Вариатор (CVT, Continuously Variable Transmission) — это бесступенчатая трансмиссия, передающая крутящий момент от двигателя. В переводе с английского аббревиатура CVT обозначает «постоянно изменяющаяся трансмиссия». Устройства подобного типа появились гораздо раньше, чем автомобильные коробки передач, и применялись в швейных машинах и промышленном оборудовании. Авторство первого вариатора приписывается Леонардо да Винчи (XV век). Однако несмотря на привычную инженерам конструкцию, первые CVT на машинах появились лишь в 50-х годах XX века.
Виды вариаторов
В технике применяется три разновидности вариаторов: клиноременные, тороидные, гидростатические и механические. Однако последний тип используется в станкостроении и не устанавливается на авто.
Клиноременные вариаторы
В основе этого вариатора лежат два шкива, соединенные ремнем с сечением трапецеидальной формы. Шкивы выполнены в виде конических дисков, позволяющих плавно изменять передаточное число. Для увеличения прочности и износостойкости ремень может изготавливаться из металлических пластин или в виде стальной цепи. Его конструкция и материал не влияют на принцип работы вариатора.
Тороидные вариаторы
Бесступенчатые коробки передач тороидальной конструкции имеют в основе пару колес со сферической рабочей поверхностью. Между ними зажимается ролик, который смещается, касаясь колес на участках с разной толщиной.
Гидростатические вариаторы
Эти устройства не используют силу трения. Они работают за счет использования насосов переменного давления, приводящих в действие гидростатические двигатели. Зачастую гидростатическая трансмиссия сочетается со сцеплением и планетарной передачей, образуя гибридную гидромеханическую АКПП. Она использует гидравлику для передачи момента на малой скорости и механику — на большой. В промежутке применяется смешанная передача. Такое решение используется в тракторах и спецтехнике, работающей в тяжелых условиях.
Как работает и устроен вариатор
Клиноременная передача получила наибольшее распространение в автомобилестроении. Во время езды две конусовидные половины, установленные под углом к оси вала, приближаются друг от друга. При отдалении шкивов лента уходит внутрь, а при сближении приобретает клинообразную форму. Клин увеличивает радиус шкива, передаточное число растет. При отдалении происходит обратный процесс.
Шкивы смещаются под действием пружины и центробежной силы или гидравлического привода. В случае применения привода используется электронное управление. Оно обеспечивает оптимальный режим работы двигателя. Электроника увеличивает ресурс вариатора и уменьшает расход топлива.
В устройстве используются ремни из армированной резины, стальных пластин или цепи. Клиноцепные вариаторы отличаются высоким КПД. Прочная цепь постоянно испытывает сильные нагрузки и перегревается, что требует установки принудительного охлаждения масла.
В тороидном вариаторе крутящий момент между дисками передается с помощью роликов. Они смещаются под воздействием специальных устройств, регулирующих силу прижатия. Движение роликов и регулировка передаточного контролируется электроникой. Тороидные вариаторы появились недавно и еще не успели завоевать рынок. Однако, благодаря большому ресурсу и высокому КПД они имеют наилучшие перспективы.
Чем отличается вариатор от АКПП
Автоматическая коробка передач не может плавно изменять передаточное число. Переключения передаточного числа производятся резко. Поэтому использование вариатора помогает добиться оптимальных условий работы двигателя независимо от скорости и нагрузки. Однако ременная передача вариатора не может выдержать большие усилия. Поэтому CVT устанавливаются преимущественно на маломощные автомобили и не используется на внедорожниках. Стихия вариатора — плавная городская езда без резких ускорений.
Плюсы и минусы вариатора
Преимущества вариаторов состоят в следующем:
- комфорт от поездки на авто — CVT работает идеально плавно, без малейших рывков;
- постоянная работа двигателя в оптимальном режиме позволяет существенно экономить топливо;
- машины с вариатором выбрасывают меньше вредных веществ, чем авто с МКПП и АКПП;
- использование вариатора позволяет исключить пробуксовку колес во время езды по обледенелой дороге;
- электронное управление режимами нагрузки на двигатель увеличивает его моторесурс;
- вариатор работает тише, чем коробка передач;
- бесступенчатая коробка передач стоит дешевле, чем автоматическая.
Вариатор уступает АКПП при буксировке тяжелых прицепов, движении по бездорожью и спортивной езде. Поэтому мощные машины, внедорожники и авто, рассчитанные для буксировки, оснащаются АКПП. Техническое обслуживание и ремонт CVT обходится дороже. Это связано с необходимостью более частой замены трансмиссионной жидкости, которая стоит дороже трансмиссионного масла для АКПП. Вариатор значительно более сложный и «нежный» механизм, чем АКПП. Поэтому он быстрее выходит из строя. Высокая трудоемкость и сложность ремонта CVT вынуждает тратить больше денег на обслуживание агрегата. Поэтому необходимо внимательно отнестись к обслуживанию бесступенчатой коробки и не подвергать ее чрезмерным нагрузкам. В таком режиме она способна долго прослужить без дорогостоящего ремонта.
