Варіатор (CVT) – безступінчаста варіаторна коробка передач

08.03.2023

Реклама наших партнерів

Варіатор (CVT) — безступінчаста коробка передач, яка у певному діапазоні дозволяє досягти максимально плавної зміни передавального числа. Головною відмінністю варіаторної коробки від аналогів є досить ефективне використання потужності ДВЗ.

Коробка CVT (від англ. Continuously Variable Transmission, «трансмісія, що постійно змінюється») дозволяє найкращим чином змінювати крутний момент від ДВЗ, що передається на колеса, з урахуванням навантажень на двигун, швидкості руху ТЗ і т.д. В результаті варіатор дозволяє досягти високої паливної економічності.

Відмінні риси, конструкція та принцип роботи варіатора

Почнемо з того, що існує кілька типів варіаторних КПП, проте на автомобілях використовується клинопасовий і тороїдний варіатор, при цьому клинопасовий варіатор зустрічається набагато частіше.

Пристрій сучасної коробки-варіатора включає такі елементи:

Спеціальний механізм, який відповідає за передачу крутного моменту від двигуна на варіатор, а також роз'єднує коробку і ДВЗ при постановці на нейтральну передачу;
Сама коробка-варіатор (інша назва "варіаторна передача"), а також окремий механізм, який дозволяє автомобілю рухатися назад;
Електронна система управління коробкою з вхідними та вихідними датчиками.

Щоб передати момент від двигуна, можуть бути використані: гідротрансформатор, відцентрове автоматичне зчеплення, електромагнітне зчеплення, яке керується електронікою, а також багатодискове зчеплення. Найчастіше для цих цілей використовується гідротрансформатор (ГДТ), що дозволяє досягти плавності і цим збільшити ресурс варіаторної коробки передач.

Що стосується самої КПП, клинопасовий варіатор включає в себе одну або дві ремінні передачі. Така передача фактично є двома шківами, які з'єднуються за допомогою клиноподібного ременя. Шків утворює пару конічних дисків, причому диски можуть зрушуватися та розсуватися. Так вдається міняти діаметр самого шківа.

Щоб зрушити конуси, задіяний гідравлічний тиск, зусилля пружини та відцентрова сила. Конічні диски розташовані під кутом нахилу 20 °. Це дозволяє ременю переміщатися поверхнею шківа, при цьому опір мінімальний.

На початковому етапі такі варіатори оснащувалися ременем із гуми, проте ресурс самого ременя виявлявся невеликим. Сьогодні замість гуми встановлюється металевий ремінь варіатора. Такий ремінь міцний і гнучкий, при роботі КПП створюється менше шуму, а також рішення помітно довше, ніж гумовий аналог.

Обертання передається за допомогою сили тертя між шківами варіатора та бічною поверхнею ременя. Також у деяких варіаторах може використовуватися сталевий ланцюг. І тут йдеться про клиноцепний варіатор.

Даний тип відрізняється від клинопасового варіатора тим, що крутний момент передається торцевою поверхнею ланцюга під час її точкового контакту з конічними дисками. При цьому самі конічні диски виконані із міцної сталі, а клиноцепний варіатор має найкращий ККД.

Ще зазначимо, що варіатор неспроможний забезпечити можливість руху назад. Для того, щоб автомобіль з такою КПП мав задній хід, в коробку інтегрують різні механізми. Найчастіше це планетарний редуктор, що активно використовується в АКПП.

Що стосується управління варіатором, система електронна, здійснює синхронну зміну діаметра шківів з урахуванням режимів роботи двигуна автомобіля. Також здійснюється управління зчепленням та планетарним редуктором.

Водій керує КПП за допомогою селектора, а режими самі нагадують режими роботи гідромеханічної АКПП. Більш того, у варіаторній коробці можна вибирати фіксовані передавальні відносини, що дозволяє реалізувати функцію ручного перемикання передач, подібно до Tiptronic на АКПП.

Ще додамо, що тороїдний варіатор відрізняється від описаних вище ремінних і ланцюгових аналогів тим, що має два співвісні вали. Такі вали мають сферичну або тороїдну поверхню. Між валами затискаються ролики.

Щоб змінити передатне число в такому варіанті, необхідно змінювати положення роликів. При цьому крутний момент передається за допомогою сил тертя між робочими поверхнями.

Як працює варіатор в автомобілі

Якщо говорити про принцип роботи варіаторної коробки, діаметр шківа варіатора постійно змінюється. Зміна реалізує сервопривід. Коли автомобіль тільки рушає з місця, ведучий шків варіатора має найменший діаметр, тобто конічні диски повністю розведені.

Ведомий диск у цей момент має найбільший діаметр, коли конічні диски максимально стиснуті. Коли обороти двигуна починають зростати, діаметр ведучого шківа стає більшим, а веденого зменшується, що дозволяє зменшити передатне число.

Як видно, варіатор шляхом зменшення та збільшення діаметрів шківів дозволяє двигуну працювати в оптимальному режимі, щоб отримати максимум потужності та досягти кращої динаміки.

Плюси та мінуси варіатора

Насамперед, така трансмісія є безступінчастою. Це означає, що під час їзди відсутня необхідність перемикатися на так звані «сходи», при цьому відбувається постійне перетворення крутного моменту, немає затримок між перемиканнями з ступеня (передачі) на щабель.

В результаті досягається максимальний комфорт при їзді машиною з варіатором. Однак це рішення не позбавлене недоліків. Насамперед, установка такої трансмісії передбачає певні обмеження за потужністю та крутним моментом, тобто варіатор не ставлять на автомобілі з потужним двигуном. Ще одним мінусом є складність пристрою самої варіаторної коробки, низька ремонтопридатність і дорожнеча самого ремонту варіатора.