Существует ли альтернатива механической или автоматической коробке передач? Оказывается – да! Это бесступенчатая трансмиссия, или вариатор, более известный по англоязычной аббревиатуре CVT - Continuously Variable Transmission. Что же представляет собой тип коробки передач вариатор, описание, его преимущества и недостатки - обо всем этом поговорим в данной статье.
Хотя автомобили, оснащенные вариатором, появились уже давно, но они пока еще не столь популярны, как автомобили с традиционными коробками передач. Впервые бесступенчатый вариатор CVT был применен еще в 1958 году. Его серийно ставили на малогабаритные голландские автомобили DAF, а позже патент на вариаторы был унаследован фирмой Volvo. Но широкого распространения данный тип коробки передач в то время не получил из-за низкой надежности и малого КПД. Только сейчас, благодаря современным технологиям, вариаторы становятся достойными конкурентами традиционных КП. А автором, этого поистине гениального изобретения, был Леонардо да Винчи, который еще в 1490 году предложил конструкцию, принцип работы которой реализован в современном вариаторе.
Преимущества.
Визуально автомобиль, оборудованный бесступенчатым вариатором CVT, не будет отличаться от машин с автоматической коробкой передач. Он также имеет две педали и рычаг переключения скоростей P, R, N, D. Но в отличие от автомата, имеющего конечное количество скоростей, вариатор обладает бесконечным множеством передач, «переключение» между которыми проходит совершенно незаметно. Как таковых «переключений» и нет, а есть плавное изменение передаточного числа в зависимости от скорости автомобиля. Эта особенность является и самым главным преимуществом моделей, оборудованных вариатором, который обеспечивает оптимальную динамику движения, делая ход автомобиля плавным, без толчков и рывков. Еще одним важным преимуществом является высокая экономичность таких автомобилей, поскольку двигатель работает в наиболее выгодном для данной ситуации режиме.
Недостатки.
Но, наряду с явными преимуществами, данный тип коробки передач – бесступенчатый вариатор CVT, имеет и свои недостатки. Прежде всего - это недолговечность, а также сравнительно дорогое обслуживание: для вариатора необходима специальная трансмиссионная жидкость, ремень приходится менять каждые 100-150 тыс. км, масло можно менять реже, чем в АКП, но стоит оно дороже. Кроме того, основной недостаток - это небольшая, с современной точки зрения, мощность двигателя, которую могут «переварить» вариаторы. Именно этим объясняется тот факт, что изначально этот вид трансмиссии применяли исключительно в машинах малого класса. В большинстве случаев и сейчас автомобили с большим объемом двигателя, как правило, оснащены классическими коробками передач, хотя ситуация начинает меняться. Одной из самых крупных и мощных моделей, оснащенной клиноременным вариатором, является Ниссан Мурано с двигателем V6, объемом 3,5 л и мощностью 234 л.с.
Принцип работы бесступенчатого вариатора CVT.
Чтобы понять, как же работает бесступенчатый вариатор CVT, рассмотрим подробнее его устройство на примере клиноременного вариатора со шкивами переменного диаметра. Наряду с ним существуют еще цепные, тороидальные вариаторы, но самым распространенным остается клиноременной.
Описание устройства вариатора.
Он состоит из двух раздвижных шкивов, соединенных ремнем, имеющих в сечении трапецеидальную форму. Шкив состоит из двух конических дисков, за счет сдвигания и раздвигания которых меняется его диаметр, а, следовательно, и передаточное число. Если половинки ведущего шкива максимально раздвинуть и ремень будет работать по самому меньшему радиусу, а половинки ведомого шкива максимально приблизить и ремень будет огибать их по самой большой окружности, то передаточное отношение будет максимальным (аналог первой передачи). Если же половинки ведущего шкива сдвинуть, то они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), и одновременно раздвинуть половинки ведомого, то получим минимальное передаточное отношение. Шкивы снабжаются системой (гидравликой или другим сервоприводом), которая одновременно сдвигает и раздвигает конические половинки ведущего и ведомого шкивов, и тем самым обеспечивает бесконечное количество передаточного числа. Двигатель все время работает на одинаковых оборотах, а разгон или замедление хода автомобиля происходит за счет изменения диаметров ведущего и ведомого шкивов, и соответственно, передаточного числа. Это выглядит несколько необычно, поскольку мотор выходит сразу на большие обороты, так и оставаясь на них в продолжение всего движения.
Вариатор можно настроить так, чтобы разгон и торможение больше походил на повышение и снижение скорости с типичной КПП, с постепенным возрастанием оборотов двигателя. А ещё на некоторых машинах можно встретить режим с несколькими «виртуальными» скоростями (6 - 8), задающимися электроникой - между ними вариатор станет резко переключаться, сходствуя классической коробке - автомат. Также в данном случае есть возможность переключать скоростные режимы по личному желанию, так же, как на коробке - автомат с последовательным ручным режимом.
Описание ремней, используемых в вариаторах.
Отдельно нужно рассказать и о ремнях, которые используются в вариаторах. Если в первых автомобилях это были резиновые ремни, которые быстро изнашивались и выходили из строя, что и объясняло непопулярность вариатора в то время, то в середине 1980-х годов им на смену пришли стальные ремни. С этого времени бесступенчатый вариатор CVT стал появляться на автомобилях с все более мощными двигателями. Ремень может представлять собой стальную ленту со специальным покрытием, либо набор стальных лент, на которые нанизаны тонкие поперечные стальные пластинки трапециевидной формы, соединенные между собой. Именно так был создан толкающий ремень. Его особенностью является то, что он передает усилие не только той своей частью, которая идет от ведомого к ведущему шкиву, но и обратной стороной. Наборный стальной ремень, в отличие от обычных, при передаче сжимающего усилия только обретает жёсткость. Еще вместо клинового ремня используется широкая многорядная пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся со шкивами осями звеньев, скошенными под определенным углом. Именно такой «ремень» применяется в вариаторах машин Audi. Для смазки данной цепи используется специальная жидкость, которая изменяет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте соприкосновения цепи со шкивом. Благодаря этому, даже, несмотря на незначительную площадь контакта, цепь не проскальзывает относительно шкива.
Итак, подводя итоги, можно сказать, что автомобили с таким типом коробки передач, как бесступенчатым вариатором CVT, постепенно перестают быть экзотикой, и медленно, но верно становятся привычными, занимая определенную нишу на рынке автомобилей. И хотя для большегрузных автомобилей этот тип коробки передач по-прежнему не приемлем, то для легковых авто он довольно перспективен, тем более, что технологии изготовления различных материалов не стоят на месте.
