Вариатор или автомат?

Статьи по теме

Ремонт АКПП «Хендай»: причины неполадок и правила устранения

Замена подшипника коробки передач в автомобиле

Замена АКПП «Вольво»: особенности процедуры

Замена вариатора «Ниссан-Жук»: когда нужна и как выполняется

Ремонт АКПП БМВ Х5: диагностика и профилактика неполадок, насколько сложен ремонт и как его избежать

Ремонт МКПП «Ауди А6»: инструкция и рекомендации

Устройство и принцип работы механической коробки передач

Ремонт коробки «Пежо»: основные проблемы и пути их решения

Тугая педаль сцепления: причины и методы устранения неполадки

Регулировка троса сцепления: последовательность действий

Как поменять трос сцепления: пошаговая инструкция

Датчик педали сцепления: функции и неисправности

Ремонт АКПП «Хонда»: разбираемся в нюансах конструкции

Частичная замена масла в АКПП: преимущества и особенности этого способа

Сколько стоит замена коробки: разбираемся в ценообразовании

Гидромеханика

Гидромеханический автомат — самый распространенный тип автоматических коробок, который встречается практически у всех автопроизводителей. В силу конструктивных особенностей эти автоматы лучше других переваривают большой крутящий момент, поэтому именно их чаще всего устанавливают на тяжелые кроссоверы и внедорожники, а также на полноразмерные седаны. По сути это планетарная коробка передач, соединяемая с мотором через гидротрансформатор. Переключение планетарных рядов в ранних моделях происходило гидромеханически, а теперь — по командам электроники.

Материалы по теме
5 самых ломучих АКП: не связывайтесь с ними!Автоматические коробки: врожденные болезни14 способов угробить автомат: не повторяйте этих ошибок!

На бюджетные модели устанавливают простенькие «четырехступки», хотя их осталось уже мало. Например, популярная коробка DP0/DP2 работает на многих недорогих моделях Peugeot-Citroen и Renault. Характеристика у этой коробки не лучшая, как, впрочем, и надежность: выхаживает она, как правило, не более 120 000 км. Гораздо лучше по надежности (около 200 000 км), да и по алгоритму переключения японские четырехступки Jatco. Их устанавливают на Гранты и Датсуны.

Материалы по теме

Надо ли менять масло в автомате. Экспертиза «За рулем»

Постоянно ужесточающиеся нормы выбросов заставляют производителей увеличивать число передач в автоматах. Но выигрывает от этого не только природа, но и владельцы автомобилей: многоступенчатые коробки позволяют оптимальнее реализовать возможности двигателя и таким образом снизить расход топлива. Даже на относительно недорогих автомобилях, например, Кia Rio или Hyundai Solaris, нынче применяют шестиступенчатые автоматы. Столько же передач и у коробки 09G Tiptronic, устанавливаемой на модели Volkswagen Polo и Skoda Rapid. Средний ресурс при бережной эксплуатации и своевременной замене рабочей жидкости (не реже чем каждые 60–80 тысяч км) составляет 250 000 км.

На более мощных и тяжелых автомобилях количество ступеней в автоматах может доходить до десяти (например, у купе Chevrolet Camaro ZL1 и пикапа Ford F‑150). Но «многоступенчатость» сказывается на надежности. Ведь чем больше передач, тем чаще коробка переключается, а значит больше изнашиваются фрикционы. Кроме того, жесткие ограничения по габаритам приводят к тому, что каждая ступень становится миниатюрнее (без основательного запаса надежности).

Ремень вариатора

Особого внимания требует вопрос о том, какой же ремень используется в вариаторе. Потому что обычный текстильный прорезиненный ремень, используемый для привода генератора или кондиционера и прочем подобном оборудовании, здесь не подойдет, так как его ресурс будет очень маленьким — он скоро износится. Клиноременные вариаторы имеют ремни с весьма сложным строением.
В качестве ремня может быть использована лента из стали со специальным покрытием либо совокупность стальных лент (тросов) со сложным сечением, с нанизанным на них множеством тонких стальных пластинок в форме трапеции. Края этих пластинок соприкасаются со шкивами. Стоит отметить, что именно такое устройство позволяет ремню иметь толкающие свойства, способность передавать мощность не только той своей частью, которая бежит к ведущему валу, но и обратной. В этой ситуации обычный ремень просто бы сложился, попытавшись передать сжимающее усилие, а стальной, наоборот, становится более жестким.
Также выступать в роли ремня вариатора может и широкая стальная цепь из пластин, своими краями контактирующая с конусами шкивов. Такой ремень, в частности, используется в вариаторах, устанавливаемых на автомобили Audi.

Смазка цепи осуществляется особой жидкостью, которая способна изменять свое фазовое состояние при сильном давлении на нее в месте, где она соприкасается со шкивом. Поэтому цепь способна передавать довольно большое усилие, почти не проскальзывая, хоть площадь контакта совсем небольшая.

Типы вариаторов

Во многих узлах и агрегатах нашли широкое применение различные конструкторские решения вариаторов, которые плавно изменяют передаточное число от двигателя к колесам, но в автомобилестроении ужились пока только два их типа:

1. Клиноременной;
2. Тороидный.

Клиноременной

В основу устройства клиноременного вариатора входят два шкива конической формы и одна или двух ременная передача.

Ремень имеет клиновидную форму и может быть изготовлен из резины, набора металлических пластин или цепи. Но это только влияет на надежность работы всей системы, но никак на принцип ее работы.

Конструктивно предусмотрено раздвигание и сдвигание шкивов, благодаря чему и происходит изменение их диаметров.

Резиновый ремень.

Благодаря клиновидной формы ремня, последний соприкасается со шкивом боковыми сторонами, что обеспечивает надежную передачу вращательного момента продолжительное время (для резиновых ремней 50 000 км, но это еще не предел).

Изменение передаточного числа происходит за счет сдвигания и раздвигания, ведущего и ведомого шкивов.

При малых оборотах двигателя диски ведущего шкива разжаты, соответственно имеют малый диаметр. Ведомые диски, наоборот, сжаты и имеют больший диаметр.

При увеличении оборотов двигателя под воздействием центробежных сил и различных приводов, диски ведущего шкива сжимаются, а ведомого, наоборот, разжимаются, при этом уменьшается передаточное число.

Чтобы диаметры шкивов изменялись синхронно с возникающими нагрузками на двигатель, в автомобиле с коробкой CVT предусмотрена электронная система управления, которая также совместно управляет и работой планетарного редуктора и сцепления.

Планетарный редуктор обеспечивает движение автомобиля задним ходом, так как конструктивно вариатор не может обеспечить такое движение.

Благодаря электронной системы управления, после выхода автомобиля на крейсерскую скорость, CVT трансмиссия поддерживает те обороты двигателя, которые наилучшим образом будут подходить для хорошей динамики движения автомобиля.

Во время различных экспериментов было установлено, что оптимальный угол наклона внутренних стен шкива должен быть 20 градусов.

В разных устройствах сдвигание и раздвиганье шкивов происходит за счет гидравлики, пружин или центробежных сил.

Резиновые передачи в клиноременных вариаторах зарекомендовали себя плохо, поэтому сейчас в основном устанавливают передачи из цепи или металлических пластин.

Это в значительно мере повысило надежность и увеличило ресурс работы системы и уменьшило шумы во время движения авто.

Так же, как разновидность, существуют клиноцепные трансмиссии, передача крутящего момента в которых происходит с помощью металлической цепи в основе которой лежат специальные пластины, соединенные осями.

КПД взаимодействия со шкивами в таких устройствах в значительной мере выше, чем в обычных клиноременных вариаторов, а значит, потери вращательного момента в них минимальны.

Для управления используется специальный рычаг селектора.

Клиноременной вариатор устанавливается на многих зарубежных автомобилях, у каждого производителя он конструктивно может отличаться и иметь свое название, к примеру:

Тороидный вариатор

Как видно из рисунка тороидный вариатор состоит двух вращающихся в противоположные стороны соосных валов, имеющих тороидную (сферическую) форму.

Между валами зажаты ролики, их тоже видно на рисунке выше, которые изменяя свое положение меняют передаточное число от ведущего к ведомому валу, при этом крутящий момент передается от роликов к валам за счет сил трения.

Основной проблемой, влияющей на надёжность работы всей системы и на КПД передачи крутящего момента, является пятно контакта роликов со сферическими валами.

Усилие прижатия в пятне контакта может быть колоссальным, в некоторых вариаторах оно может достигать 10 т., поэтому, помимо того, что материал в них должен быть высокотехнологичным, система управления тоже должна быть очень надежной.

К примеру, на вариаторе Extroid, который применяется на некоторых моделях Nissan, установлен специальный гидравлический механизм, управляемый электроникой, перемещая ролики с диапазоном в микроны.

Как определить, какая КПП установлена в автомобиле

Современные КПП, включая роботизированные коробки, очень похожи друг на друга внешне: даже бесступенчатая имитирует «автомат» (имеет селектор и стандартную шкалу скоростей). И всё-таки определить, установлен в ТС вариатор или другая коробка передач, можно

Обратите внимание на:

• информацию в документах на машину,
• описания модели вашего автомобиля из Интернета,
• табличку, расположенную на кузове ТС.

Информация о трансмиссии содержится в инструкции по эксплуатации автомобиля, в технической документации. Также об установленном устройстве можно узнать по vin-номеру ТС (идентификационный номер указывают в свидетельстве о ТС и в паспорте ТС). Существуют специальные веб-сервисы, которые по VIN-коду выдают информацию о комплектации автомобиля.

Не всегда стоит прибегать к услугам платных онлайн сервисов (далеко не каждый даст нужную информацию). Стоит поискать сведения о трансмиссии через поисковую систему. Большинство моделей разных марок подробно описаны в Интернете. Но, если информации о трансмиссии нет, остаётся ещё один вариант – обозначения на табличке.

Обозначения представляют собой набор цифр и букв, расшифровать которые поможет продавец-консультант (если вам необходимо докупить запчасти). Этой информации достаточно, чтобы заказать комплектующие. Если вдруг табличка утеряна или на ней стерлись буквы, такая же расположена на корпусе самого устройства. Сведения о трансмиссии узнает мастер, когда доберется до корпуса (в случае техобслуживания или ремонта).

Подкапотная табличка Subaru

Подкапотная табличка Audi

Подкапотная табличка Nissan

Как правильно пользоваться вариатором

Принцип управления вариатором такой же, как автоматической коробкой передачи. Обе коробки имеют по две педали (газ и тормоз ). При управлении автомобилем с вариатором, вы не услышите и не почувствуете переключение передач — оно просто повышает и понижает частоту вращения двигателя по мере необходимости, вызывая более высокие скорости вращения двигателя для лучшего ускорения и более низкие обороты для лучшей экономии топлива во время режима «круиз».

Многие автомобилисты первый раз сев за руль автомобиля с вариатором в глаза первым бросается то, что автомобиль звучит совсем по другому. Когда вы резко нажимаете на педаль газа, двигатель работает так же, как и на скользящей муфте или неисправной автоматической коробке передач. Это нормально — вариатор регулирует частоту вращения двигателя, чтобы обеспечить оптимальную мощность для ускорения. Некоторые вариаторы запрограммированы на поэтапное изменение соотношений, чтобы они больше походили на обычную автоматическую коробку передач. В управлении автомобилем в вариативной трансмиссией нет никаких отличий от управления автомобилем с автоматической коробкой передач.

Основные виды вариаторов и принцип их работы

Сегодня каждый автопроизводитель располагает собственными наработками в области инженерии трансмиссий, в том числе, вариаторов. Тем не менее, все существующие на сегодняшний день коробки передач CVT принято разделять на два типа: клиноременный и тороидальный.

Клиноременный вариатор состоит из двух шкивов и ремня с трапецеидальным сечением. Каждый из шкивов представляет собой два конических диска, благодаря которым появляется возможность менять диаметр и передаточное число исходя из скорости вращения мотора. Ряд производителей нередко вместо традиционного ремня применяют цепь, а некоторые компании изготавливают ремень из особых металлических пластин. Впрочем, на принцип работы вариатора с точки зрения способа передачи тяги эти особенности влияния не оказывают.

За работу дисков каждого шкива отвечает электронная система, состоящая из датчиков с сервоприводами и центрального блока управления. Общий принцип работы системы следующий. Обладая клиновидной формой, ремень вступает в контакт с каждым из шкивов только лишь боковыми поверхностями. Изнашиваясь со временем, ремень словно «впивается» в шкив, сохраняя тем самым необходимый уровень сцепления. Вращение коленчатого вала передается ведущему шкиву. Его конструкция такова, что в случае увеличения оборотов двигателя «щеки» дисков постепенно сжимаются, тем самым выталкивая ремень от центра к ободу. Одновременно с этим, «щеки» дисков ведомого шкива разжимаются, что утапливает ремень к центру. Таким образом, происходит изменение радиусов вращения, а, значит, и передаточных отношений в бесступенчатом режиме. По сути, при такой схеме можно получить сколь угодно много передаточных чисел, а не только какие-то фиксированные значения. С ростом оборотов мотора происходит постепенное сжимание ведущего шкива с одновременным разжиманием ведомого, что гарантирует сохранение натяжения ремня. Если водитель сбрасывает обороты мотора, отпуская педаль «газа», внутри вариатора происходит противоположный процесс.

Несколько иной принцип работы у коробки-вариатора тороидального типа. Она располагает парой колес со сферической рабочей поверхностью. Между этими колесами зажимается ролик. Как и шкивы ременного вариатора, колеса тороидального CVT разделяют на ведущее и ведомое. Передаточное число меняется в данном случае посредством силы трения, которая возникает между поверхностями колес и ролика.

Когда ролик меняет свое положение относительно поперечной плоскости, происходит изменение передаточного числа в ту или иную сторону. При горизонтальном положении ролика ведомое колесо будет вращаться со скоростью, равной скорости вращения ведущего колеса. Но стоит ролику повернуться, происходит немедленное изменение скорости вращения ведомого колеса относительно ведущего. Поскольку в пятне контакта ролика и поверхности колеса возникает довольно серьезное усилие, разработчики вариатора предусмотрели использование специальных устройств, способствующих преодолению притяжения ролика к поверхности колеса. К примеру, тороидальная система Extroid, применяемая на многих моделях автомобилей Nissan, оснащается специальным устройством, работающим под управлением электроники. Благодаря такому устройству прецизионный гидромеханизм меняет расположение узла с роликами на микроскопическую величину в вертикальной плоскости. Сдвиг, производимый относительно оси колес, провоцирует самостоятельный поворот ролика.

Требуемые инструменты для замены масла

Для того, чтобы замена масла в вариаторе прошла успешно, требуются инструменты из таблицы ниже.

Таблица — Инструменты и материалы необходимые для замены масла

Режимы вариатора

Сначала разберем основные режимы работы вариаторной коробки автомат.

Движение вперед

На вариаторной трансмиссии движение вперед обозначается символом D. Этот режим считается основным в работе коробки передач, для его активации селектор переводится в положение D. Вариаторная трансмиссия во время езды автоматически изменяет передаточное число, основываясь на оборотах силового агрегата. Управляющий модуль коробки передач будет производить мониторинг работы агрегата и мотора машины для обеспечения максимальной эффективности работы устройств.

Движение задним ходом

Для активации этого режима селектор коробки передач переводится в положение R. Конструктивные особенности трансмиссионного агрегата: в КПП отсутствует задний ход ведомого вала, который передает вращение на колеса автомобиля. Поэтому агрегат оборудуется дополнительными узлами и механизмами, которые включаются в работу при активации режима R. Чтобы не допустить появления неисправностей, рычаг коробки передач допускается переводить в этом положение после того, как машина полностью остановится. В зависимости от типа авто, для переключения селектора в режим R необходимо дополнительно нажать на специальную кнопку. Сделать это можно только после полной остановки транспортного средства.

Вариаторная коробка передач

«Нейтралка»

Нейтральная передача обозначается буквой N. Если включить селектор коробки в этом положении, то двигатель автоматически отключается от КПП. Использование нейтральной скорости допускается при езде в условиях пробок и длительном простое автомобиля. Также режим нейтральной передачи применяется для запуска автомобильного двигателя, но включать нейтраль при кратковременной остановке нельзя.

Парковка

Режим паркинга на вариаторных КПП обозначается буквой P. Когда водитель переводит селектор в это положение, специальный штифт блокирует ведомый вал трансмиссии. Это позволяет предотвратить вероятность самопроизвольной езды машины. Использование режима парковки допускается при полной остановке машины, когда авто ставится на стоянку. В большинстве авто для активации положения паркинга надо нажать на педаль тормоза и поднять ручник. Это своеобразная защита. Чтобы отключить этот режим, надо выполнить аналогичные действия в обратной последовательности.

Ручное управление

Для ручного переключения скоростей используется специальная выемка на корпусе коробки в салоне с символами «+» и «-». Как таковых передач в вариаторной трансмиссии не имеется, поэтому для удобства используется ручной режим. Вариаторная коробка передач самостоятельно изменяет передаточное число, что имитирует работу ступенчатой трансмиссии. Водитель может менять крутящий момент двигателя во время движения, переключая режимы, но по факту это только условное переключение скоростей.

Добиться полного соответствия функционирования вариаторной трансмиссии и механической коробки не получится, поскольку управляющий модуль следит за оборотами силового агрегата. Когда нужно, он самостоятельно меняет передаточное число. Это делается для предотвращения воздействия повышенных нагрузок на агрегат.

Схема изменения положения роликов при увеличении и уменьшении оборотов

Дополнительные режимы

Вариаторные коробки передач в большинстве современных автомобилей имеют дополнительные режимы работы трансмиссии:

1. Спортивный режим (S). При его активации обеспечивается большая маневренность транспортного средства и более стремительный пуск, когда водитель жмет на газ. Такое положение актуально использовать при эксплуатации авто в интенсивном режиме работы. Но проблема в том, что вариаторные агрегаты изменяют передаточное число значительно медленнее. Благодаря этому обеспечивается хорошая тяга при повышении количества оборотов ДВС.
2. Экономный режим (E). Такое положение — противоположность спортивному режиму. Управляющий модуль после активации настраивает коробку передач таким образом, что силовой агрегат начинает максимально взаимодействовать с КПП. Это обеспечивает минимальное потребление горючего машиной. Разумеется, по сравнению с механикой, вариаторные КПП работают менее экономично.
3. Сложные условия использования (L). Если водитель включает рычаг КПП в это положение, то коробка обеспечивает наибольшее передаточное число, что способствует увеличению мощности ДВС. Использование этого режима актуально при езде по бездорожью, буксировке прицепа и т. д.

Как правильно ездить на вариаторе?

Знать о том, что представляет собой вариатор, — это полезно, но недостаточно. Хороший владелец авто должен понимать, как ездить на такой коробке передач, чтобы избежать дорогостоящего ремонта.
 
 

Во-первых, следует отказаться от старта на непрогретом двигателе. В зимний период все водители стараются дать машине возможность разогреться до рабочей температуре, масло к этому моменту должно попасть во все каналы системы, обеспечив безопасный старт. Но если владельцы машин с механической коробкой могут позволить себе завести машину и тут же отправиться в путь (не рекомендуется, поскольку увеличивает износ деталей), то владельцам авто с вариаторными коробками так поступать нельзя. Трансмиссионное масло обязательно должно разогреться, если какие-то элементы будут работать без смазки, то они очень быстро придут в негодность. А ремонт вариатора — дело хлопотное и очень дорогое.
 

Во-вторых, водитель должен постоянно следить за уровнем трансмиссионного масла. Если он будет ниже минимального, то коробка находится под угрозой. К тому же качество самого расходного материала должно быть на высоте. Вариатор не потерпит плохого масла. Но даже высококлассный и дорогой материал может не подойти, поэтому внимательно ознакомьтесь с инструкцией к авто.

В-третьих, избегайте езды по бездорожью. Вариатор не создан для такой «проблемной» местности. Также стоит отказаться от буксировки самого транспортного средства или других автомобилей.

Признаки неисправности вариатора

Выход из строя бесступенчатой трансмиссии не проходит бесследно. Ниже представлены основные признаки неисправности вариатора, указывающие на необходимость диагностики узла.

• автомобиль не едет вперед и назад, но двигатель работает;
• слабая динамика при выжатой педали газа и хорошем дорожном покрытии;
• сильный толчок при переводе селектора;
• прерывистое движение;
• вариатор не реагирует на ручное управление;
• машина движется, когда селектор находится в положении нейтрали;
• гул и прочие посторонние звуки со стороны бесступенчатой трансмиссии;
• вариатор не реагирует на селектор.

Иные типы вариаторов

Существуют конструктивно различные типы вариаторов: клиноременный (самый распространенный), тороидный и цепной. Первый мы подробно изучили, поскольку он наиболее распространен. Второй устанавливают на полноприводные и заднеприводные ТС. Последний – на тяжёлых машинах, поскольку он наиболее надежен.

Тороидальная вариаторная КПП

Тороидальная коробка передач – более сложный механизм. В нём роль шкивов выполняют диски, вытянутые в форме конуса с одной стороны. Диски направлены друг к другу острыми концами. Тот, что расположен сверху – ведущий. Снизу – ведомый.

Роль ремня выполняют ролики. Они расположены по разные стороны между дисками. И движутся вдоль изгибов. Синхронно поднимаясь вверх, повышают передачу (скорость авто увеличивается, момент уменьшается). Когда опускаются к ведомом диску, передача понижается. Расположившись по середине, выдают прямую передачу. Усилие передаётся благодаря силе трения (трутся между дисками ролики).

Ременный CVT применяется чаще, но тороидный надежнее. Однако, у него есть существенный недостаток: он не подлежит ремонту (при поломки приходится заменять на новый).

Цепная вариаторная КПП

Цепной – это разновидность клиноременного, которая практически ни чем не отличается от «прототипа». В вариаторе лишь заменили ремень на стальную цепь. Такое устройство имеет вариатор под названием Multitronic, созданный концерном Audi. Отличается увеличенным сроком службы, повышенным уровнем прочности, цепной вариатор лучше выдерживает нагрузки. Поэтому его чаще используют на грузовых авто.

Широкого распространения цепная вариаторная КПП не получила, поскольку производит много шума (уровень слишком высокий).