Жидкости для вариатора и механической коробки передач
Для осевых передач требуется особенно высокая защита от износа (AW) и противозадирные свойства (EP). Это возможно только с высококонцентрированными добавками серы, поэтому масла классического типа не подходят для сцепления или синхронизации.
В дополнение к высокой защите от износа, масла для привода мостов должны обладать хорошими свойствами старения — учитывайте это. Здесь также должны быть достигнуты более длительные интервалы между заменой и сроком службы. Благодаря более строгим директивам и нормам, касающимся выбоин, масла CVT становятся все более и более густыми для оптимизации эффективности трансмиссии.
Как же работает вариатор
Бесступенчатая передача, как мы увидели, имеет много плюсов, к тому же ее устройство, как можно сделать вывод, на высоте. Но как же все там устроено? Как она работает? Десять лет ушло у конструкторов на то, чтобы создать особый ремень, который бы выдерживал нагрузки устройства.
Главное то, что данный тип техники устроен сложно, но мы сейчас посмотрим самое основное, что же помогает ему, по какой схеме он работает, что получается выдавать четко подобранные данные, то есть передачу скорости, тем самым увеличивая скорость движения автомобиля.
Если говорить об устройстве, то оно проще, чем АКПП. Почему так? У него нет шестеренок, дисков. Главный принцип строится на двух шкивах. Которые связываются тем ремнем, над которым разработчики бились десяток лет. Первая деталь имеет прямую связь с движком, а вторая с валом колес. Крутит другой особый ремень. Такой клиноременный вариатор заслуживает на самом деле большого уважения со стороны конструкторов.
Получается в итоге простой тип работы. Одна деталь приводит в движение другую, используя обычный ремень. Работа идет по тому же принципу, что у ремня генератора. Но есть несколько хитростей. Клиноременный вариатор передает скоростное движение от мотора колесам. Но как ремешок может интенсивно работать и не рваться? Вот эти загадочные десять лет, которые у конструкторов прошли на рабочем месте. Но они создали шедевр.
Клин, которым представлен ремень, точно соответствует углу конуса шкива, именно его он приводит в движение. В итоге изделие не тянется, к тому же пластины толкают шкивы. Выходит у нас есть два шкива, а также ремень с клином. Так перед нами клиноременный КПП. Именно так и устроен бесступенчатый вариатор.
Отметим, что один из шкивов соединен с движком, который передает вращательный момент на колеса. Если поделить скорость движения этого шкива на тот, что имеет связь с ведущими колесами, то перед нами предстанет то загадочное число, та передача, которая в данный момент времени выдается. Таким образом, данный тип механики во многом превосходит даже АКПП, не говоря уже об обычной КПП. Теперь нет нужды самостоятельно задавать передачу. Даже АКПП, так радовавшая женщин, которым сложно было совладать с передачами, не верх блаженства. Настоящее счастье для них стал именно вариативный тип передач.
Какие же виды деталей меняют это число, эту передачу, регулируя скорость ведущих колес? Весь смысл в том, что деталь, которая крепится к движку, по которой бегает ремешок, сдвигается и раздвигается. Получается, что радиус то один, то другой. Это касается и второй детали, крепящейся к валу колес. Разница между ними в том, что один шкив фиксируется пружинами, а второй электроникой.
Благодаря клиновому ремню есть возможность свободно передвигаться между шкивами, останавливаясь в нужный момент, в угодном положении. Таких положений может быть очень много, а значит, и скоростей передач тоже очень много.
Итак, становится ясно то, что сначала один шкив увеличивается, а другой уменьшается, потом, наоборот, первый уменьшается, а второй увеличивается, между ними ремень клином, который имеет множество передач или положений. Но как же все это работает?
Вариатор – бесступенчатая трансмиссия
Среди разновидностей трансмиссий выделяется бесступенчатый вариатор, отвечающий за передачу крутящего момента. Сначала небольшая историческая справка.
История вариатора
Когда речь заходит о предыстории вариаторного устройства, упоминается личность Леонардо да Винчи (1452–1519). В работах итальянского художника и ученого можно найти первые описания серьезно поменявшейся к XXI веку бесступенчатой трансмиссии. Мельникам Средневековья также был известен положенный в основу устройства принцип. Используя ременную передачу и конусы, мукомолы вручную воздействовали на жернова и изменяли скорость их вращения.
До появления первого патента на изобретение прошло без малого 400 лет. Речь идет о запатентованном в 1886 году в Европе тороидальном вариаторе. Успешное использование вариаторных трансмиссий на гоночных мотоциклах привело к тому, что в начале XX века в рамках соревнований вводился запрет на участие оснащенной вариаторами техники. Для сохранения здоровой конкуренции подобные запреты давали о себе знать на протяжении всего прошлого столетия.
Первое применение автомобильного вариатора датировано 1928 годом. Тогда усилиями разработчиков британской компании Clyno Engineering был получен автомобиль с трансмиссией вариаторного типа. Ввиду неразвитости технологии машина не отличалась надежностью и высокой эффективностью.
Новый виток истории произошел в Голландии. Владелец концерна DAF Ван Дорн разработал и внедрил конструкцию Variomatic. Продукция завода – это первый вариант массового применения.
Что такое CVT
Аббревиатура CVT – это Continuous Variable Transmission. В переводе с английского это означает «непрерывно изменяющаяся передача». На деле непрерывность проявляется тем, что смена передаточного числа никак не ощущается водителем (отсутствует характерные толчки). Передача крутящего момента от мотора к ведущим колесам реализуется без использования ограниченного количества ступеней, поэтому трансмиссию называют бесступенчатой. Если в маркировке комплектации авто встречается обозначение CVT, то речь идет о том, что используется вариатор.
Виды вариаторов
Элементом конструкции, отвечающим за передачу крутящего момента от ведущего вала к ведомому, могут быть клиновидный ремень, цепь или ролик. Если в качестве основания для классификации выбрать указанную конструктивную особенность, то получатся следующие варианты CVT:
- клиноременный;
- клиноцепной;
- тороидальный.
Зачем нужна бесступенчатая передача
Благодаря бесступенчатой передаче ДВС в любой момент своей работы будет передавать крутящий момент без задержек. Такие задержки происходят при изменении передаточного отношения. Например, когда водитель переводит рычаг МКПП в другое положение или автоматическая коробка передач выполняет свою работу. За счет непрерывной передачи авто плавно набирает скорость, возрастает КПД мотора, достигается определенная экономия топлива.
Что же такое вариатор в двух словах
Теперь обратим внимание на те CVT, которые устанавливаются сразу готовыми на автомобиль
Неважно, какая фирма их производит, работают они все одинаково. Для начала скажем в общем, что это такое
Для начала скажем в общем, что это такое.
Получается, что CVT не имеет привычной КПП, которая имеет до шести скоростей. Он представлен так называемым передаточным числом, которое определяется по разным факторам, например, по скорости движения колес, скорости мотора, с какой силой была нажата педаль «газа» и прочим параметрам, какая скорость в машине сейчас будет оптимальной, то есть сколько оборотов должен делать в минуту мотор.
Зачем нужна нам КПП? Автомобиль имеет определенную скорость оборотов мотора, но скорость его движения может быть разной. Именно эту скорость и определяет АКПП. Но вариатор лучше в разы, так как он не дергает автомобиль, это устройство может с места разогнать авто до предельной скорости. Для спортивных автомобилей – это как раз то, что нужно. Так как у вариатора нет привычной КПП, то и толчков тоже нет, да и определить, какая передача сейчас стоит, сложно. Ведь их у вариатора бесконечное множество.
Учитывая, что у бесступенчатой трансмиссии больше вариантов выбора передачи, то можно выделить несколько преимуществ устройства:
- Автомобиль разгоняется плавно, без рывков.
- Обороты у мотора не прыгают с минимального до максимального, они практически всегда постоянны. Тогда как у обычной КПП, даже у АКПП они гуляют по всем данным, в итоге авто работает на износ.
- Нет проблем с выбором скоростей, чего не скажешь об АКПП, в которой бывает сложно настроить нужную скорость, автомат, можно сказать, «тупит».
- Вариатор сам находит нужную скорость и задает обороты у мотора. Подбор не полагается на человеческий фактор, как на АКПП, но во всем есть дело с электроникой, в итоге всегда правильный выбор.
- Езда ровнее, нагрузок меньше на движок, так как бесступенчатая передача всегда работает исправно.
- Экономия горючего, так как движок не делает лишних движений.
Принцип работы и конструкции вариатора
Проще всего принцип работы вариатора можно рассмотреть на примере самого распространенного типа устройства: клиноремённого.
На валу, который соединён с валом двигателя находится ведущий шкив, выполненный из двух половинок. Половинки могут передвигаться по валу (оси своего вращения). Аналогичный (состоящий из двух половинок) шкив расположен на другом валу, соединённом с приводами колес автомобиля. Этот шкив называют ведомым. Между собой ведущий и ведомый диски соединены ремнём, клиновидным в сечении.
На низких оборотах двигателя половинки ведущего шкива раздвинуты и ремень «провален» к оси вращения, а на ведомом шкиве наоборот: ремень «выдавлен» максимально далеко от оси вращения.
Таким образом, за счёт трения в месте контакта ремня с поверхностями половинок шкивов образуется ремённая передача, схематично изображённая на следующем рисунке.
То есть ведущий вал как бы аналогичен шестерёнке малого диаметра, а ведомый – большого. Соответственно, на малых оборотах угловая скорость ведущего шкива существенно выше, чем ведомого, к которому передаётся максимальное тяговое усилие (и минимальная угловая скорость).
Сдвигает половинки ведущего шкива торцевое усилие, формируемое в зависимости от конструкции вариатора инерционными силами (от роликов внутри одной половинки шкива, перемещающихся за счёт центробежных сил – простейший случай) или гидравликой, получающей команды от электронного блока управления (современные системы).
Помимо центробежных, системы передачи крутящего момента с электронным управлением могут быть электромагнитными или многодисковыми, но наибольшее распространение благодаря доведенности конструкции получили гидротрансформаторы.
На высоких оборотах картина обратная: «шестеренка» ведущего шкива становится большого диаметра (ремень выдавливается к периферии шкива) а у ведомого половинки раздвигаются и ремень «проваливается» к центру («шестерёнка» малого диаметра). Трение, необходимое для изменения расстояния между половинками ведомого шкива и натяжение ремня обеспечивает пружина.
По принципу действия помимо клиноременных существуют ещё торовые вариаторы.
В них роль составных шкивов выполняют конусообразные диски, а роль ремня – ролики грибовидной формы, имеющие возможность не только вращаться вокруг своей оси, но и перемещаться относительно оси вращения дисков. При различных положениях роликов они по различного диаметра окружностям соприкасаются с дисками, и за счёт этого меняется передаточное отношение между дисками. На практике торовые вариаторы встречаются существенно реже клиноременных.
Казалось бы, если всё так просто и принцип работы устройства хорошо известен, почему на автомобилях вариаторы стали применяться сравнительно недавно?
Дело в том, что материал ремня, используемый в вариаторах скутеров и снегоходов, не рассчитан на уровень нагрузок, которые возникают в автомобилях. И только современные технологии позволили разработать привод вариатора, выдерживающий высокие нагрузки.
Ремень современного автомобильного вариатора металлический, состоящий из двух металлических лент и вставленных в них набора упругих металлических звеньев.
От ведущего шкива наиболее зажатое в нем звено передаёт толкающее усилие к следующему звену и далее по цепочке. Получается, что такой наборный ремень не тянет, а толкает ведомый шкив и это позволяет передавать на него бо́льшие усилия, чем в обычной клиноремённой передаче. Именно такой тип привода получил максимальное распространение в современных вариаторах.
В некоторых марках автомобилей (прежде всего Audi) встречается привод в виде многозвенной цепи вместо ремня.
Такую передачу ещё называют клиноцепной. В отличие от металлического наборного ремня пятно контакта торцевых участков такой цепи с конусной поверхностью шкивов существенно меньше, и это обстоятельство предъявляет повышенные требования к материалу и сочленениям цепи. У цепной передачи самый высокий КПД передачи усилия от ведущего шкива к ведомому, неплохие показатели долговечности, достаточно простая замена в случае необходимости. Но при этом цепь – достаточно дорогой привод.
К особенностям конструкции вариатора ещё следует отнести необходимость встраивания в устройство механизма заднего хода – прямой реверс шкивов вариатора невозможен. Практически это решается так же, как и в автоматических коробках передач: в конструкции предусмотрен планетарный редуктор.
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.
Принцип работ
Вариативная КПП делится на несколько типов:
- цепные;
- клиноременные;
- тороноидальные.
Тороноидальные не так популярны, как клиноременные, в основном потому, что устанавливаются на заднеприводные и полноприводные автомобили, у которых двигатель находится продольно.
О коробке вариатор и сколько она служит, узнаем из видеоролика Вести РФ.
В настоящее время клиноременный вариант – самый популярный тип вариаторной коробки передач. Суть качественного ремня в том, что в разрезе он приобретает вид трапеции и вклинивается в шкив боковыми поверхностями. Чтобы понять устройство на основе работы этого ремня, представим перед собой две похожие трубки, которые находятся рядом в вертикальном положении. Если скрутить их друг с другом резинкой и начать крутить одну трубку, вторая повторит движения первой, причем подстраиваясь под ту же скорость, которой следует первая трубка.
Что такое коробка передач CVT и в чем заключается ее надежность, узнаем из видео Artur Bogomolov.
Если одну из двух деталей заменить трубкой большего размера, тогда их скорость будет заметно различаться: трубка с большим диаметром будет вращаться медленнее, что в целом нарушит ритм их слаженной работы. В этом и заключается принцип действия коробки передач: цилиндры постоянно изменяют свой размер, и за счет этого происходит работа.
Галерея «Типы вариаторных КПП»
На картинках можно увидеть виды коробок переключения передач.
Фото 1. Цепной вариатор
Фото 2. Схема тороидного вариатора
Фото 3. Цепь и клиновидный пояс
В составе КПП находятся конусообразные шкивы, которые «смотрят» друг на друга острыми концами и упираются в клиновидный ремень. Конусы сходятся и расходятся, изменяя размер поверхности шкивов. Когда они отстраняются друг от друга, ремень приобретает горизонтальное положение, становясь ребрами, и проваливается в середину шкива, охватывая меньший радиус его размера.
Если концы встречаются, ремень натягивается и охватывает больший радиус шкива. Работу шкивов тщательно контролирует гидравлическая система. Она наблюдает за тем, чтобы концы конусов равномерно сходились и расставались. Как в случае с примером, где фигурировали трубки, один из конусов является ведущим, а второй ведомым. Один шкив находится на основном валу, который идет от мотора. Второй шкив идет на валу от колес автомобиля.
Рекомендуем: Течет антифриз из машины — как с этим бороться?
Благодаря работе шкивов и их удобному расположению, получается бесступенчатая трансмиссия. Передаточное отношение имеет обширные «горизонты». Когда мы сдаем на машине назад, вариатор активирует узел, который задает кружение выходного вала в обратном направлении. Плюсы и минусы вариатора CVT в машине узнаем ниже.
Вариатор фирмы JATCO
Устройство вариатора и виды CVT
Автоматическая коробка вариатор отличается от аналогов тем, что изменяет передаточное число плавно, в ее конструкции для всех передач (кроме задней) отсутствуют элементы зацепления, то есть ступени.
Что касается типов вариаторов, можно выделить:
- тороидальный;
- клиноременной;
Тороидальный вариатор устанавливается только на авто с полным и задним приводом. Тороидальная вариаторная КПП имеет два диска, где один ведущий, второй ведомый. Между дисками установлены особые ролики.
Во время работы ролики осуществляют вращение по отношению к горизонтальной оси и производят смещение по отношению к вертикальной оси. Это дает возможность перераспределять усилие, касаясь различных участков дисков.
Если просто, в зависимости от степени перемещения роликов по вертикали становится возможным менять передаточное число, числа, а за счет силы трения роликов между дисками передается крутящий момент.
В случае, когда ролики контактируют с ведущим диском около обода, происходит увеличение скорости, крутящий момент меньше. Такой режим похож на высокую передачу (5-6 на МКПП). Если же ролики контактируют с ведомым диском с краю обода, скорость меньше, передается больше крутящего момента, что соответствует пониженной передаче.
При этом тороидальный вариатор CVT надежнее клиноременного, однако в случае поломки его нельзя отремонтировать. Другими словами, вместо ремонта такая КПП обычно подлежит замене.
Клиноременный вариатор более распространен, устанавливается на авто с передним приводом. В его основе лежат конические диски и ремень. Диски идут парами (в устройстве вариатора две таких пары), каждая пара имеет стационарный и подвижный диск. Фактически, они представляют собой шкивы, которые связаны с соответствующим валом.
Принцип работы заключается в том, что первичный вал отдает на ведущий шкив крутящий момент от ДВС через гидротрансформатор. В ГДТ приводное насосное колесо через масло передает момент на турбинное колесо, связанное с первичным валом.
Далее через ремень усилие с ведущего шкива передается на ведомый, который также связан со вторичным валом. Сама передача момента на вторичный вал для того, чтобы машина двигалась вперед, осуществляется при помощи планетарного редуктора с дисковым сцеплением. Чтобы двигаться назад, используется дисковый тормоз, (реверсивный механизм задней передачи).
От промежуточного вала крутящий момент передается на дифференциал, который распределяет усилие на полуоси. Крутящий момент и скорость движения ТС изменяется благодаря изменению диаметров шкивов вариатора. Пока автомобиль разгоняется с места, диаметр ведущего шкива самый маленький (аналогично шестерне 1-й передачи МКПП), диски сжаты.
Далее происходит изменение диаметра за счет движения дисков шкива. Когда диски полностью разжаты, шкив получает самый большой диаметр. Получается, на маленькой скорости движения ТС диаметр ведущего шкива минимален, а ведомого наоборот, то есть максимальный.
Если же авто движется на высокой скорости, ведущий шкив имеет самый большой диаметр, а ведомый наименьший. Регулировка скорости движения становится возможной благодаря согласованным изменениям диаметров шкивов. При этом благодаря большому количеству возможных диаметров, условное количество доступных «скоростей» по аналогии с МКПП или АКПП у вариатора очень большое.
Благодаря этим особенностям достигается хорошая динамика разгона и плавность хода, нет разрыва потока мощности, которое происходит при переключениях передач в ступенчатых КПП. Так как физических ступеней нет, отсутствуют толчки, рывки, провалы. Также вариатор позволяет экономить топливо.
Однако есть и минусы. Как правило, тяжелые условия эксплуатации и нагрузки могут быстро вывести из строя вариатор CVT. Срок его службы меньше, чем у автоматов или роботов. На практике при езде на полной мощности и высоких оборотах детали вариатора разрушаются, также данную КПП обычно не устанавливают в паре с мощными и тяговитыми ДВС.
Еще в коробке вариатор нужно чаще менять масло по сравнению с гидромеханическими АКПП, жидкость можно заливать только оригинальную, само масло для вариатора дорогостоящее. Ремонт вариатора также является трудоемким и сложным процессом, замена деталей требует значительных затрат. Часто вместо ремонта практикуется полная замена вариатора на новый или контрактный аналог.
Новый Новый Toyota RAV4 2.5 сочетает в себе противоречия
Шасси RAV4 было явно изменено. Предыдущее поколение компактного внедорожника Toyota обеспечивало очень приличный комфорт при вождении, но водитель не мог рассчитывать на слишком большое удовольствие от движения в поворотах.
Подвеска нового RAV4 оказывается, одинаково комфортной — даже на очень поврежденной дороге она эффективно гасит удары и гасит любые нежелательные движения кузова, и работает тише, чем его предшественник.
На этот раз это не за счет вождения. Toyota может похвастаться тем, что с новым поколением жесткость кузова RAV4 увеличилась на 57%. И это чувствуется — при заезде на высокий бордюр или когда колесо попадает в выбоину на дороге, не слышны какие-либо тревожные глюки со стоек крыши или люка. Это можно почувствовать и во время динамичного вождения, когда Тойота удивляет ловкостью и тем, как она охотно следует по выбранному водителем маршруту.
Также следует отметить небольшую, очень плавную поворачиваемость и высокую устойчивость на высоких скоростях. Таким образом, Toyota снова (после небольшого внедорожника C-HR ) сумела объединить, казалось бы, противоречивые характеристики — высокий комфорт при вождении, надежную и приятную езду.
Дисплей часов имеет два режима индикации — цифровой … … и аналог
Дисплей часов имеет два режима индикации — цифровой … … и аналог
Перед индукционным зарядным устройством расположены разъемы на 12 В и AUX и один вход USB (еще два находятся в подлокотнике, следующие два — на задней панели консоли)
С права от водителя — переключатель режима EV (позволяет проехать около 2 км «по току»), изменяя программы движения и стояночный тормоз с функцией автоматического удержания. Автоматический дальний свет, обогрев лобового стекла и рулевого колеса, крышка багажника с электроприводом — серийная в тестируемой версии.
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.
Поэтому перед приобретением автомобиля с вариатором необходимо тщательно изучить: CVT (коробка передач) — что это такое. Отзывы автомобилистов рекомендуют учесть все нюансы, описанные выше.
