Вариатор: за и против

Принципиальное устройство

Конструкция механизма довольно сложная, из-за чего ее производство затратное в материальном отношении. К тому же из-за сложности конструкции бесступенчатая трансмиссия не способна обеспечивать равномерное распределение нагрузок в отдельных типах двигателей.

Ключевое отличие бесступенчатой коробки от механического аналога – в ней отсутствует сцепление. На сегодняшний день вариаторы постоянно модернизируются, и уже существует несколько принципиально отличающихся модификаций. Тем не менее, основные элементы коробки такие:

• Основной механизм трансмиссии – гидротрансформатор. Это агрегат, принимающий на себя крутящий момент, который вырабатывает двигатель и передает его на исполняющие элементы;
• Шкив первичной передачи (связан с гидромуфтой) и шкив вторичной передачи (передает усилия на ходовую часть авто);
• Передача усилий осуществляется через ремень, а в некоторых случаях – цепь;
• Электроника управляет изменением режимов работы механизмов;
• Отдельный узел, который активируется, когда включается задняя передача;
• Вал, на котором закреплен шкив трансмиссии и главная передача;
• В большинстве модификаций также установлен дифференциал.

Стоит отметить, что эти элементы не дают понимания того, по какому принципу работает коробка передач. Все зависит от модификации устройства, о чем пойдет речь немного позже, а сейчас рассмотрим, по какому принципу функционирует механизм.

Как работает бесступенчатая CVT коробка передач

Рассмотрим принцип работы двух типов вариаторов: клиноременных и тороидальных (роликовых) вариаторов.

Ременной или цепной

В этом случае принцип работы тот же. Разница лишь в использовании ременной или цепной передачи в качестве передачи крутящего момента. Устройство коробки привода не меняется.

С помощью подвижного механизма, закрепленного на одном из конусов ведущего и ведомого шкивов, изменяется рабочий диаметр ремня. То есть в каждом из шкивов меняется внутренний диаметр. Следовательно, изменяется передаточное число между ведущим и ведомым валами.

По мере увеличения оборотов двигателя противоположные конусообразные пластины перемещаются или раздвигаются, каждая на своем шкиве. Они выталкивают ремень, когда сходятся, или опускают его, когда растягиваются.

Здесь нет фиксированных передач, потому что нет набора звездочек. Поэтому вариатор может иметь неограниченное количество передач, а значит широкий диапазон передачи крутящего момента.

В современных вариаторах по-прежнему две звездочки или дополнительная планетарная передача. Он предназначен для блокировки на пониженной или первой передаче, чтобы момент передавался не ремнем, а шестернями. Это предохраняет ремень от проскальзывания, а шкивы от царапания при запуске автомобиля под нагрузкой. Например, при выезде с остановки на бордюр, подъеме в гору на минимальной скорости или скольжении по грязи.

Задняя и нейтральная передача

Рассматривая устройство вариатора, сказали, что в его конструкции есть планетарная передача и набор фрикционов. Так что все это хозяйство отвечает за «нейтральную» и заднюю скорость.

Ведущий шкив жестко связан с водилом планетарной передачи. Солнечная шестерня установлена ​​на приводном валу, который двумя рядами сателлитов соединен с зубчатым венцом. Они соединены своими осями с носителем.

Чтобы транспортное средство продолжало двигаться прямолинейно, необходимо зафиксировать зубчатый венец с солнечной шестерней. За это отвечает первый пакет фрикционов. Это набор тарелок. Один ряд которых имеет зубцы снаружи, они соединены с коронкой. Во втором ряду зубья расположены внутри пластины, они жестко связаны с солнечной шестерней. Весь набор вставок может перемещаться в осевом направлении по шлицам.Как выглядят фрикционные диски и как они работают в планетарной передаче.

Таких рядов несколько, пластины чередуются друг с другом. Между ними есть определенное пространство, и они свободно вращаются, каждая со своей шестерней. В этот момент включается нейтральная передача. Под действием гидропривода они закрываются. За счет силы трения между ними они фиксируют планету с короной. Теперь вся конструкция движется как единое целое, обеспечивая движение автомобиля вперед.

При включении задней передачи включается второй пакет фрикционов, а первый размыкается. Второй комплект пластин отвечает за крепление планетария к корпусу бокса.

Так вступают в игру спутники. Зубчатый венец вращается в одном направлении, а шестерни в другом. Поскольку они жестко связаны с конвейером, он вращается в противоположном направлении относительно входного вала. Это обеспечивает движение автомобиля на задней передаче.

Тороидальный вариатор

Как известно из его устройства, он имеет два неподвижных конуса, направленных друг против друга. Ролики вращаются между собой, которые меняют свое положение относительно этих конусов.

У каждого производителя свой механизм изменения положения роликов. В некоторых моделях ролики вращаются относительно оси конусов. В других вариаторах ролики перемещаются по оси вала, а их вращение относительно конусов происходит за счет прижатия к ним. Ролики самостоятельно меняют свое положение в плоскости за счет центробежной силы.

Как ремонтируют вариатор

Ремонт вариатора требует обращения на специализированные СТО с опытными мастерами и необходимым оборудованием. Замена любой детали механизма невозможна без разборки и разборки узла.

Цена ремонта коробки CVT зависит от серьезности неисправности. Например, минимальные затраты на промывку клапанов гидроблока и замену масла (а это обязательная процедура обслуживания) составят:

• от 6 тысяч рублей – за трансмиссионную жидкость;
• от 10 тысяч рублей при необходимости замены клапанов;
• от 20 тысяч рублей — замена гидроблока.

Ремни, подшипники и другие детали подлежат замене. Шкивы иногда можно отремонтировать. Но часто приходится менять гибкую связь с диском и подшипниковыми узлами. В результате стоимость такого ремонта сравнима с полной заменой узла, более удобного с точки зрения надежности и долговечности трансмиссии.

История вариатора

Автомобиль, скорость которого зависела бы исключительно от скорости вращения двигателя, был бы крайне неудобен в эксплуатации. Представьте, что в машине имеется только одна передача, например, первая или третья. В одном случае вы бы смогли ехать довольно быстро, но автомобиль бы долго разгонялся и медленно ехал в гору. В другом все было бы с точностью до наоборот – легкий старт, но крайне медленная скорость движения. Из-за таких трудностей и была разработана первая механическая трансмиссия.

Время шло, и каждый автопроизводитель пытался упростить управление машиной (всем прекрасно известно, какие трудности у некоторых водителей вызывает МКПП). В ходе таких изысканий и была разработана сначала автоматическая коробка, затем робот, ну и, наконец, вариатор, имеющий бесконечное число передач.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы коробки передач, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Работа коробки запускается сразу после пуска мотора. В движение приходит маслонасос, нагнетающий давление жидкости. Колесо гидротрансформатора раскручивается в соответствии со скоростью вращения коленвала. Реакторные и турбинные остаются неподвижными.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных коробках передач, при скорости 20-60 км/ч происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

Автоматическая система занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

Коробка автомат включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП сказать довольно трудно. Управлять автоматом после механики бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и более современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

Отличная статья в тему: Вариатор или автомат: что лучше и надежнее, плюсы и минусы, чем отличаются коробки передач, в чем разница

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный режим. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный режим.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

3 thoughts on “Поиск и устранение неисправностей вариатора скутера”

Отличная cтатья, спасибо! Вот только не написано, если углубления или неровности будут на задних раковинах вариатора, это допустимо?

Спасибо,очень понятно и поучительно.

Статья интересная и наглядная, только есть одно замечание. Соосность это единый центр вращения для разных деталей, а ведущий и ведомый вариаторы — разные детали каждый из которых вращается вокруг собственной оси. Однако втулку действительно точить нельзя т.к. при изменении длины втулки ремень на ведущем и ведомом вариаторе будет вращаться в разных плоскостях, что вызовет его перекос и как следствие перегрев, перекос и обрыв.

Что такое тороидальный вариатор?

Работа тороидальной коробки передач вариатора производится за счет роликов зажатых меж валами. Такие колесики имеют тороидальную форму (собственно, поэтому КПП так и называется).

Устройство тороидального вариатора

Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения и уменьшения контактных поверхностей между валами и роликами. При максимальной тяге зажимы обращены в сторону ведомого вала, что увеличивает трение и, соответственно, снижает количество оборотов. Если нужна скорость – ролики отводятся в другую сторону.

Плюсы этого типа – более высокая надежность и износостойкость.

Виды роликов

Ролики на вариаторе скутера различаются между собою. Разберем существующие типы:

• Литые ролики характеризуются как простые в использовании и очень надежные в процессе эксплуатации. Они комплектуются фрикционным слоем вокруг круга.
• Составные ролики прослужат длительное время только в случае упора внутри конструкции. Данный тип роликов состоит из обоймы, которая помещает в себе грузик.
• Составные ролики без наличия упора. Характеризуются как не надежные ролики, разрушающие вариатор скутера изнутри. Размещение груза очень плотное внутри. Но, несмотря на это, он деформируется и негативно оказывает влияние на перегородки, вариатор в целом.
• Полигональные ролики являются новшеством. Продаются в литом и составном виде. Выталкивание ремня осуществляется на большой радиус. При неправильном монтаже, не будут функционировать.

Устройство тороидального вариатора

В отличие клиноременной конструкции, вариатор тороидального типа состоит из двух дисков, выполненных в виде вогнутых криволинейных поверхностей. Вращение от ведущего элемента на ведомый передается при помощи специального ролика скользящего действия. При его наклоне и перемещении к наружному диаметру ведомого диска происходит увеличение передаточного числа. Соответственно, при наклоне ролика в противоположную сторону и смещении к центру диска, передаточное отношение вариатора снижается.

Схема устройства и принципа действия тороидального вариатора:

Основные требования к тороидальным вариаторам: высокий коэффициент полезного действия, длительный срок эксплуатации. Чтобы обеспечить выполнение поставленных задач, при изготовлении элементов вариатора используются дорогостоящие материалы, современные технологии.

Тороидальные вариаторы отличаются относительной простотой, однако, такие вариаторы редко применяются в современном автопроизводстве. Это объясняется следующими факторами:

• повышенная требовательность к точности изготовления рабочих элементов;
• прочности поверхностного слоя сопрягаемых дисков и роликов;
• использование дорогих технологий при изготовлении узлов и деталей;
• сложность настроек;
• высокая стоимость специальных смазочных материалов.

Несколько слов о масле и фильтрах

Большинство производителей заверяет, что масло в коробку передач вариатора заливается навсегда. Однако этот факт в корне неверен. Наши дороги и погодные условия (снег, дождь, сильные морозы, плохие дороги и пробки) создают повышенную нагрузку на устройство, поэтому фильтры и масло рекомендуется менять каждые 40000 километров пробега.

Если этого не сделать, то на элементах конструкции начнут скапливаться масляные отложения, а фильтр забьется различным мусором. В результате упадет давление в насосе, что приведет к появлению толчков и рывков во время движения, а в особо тяжелых случаях вариатор просто перестанет работать.

Устройство клиновидного ремня

Ремень в клиноременном вариаторе CVT отличается сложным устройством. Благодаря использованию новейших материалов, ремни вариаторов очень надежны и эффективны. Вместо цепей и резиновых ремней, огибающих шкивы, в коробках вариатор применяются гибкие металлические ремни клиновидной формы (наборные металлические ленты).

Схема устройства металлического ремня вариатора:

Основой высокопрочного ремня вариатора служат тонкие полоски упругой стали (количество полос равно 9 – 15 штук), которые скреплены при помощи пластин сложной формы. Эти детали имеют форму трапеции, они плотно нанизаны на стальные ленты. Материал изготовления скрепляющих пластин – углеродистая легированная сталь высокой прочности.

Основные преимущества клиновидных стальных ремней:

1. Сверхвысокая прочность ремня вариатора.
2. Отсутствие эффекта проскальзывания.
3. Повышенная жесткость изделия при передаче усилий на сжатие (толкающий ремень).
4. Способность передавать максимальный крутящий момент от силового агрегата на ходовую часть.
5. При работе вариатора ремень не издает много шума.

Общий вид клиновидного ремня CVT:

Образец цепи, установленной в вариаторе авто фирмы АУДИ:

Клиновой ремень вариатора Audi изготовлен в виде широкой цепи, состоящей из отдельных стальных пластин.

Интересно: Для технического обслуживания клиновидной цепи вариатора используется специальный масляный состав. Смазочная жидкость способна изменять свои характеристики под воздействием повышенного давления в местах контакта пластин с поверхностью шкива. В результате чего, цепь вариатора CVT передает заданные усилия без проскальзывания и трения даже в условиях маленькой площади контакта.

Целесообразность увеличения максимальной скорости скутера методом укорачивания втулки вариатора

Методов увеличения максимальной скорости скутера масса, как бюджетных, так и достаточно затратных.

С затратными методами все понятно, дорогой тюнинг решает все, будет вам и максималка и бешеная динамика. Но часто скутеристы не мыслят настолько обширно, да и не хотят они тратить баснословные деньги на прибавление заветной лишней десятки на спидометре.

Вот тут и начинается колхозный «тюнинг». Возьмем, к примеру, самые популярные полтинники современности — Honda Dio, Yamaha Jog, Suzuki Let’s и др. Вся трансмиссия этих аппаратов доработана инженерами за многие годы настолько тщательно, что банальным подпилом одной или нескольких деталей увеличить технические характеристики всей трансмиссии в целом просто невозможно.

На многих форумах, да и среди скутеристов школьного возраста часто-густо можно услышать мифы об увеличении максималки методом стачивания втулки вариатора. Причем, сделать это можно буквально за минуту с помощью вездесущего инструмента — «болгарки». Более того, множество продвинутых пользователей именно таким образом и пытается поднять максималку не вникая в принцип работы трансмиссии.

Теперь все сопутствующие вопросы и ответы на них, лаконично:

Зачем укорачивать втулку вариатора?

При укорачивании втулки вариатора расстояние между подвижной и неподвижной щекой вариатора уменьшается, следовательно, ремень выходит на больший радиус, если раньше он этого не делал.

Можно ли точить втулку вариатора скутера для увеличения максимальной скорости?

Можно, но не нужно. Если уж вы решились на это, точить нужно только на токарном станке. При помощи болгарки, шлифовального круга, шлифовального станка, ручным методом сделать идеальную плоскость не получится.

Почему не нужно укорачивать втулку для увеличения максимальной скорости?

Стоковая длина втулки обеспечивает прилегание ремня к ней практически вплотную на холостых оборотах. В этот же момент, с другой стороны, ремень находится на максимальном радиусе щек ведомого шкива (сцепления). Это обеспечивает максимально резвый старт при повороте ручки газа и вся трансмиссия работает как положено. Естественно это происходит при стоковой длине ремня и износе ремня не более, чем на 1мм.

При стачивании втулки, ремень уже находится на некотором расстоянии от нее ближе к центру тарелок ведущего шкива, а значит и с противоположной стороны на ведомом шкиве (сцеплении) он смещен на это же расстояние. В итоге, скутер заметно теряет в динамике (это легко можно представить как старт с места на автомобиле со второй передачи, к примеру). При этом, вся работа трансмиссии сбивается. Все настройки инженеров идет коту под хвост, но с горем пополам вы получаете прибавление заветной десятки в максималке. Нужна ли она такими жертвами?

Какой стороной устанавливать втулку на вал?

Сточенной стороной от себя, т.е. сточенная сторона втулки должна быть со стороны коренного подшипника, а не неподвижной щеки вариатора. Таким образом, можно несколько нивелировать огрехи стачивания. Представьте, что торцевая плоскость втулки неровна на доли миллиметра. В этом случае неподвижная щека вариатора будет зажата с перекосом, а отсюда бешеная вибрация и масса других неприятностей.

Так точить или нет?

Если стоит задача увеличить максимальную скорость любой ценой – да. Во всех остальных случаях – нет.

Вы также можете ознакомиться с другими статьями на тему:

Вариатор R&D

Хендрикс сообщает, что текущие исследования в «Van Doorne» направлены на совершенствование характеристик набора скорости и комфорта при начале движения, увеличение КПД при частичной нагрузке и, следовательно, снижении расхода топлива, особенно в городском цикле, а также расширение выбора режимов вождения. В конечном счёте, «VDT» занимается изучением того, как сделать так, чтобы у бесступенчатой трансмиссии диапазон передаточного отношения был больше 6, что поможет сравнять её с 8-ступенчатой коробкой передач.

Он делает вывод, что интеграция управления двигателем и бесступенчатой трансмиссией откроет окно к управлению приводом и оптимизации сочетания «двигатель-вариатор». Все увеличивающаяся сложность и стоимость современных управляемых электроникой автомобильных двигателей также представляется нам стимулом к интегрированному дизайну привода, оборудованному вариатором и стационарным силовым агрегатом. Наконец, в более отдаленном будущем, по оценкам «VDT» возможно в 2000 году, есть вероятность использования бесступенчатых трансмиссий в гибридных автомобилях с газотурбинным, электрическим или комбинированным инерционным (маховичным) приводом.

Опубликовано 10.02.2012

Комментарии

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права.
Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 .

Основные причины поломок вариатора

Одна из главных причин неисправности коробки – отсутствие регулярного обслуживания. Если игнорировать регламент замены масла и фильтрующих элементов, ресурс вариатора заканчивается быстрее, и он выходит из строя.

Другие причины неисправностей:

использование низкокачественных расходных материалов;
агрессивный стиль вождения со стремительными маневрами;
периодическая буксировка прицепов и других автомобилей;
езда по плохим дорожным покрытиям, в том числе пыльным;
продолжительные поездки на максимальной скорости.

Сервис обслуживает японские CVT с 2008 года, мастера ремонтируют трансмиссию с любыми поломками, предоставляют гарантию и поддерживают низкие цены на услуги.

В «Центре по ремонту вариаторов №1» помогут справиться с любой проблемой и ее признаками. Получите бесплатную консультацию от мастеров по телефонам: Москва – 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из любого региона.

А вы сталкивались с признаками неисправности вариатора
Да 80%

Нет, не сталкивался 20%
Проголосовало: 95

С какими именно? Сами справились в поломкой или к мастерам обращались? Сохраните статью в закладках, чтобы не потерять список основных признаков неисправности вариатора.

Статья помогла35Не помогла12

Если c вариатором возникли проблемы, справиться помогут специалисты из «Центра по ремонту вариаторов №1». Получить дополнительную бесплатную консультацию и диагностику можно по телефонам: Москва — 8 (495) 161-49-01, Санкт-Петербург — 8 (812) 223-49-01. Принимаем звонки из всех регионов страны. Консультация бесплатная.

Стоит ли покупать автомобиль с вариатором

Для принятия решения нужно обязательно проехать на таком автомобиле и почувствовать как он набирает скорость, как замедляется, какой шум двигателя при этом.

Если вам нравится расслабленная езда в спокойном стиле по относительно хорошим дорогам, то вариатор вполне оправдает ваши ожидания.

Если вы планируете часто ездить по бездорожью, любите наслаждаться быстрым разгоном и высокой скоростью, скорее всего лучше остановить свой выбор на «механике» или «автомате».

В пользу вариатора будет говорить нулевой или совсем небольшой (до 50 000 км) пробег автомобиля. Если автомобиль с большим пробегом, то у него могут иметься проблемы с вариатором, что потребует дорогого ремонта.