Коробка передач CVT: что это такое?
С развитием автомобилестроения все больше вариантов и нововведений деталей конструкции придумывают производители. Этот нюанс не обошел и коробку передач. Сначала была прямая, потом механическая на две, три, четыре ступени и так
далее, затем стали появляться коробки автомат, которые стали весьма популярными.
Но прогресс не стоит на месте. Следующим поколением автоматических коробок переключения передач стали бесступенчатые КПП, или вариаторы. В этой статье рассмотрим, что такое вариатор, его функции и принцип работы, чем он отличается от
обычной коробки автомат, а также плюсы и минусы.
Что такое коробка CVT?
Итак, коробка передач CVT — что это такое?
CVT – это вид трансмиссии, которая переключает передачи плавно, без участия водителя. Ее еще называют следующим поколением коробки автомат. Она меняет передаточное число незаметно и беспрерывно. В последнее время автопроизводители все больше работают над совершенством и разработкой новых вариантов вариатора.
Принцип работы
Большинство вариаторов оснащаются клиноременными передачами. Шкивы оснащаются раздвижными валами, которые и меняют передаточное число способом раздвижения и сдвижения частей вала.
Вариативная КПП состоит всего с трех элементов:
охлаждать ремень);
Типы вариаторов
- гидромеханическая. Составляющей этой КПП является гидромуфта и механическая часть коробки;
- электрическая. Состоит из электромоторов, которые установлены на каждое колесо;
- вариативная. Состоит из механической КПП, по принципу передачи передаточного числа с помощью регулируемых валов и ремня.
Чем отличается вариатор от автоматической коробки передач?
Основным отличием является конструктивный план и особенности сборки. У автомата стоит гидротрансформатор, который идет как сцепление и блок шестеренок, который переключает передачи. У вариатора же стоят два раздвижных шкива, которые приводятся ремнем. В бесступенчатой коробке нет передач, которые нужно переключать, и отсутствует сцепление.
Автоматическая коробка изменяет частоту вращения коленвала, вариатор этого не делает, весь процесс происходит на одном количестве оборотов двигателя. Таким образом в техническом плане отличаются эти КПП.
Обратите внимание
В плане ощущений при переключении автомата слышится щелчок или толчок при смене передачи, на вариаторе же это отсутствует, поскольку переключения скоростей нет. Также отсутствует звук набирания оборотов ДВС, как и при езде на коробке автомат.
Еще одним отличием является то, что на АКПП есть определенное количество передач, а на вариаторе оно отсутствует. По большому счету вариатор имеет бесконечное число ступеней.
Плюсы и минусы CVT
Основными достоинствами являются:
- высокая динамика движения;
- экономия горючего;
- плавный разгон;
- отсутствие толчков при переключении передачи;
- отсутствие шума коробки и ДВС;
- не требует переключать передачи;
- надежность и простота конструкции;
- легкий ремонт и обслуживание;
- небольшой вес;
- стоимость ниже обычной АКПП;
- увеличенный срок эксплуатации.
Недостатки CVT:
- низкий темп набора скорости;
- нужно лить только масла, которые охлаждают, поскольку высокая сила трения;
- требуется бережное отношение к ремню или цепи;
- обслуживание вариатора дороже, нежели других КПП;
- каждые 130-140 тыс. км нужно менять ремень;
- малое количество времени бесперебойной работы.
Взглянув на все плюсы и минусы можно сказать, что вариатор имеет много положительных моментов, но и не меньше отрицательных. При бережной эксплуатации и своевременном ТО, CVT прослужит долго и надежно.
По мнению многих
экспертов эта КПП идеально подходит для девушек и людей с ограниченными физическими возможностями.
Предложения производителей в вариативных коробках
На данном этапе несколько производителей работают над совершенствованием бесступенчатой коробки. Основной проблемой остается ремень и цепь, которые имеют повышенный износ.
Компания Toyota разработала новый вид цепи, который состоит из легкого и прочного метала, а сверху покрыт резиной высокого качества. Весь этот элемент покрывают специальным полимером, который служит для снижения нагревания.
Этот ремень для коробок CVT сейчас только на стадии тестирования, но производитель обещает в случаи успешных испытаний запустить его в массовое производство, что значительно повлияет на время проведения ТО и износ деталей.
Также Форд запустил новый вид ремня для CVT на основе секретного полимера. Срок службы данной детали по техническим данным составляет 200 000 км, что на 50 тыс. км больше, нежили существующие.
Устройство и принцип работы вариатора CVT
Коробка передач CVT (Continuously Variable Transmission), или вариатор, относится к классу автоматических КПП с возможностью бесступенчатого изменения передаточного отношения в довольно широком диапазоне.
Что означает эта фраза на практике для обычного водителя? Примерно следующее: передачи в коробке будут переключаться автоматически и плавно (без рывков), динамика разгона будет иметь оптимальные значения, а показатель расхода топлива оставаться минимальным.
Важно
И все это за счет идеального сочетания передаточного отношения в трансмиссии и нагрузки на двигатель в конкретный момент времени. Звучит неплохо и, действительно, вариатор cvt, с инженерной точки зрения, является оптимальной КПП из всех существующих на данный момент.
Но все ли так гладко с ним? В статье разберем, что такое вариатор, его устройство и принцип работы, виды и особенности применения. Вы сможете сами оценить заложенные в конструкции преимущества и, конечно же, его недостатки.
Принцип работы CVT и его виды
Клиноременный вариатор
Клиноременный вариатор
Наиболее распространенным типом вариатора на сегодняшний день является клиноременный.
В основе конструкции такого вариатора лежит ременная передача, состоящая из двух шкивов конусообразной формы и клиновидного ремня, натянутого между ними.
Передача крутящего момента от ведущего шкива к ведомому происходит при помощи специального ремня, то есть за счет сил трения, возникающих в пятне контакта ремня и шкивов. Пятно контакта представляет собой окружность, имеющую свой эффективный диаметр.
Изменение эффективного диаметра
Таким образом, если мы будем изменять эффективный диаметр на входном и выходном шкивах, то будет меняться и передаточное отношение, а следовательно, и скорость движения автомобиля.
Если диаметр ведомого шкива больше ведущего, то передача будет понижающая, если меньше — то повышающая. Если диаметры входа и выхода равны, то передача прямая.
Изменение эффективного диаметра контакта происходит за счет изменения расстояния между конусами шкивов: одна часть шкива закреплена неподвижно, а вторая имеет возможность осевого перемещения.
Перемещение происходит за счет давления рабочей жидкости. Причем гидравлическое управление реализовано, как правило, только на ведущем шкиве, ведомый же изменяет свой диаметр за счет натяжения ремня и возвратной пружины.
Таким образом, незначительно изменяя давления рабочей жидкости, можно изменять положение шкивов и эффективный диаметр контакта ремня, тем самым в достаточно широком диапазоне изменяя передаточное отношение в трансмиссии. И, что немаловажно, делать это бесступенчато и плавно.
Именно в принципе работы вариатора заключаются все его основные преимущества и недостатки.
Тороидный вариатор
Тороидный вариатор
Состоит из двух противоположно направленных конусовидных дисков (ведущий и ведомый), соединенных роликами. Последние, синхронно перемещаясь по изгибу дисков, изменяют передаточное отношение.
При контакте роликов с ведущим диском по наибольшему радиусу, а с ведомым — по наименьшему, выполняется режим повышающей передачи. Для понижения передачи ролики смещаются в сторону ведомого вала.
При центральном положении происходит прямая передача.
Цепной вариатор
Встречается менее редко, чем тороидный и является разновидностью клиноременного вариатора, в котором ремень CVT заменен на стальную цепь. Наиболее известным устройством подобного типа является вариатор Multitronic, которому посвящена наша отдельная статья.
Особенности конструкции CVT
Устройство вариатора
Устройство вариатора
Конструктивно вариатор cvt состоит из следующих элементов:
- Клиноременная передача, состоящая из шкивов и ремня
- Пакет фрикционных муфт или гидротрансформатор — предназначены для отсоединения трансмиссии от двигателя и обеспечения нейтральной передачи (наличие зависит от конкретной модели)
- Планетарный механизм — устройство, предназначенное для изменения направления вращения входного вала (режим заднего хода)
- Дифференциал — устройство для распределения крутящего момента на ведущие колеса автомобиля
- Блок управления трансмиссией — электронная система, которая считывает данные с датчиков и передает соответствующие сигналы, меняющие режим работы вариатора. Ряд моделей cvt предусматривают возможность ручного переключения скорости при помощи настроек электронного управления. При этом переключение происходит ступенчато, аналогично АКПП. Также могут быть предусмотрены функции экономичного или спортивного режима
- Храповик — устройство для блокировки движения во время стоянки (P-паркинг)
- Гидравлическая система
- Датчики (скорости входного и выходного валов, температуры рабочей жидкости, положения селектора)
- Корпус
Шкивами вариаторного механизма КПП управляет гидравлическая система, которая должна обеспечивать синхронное перемещение конусов или роликов бесступенчатой передачи. Она состоит из:
- Гидравлического насоса
- Блока гидравлических клапанов
- Управляющих гидроцилиндров
- Фильтра
Насос приводится во вращение от коленчатого вала двигателя и находится в постоянной работе, пока работает двигатель.
Рабочая жидкость CVT
Масло в вариаторах специально разработано для использования в бесступенчатых КПП. При рабочей температуре масла (от +60ºС до +70ºC) начинают проявляться его фрикционные свойства.
При повышенных скоростях автомобиля (более 150 км/ч) масло может перегреваться (температура более +80ºC), что уменьшает срок службы вариатора. Охлаждение масла в зависимости от модели может осуществляться за счет корпуса дополнительно установленного радиатора (маслоохладителя).
На корректность работы CVT также влияет давление масла и уровень масла. Снижение его уровня может привести к проскальзыванию ремня (цепи) и фрикционов.
Строение ремня и цепи
Ремень вариатора
Отдельного внимания заслуживают такие детали, как цепь и ремень вариатора. Последний представляет собой сборную металлическую ленту. Она состоит из нескольких тросов или полос (до 12 штук), которые скрепляются стальными пластинами (скобами) сложной формы.
Для защиты от износа и проскальзывания ремень имеет специальное покрытие. При работе вариатора ремень соприкасается с конусами шкивов краями пластин, что обеспечивает нужные толкающие свойства обеих сторон без потери гибкости и возникновения деформаций.
Обычные кожаные или силиконовые ремни имеют слишком малый срок службы, а потому в КПП не применяются. Ремень вариатора может заменить только стальная цепь (цепной вариатор), что также состоит из пластин, соприкасающихся со шкивами (конусами).
Вариатор в мировом автомобилестроении
В мировой практике вариаторы все чаще устанавливаются на современные автомобили. Очень популярен CVT в японском и немецком автомобилестроении.
Многие производители, разрабатывая новые модели бесступенчатых КПП, позиционируют их на рынке под собственными названиями, но сущность механизма, в целом, остается неизменной. Наиболее популярны следующие модели:
- Для японских автомобилей — Multimatic (Honda), Multidrive (Toyota), Lineartronic (Subaru), Xtronic (Nissan);
- Для немецких моделей — Multitronic (Audi), Autotronic (Mercedes-Benz);
- В США вариаторы известны, как Durashift CVT или Ecotronic (Ford).
Отечественные автолюбители относятся к CVT довольно скептически. Это обусловлено рядом недостатков:
- Передача крутящего момента в вариаторе происходит за счет силы трения, а потому их не используют в автомобилях с мощными двигателями;
- Высокая стоимость обслуживания — дорогостоящее масло и фильтр;
- Плохая ремонтопригодность;
- Буксировать автомобиль, на котором установлен вариатор CVT, можно только на эвакуаторе, либо с помощью частичной погрузки ведущей оси.
Вместе с тем неоспоримы и преимущества вариатора:
- Плавность движения;
- Хорошая динамика разгона;
- Экономичный расход топлива;
- Простота конструкции;
- Низкий вес;
- Относительно невысокая стоимость.
Автомобили, на которых установлен вариатор CVT, в большей степени предназначены для передвижения по городу, где механизм полностью раскрывает свои плюсы, обеспечивая максимальный комфорт. Они стали хорошей альтернативой гидромеханической АКПП, хотя срок службы вариатора чуть ниже и редко превышает 150 000 км.
(2
Коробка переключения передач cvt — что это такое
Многие водители уже оценили достоинства автоматической коробки передач, но далеко не все заметили, как вместо нее, производители массово устанавливают на новые авто вариатор. Однако как можно поставить на машину то, о чем очень мало известно. Итак, коробка передач CVT что это такое? В этой статье мы постараемся ответить на этот вопрос.
Что представляет собой вариатор cvt
CVT – это бесступенчатая трансмиссия, которая получила широкое распространение на скутерах и моторных лодках. Если вы интересуетесь принципом действия такой коробки, то необходимо знать, из чего она состоит. Вариатор выполнен в виде двух шкивов, соединенных клиновым ремнем.
Главная особенность этих шкивов заключается в том, что они могут сами менять передаточное число. Под этой величиной подразумевают отношение частоты вращения коленчатого вала к частоте вращения колес автомобиля или карданного вала. Для каждой передачи эта цифра индивидуальна.
Однако особенностью вариатора является то, что она меняет ее очень плавно, причем в автоматическом режиме.
Теперь необходимо понять, чем вариатор отличается от автомата. А разница есть и проявляется она в полном отсутствии ступеней.
Совет
Говоря простым языком, водитель просто не замечает никаких рывков, которые говорили бы о смене передачи, а обороты двигателя находятся на постоянном уровне.
Достигается это тем, что шкивы меняют свои размеры с увеличением частоты вращения: один становится меньше, а другой больше.
Для управления шкивами применяется электронный блок управления, который принимает информацию с большого количества датчиков, установленных в самых различных частях автомобиля. Так, они обрабатывают сведения о частоте вращения колес, оборотах двигателя, самой трансмиссии и т.д.
Таким образом, работа CVT выполняется следующим образом. Когда скорость движения автомобиля самая минимальная, то шкив, соединенный с двигателем имеет минимальные размеры, а шкив на колесах – максимальные. При средней скорости, они имеют одинаковые размеры, а при максимальной – все меняется наоборот. Причем изменения эти практически незаметны, так как все происходит постепенно.
Цепной вариатор
Помимо ременного привода, может применяться еще и цепной. Принципиального отличия тут нет, однако такой способ передачи вращающего момента позволяет увеличить срок службы коробки, что является несомненным плюсом.
Кроме того, цепь намного прочнее и лучше переносит высокие нагрузки, что делает ее незаменимой на грузовых автомобилях.
Однако у нее есть недостатки в виде большого уровня шума при работе, поэтому широкого распространения она не получила.
Достоинства и недостатки вариатора cvt
Плюсы:
Минусы:
Посмотрите видео по теме:
cvt коробка передач положительные и отрицательные стороны
CVT коробка передач — что это такое, и чем она отличается от механической или автоматической коробки передач? Многие называют её следующим поколением АКПП.
Сегодня многие крупные автомобильные производители, такие как Ниссан, Тойота, Ауди и другие, активно модернизируют её и продвигают в новых версиях выпускаемых машин.
Так что же это такое, и чем она отличается? Ниже будет подробно рассмотрен данный вид, устройство, история его происхождения и отличия от других КПП.
CVT коробка передач
История происхождения
CVT, или «Continuously Variable Transmission» впервые был разработан в Европе в начале 80-х.
На русском она означала – постоянную переключающуюся передачу, такой вид коробки устанавливался в то время на небольших европейских авто, а позже — с конца 80-х и в начале 90-х принцип устройства трансмиссии стал появляться у автопроизводителей Америки и Азии. И только с 2011 года трансмиссия стала набирать популярность.
Основные понятия
По сути, CTV — это бесступенчатая коробка передач. Её устройство имеет более простой принцип работы. Вариатор не имеет заданных систем переключения передач и не требует постоянного контроля числа оборотов. Блок управления в автомобиле самостоятельно определяет количество оборотов на нужной скорости и держит необходимую передачу.
То есть, вариатор сам следит за придаточным числом и держит в зависимости от текущей скорости необходимое число оборотов. Придаточным же числом является соотношение скорости вращения колёс к скорости вращения мотора.
Каждая передача в коробке держит определённый уровень количества оборотов, и для их увеличения водитель переключает селектор коробки, чтобы перейти на другую ступень и ускориться.
ctv это бесступенчатая коробка передач
Исходя из текущей скорости движения, оборотов двигателя и силы нажатия на педаль газа водителем, вариатор практически ежесекундно переключает передачи, определяя оптимальную характеристику хода. Что даёт такой принцип работы:
- отсутствие рывков, наблюдаемых при переключении АКПП и МКПП;
- более интенсивный набор скорости.
Это далеко не все положительные стороны, но о них будет говориться чуть позже.
Схема бесступенчатой коробки передач
Виды бесступенчатых коробок передач
В зависимости от назначения и типа транспортного средства автомобильными производителями были разработаны следующие виды бесступенчатых коробок переключения передач:
- гидромеханическая коробка передач была разработана для автомобилей большой массы. Включает в себя гидродинамическую систему с гидромуфтой и гидротрансформатором и механической передачей. Двигатель такого автомобиля запускает контролирующий насос, которые подаёт масло в трубах, ведущих к гидромоторам, а те в свою очередь начинают вращать колёса;
- электрическая коробка передач. Энергия образуется через генератор от работы мотора. На каждое колесо нужен отдельный электромотор;
- вариаторная коробка передач. По сути, является механической передачей с принципом действия работы за счёт передачи крутящего момента через ремень на управляющий шкив. Данный тип устройства стал активно применяться на легковых автомобилях.
что такое CVT? Это «робот» или «автомат»?
Устройство CVT
Коробка передач cvt построена на трёх базовых элементах, которые осуществляют весь её принцип работы:
- ведомое фрикционное колесо выходное;
- ведущее фрикционное колесо входное, которое связано с коленвалом и осуществляет вращение ведомого фрикционного колеса и передаёт энергию на карданный вал;
- ремень повышенной прочности из резины или металла, который связывает фрикционные колёса.
Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.
НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.
Читать далее >>
Оба фрикционных колеса способны раздвигаться с помощью муфты нагрузочной. Они соединяются между собой металлическим ремнём. Ремень вариатора занимает особое место в работе и устройстве. Он отличается высокой сложностью и технологичностью.
Ремень содержит в себе до 12 стальных полос высокой прочности, благодаря чему он не проскальзывает и обеспечивает большой крутящий момент. Каждая из стальных полос ремня состоит из металлических пластин в форме трапеций, которые идут поперечно.
Такая форма обеспечивает плотный контакт с фрикционными колёсами, тем самым осуществляя передачу на крутящий момент. Некоторые разработчики используют вместо ремня широкую цепь с пластинами, края которой цепляются за конусы.
Принцип работы CVT
Принцип работы
Исходя из расшифровки аббревиатуры, в данный тип трансмиссии заложен принцип непрерывного переключения передачи без участия водителя. Сам принцип работы вариатора был использован и раньше в снегоходах, некоторых станках и бензопилах. Но из-за больших нагрузок в автомобилях такое устройство нужно было доработать.
Как было уже сказано выше, основной элемент, обеспечивающий ход автомобиля, — это стальной ремень, состоящий из множества рядов высокопрочной стали с клиновидными зазубринами. Ведомое фрикционное колесо соединено с двигателем, от него идёт ремень к ведущему фрикционному колесу, которое обеспечивает оборотами ведущую пару колёс. Оба фрикционных колеса умеют расширяться и сужаться.
Расширение и сужение ведущего фрикционного колеса контролирует электронный блок управления, а второе колесо расширяется при воздействии на него большего давления от первого колеса.
Обратите внимание
Так как стальной ремень благодаря зазубренным выступам может быть в любом положении: на конусе расширяемого и сужаемого колеса, это обеспечивает принцип множества передач в зависимости от числа оборотов и нагрузки в текущий момент применения. На деле работа вариатора укладывается в три основных шага:
Первый шаг — при старте двигателя и начале движения ведущее колесо в вариаторе максимально сужено, а ведомое колесо расширено.
Второй шаг — достигая средней скорости примерно в 100 км/час оба колеса расширены на одном (среднем) уровне.
Третий шаг — для достижения максимальной скорости (педаль газа в пол) ведущее фрикционное колесо максимально расширяется, параллельно ему ведомое фрикционное колесо, которое обеспечивает вращение привода автомобиля, максимально сужается.
Чем хорош вариатор?
Положительные и отрицательные стороны CVT трансмиссии
Естественно, главная положительная сторона этого типа коробки передач заключается в комфорте, который она предоставляет водителю во время движении. Контроль над оборотами и переключением передач ложится на электронный блок управления автомобиля.
Набор скорости происходит мягко, исключая рывки, которые испытывает водитель во время переключения механической или автоматической коробок передач.
Скорость машина набирает быстрее в сравнении с АКПП и МКПП и более плавно стартует с места, а беспрерывное переключение передач в вариаторе обеспечит постоянную работу мотора, и он не заглохнет, стоя на светофоре или пробках. Как и в автоматической коробке, при cvt машина оборудуется только двумя педалями – газ и тормоз.
Авто не так сильно шумит при разгоне, при этом трансмиссия считается более экономичной в пересчёте на расход топлива. Как заявляют некоторые производители, которые ставят на свои машины эти коробки, они более экологичные в сравнении с другими, и машины имеют более динамичный набор скорости в сравнении с автоматической коробкой.
При явных положительных моментах в работе коробка cvt не лишена и своих проблем и недостатков. Самый значимый — это её капризность. Ставится она только на автомобили с двигателем до 220 лошадиных сил.
Также для обеспечения её работы нужны дорогостоящие смазочные жидкости, которые нужно менять каждые 30 тысяч километров пробега. С маслом производится и замена фильтров. Автомобиль не может ехать долгое время на предельной скорости.
Разочарует она любителей грубой и агрессивной езды – к этому коробку не готовили, и в скором времени она выйдет из строя. Если это произошло, появляется новая проблема – постараться найти разбирающегося в подобных коробках специалиста. Их такой же дефицит, как и комплектующих на вариатор.
Важно
Электронный блок управления автомобиля, который контролирует ведущее фрикционное колесо бесступенчатой коробки, в случае повреждения какого-либо из его модулей серьёзно дестабилизирует работу трансмиссии.
Расположение деталей
Итог
Как выясняется из статьи, нет ничего сложного в работе cvt коробки. Многие эксперты говорят, что за ней будущее, но сейчас этой коробке предстоит немалый путь для преодоления ошибок разработчиков и улучшения её износостойкости.
Как можно уже полагать, такой путь до неё прошли и механическая, и автоматическая коробки передач.
Автолюбителям остаётся только следить за её развитием сегодня, и может быть в недалёком будущем, исправив все недочёты, она сможет полностью заменить автоматическую коробку передач.
CVT коробка передач — что это такое
У многих современных авто установлена CVT коробка передач, что это такое знают не все автолюбители, так как привыкли сталкиваться с механическими или автоматическими КПП.
На новых автомобилях кроме механической и автоматической, часто используют CVT коробку. В народе она называется вариатором.
Аббревиатура CVT означает непрерывно меняющаяся передача, то есть другими словами — это бесступенчатая трансмиссия.
Здесь нет фиксированных положений шестерен, так как постоянно выбирается оптимальное передаточное число.
КПП используется для того, чтобы при постоянных оборотах двигателя, можно было менять скорость движения.
Отношение между скоростью вращения коленвала и колес автомобиля характеризуется передаточным числом.
Основное преимущество такого решения в том, что оно позволяет максимально эффективно использовать мощность двигателя, при этом потери крутящего момента сводятся к минимуму.
Совет
Если на авто с механической трансмиссией, чтобы изменить скорость движения, надо переключаться вручную, то в случае с CVT, это происходит постоянно и без вашего участия.
Так как здесь нет шестерен, поэтому при изменении скорости, не происходит рывков.
Чтобы ответить на вопрос, CVT коробка передач, что это такое и в чем ее преимущество перед автоматической КПП, надо сказать, что вариатор обеспечивает плавный разгон, он происходит намного быстрее, чем при использовании автоматической КПП.
В этом случае, обороты двигателя практически одинаковые и не происходят их перепады от максимальных до минимальных значений.
Вариатор очень точно подбирает передаточное число, которое зависит от того, ускоряетесь вы или замедляетесь, поэтому стиль езды будет более ровным, нагрузка на двигатель уменьшается и снижается расход топлива.
Раньше вариаторы использовались только на скутерах, но сейчас они устанавливаются как на легковых автомобилях, так и на громоздких кроссоверах.
Существует три их вида:
- клиноременной;
- тороидный;
- клиноцепной.
Первые два типа являются более распространенными, на сегодняшний день вариаторные КПП устанавливают на своих автомобилях такие производители как Mercedes-Benz, Nissan, Ford, Subaru, Audi, Honda и другие.
Принцип работы
Если говорить о том, как выглядит самый простой вариатор, то это будет два раздвижных шкива, которые между собой соединяются и взаимодействуют при помощи ремня, имеющего клиновидную форму.
В автомобиле этот узел имеет более сложную конструкцию, так как он должен обеспечивать движение назад и пониженные передачи.
Клиноременная конструкция в своем составе имеет такие элементы:
- раздвижные шкивы, они находятся на одном валу, и приводятся в действие гидроцилиндрами. Раздвигаются шкивы в зависимости от частоты вращения коленвала или они действуют по сигналу, приходящему из блока управления;
- клиновидный ремень, эта деталь состоит из двух металлических лент со стальными пластинами. Вверху пластины имеют вид конуса, они плотно соприкасаются между собой, внизу у них есть пазы;
- гидротрансформатор преобразует и передает крутящий момент, что позволяет автомобилю плавно начинать двигаться;
- при помощи дифференциала, крутящий момент равномерно распределяется на ведущие колеса;
- для обеспечения движения задним ходом, есть планетарный механизм, с его помощью вторичный вал может вращаться в обратном направлении;
- для обеспечения давления рабочей жидкости, есть гидронасос, в действие он приводится гидротрансформатором. Рабочая жидкость подается под давлением, благодаря чему в работу вступают гидроцилиндры;
- для контроля за работой указанного агрегата, существует блок управления, это микропроцессорное устройство. Оно учитывает такие показатели как положение коленвала, расход топлива и т.д., в соответствии с полученными показателями, корректируется работа механизма.
Отличие тороидного типа в том, что в нем есть два клиновидных диска, один из которого ведомый в другой ведущий.
Между дисками установлен специальный ролик, он может поворачиваться относительно горизонтальной оси и в то же время, ролик может двигаться вертикально вверх и вниз.
Во время перемещения ролика, он соприкасается с участками дисков, имеющих разные диаметры.
Для получения низшей передачи, ролик движется между малым диаметром ведущего и большим диаметром ведомого диска.
Обратите внимание
Если диаметр ведущего шкива становится большим, а у ведомого шкива диаметр будет маленьким, то получается противоположное соотношение.
Для работы вариатора тороидного типа требуется специальная смазка, его стоимость значительная, поэтому он менее популярен, по сравнению с конструкцией клиноременного типа
.
Работа клиноременной вариаторной коробки
Когда увеличиваются обороты, начинает работать гидротрансформатор и он передает вращение на первичный вал и ведущий шкив.
Под действием гидроцилиндров, его щеки начинают сужаться, поэтому трение между ними и ремнем увеличивается.
Это приводит к тому, что вращение передается на ведомый шкив и вторичный вал. В это время, ведомый шкив имеет максимальный диаметр, поэтому получается самая низкая передача.
Когда вы увеличиваете обороты двигателя, диаметры шкивов меняются, благодаря чему меняется и скорость движения.
Ведомый вал передает вращение на дифференциал, который распределяет крутящий момент равномерно на оба ведущих колеса.
Когда задействуется планетарный механизм, вторичный вал начинает двигаться в реверсивном направлении, что обеспечивает движение задним ходом.
Управление изменением диаметров шкивов происходит при помощи системы управления.
Такая конструкция вариатора обеспечивает плавное движение, во время езды не возникает никаких рывков, благодаря чему экономится топлива.
Важно
Система управления выбирает оптимальный режим работы мотора и в соответствии с ним, регулирует диаметры шкивов.
Некоторых водителей, которые пересели на авто с вариатором, не устраивало то, что нет характерного изменения работы двигателя, когда происходит смена передаточного числа. Разработчики решили эту проблему и создали условно-ступенчатое переключение.
Теперь в начале движения надо включить первую передачу, когда достигаются определенные обороты, рычаг передвигают на следующую.
Блок управления запрограммирован на определенные передаточные числа и создается впечатление, что вы едете на авто с механической КПП. Если вы переходите в автоматический режим, то всю работу выполняет электроника.
Чтобы включить пониженные передачи, рычаг ставится в соответствующее положение и тогда повышенные не включается, даже когда двигатель работает на высоких оборотах.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы конструкции
Плюсы:
Ни механическая, ни автоматическая трансмиссия, не могут обеспечить такую плавность хода как вариаторная конструкция.
Это связано с тем, что в CVT конструкции просто нет ступеней. Многие авто имеют подрулевые лепестки, при помощи которых можно переключаться в ручном режиме.
Это обеспечивается электронной системой управления, которая регулирует фиксированные соотношения диаметров обеих шкивов.
Совет
При помощи данной конструкции происходит оптимальное использование мощности мотора, поэтому достигается его максимальное КПД, что приводит к меньшему расходу топлива.
Но не стоит ожидать значительной экономии, автомобили с вариаторами по сравнению с теми, у которых автоматическая КПП, расходуют не намного меньше топлива.
Если сравнивать с авто, у которых автоматическая коробка, то разгон у вариатора будет незначительно быстрее, правда происходит все более плавно.
С вариаторной коробкой, двигателю не приходится развивать максимальные обороты, поэтому он работает тише.
Водители, которые пересели на такие авто с других видов КПП, сначала будут чувствовать себя немного странно и неуютно.
Так как двигатель не работает на максимальных оборотах, он меньше изнашивается и соответственно увеличивается его ресурс.
Вес такой коробки меньше чем автоматической КПП, благодаря тому, что в ее составе меньше деталей;
Во время движения по гололеду, достигается более высокая безопасность, по сравнению с механическими или автоматическими КПП.
Несмотря на большое количество преимуществ, у CVT коробки есть и некоторые недостатки, о которых необходимо знать.
Минусы:
Для вариаторной коробки надо порядка 5-6 литров дорогого трансмиссионного масла, если из строя вышла какая-то деталь, будьте готовы к серьезным финансовым затратам.
Коробка передач CVT — плюсы и минусы такого решения указывают на то, что если вы хотите ездить плавно, комфортно и не боитесь значительных затрат на обслуживание и ремонт, является самой современной среди имеющихся предложений.
Выводы
CVT обеспечивает высокую динамику, плавность хода автомобиля, но не позволяет ездить в агрессивном стиле и требует значительных средств на свое обслуживание.
Если вы аккуратный водитель, любите динамичную, а не спортивную езду, не любите резких ускорений и торможений, то для вас лучшим выбором будет автомобиль с CVT коробкой.
Для людей, предпочитающих спортивный стиль езды или для тех, кто приобретает машину бывшую в употреблении, лучше всего покупать авто с механической или автоматической КПП.
Несмотря на то, что у вариатора высокая стоимость, он требует более качественного обслуживания и не позволяет агрессивно ездить, он становится все более популярным.
Обратите внимание
Чаще всего такие авто покупают женщины, люди пожилого возраста, а также те люди, которые предпочитают спокойный, комфортный, безопасный и экономный стиль езды, при этом они смогут экономить средства на покупке топлива.
CVT коробка передач что это такое: плюсы и минусы?
Доброго времени суток, уважаемые читатели и подписчики блога! Я рад приветствовать Вас, мы продолжаем расставлять точки над и в области устройства автомобиля, уже есть материал по устройству и особенностям торсионной подвески, сцепления и системы Common Rail на дизеле.
И в рамках сегодняшнего обзора хочу предложить Вам новую интересную тему для обсуждения. Каждому автомобилисту известно, что существует несколько конструктивно различных типов трансмиссий, из которых самые распространенные — механическая и автоматическая. Однако на сегодняшний день все большую популярность приобретает и коробка вариаторного типа.
CVT коробка передач что это такое, и в чем ее основные отличия, предлагаю разобраться далее.
Когда появился вариатор
Впервые подобная конструкция увидела свет еще в 19-м столетии, однако широкого распространения тогда не получила. Сегодня ряд производителей современных автомобилей, таких, как GM, Nissan, Toyota, Honda и другие, широко применяют коробки вариаторного принципа действия.
Она отличается от КПП под названием «гидромеханическая» тем, что не имеет заданного количества ступеней. Благодаря этому стало возможным установить практически любой коэффициент по передаче крутящего момента.
Что значит само понятие «вариатор» — в нем отсутствуют ступени, однако по причине удобства по-прежнему сохраняют терминологию «передачи».
Конструктивные особенности
Вариатор представляет собой наиболее простую конструкцию в отличие от традиционной «механики» с её широким набором всевозможных шестерней. Для большинства трансмиссий этого принципа действия характерно присутствие следующих основных компонентов:
• входной шкив, диаметр которого может меняться;
• выходной шкив, также с изменяемым диаметром;
• ремень (цепь), изготовленный из резины или же металла.
Несмотря на многообразие и других компонентов, именно эти являются принципиальными в конструкции.
Регулярная диагностика CVT коробки является гарантией ее долгой и безотказной эксплуатации, поскольку именно ворот, чей диаметр может изменяться, — ее главная составляющая.
В нем располагается остриями друг к другу порядка 20 конусообразных элементов, а между ними протянут ремень. Те вороты, в которых предусмотрен различный диаметр, обычно работают в парах.
Шкивы — входящий и выходящий
Один из них является ведущим, или движущим, и подключается к коленвалу силового агрегата. Именно через него на трансмиссию подается от двигателя энергия. Второй же называется выходным, либо ведомым, и от него энергия передается на ведущие колеса.
Для сохранения натяжения ремня, когда один из воротов увеличивает радиус, другой одновременно уменьшает этот показатель.
Если происходит увеличение радиуса на входном вороте, а на другом он снижается, то возрастает и скорость вращения, и включается повышенная передача.
Важно
Благодаря отсутствию ступеней и передач вариаторная коробка считается конструктивно надежной и потому применяется не только в автомобилях, но и других типах технических средств. Необходимо использовать в таких конструкциях ремни на основе плотной, но эластичной резины.
Однако в последнее время еще большее распространение получили ремни из металлических тонких пластин. Их плюсы в том, что они очень прочны и не подвержены проскальзыванию, из-за чего используются в моторах с высокими мощностными характеристиками.
А еще такая трансмиссия работает тише по сравнению с другими аналогами.
Достоинства и недостатки CVT коробок передач
Конечно же, такая трансмиссия обладает определенными преимуществами. Вот они:
- из-за отсутствия передач машина разгоняется более плавно, без рывков;
- быстрее происходит и разгон, ведь не тратится время на переключение скоростей;
- нет необходимости в третьей педали, а также вариатор производит меньше шума;
- из-за плавного разгона снижается расход горючего;
- такой тип трансмиссии можно смело назвать наиболее безопасным с экологической точки зрения.
Конечно, присутствуют и определенные минусы, о которых мы не можем не сказать. В их числе следующие моменты:
- такая трансмиссия очень требовательна к качеству смазки, менять которую придется каждые 20–30 тысяч километров;
- нельзя длительное время передвигаться на высоких оборотах двигателя;
- вариатор нельзя подвергать таким же перегрузкам, как механическую трансмиссию — его режимы не предназначены для этого;
- выход из строя любого из датчиков может привести к невозможности эксплуатации всей системы;
- с точки зрения стоимости ремонта, вариатор явно уступает другим типам коробок передач.
Коробка передач CVT – что это такое и как она работает? :
Чаще всего на легковых автомобилях встречаются механическая и автоматическая коробки передач. Однако помимо них существует и бесступенчатая трансмиссия.
Иногда ее относят к АКПП, так как в обоих вариантах смена передаточного числа происходит без участия водителя. Однако конструкция и принцип функционирования значительно отличаются, поэтому обычно автоматические и бесступенчатые КПП разделяют.
Далее рассмотрена коробка передач CVT: что это такое, как работает, где применяется и как эксплуатируется.
Определение
Данная аббревиатура произошла от английского названия такой КПП, которое можно перевести как «трансмиссия с постоянно изменяющимся передаточным числом».
Следовательно, бесступенчатая коробка передач представляет собой трансмиссию, плавно меняющую коэффициент передачи крутящего момента во всем рабочем диапазоне.
Однако нужно учитывать, что аббревиатуру CVT используют лишь для одного из типов таких КПП.
Классификация
Далее будет рассмотрена коробка передач CVT: что это такое с точки зрения конструкции и принципа функционирования. На основе данного критерия рассматриваемые агрегаты подразделяют на пять типов.
Электрическая передача. В таких механизмах основной двигатель приводит генератор, а колеса вращают электромоторы.
Гидрообъемная передача. Двигатель вращает гидронасос, подающий в приводящие колеса масло.
Гидродинамическая передача (гидротрансформатор). Данное устройство представляет собой механизм, состоящий из двух колес с лопатками, создающих поток масла. Не используется в качестве коробки передач, а является компонентом АКПП и вариаторов, где служит для преобразования крутящего момента от двигателя.
Механическая передача (вариатор). В данном случае передача момента происходит путем трения через промежуточное тело, которое может быть представлено шариком, ремнем либо роликом.
Изменение передаточного отношения осуществляется перемещением данного тела в любую точку радиуса ведомого либо ведущего колеса. Именно такой агрегат называется CVT (коробка передач).
Что это такое более подробно рассмотрено далее, так как данные агрегаты чаще всего применяют на легковых автомобилях.
Комбинированная трансмиссия. Предусматривает бесступенчатую передачу лишь небольшого момента, в то время как основная его часть передается через механические передачи.
Вариатор
Как было отмечено, среди рассмотренных типов бесступенчатых трансмиссий наиболее обширное распространение на легковых автомобилях обрела вариаторная коробка передач CVT. Что это такое, более подробно рассмотрено ниже.
Прежде всего следует отметить, что по технологии передачи крутящего момента такие коробки передач классифицируют на вариаторы зацепления и фрикционные.
К первому типу принадлежат лишь цепные механизмы, а второй включает конусные роликовые и ременные, торовые, многодисковые, шаровые, волновые, лобовые, клиноременные вариаторы.
Совет
На легковых автомобилях наиболее часто встречается клиноременная и цепная CVT (коробка передач). Что это такое, описано далее.
Для обеспечения заднего хода на большинстве автомобилей, оснащенных вариатором, с ним сблокирована планетарная передача.
Устройство клиноременных и цепных вариаторов
Большинство КПП данной конструкции имеет одну или две клиноременные передачи. В таком агрегате присутствуют ведомый и ведущий шкивы. Первый из них связан с коленчатым валом, с которым связана коробка. Передача CVT вариатора крутящего момента от двигателя происходит через него. Второй шкив передает момент к колесам.
Один из шкивов или оба имеют раздвижные боковины (диски). Зазор между ними в простейшем варианте определяется центробежным регулятором, хотя иногда применяют нагрузочные муфты. Диски выполнены в форме конусов и направлены остриями друг к другу.
Для привода дисков ведущего шкива служит электронная система, включающая датчики, сервоприводы и блок управления.
Ременные и цепные варианты аналогичны по принципу функционирования. Отличие состоит в конструкции и материале самого натяжного элемента.
Ремни могут состоять из резины либо из металлических звеньев и армированы стальной проволокой для предотвращения растягивания. В любом случае цепь либо ремень пролегает в желобе между дисками шкивов.
Отличие цепных механизмов состоит в том, что цепь размещена в масляной ванне.
Для начала движения применяют гидротрансформатор, блокируемый после этого, либо обычное сцепление.
Принцип функционирования
Независимо от конструктивных особенностей вариаторов названных выше типов, принцип их работы идентичен.
Передаточное число, определяемое диаметром внутренней поверхности шкивов, варьируется путем изменения расстояния между коническими дисками. Так, при возрастании частоты вращения двигателя у ведущего шкива боковины сдвигаются. При этом, так как происходит сближение конусов, диаметр желоба шкива возрастает.
Таким образом, уменьшается коэффициент передачи, и увеличивается посадочный диаметр шкива. То есть, с увеличением ведущего шкива и уменьшением ведомого скорость вращения цепи или ремня повышается и получается повышенная передача.
Обратите внимание
Следовательно, для понижения передаточного числа нужно снизить скорость вращения, увеличив диаметр ведомого шкива и раздвинув диски на ведущем. При этом для сохранения натяжения ремня либо цепи происходит равномерное изменение диаметров шкивов.
То есть, когда происходит сближение дисков на одном из них, на втором они отодвигаются. Таким образом достигается плавное, бесступенчатое изменение передаточного числа.
Для автоматической регулировки диаметра ведущего шкива служит центробежный регулятор, встроенный в ступицу. При раскручивании шкива грузики перемещаются центробежной силой к его периферии, давя на боковины.
Под действием этого они сужаются, увеличивая диаметр внутренней поверхности. При этом ремень начинает давить изнутри на диски ведомого шкива, стягиваемые пружиной. В результате они раздвигаются, уменьшая диаметр внутренней поверхности.
При снижении частоты вращения происходит обратный процесс, как было описано выше.
При холостой работе двигателя диски ведущего шкива максимально раздвинуты, поэтому ремень лежит на его ступице, не связанной с валом двигателя. Поэтому ремень проскальзывает относительно дисков медленно вращающегося шкива, и крутящий момент не передается.
Конструкция тороидного вариатора
Немного иную конструкцию имеет тороидная коробка передач CVT. Nissan использовал такую трансмиссию на моделях Skyline и Gloria. Конструкция данного агрегата также включает ведомый и ведущий соосные диски, а для передачи момента между ними путем трения служат два промежуточных ролика.
Принцип функционирования
Передаточное число варьируется путем изменения положения и радиусов роликов. При этом в горизонтальном положении ролика скорость вращения дисков равна, а при его повороте отличается. Тороидная CVT коробка передач “Ниссан” имеет два вариатора.
Так как усилие сосредоточено в пятне контакта, ролик прижимается к диску с силой до 3000 Нм. Следовательно, для преодоления ее при повороте ролика используется особая технология.
Прецизионный гидравлический механизм под контролем электронного блока управления перемещает обоймы с роликами на микроскопическое расстояние, создавая сдвиг относительно оси дисков, вследствие чего дальнейшее смещение происходит самостоятельно.
К тому же детали состоят из стали с особыми свойствами, и используются специальные масла.
Особенности
К настоящему времени автомобили с бесступенчатой КПП встречаются весьма нередко. Это объясняется тем, что их используют на массовых весьма распространенных моделях.
Поэтому многие покупателей интересует коробка передач CVT: что это такое и чем она лучше. При этом ее сравнивают с МКПП и особенно с «автоматами».
Это объясняется тем, что эксплуатационные свойства ее близки к АКПП, поэтому нередко в качестве альтернативы им рассматривается CVT (коробка передач). Плюсы и минусы ее приведены далее.
Достоинства
Как и «автоматы», такие КПП обеспечивают смену передаточных чисел без участия водителя. Это является основным преимуществом для пользователей перед МКПП.
Однако в отличие от обоих вариантов, за счет отсутствия фиксированных положений данный процесс происходит более плавно и быстро.
К тому же за счет возможности удержания оборотов двигателя на постоянном оптимальном уровне у автомобилей с CVT ниже расход топлива и количество выбросов, лучше разгон. С точки зрения производства вариаторы технологичны благодаря простой конструкции.
Недостатки
И все же относительно редко используется CVT (коробка передач). Минусы ее состоят в том, что такие агрегаты могут использоваться лишь с двигателями ограниченной мощности (обычно до 200 л. с. или чуть более), а также они очень чувствительны к условиям эксплуатации и обслуживания.
Так, данные КПП не рассчитаны на длительную работу на предельных оборотах и агрессивный стиль вождения, вследствие чего потенциально лучшее ускорение не удается реализовать. Не допустима и эксплуатация на бездорожье. К тому же, несмотря на относительно простую конструкцию, такие агрегаты требовательны к обслуживанию, сложны и дороги в ремонте.
Так, сокращена периодичность смены масла и фильтров в сравнении с трансмиссиями прочих типов. Трудоемкость ремонта определяется, в том числе сложностью электронной системы управления, которой контролируется CVT (коробка передач). Плюсы, приведенные выше, для многих потребителей перекрываются данными недостатками.
Важно
Более того, против таких КПП работают еще два фактора. Во-первых, из-за относительно невысокой популярности многие покупатели относятся к ним с опаской, сомневаясь в надежности и доступности квалифицированного обслуживания.
Во-вторых, многих не устраивает характер функционирования такой трансмиссии, а именно монотонная работа двигателя на постоянных оборотах при разгоне. Ввиду этого некоторые производители обеспечили CVT имитацию ступенчатого изменения передаточных чисел как у АКПП и МКПП.
Применение
Как было упомянуто, на легковых автомобилях обычно встречается клиноременная либо цепная коробка передач CVT. Вариатор первого типа используют на небольших машинах, а более тяжелые модели оснащают вариаторами с цепной передачей. Иногда встречаются и прочие варианты.
Обслуживание
Для большинства вариаторов заводской ресурс составляет 150-200 тыс. км пробега. Однако нужно учитывать, что клиноременные вариаторы имеют относительно небольшой срок службы ремня, обычно он составляет до 50 тыс. км пробега. Замена его может стоить до 60 тыс. рублей. Цепные механизмы более долговечны. При этом такие бесступенчатые КПП очень чувствительны к качеству масла.
Любые вариаторы требуют специализированного масла с маркировкой CVT, так как оно служит не только для смазки, но и для предотвращения проскальзывания по шкивам цепи либо ремня и их износа. Замену масла рекомендуется осуществлять с периодичностью в 60-30 тыс. км пробега.
Некорректное функционирование вариатора может вызвать поломка электродвигателя, обеспечивающего перемещение дисков ведущего шкива. Его стоимость — от 10 тыс. рублей. К тому же сами шкивы не подлежат проточке, поэтому при наличии задиров их придется менять за 65-70 тыс. рублей.
Агрессивная езда также приводит к появлению задиров на шкивах из-за чрезмерного натяжения ремня или цепи. Об их наличии свидетельствуют рывки на малой скорости. С другой стороны, и при равномерной быстрой езде изнашиваются подшипники валов.
К тому же возможно повреждение вариатора при поломке датчика скорости.
Нужно учитывать, что допустима буксировка автомобиля с вариатором лишь с запущенным двигателем.
Кроссоверы с вариаторами недопустимо эксплуатировать на бездорожье, так как даже небольшие препятствия могут вызвать повреждение КПП.
Наконец, вероятны проблемы с обслуживанием и поиском запчастей из-за редкости таких агрегатов.
Совет
Поэтому перед приобретением автомобиля с вариатором необходимо тщательно изучить: CVT (коробка передач) — что это такое. Отзывы автомобилистов рекомендуют учесть все нюансы, описанные выше.
