автомобиля, и её ремонт стоит доверять только профессионалам.