Плюсы и минусы, вариаторной трансмиссии (CVT)
P.S. Для «обсуждателей» — тема взята с просторов интернета. Сами решайте, правильно это или нет. Всем хороших выходных!
Вы хотите узнать об автоматической вариаторной коробке передач? В этой статье, представлена некоторая информация о плюсах и минусах CVT (Continuously Variable Transmission).
Автомобильная трансмиссия — это в основном сборка шестерней и валов, которые передают мощность от двигателя автомобиля, к колесному приводу.
Система трансмиссии автомобиля, облегчает преобразование энергии двигателя и крутящего момента, в скорость и движение, что позволяет управлять автомобилем с переменной скоростью.
Трансмиссии бывают механическими или автоматическими, и в случае с механической коробкой передач, водитель должен переключаться с передачи на передачу, при помощи сцепления и рычага ручного переключения. Другая, автоматически переключает передачи, в зависимости от скорости автомобиля.
Бесступенчатая коробка передач (CVT) или вариатор — это тип передачи, который обеспечивает большое количество передаточных чисел в автомобилях. Вариаторы ранее использовались в промышленности (станки, бензопилы, снегоходы и т.д.), но автомобильные производители, такие как Nissan, Audi, Ford и Honda, уже некоторое время используют технологию CVT в своих автомобилях.
Благодаря своей способности обеспечивать неограниченное передаточное отношение автомобили с вариаторами, имеют некоторые преимущества перед обычными трансмиссиями. Если вы планируете приобрести автомобиль, оснащенный CVT, то вам было бы неплохо узнать больше о механизме CVT, а также о его слабых и сильных сторонах.
CVT использует систему шкивов и ремней, чтобы изменить скорость и крутящий момент на транспортном средстве, относительно скорости и крутящего момента двигателя. Тем вариатор и отличается, от автоматической коробки передач, которая имеет установленное количество передаточных чисел. Для выполнения своей функции CVT использует такие компоненты, как резиновый или металлический ремень высокой плотности, ведущий шкив, приводимый в действие гидравлическим цилиндром, механический приводной шкив, датчики и микропроцессоры.
Вариатор имеет возможность непрерывно изменять скорость, используя бесконечное количество число передаточных отношений, между максимальными и минимальными значениями. Чтобы обеспечить различные передаточные числа, вариатор меняет рабочие диаметры двух главных шкивов, в коробке передач. Шкив, на который передаётся энергия с двигателя, называется входным шкивом, а тот который, соединен с ведущими колесами, называется выходным шкивом. Одна сторона шкива зафиксирована, а другая сторона подвижна. Этому движению способствует гидравлический цилиндр, который может менять пространство между двумя сторонами шкива. Когда половинки шкива приближаются друг к другу, ремень который проходит между ними, поднимается вверх по шкиву, тем самым увеличивая диаметр шкива. Это принцип того, как вы получаете неограниченные передаточные числа, в отличие от традиционной трансмиссии, где соотношение изменяется поэтапно с помощью переключения передач.
Как упоминалось ранее, CVT обеспечивают неограниченное передаточное число и улучшенную производительность. Бесконечные передаточные соотношения, помогают поддерживать устойчивую крейсерскую скорость. Благодаря своей способности постоянно менять коэффициенты, CVT помогает поддерживать оптимальный диапазон мощности двигателя, тем самым уменьшая расход топлива. Вариаторная коробка передач, также обеспечивает более быстрое ускорение, чем обычная автоматическая.
Один из главных недостатков заключается в том, что вариатор не может обеспечить ощущение вождения, которое обеспечивает обычная автоматическая коробка передач или механика. Также, автомобили оснащенные CVT, создают неприятные звуки, особенно когда вы ускоряетесь. Этот шум можно сравнить с шумом скольжения.
Если вы управляете автомобилем, оснащенным вариатором, вам может потребоваться некоторое время, чтобы освоиться с управлением и динамикой. Другая небольшая проблема связанная с CVT, заключается в том, что смазывающий состав, нужно чаще менять, и это обходится немного дороже.
Итак, если вы планируете приобрести автомобиль, оборудованный CVT, убедитесь, что вариатор вам подходит, и пройдите тщательный тест-драйв.
Вариатор или автомат. Что лучше — надежнее, основные плюсы и минусы. Также видео версия
Извечная проблема, я бы даже сказал для многих не решаемая. Я и сам сколько не рылся, не мог найти конкретной информации — что же лучше вариатор (CVT) или автомат (АКПП), вроде бы обе автоматические трансмиссии. Но одну покупают и любят, я имею в виду АКПП, а вот от другой сторонятся CVT! Но почему же так? Ведь если взять вариаторную коробку передач, то тут и разгон лучше, и нет рывков в переключении передач (да их как бы вообще нет), да и расход топлива с ней меньше! Так все же — какие есть различия, какая все же надежнее, у какой ресурс больше и легче ремонт? Ну что начинаем …
АКПП – около 50% продаж.
CVT – около 27% продаж.
Роботизированные трансмиссии – около 23% продаж.
Кстати в последнее время «робот» стали покупать намного чаще, вот и наша ЛАДА ВЕСТА и ПРИОРА идут именно с роботизированными коробками. НУ да ладно, сейчас не про статистику, а именно про строение, надежность, разгонную динамику и КПД, а также расход топлива. Начнем, в нашей статье — с автоматической коробки передач (попросту автомат), ведь первым в широком применении в производстве автомобилей начали устанавливать именно его.
Немного истории. Появился сначала в судостроении, в 1903 году. И изобретателем считается немец, профессор Феттингер, именно он впервые предложил гидродинамическую передачу, которая развязала бы винт и двигатель корабля, так на свет появилась гидромуфта, которая является самым важным элементом любого автомата. Позже в 1940 году американцы поставили первые автомобильные автоматические коробки передач Hydramatuc в автомобилях Oldsmobile. Нужно отметить, что конструкция практически не изменилась и по сей день. Автоматическая трансмиссия — содержит два основных элемента, это гидротрансформатор и собственно сам редуктор. Гидротрансформатор — заменяет собой сцепление, принцип его работы заключается в плавном, без рывков, переключении передач. Редуктор — содержит все пары шестерен в постоянном зацеплении. Это позволяет получить один компактный законченный механизм, который имеет сразу несколько ступеней. Изначально переднего привода не было, автомобили были заднеприводными и при таком раскладе автоматические коробки имели всего три передачи, что вполне хватало, сейчас другие времена автомобили получили передний привод, поэтому и передач стало больше, есть 4, 5 и 6 скоростные варианты.
Техническая часть АКПП
Что и говорить, эта трансмиссия отточена годами, сейчас ее довели почти до совершенства (не все конечно, но многие). ДА и сама техническая часть довольна прочная.
Здесь крутящий момент от двигателя передается по средствам гидротрансформатора, как я уже писал в нем нет жесткого зацепления, по сути он работает от давления масла. Если нет жесткого зацепления, то ломаться тоже вроде как нечему, однако в строении есть валы с планетарной передачей, а также стальные диски с фрикционами.
Фрикционы, заменяют собой сцепление, именно при их сжатии или разжатии, включаются нужные муфты, что соответствует передачам.
Также важными составляющими являются насос высокого давления и гидроблок. Конечно, сейчас я рассказываю очень утрированно, однако обозначаю самые важные элементы.
Что может ломаться в АКПП
Все поломки автомата, как собственно и оппонента, происходят от несвоевременного обслуживания (всем советую прочитать статью – как правильно менять масло в автомате). Зачастую многие не меняют масло даже после большого пробега (в 100 000 км), забивается гидроблок, радиатор автомата, фильтр/а – это приводит к тому, что масляный насос не может подавать нормальное рабочее давление, из-за этого фрикционы начинают прокручиваться на металлических дисках (аналог «пробуксовывания» диска сцепления), передачи начинают не включаться, проявляется дергание между передачами и т.д.
Именно поэтому при покупке советуют нюхать масло АКПП, потому как горелая ATF жидкость обозначает – что фрикционы пригорели и уже изношены! Если такой запах есть в коробке передач, то покупать такой авто, я бы не стал!
Конечно, если АКПП «запущена», то поломок может быть больше, это износ и планетарных шестерен, и износ фрикционной накладки гидротрансформатора, да еще много чего, у каждого производителя свои нюансы.
Ресурс при должном обслуживании, может быть огромен! Лично мне встречались случаи, когда при смене масла через 40 000 километров, АКПП ходит по 900 000 км, причем это был самый обычный 4 ступенчатый вариант (на Subaru Forester SG5 ). Кстати именно на 4 передачи, старые версии, как я считаю самые надежные, особенно у Японских производителей.
Чтобы продлить жизнь своей трансмиссии, нужно придерживаться нескольких правил:
Менять масло по регламенту, сказано в 50000 так и нужно! Можно даже раньше, скажем в 30000 км. Также нужно помнить необслуживаемых автоматов не бывает!
Менять вместе с маслом, масляный фильтр, это намного продлит ресурс.
Желательно снять радиатор АКПП и продуть его – промыть (маслом)
Очистить дно автомата, от всякой стружки, гари и прочего, очистить магниты.
Эти простые правила, сделают свое дело, ресурс увеличиться и намного, думаю сможете проходить около 1000.000.000 километров. Из-за такой стойкости многие и выбирают именно такой тип трансмиссии.
Теперь хочу перечислить плюсы и минусы автоматической коробки передач
1) Легкое управление автомобилем (не нужно думать, как тронуться и какую скорость включить, АКПП все сделает за вас)
2) Надежность. Этот вид трансмиссии при должном уходя может ходить более 1000. 000.000 км это больше чем у оппонента.
3) Ремонт, контракт из Японии. Автомат хорошо изучен, его могут легко отремонтировать даже сторонние организации, много мастеров.
4) Масло. Для автомата требуется специальное масло – это правда, но требования к нему гораздо ниже, чем для оппонента. ДА и стоит дешевле.
5) Мало электроники, да автоматы работают в купе с ЭБУ, но все же электронная составляющая всего около 20 – 30%. Остальное банальная механика.
6) Рывки и передачи. НА данный момент времени, появляются 6 – ти ступенчатые варианты (где-то слышал что есть и на 8 – 12 передач), так вот у них уже больший максимальный порог скорости, авто не будет реветь как потерпевший на 4 передаче, так же у них мягче переключения, уже почти не заметны.
1) Не имеет такой динамики, как скажем вариаторная трансмиссия, или механическая трансмиссия.
2) Ниже КПД. Что это значит? У автомата нет жесткого зацепления между, двигателем и трансмиссией, здесь все происходит при помощи гидротрансформатора, то есть давлением масла. Поэтому часть КПД тратиться на такую передачу.
3) Толчки при переключении. Потому как здесь есть передачи, у оппонента такого нет.
4) Трансмиссионного масла больше, чем у других трансмиссий, около 8 – 10 литров. Например, у вариатора 5 – 8 литров, у механической коробки 2 – 3 литра.
5) Больший расход топлива. ДА расходует больше чем вариатор, опять из-за меньшего КПД.
Если подвести итог по АКПП, то получается — что надежность, перекрывает многие минусы, это низкий КПД, толчки при переключении (хотя сейчас они все менее заметны), больший расход топлива и меньшую динамику. Зато при правильно замене ATF жидкости, можете спать спокойно после 100 000 километров, чего не скажешь про оппонента.
Немного истории. Сontinuosly Variable Transmission (CVT). Многие считают вариатор более поздним изобретением (если сравнивать с оппонентом), а вот нет. Принцип бесступенчатой трансмиссии изобрел еще Леонардо Да Винчи, аж в 1490 году, только внедрить его в массы он не смог, у него попросту не было такого двигателя внутреннего сгорания, которым обладают современные автомобили. Однако принцип двух конусов направленными в разные стороны сужающимися частями и натянутым между ними ремнем, предложил именно Да Винчи, такие конструкции применялись на мельницах, это уже и был примитивный вариатор. Далее про эту систему как-то забывают и только в начале 19 го века, принцип начинают применять на станках в промышленности, но до автомобильного варианта, еще далеко. Первым кто задумался применять это изобретение для автомобиля, был голландский инженер Хуберт ван Доорн, создавший бесступенчатую трансмиссию Variomatic. Эта трансмиссия устанавливалась на продукцию фирмы DAF, в 1958 году. Ставилась на автомобиль с двигателем 0,59 литра. Успех был ошеломляющий и затем уже многие производители задумались о установки бесступенчатой трансмиссии на свои модели. Вот короткий экскурс в историю. А сейчас принцип действия.
Техническая составляющая вариатора
Итак, бесступенчатый вариатор, одна из разновидностей автоматической коробки передач. Только в отличие от того от оппонента, вообще не имеет скоростей. В строении имеется два шкива, один ведущий, второй ведомый, расположены друг против друга, также стянуты ремнем, только вот ремень сейчас металлический, да еще и трапециевидный. Конусы вариатора, не цельные как было раньше, они имеют сдвижные половинки. Когда ведущий шкив раздвинут, ремень крутится по малому диаметру, опираясь гранями на его поверхность, своеобразная пятая – шестая передача. А вот если шкив сдвинут, а ремень вращается по большому диаметру, получается максимальное передаточное число, что соответствует первой передаче.
Далее сдвигая шкив, можно максимально плавно уменьшать передаточное число, то есть максимально плавно переключать скорости (хотя их и нет), но передаточные числа соответствуют скоростям в обыкновенной автоматической коробке. Все это делает вариатор (CVT), очень эффективным звеном, между двигателем и колесами. Ведь здесь передается максимальное КПД, потому как передача крутящего момента от двигателя – трансмиссии – колесам, здесь жесткая, то есть передается механическими усилиями, а не давлением масла.
Что может ломаться
Вариатор очень требователен к обслуживанию. Масло меняется раз в 30 – 50 000 километров, как это регламентируют некоторые производители. ДЕЛАТЬ ЭТО СТОИТ ВСЕГДА! Потому как если вы не замените масло, то начинают проявляться проблемы и здесь они далеко не «детские».
Также забивается гидроблок, и масляный насос не может нагнетать нормальное давление.
От этого валы не могут нормально зажать или разжать ремень, он начинает в них пробуксовывать.
Когда буксует ремень, он очень сильно изнашивается. При высоких износах может порваться. И тогда мало не покажется, разлетается по всей коробке и разрушает все и вся!
Также задираются «зеркала» валов, что также негативно влияет на ремень.
Вариатор еще плох тем, что в нем очень много электроники, то есть он ей банально управляется, она может составлять до 50%!
Ресурс вариатора
Здесь также как и у автомата, нужно помнить о сменах масла, если этого не делать, то CVT может и до 100 000 недотянуть!
Но даже если вы все правильно делаете то при 120 – 150 000 километров, вам ЖЕЛАТЕЛЬНО, заменить ремень! Иначе он может порваться! А это уже серьезно!
Таким образом, вариатор это более «беспокойная» трансмиссия, 300 000 километров на ней не пройти, банально меняя масло!
1) Динамичный разгон (быстрее, чем на АКПП)
2) Уменьшенный расход топлива (намного меньше, чем на АКПП)
3) Нет передач, а соответственно нет рывков переключения, что дает дополнительные преимущества по плавности и динамичности хода
4) Высокий КПД. Примерно на 5 – 10% больше чем у оппонента.
5) Легкое управление автомобилем ( новичкам, не нужно познавать азы управления автомобилем, трогание и переключение передач, на механике)
1) Сложный, очень сложный ремонт (до конца не изучен, поэтому ремонтом занимаются только официальные дилеры, а это очень не дешево). Реально найти мастера но CVT очень сложно, особенно в провинциальных городах.
2) Замена ремня между шкивами, через 100 – 150 тыс. километров, тоже не дешево и делают далеко не все станции.
3) Сложная электроника, при ее выходе из строя, опять едем к официалам, опять платить дорого.
4) Масло, специальное и очень дорогое, купить не так просто, причем определенному производителю, нужно определенное масло, шаг вправо, шаг влево карается поломкой.
Подведем итог. Что же лучше? По своим, техническим особенностям, вариатор намного, опережает автомат, это и динамика разгона, и малый расход топлива, и «безрывковое» плавное переключение передач. Но ремонт — очень дорогой и опять, же не каждый автосервис за него возьмется, попросту нет специалистов. Также идет износ ремня, уже через 100 – 120000 его желательно заменить, очень требователен к качеству масла! Автомат тут выигрывает, он более изучен и сделать, его можно быстрее и дешевле, неофициальные станции, давно их ремонтируют. Скажу так, если покупаете новую машину на гарантии, то вариатор, лучше, в случае чего, все поправит гарантия. А вот если вы покупаете машину уже после гарантии и за пробегом в 100 000 км, то лучше посмотреть в сторону автомата, ибо его легче и дешевле починить, да и ходит он в два раза (как минимум дольше).
Вариатор: преимущества и недостатки трансмиссии CVT
Преимущества и недостатки вариатора
Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор – единственный из существующих на сегодняшний день видов КПП позволяет безступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.
Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны. Так же, как и «автоматы» они избавляют водителя от «ручного» труда.
Так что, имеем идеальную коробку передач? Увы, нет. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.
Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. “Спортивный” стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора – спокойное, плавное движение.
Принцип работы вариатора
В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, – с ведущими колесами. Шкивы, как уже говорилось, раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно – когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу; если радиусы равны – передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.
Почему же при такой простоте и прочих своих достоинствах вариатор стали применять на автомобилях сравнительно недавно? Проблема заключалась в резиновом ремне, который не позволял передавать большой крутящий момент. Только с изобретением металлического наборного ремня стала возможной установка вариатора на легковых автомобилях (о грузовых даже и речи не идет). Такой ремень представляет собой две металлические ленты с нанизанными на них металлическими пластинками специальной формы. Он передает усилие путём прижима звеньев друг к другу и толкания их ведущим шкивом. Ведущий шкив толкает зажатые между его дисков звенья, те толкают соседние, и так далее к звеньям, зажатым в ведомый шкив. То есть такой ремень является толкающим, а не тянущим, что позволяет передавать значительно большее усилие.
Существуют и цепные вариаторы, в которых вместо ремня применяется цепь. Принципиальных различий с ремнем нет, есть некоторые отличия. Первое – цепь передает тянущее усилие, а не толкающее. Второе – мощность передается скошенными торцами осей звеньев цепи.
В торовых вариаторах вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Один диск (ведущий) соединяется с коленвалом двигателя, другой (ведомый) — с трансмиссией. К дискам прижимаются ролики, которые могут вращаться вокруг горизонтальной оси, передавая крутящий момент, и смещаться относительно вертикальной, соприкасаясь с дисками в разных точках. Изменяя положение роликов, меняем передаточное отношение. Если ролик соприкасается с ведущим диском по малому радиусу, то с ведомым он контактирует по большому — получаем понижающую передачу. При вращении по одинаковым радиусам передача будет прямой, а если ролик прижат к ведущему диску по большему радиусу — повышающей.
Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, чем клиноременные. При этом им присущи недостатки клиноременных, так как усилие передается также за счет трения. Торовый вариатор дороже, ввиду того, что для изготовления его деталей требуется высокопрочная сталь, а для смазки — специальное фрикционное масло.
Устройство вариатора
Практические конструкции вариаторов включают в себя устройства для обеспечения плавного трогания с места, движения задним ходом, систему управления, гидронасос.
В роли сцепления могут выступать либо пакет фрикционов, либо гидротрансформатор. Пакет фрикционов проще, компактнее, но по плавности включения и долговечности уступает гидротрансформатору. Поэтому такая конструкция применяется на недорогих автомобилях. Гидротрансформатор имеет большие габариты и массу, зато обеспечивает более плавное трогание, сглаживание рывков, что увеличивает ресурс работы вариатора. Кроме того, вариатор с гидротрансформатором быстрее переходит с низших передач на высшие при резком разгоне.
Для обеспечения движения задним ходом применяется простая планетарная передача.
Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами.
Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное отношение. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.
Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Причем давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а поддерживается пропорциональным развиваемому крутящему моменту. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора – чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в системе применяется специальное, с маркировкой CVT. В качестве напоминания такая же надпись ставится на маляном щупе вариатора.
Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.
Последняя опция введена больше в связи с субъективным восприятием некоторыми водителями особенностей работы вариатора, чем с технической необходимостью. При резком нажатии на педаль акселератора двигатель вначале выводится на обороты, соответствующие максимальной мощности, и далее разгон происходит за счет изменения передаточного отношения вариатора. При этом мотор все время работает «на одной ноте». Водителей «с музыкальным слухом» это раздражает. Поэтому и вводится «ручной» режим с 6-8 фиксированными передачами, и тогда звук двигателя с вариатором приобретает ласкающую слух переменную тональность.
Еще один нюанс конструкции вариаторных трансмиссий связан с диапазоном передаточных чисел. Прямой передаче соответствует положение, когда диаметры дисков одинаковы. Поэтому низшее и высшее передаточные числа симметричны относительно единицы. А значит, высших передач получается слишком много, а низших, наоборот, недостаточно. Чтобы компенсировать этот недостаток, увеличивают передаточное число главной передачи.