Вариатор (CVT)

Вариатор, или на английский манер, CVT («continuously variable transmission» - «непрерывная переменная передача»), является разновидностью автоматических коробок переключения передач. 

Назначение

Назначение вариатора – «сгладить» переключение передач, хотя самого переключения, как такового, не происходит.  Вариатор по мере разгона или торможения автомобиля изменяет передаточное число, и при этом делает это плавно и неощутимо. 

Устройство и принцип работы

Существует множество видов вариаторов , однако наиболее распространенный тип – клиноременный. Он  состоит из двух шкивов, каждый из которых состоит из двух конических дисков. Диаметр шкива может изменяться благодаря тому, что диски сдвигаются и раздвигаются. Движение дисков осуществляется благодаря гидравлическому давлению и усилию пружин.  Между шкивами расположен клиновидный ремень. При изменении радиуса огибания ведущего (тот, который расположен ближе к мотору) и ведомого (который ведет к колесам) шкивов меняется передаточное число. Когда автомобиль стартует, ведущий шкив имеет наименьший диаметр - конические диски разжаты. А ведомый, наоборот, имеет наибольший диаметр – то есть, конические диски сжаты. При увеличении диаметра ведущего шкива и, соответственно, уменьшении D ведомого увеличиваются обороты выходного вала и скорость автомобиля. За счет этого уменьшается и передаточное число. Дальше же вариатор поддерживает обороты на оптимальном уровне. При положении педали газа «в пол» двигатель работает на больших оборотах на протяжении всего разгона. Благодаря этому разгон занимает меньше времени, а машина не «дергается», как при переключении передач.

Вариатор соединяется с двигателем при помощи гидротрансформатора , который обеспечивает высокую плавность передачи крутящего момента и, соответственно, долговечность коробки передач.

В конструкции вариатора не предусмотрен узел, отвечающий за движение задним ходом. Поэтому вместе с вариатором используется планетарный редуктор – такой же, как и на автомобилях с АКПП.

Теперь о самой конструкции, важнейшую роль в которой играет ремень. Он представляет собой стальную ленту, или набор стальных тросов со сложным сечением. Он называется наборный, так как на эти сечения нанизано множество тонких поперечный пластинок, выполненных из стали.  Также ремень может представлять собой стальную цепь, в которой в контакт со шкивами входят ее края – такой тип ремня характерен для автомобилей немецкой сборки.

Чтобы защитить цепь, необходима смазывающая жидкость, которая меняла бы свое фазовое состояние  под давлением в месте контакта ремня со шкивом.

Принципиальная разница между вариатором и обычной МКПП заключается в том, что во втором случае водитель переключает передачу в тот момент, когда мотор наберет необходимое количество оборотов. При этом вариатор, при разгоне изменяет только передаточные числа, а обороты двигателя могут держаться на одном уровне.

Также существуют вариаторы, для которых можно выбирать режим  «виртуальных передач», которые задает электроника. Такой вариатор будет переключать передачи резко, как обычная АКПП.

История

Что же касается идеи, то, как говорилось во вступлении, она принадлежала Леонардо да Винчи. Однако сам механизм появился значительно позже – патент на него был зарегистрирован только в конце девятнадцатого столетия.

Первым же автомобилем, который получил бесступенчатую трансмиссию Variomatic, стал DAF-600 – это малолитражка голландского производства, которая вышла в 1958 году.  В конце 70-х годов DAF была куплена компанией Volvo, которой в целях экономии пришлось использовать доставшиеся по наследству вариаторы. Благодаря усилиям шведской компании ресурс устройства вырос почти в три раза и составил 30 тысяч километров пробега, пройдя которые вариатор нуждался в замене приводного ремня.

В 1984 году появился вариатор Transmatic. В отличие от Variomatic с резиновым приводным ремнем, который был крайне ненадежным, стали использовать цепной металлический ремень. Такие вариаторы устанавливали на автомобили «Fiat» и «Ford».

В современном мире производители по-разному называют конструкции собственных вариаторов. Например, на автомобилях Toyota используются вариаторы Multimatic – такие же вариаторы и на Honda. Вариаторы от «Mercedes» именуются Autotronic, а у «Nissan» - Xrtonic или Hyper.

К слову о «Тойоте»: в гибридах Toyota Prius вариатор является частью сложной трансмиссионной системы Hybrid Synergy Drive.

Достоинства и недостатки

Преимущества вариатора перед АКПП – это сравнительно небольшой расход топлива, быстрый набор скорости, а также низкий уровень вредных выбросов в атмосферу.

Однако вариатор имеет ряд недостатков, первый из которых – современные вариаторы едва ли могут работать в паре с мощными моторами. Именно поэтому автоматическими коробками с вариаторами оснащают чаще всего легковые автомобили малого, реже – среднего класса. Еще один недостаток – это дорогое обслуживание и ремонт. Ремень вариатора требует замены после сотни тысяч километров пробега, а также необходима трансмиссионная жидкость и масло, которое стоит ощутимо дороже того, которое подходит для обычного «автомата».

Немаловажный фактор – это то, что работа вариатора во многом зависит от сигналов датчиков: положения коленвала, скорости, давления и ABS. Если один из них выйдет из строя, это может нарушить работу трансмиссии.