Вариатор — бесступенчатая трансмиссия

Многие производители сейчас предоставляют автолюбителям возможность выбора между механическими, автоматическими и роботизированными трансмиссиями и коробками передач вариаторного типа.

Вариатор с салоне автомобиля запросто спутать с обычным автоматом либо механизированной коробкой, так как нет педали сцепления, зато селектор похож на традиционный рычаг «автомата» — но по ходу автомобиля практически сходу становится ясно, что это совсем другая система.

При всем этом вариатор отличается не только тем, что авто ведет себя особенно: такая коробка передач достаточно дорогая, она не подлежит ремонту и имеет множество ограничений, характерных для клиноременных КПП – всё это заставляет удивляться, для чего же подобные решения нам предлагают автоконцерны, обычно не склонные к непродуманным нововведениям?

Вариатор

Попробуем разобраться — для чего нужна бесступенчатая трансмиссия.

Двигатель внутреннего сгорания ведет себя по-разному – это поведение зависит от оборотов, на которых в данный момент он работает: так, на одних оборотах реализуется наибольший вращающий момент, а на других, причем в редко используемом диапазоне (например, при езде по городу) – наибольшая мощность. И практически наверняка расход горючего в этих режимах работы мотора не будет экономичным и оптимальным, хотя, конечно, расход находится в зависимости от огромного количества причин, кроме числа оборотов мотора).

Вообще коробка нужна в автомобиле изначально для того, чтоб изменять в широком спектре вращающий момент – а как следствие, также изменяется тяговое усилие и скорость, с которой вращаются колёса автомобиля. Одновременно этот вращающий момент поступает на коробку передач от коленчатого вала мотора, имеющего жестко ограниченный рабочий диапазон.

При наборе скорости, когда требуется наибольшая динамика, мы уводим движок в режим завышенных оборотов, оставаясь в этом режиме до тех пор, пока будет оставаться необходимость в максимальном ускорении. При плавном ускорении на трассе за городом, мы так же будем переключаться по необходимости.

Конкретно по этой причине, чтобы оптимально использовать способности мотора, нужно ввести больше «коротких» ступеней с узким рабочим спектром – чем на данный момент и занимаются производители обычных трансмиссий – но этот подход обязательно ведёт к повышению цены, сложности конструкции и увеличению веса коробки.

В корне другой подход к этой проблеме состоит в конструировании системы, которая позволит в данном спектре передаточных чисел бесступенчато изменять передаточное число коробки. Конкретно таковой системой и является вариаторная трансмиссия.

Вариаторы имеют давнюю историю. Особо в нее не углубляясь, нужно отметить, что, в итоге непрерывного совершенствования вариаторов, сейчас мы можем констатировать стабильно работающие вариаторы как на массивных Nissan и Ауди, так и на конструкциях, далеких от мира авто: к примеру, бесступенчатая трансмиссия устанавливается на некоторые передовые модели японских танков.

Виды ремней вариатора

Основная и фактически самая проблемная деталь вариатора – это ремень. Он должен быть очень жестким и в то же время гибким – это для того, чтобы при зажимании гидравликой в приводе, была возможность работать на различных поперечниках шкивов.

Ремню вариатора противопоказано сжатие или растяжение.

Обыкновенные авто ремни, типа ремня генератора, не удовлетворяют этим требованиям. В большинстве случаев, в авто вариаторах встречается наборный железный ремень близкого к треугольному сечению. В некоторых агрегатах этот ремень используется как «толкающий» — железная конструкция ремня при сжатии приобретает дополнительную твердость, что дает возможность передавать вторичному валу огромную мощность.

В общем, время от времени, трудности передачи большой мощности при помощи вариатора решают применением замены ремня широкой цепи, входящей в зацеп с половинами приводных шкивов своими боковыми частями. Дополнительное сцепление цепи, как и в клиноременном вариаторе, обеспечивается специальной трансмиссионной жидкостью, меняющей свою вязкость под давлением в точке контакта ремня и полушкива. Эта жидкость дороже обыденного трансмиссионного масла и очень принципиальна для вариатора.

Ограничения вариаторной коробки и примеры их преодоления

Невзирая на наличие в системе ремня, именовать его расходником нельзя – большинство производителей гарантирует непрерывную работу вариаторов на 150-200 тысяч км. При всем этом несвоевременная подмена жидкостей, езда по бездорожью, резкие внезапные нагрузки и удары влекут за собой укорочение срока жизни узла – но автоконцерны — производители пишут об этом редко. Как правило, узел заменяется в сборе.

Главная неудача вариатора состоит в самой конструкции – цепь или ремень, растянувшийся из-за ненадлежащей эксплуатации, проскальзывает на шкивах, на которых, вследствие этого, образуются задиры. С течением времени, даже маленькое повреждение ремня коробки приводит к плачевным последствием для всех узлов вариатора.

Кроме этого, коробку могут вывести из строя и проблемы с датчиками скорости или шаговым мотором, который управляет всей системой. Время от времени, от длительного движения на больших скоростях, могут выйти из строя подшипники полушкивов.

Также вариаторы, вначале сделанные под размеренную езду, не любят резкие старты, ввиду того, что сильно повышается нагрузка на ремень/цепь. По этой же причине крайне нежелательно буксировать другие автомобили, возить прицепы, что весьма неудобно, когда речь идёт о маленьком автомобиле.

Буксировка самого автомобиля с вариатором — это отдельная тема. Чтобы отбуксировать такой автомобиль, придётся включать движок, чтоб приводной ремень в коробке смазывался в движении. Однако самое лучшее — вообще отказаться от затеи буксировки на тросе машины с вариатором.

Вариатор или бесступенчатая трансмиссия, как система, очень сильно зависящая от трения, быстро перегревается при езде по снегу либо по бездорожью. При отсутствии дорог автомобиль с бесступенчатой трансмиссией эксплуатировать, в общем, не стоит – так как удары и проскальзывание колес пагубно отражаются на ремне вариатора. Над всеми этими техническими недочетами производители постоянно работают и стараются их преодолевать.

Труднее с другим – что многие водители психологически воспринимают вариатор, как неправильно работающее устройство.

Если нужно интенсивное ускорение, вариатор, до этого находившийся в режиме малого расхода горючего, поначалу ждет, пока режим работы мотора сменится на оптимальный для разгона. По ходу этого процесса, он то и дело меняет передаточное число, чтоб не мешать движку перенастраиваться. После этого, позволяя движку оставаться на часто непривычных для слуха водителя больших оборотах, вариатор начинает довольно плавно менять поперечник шкивов в коробке, обеспечивая плавный, но очень действенный разгон, сохраняя двигатель в режиме постоянной работы с наибольшей отдачей вращающего момента.

Разгон выходит хорошим, но ускорение без характерного звука работы мотора при наборе скорости, рождает у неискушенного автолюбителя подозрения в том, что узлы в автомобиле работают неправильно, и автомобиль неспособен к хорошей динамике.

Чтобы преодолеть вот такое неправильное понимание поведения машины с вариатором, разработчики идут на всяческие хитрости: добавляют лепестковые подрулевые тумблеры виртуальных передач (к примеру, в системе Sportronic у Митсубиши), изменяют программки управления разгоном так, чтоб выход на рациональные обороты мотора происходил равномерно. На самом деле, всё это – не более чем дань людскому консерватизму и рекламный компромисс, а свойства авто при всем этом, пусть и несильно, но ухудшаются.

Именно поэтому рычаг переключения режимов вариатора на многих машинах до сего времени стилизуют под ручку коробка автомата, а ведь можно было бы, по идее, оставить только ряд кнопок.

Есть ли у вариаторов будущее?

КПД коробок вариаторного типа – чуть ли не выше, чем у всех соперников и составляет 75%. При всем этом нужно осознавать, что сразу получить ощутимую экономичность и крутейшую динамику одной только установкой вариаторной коробки – нереально.