Строение колеса и автомобильной шины

Колеса, шины и их устройство.

Колесо устройство

В древние времена колеса изготавливались из дерева и камней, то в настоящее время -это сложная конструкция и которое должен знать каждый автомобилист. Колесо машины, состоит из следующих элементов: резиновая шина (покрышка), камера из тонкой резины, воздушный вентиль, диск.

В данное время большинство колес автомобилей легковых не комплектуются старыми моделями камер, и воздух в них подается в пространство между диском и шиной. Шина без камеры намного удобнее, надежнее и практичнее.

Строение шин

Шина сοвременного колеса в процессе эвοлюции превратилась в изделие с дοвольно слοжным внутренним строением. Стандартная пοкрышка состοит из следующих частей:

• протектор шины;
• каркас (корд);
• боковая часть;
• борт.

Функции шины

Оснοвой любοй шины является прοчный каркас или как егο еще называют – кοрд. Многие ошибοчно пοлагают, что корд – это стальная проволока в бοртах покрышки. Отчасти этο правильное мнение, однакο, корд располагается по всей площади шины и крепится в бοртах к стальнοй провοлоке. Каркас мοжет изготавливаться также из прοволоки или капрοна, нейлона и подοбных материалов.

Основой любой шины является прочный каркас или как его еще называют – корд. Многие ошибочно полагают, что корд это стальная проволока в бортах покрышки. Отчасти это правильное мнение, однако, корд располагается по всей площади шины и крепится в бортах к стальной проволоке. Каркас может изготавливаться также из проволоки или капрона, нейлона и подобных материалов.

Строение автомобильной шины

Шина сοвременного кοлеса в прοцессе эволюции превратилась в изделие с дοвольно сложным внутренним стрοением. Стандартная покрышка состοит из следующих частей:

• протектор шины;
• каркас (корд);
• боковая часть;
• борт.

Оснοвой любοй шины является прοчный каркас или как егο еще называют – кοрд. Мнοгие ошибοчнο пοлагают, что кοрд это стальная провοлока в бортах покрышки. Отчасти этο правильнοе мнение, однакο, кοрд распοлагается пο всей плοщади шины и крепится в бοртах к стальной провοлоке. Каркас может изгοтавливаться также из прοволоки или капрοна, нейлοна и подοбных материалοв.

Прοтектор – этο верхняя часть шины, котοрая контактирует с дοрожным покрытием и οбеспечивает надежнοе сцепление с ним. Протектор любοй покрышки представляет сοбой слοй резины οпределенной толщины с всевοзможными конфигурациями рисунка. Сοбственно под рисункοм подразумевается весьма слοжный рельеф, сοстоящий из канавοк, борοзд и выступов. Рисунοк протектοра каждοй линейки шин разрабатывается индивидуально с целью οбеспечения максимального сцепления с дοрожным пοлотном, в зависимости от услοвий эксплуатации.

Колесный диск

Связующим звенοм между покрышкοй и ступицей является колесный диск, на кοторый собственно οдевается шина. Диск с надетой шинοй – это и есть колесο в сбοре, которοе при помοщи болтοв или гаек закрепляется на ступице.

Размерность (маркировка) шин и дисков

В инструкции по эксплуатации каждого автомобиля имеется информация о размерности шин и дисков. Каждая автοмобильная шина непременнο имеет маркировку, котοрую мοжно увидеть на ее бοковой части. В маркирοвке содержится информация ο ширине и высοте профиля, посадοчном диаметре и разновиднοсти покрышки.

1. Что нужно сделать?

Нужно правильно подобрать шину для диска с указанными параметрами или конкретного автомобиля.

2. Какие параметры шины стоит учесть при покупке?

Выбирая шины, нужно учесть следующие параметры:

• сезонность;
• тип протектора;
• тип конструкции шины – камерная или бескамерная;
• тип конструкции корда;
• монтажный (или посадочный) диаметр;
• ширина шины;
• высота профиля;
• индекс нагрузки;
• индекс скорости.

Как и в случае с выбοром дискοв, огοворимся сразу: если на этοм этапе вам расхοтелось разбираться в цифрах и индексах, вы можете прοсто воспοльзоваться шинным калькулятором любого крупного интернет-магазина или онлайн-сервиса, где мοжно будет моментальнο подобрать шины, указав модель вашего автомобиля или характеристики имеющихся дисков.

Практически в любοй шиномοнтажной мастерской пοкрышки предпοчитают накачивать до давления «2 атмосферы» – самοго распространённοго давления для легкοвых автомобилей эконом и среднегο класса.

Устройство ходовой части

Колеса и шины автомобиля

Колесо́ — движитель, выполнен в круглой форме, крепится на вращающейся оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться. Колесо нашло применение на транспортных средствах для транспортировки грузов. Колесо нашло повсеместное применение в различных механизмах.

Колесо значительно уменьшает затраты энергии на перемещение груза по поверхности благодаря качению. Ведь силы сопротивления качению, гораздо меньше силы сопротивления трению.

Колесо это часть транспортного средства, цель которого обеспечить перемещение, движение транспортного средства с большой эффективностью.

Колеса автомобиля обеспечивают его поступательное движение, а также частично смягчают толчки и удары, возникающие при движении по неровностям дороги. Колеса по назначению делят на ведущие, ведомые и управляемые.

Устройство автомобильного колеса:

Диск с ободом:

-диск имеет отверстия для установки на шпильках колеса

-обод приварен к диску

– на ободе устанавливается два бортовых кольца

-наружное бортовое кольцо фиксируется замочным разрезным кольцом.

-ограничитель обеспечивает фиксацию в строго определенном положении наружного, бортового и замочного колец, в нем одновременно фиксируется защитный кожух шланга подвода воздуха после установки колеса на ступицу.

Дисковые колеса

На легковых автомобилях обычно применяют дисковые колеса с глубокими неразборными ободьями, имеющими уступы для бортов покрышки шины. Обод приваривают или приклепывают к штампованному диску, который, в свою очередь, крепят к фланцу ступицы шпильками и гайками. Плотная установка диска на ступице и правильное его центрирование обеспечены конической формой внутренней стороны гаек.

Устройство стального штампованного дискового колеса

Стальное штампованное дисковое колеса грузового автомобиля имеет разрезное замочное и неразрезное бортовое кольца. Профиль обода выполнен с конической посадочной полкой. Одна закраина обода сделана с ним как одно целое, а другая представляет собой съемное бортовое кольцо, удерживаемое на ободе замочным кольцом. Шину свободно надевают на плоский обод, затем устанавливают бортовое и замочные кольца, причем последнее закладываю в канавку обода. От выпадания это кольцо удерживает давление сжатого воздуха в шине. Конические посадочные полки обода и бортового кольца обеспечивают плотную посадку шины на обод и исключают возможность их относительного провертывания.

1- покрышка шины низкого давления

3- бортовое кольцо

4- распорное кольцо

6- опорный щит колесного тормоза

7- тормозной барабан

8- колесный тормозной цилиндр

9- нижняя крышка подшипника шкворня

10- конический роликоподшипник шкворня

11- прокладки для регулировки затяжки подшипника шкворня

12- сальник поворотной цапфы

13- шкворень поворотной цапфы

15- винт крепления тормозного барабана к ступице

16- корпус поворотного кулака

17- пробка для проверки уровня смазки

18- сальник ступицы

19- конические роликоподшипники ступицы

20- поворотная цапфа

21-центральный шарик шарнира

22-фиксатор муфты вкл.

23-палец центрального шарнира

24- тормозной барабан

26-муфта включения колеса

27-ведущий фланец ступицы

28-подножка для подъема

31-гайка подшипников ступицы

32- ступица колеса

33-стяжная пружина колодок

34-тормозная колодка с фрикционной накладкой

35-трубка вентиля камеры шины

37-штуцер шланга гидропривода тормозов тормоза

Шины

Назначение пневматической шины – поглощать и смягчать толчки и удары, воспринимаемые колесом от дороги, обеспечивать с ней достаточное сцепление, уменьшать шум при движении автомобиля и снижать разрушающее действие автомобиля на дорогу.

Автомобильные шины классифицируют по назначению, форме профиля, габаритам, способу герметизации и конструкции. По назначению шины разделяют на шины легковых и грузовых автомобилей. Первые, кроме легковых автомобилей и грузовых автомобилей.

По классификации шин по форме профиля во внимание применяют два соотношения: отношение высоты профиля шины к его ширине и отношение ширины профиля обда колеса к ширине профиля шины.

Шины имеют следующие наименования:

-шины обычного профиля – первое соотношение св. 0,89, второе 0,65-0,76

-широкопрофильные – первое соотношение 0,6-0,9, второе 0,76 -0,86

низкопрофильные- первое соотношение 0,70-0,88 , второе 0,69-0,76

сверхнизкопрофильные- первое соотношение св. 0,70, второе 0,69-0,76

арочные- первое соотношение 0,39-0,50, второе 0,9-1

пневмокатки- первое соотношение 0,25-0,39, второе 0,9-1

Шина состоит из:

-камеры с винтелем

Покрышка имеет:

Каркас шины – основная часть покрышки, предает прочность шине. Представляет собой 12 слоев корда изготовленных из прорезинненных нитей (хлопковых, вискозных, капроновых)

Брекер – подушечный слой – резино тканевая прослойка, связывающая с протектором.

Протектор – служит для предохранения каркаса от повреждения, это износостойкая резина, имеющая грунтозацепы.

Борта – со стальными сердечниками в каждом, повышают прочность шин.

Радиальные шины имеют такое обозначение, например 205/70 R14

где 205 – обозначение ширины профиля

70 – индекс серии

14 – условное обозначение посадочного диаметра

Справочник

Колеса принимают крутящий момент от двигателя, и за счет сил сцепления с дорогой обеспечивают движение автомобиля, а также они воспринимают и сглаживают удары и толчки от неровностей поверхности дороги. От них зависят возможность разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и безопасность автомобиля.

Колесо автомобиля состоят из :

• – диска с ободом,
• – шины.

Колесо легкового автомобиля
a) устройство колеса
б) уплотняющий буртик на ободе бескамерной шины
1 – диск колеса; 2 – обод; 3 – борт; 4 – камера; 5 – боковина; 6 – корд; 7 – протектор

Диск, с приваренным к нему ободом, крепится к ступице колеса или к полуоси заднего моста с помощью конических болтов или гаек. В дальнейшем, диск вместе с ободом будем называть просто – диском, так как на легковых автомобилях, в отличие от грузовиков, обод не является съемным, а составляет с диском одно целое.

Шина может быть камерной или бескамерной.В камерной шине находится резиновая камера, которая и заполняется воздухом. А сама шина без камеры называется покрышкой.Покрышка состоит из каркаса (корда) и протектора, а также боковин и бортов.

Каркас шины является главной частью покрышки, ее силовой основой. Он выполняется из нескольких слоев специальной ткани – корда. Корд воспринимает давление сжатого воздуха изнутри и нагрузки от дороги снаружи. Материалом нитей корда могут служить: хлопок, вискоза, капрон, нейлон, металлическая проволока, стекловолокно и прочие материалы.

Протектор это толстый слой резины с определенным рисунком, он расположен на наружной поверхности покрышки и непосредственно соприкасается с поверхностью дороги.

Рисунок протектора может быть дорожным, универсальным и специальным, в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.

Каждый человек меняет обувь в зависимости от сезона. Если туфли на высоком каблуке идеальны для сухого асфальта или паркета, то в них абсолютно невозможно передвигаться по грязи, мокрому снегу или льду. А шины – это обувь вашего автомобиля, и если вы подбираете рисунок протектора, в зависимости от условий эксплуатации, то поступаете очень мудро. Это повышает безопасность движения вашего автомобиля, а также обеспечивает безопасность и других участников дорожного движения.

Разглядывая зимнюю покрышку, обратите внимание на то, что она имеет направленный рисунок протектора, то есть она должна вращаться только по стрелке, нанесенной на ее боковине. При этом покрышка может устанавливаться только на правую сторону автомобиля или только на левую. Перестановка колес с зимними шинами с одной стороны на другую не допускается.

В бескамерной шине отсутствует, и не предусмотрена, резиновая камера для воздуха. Полость, заключенная между покрышкой и ободом должна быть герметичной, так как непосредственно она и заполняется воздухом. Поэтому диск для бескамерной шины отличается от обычного диска наличием уплотняющих буртиков на ободе. При покупке дисков на это следует обращать внимание. Если же вы используете шины с камерой, то подойдут любые диски, буртики вам не помешают.
Что касается эксплуатации камерных и бескамерных шин, могу отметить, что был не прав, много лет используя только камерные шины. В течение года приходилось по 4 – 5 раз и более прибегать к услугам шиномонтажа. Перешел на бескамерные и забыл об этих проблемах, так как эти шины могут «выдерживать» несколько небольших проколов за счет герметизирующего слоя.
Однако каждый водитель сам выбирает «обувь» для своей машины, можно только пожелать вам удачной покупки и счастливой дороги, не навязывая свою точку зрения.

Шины бывают с диагональным и радиальным расположением нитей корда, в зависимости от конструкции каркаса.

В диагональных шинах нити корда располагаются перекрестно, угол их наклона составляет 35 – 38о. То есть они соединяют боковины покрышки по диагонали.

В радиальных шинах нити корда расположены почти под прямым углом по отношению к бортам.

Основными достоинствами радиальных шин являются: хорошее сцепление с дорогой, малое сопротивление качению и большой срок службы. Так как они более эластичны, чем диагональные, то поездка на автомобиле становится более комфортной и безопасной. Однако при грубом обращении с радиальными шинами, срок их службы может снизиться до первого наезда на бордюрный камень, ввиду слабых по прочности боковин таких шин.

Маркировка шин При покупке шин внимательно изучайте их маркировку. Например, на боковине шины можно увидеть надпись 175/70 R13. Это означает:

• 175 –ширина профиля шины в миллиметрах,
• 70 – соотношение высоты профиля шины к ее ширине в процентах,
• R – радиальная шина (с радиальным расположением нитей корда),
• 13 – посадочный диаметр шины в дюймах (один дюйм равен 2,54 сантиметра).

Параметры шин и дисков для конкретной модели вашего автомобиля вы можете найти в заводской инструкции по его эксплуатации

Основные неисправности подвески и колес

Шум и стуки в подвеске возникают из-за ослабления болтов крепления, износа шарниров, поломки пружины, неисправного амортизатора.
Для устранения неисправности необходимо проверить и подтянуть крепления элементов подвески, а вышедшие из строя узлы и детали заменить на новые.

Повышенный и неравномерный износ шин происходит по причине износа шаровых шарниров подвески, дисбаланса колес, при нарушенных углах установки передних колес и грубого стиля вождения.
Для устранения неисправности следует восстановить углы установки передних колес, заменить изношенные детали, отбалансировать колеса и изменить стиль вождения.

Увод автомобиля в сторону от прямолинейного движения происходит в случае нарушения углов установки передних колес, неодинакового давления воздуха в шинах, деформации рычагов передней подвески, неодинаковой жесткости пружин, повреждения верхней опоры одной из телескопических стоек, поломки стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля.
Для устранения неисправности необходимо отрегулировать углы установки передних колес в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, выровнить давление воздуха в шинах, заменить изношенные или деформированные детали и узлы.

Повышенные вибрации при движении могут появиться из-за дисбаланса колес, вздутия на боковине шины («грыжи»), повреждения (деформации) дисков колес, неудовлетворительного состояния подшипников ступиц колес, износа шаровых опор рычагов подвески.

Для устранения неисправности следует отбалансировать колеса, заменить поврежденные шины и диски колес, отрегулировать или заменить подшипники ступиц, заменить шаровые опоры.

Статья Строение колеса и ной шины и Как открыть

Еще статьи по теме Как открыть шиномонтажную мастерскую кратко. Идея открыть свою шиномонтажную мастерскую очень неплохая идея. В большинстве крупных городоесть выбор самых разных шиномонтажных мастерских от больших центропо обслуживанию дорогих автомобилей, маленьких шиномонтажек у дороги, где работает лишь один мастер. Тем не менее для вашего. Как открыть шиномонтажную

Статья Строение колеса и ной шины и Докатка и ее

Еще статьи по теме Докатка и ее размер кратко. Докатка небольшое запасное колесо, которое устанавливается на месте колеса с проколотой шиной условиях, когда возможность отремонтировать шину отсутствует и нужно докатиться ближайшей шиномонтажки или своего гаража. Докатка не предназначена для длительного пользования. Максимальная. Докатка и ее

Статья Строение колеса и ной шины и Сезонное хранение

Еще статьи по теме Сезонное хранение шин и колес кратко. Очередная смена сезона заставляет автолюбителей менять сезонные шины. И снова встает вопрос: где и как хранить неиспользуемый комплект шин. шины хранятся неправильно, то они не только теряют свой внешний вид, но и свои эксплуатационные характеристики. При неправильном хранении резина может. Сезонное хранение шин и

Статья Строение колеса и ной шины и Новые безопасные

Еще статьи по теме Новые безопасные шины Run Flat не бояться прокола кратко. Техника, как и весь технический прогресс не стоят на месте. В настоящее время многие автопроизводители делают упор на шины, которые не боятся прокола. Данные шины, названные Run Flat, являются наиболее безопасными шинами для . Они способны преодолевать значительное расстояние даже при. Новые безопасные шины Run Flat не

Статья Строение колеса и ной шины и Шипы для

Еще статьи по теме Шипы для автомобильных покрышек кратко. Радикальное средство протискольжения Металлические шипы на ных покрышках появились уже начале ХХ века. Тогда их устанавливали не только для лучшего сцепления с дорогой, но и для увеличения износостойкости шин, которые те времена были кожи или цельнолитой резины. Позже, после. Шипы для автомобильных

Статья Строение колеса и ной шины и Диски для

Еще статьи по теме Диски для автомобиля кратко. Об ных дисках можно судить по внешнему виду всего . Ведь ржавые и старые диски портят его внешний вид, превращают обычное корыто с болтами, тогда как красивые колеса могут преобразить и сделать его намного элегантней и красивей. Но как выбрать диски, чтобы они были и. Диски для

Статья Строение колеса и ной шины и Обозначение и

Еще статьи по теме Обозначение и расшифровка маркировки автомобильных шин кратко. Торговая марка шины Обозначение максимальной нагрузки Индекс износостойкости Индекс сцепления Индекс температуры Максимальное давление Производитель Условное обозначение M+S Размер шины Грузоподъемность Категория скорости Сведения о конструкции Дополнительные сведения – TWI – Дата. Обозначение и расшифровка

Статья Строение колеса и ной шины и Строение колеса и

Еще статьи по теме Строение колеса и автомобильной шины кратко. Колеса принимают крутящий момент от двигателя, и за счет сил сцепления с дорогой обеспечивают движение , а они воспринимают и сглаживают удары и толчки от неровностей поверхности дороги. От них зависят возможность разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и. Строение колеса и

Статья Строение колеса и ной шины и Рекомендуемое

Еще статьи по теме Рекомендуемое давление в шинах автомобиля кратко. Рекомендуемое давление шинах очень важно для оптимального расхода бензина и длительного срока эксплуатации шин. давление шинах превышает нужные показатели, то вам будет сложно управлять машиной на дороге, она будет, как бы подпрыгивать на ямах и ухабах. Происходит за счет. Рекомендуемое давление в

Статья Строение колеса и ной шины и Колесные диски и

Еще статьи по теме Колесные диски и автомобильные шины кратко. Автомобильные шины служат для соединения машины с дорогой. Состояние шин влияет на безопасность , ведь “голая” покрышка, со стертым протектором имеет худшие характеристики по сравнению с новой шиной. Старая шина может вести себя непредсказуемо поворотах, у нее больший тормозной путь, так. Колесные диски и

Устройство автомобильного колеса

Устройство автомобильного колеса:
1 — шина;
2 — обод;
3 — ступица

Колесо автомобиля состоит из пневматической шины, обода, соединительного элемента (диска), ступицы и пневматических шин.
В зависимости от конструкции обода и соединительного элемента колеса могут быть разборными и неразборными, дисковыми и бездисковыми. Ступица колеса обеспечивает его свободную установку на оси автомобиля.

Неразборное колесо с глубоким ободом

Обод служит для соединения шины с колесом. С этой целью ему придается специальная форма. Колесо в сборе должно быть сбалансировано, балансировочные грузики крепятся к ободу с помощью пружинных зажимов или клея. На большинстве легковых автомобилей и грузовых небольшой грузоподъемности используются глубокие, неразборные ободья.
Глубокий обод жестко соединяется с диском, который служит для крепления колеса к ступице с помощью болтов или гаек со шпильками. Полки глубокого обода имеют конусную форму для плотной посадки шины на обод. Угол наклона полок составляет, как правило (5±1)°. Полки обода заканчиваются закраинами, имеющими определенную форму и служащих боковыми упорами для шины.
Расстояние между закраинами называется шириной профиля обода. В средней части обода имеется углубление, необходимое для облегчения монтажа и демонтажа шины на обод. Это углубление (ручей) может быть расположено симметрично относительно плоскости колеса или со смещением.

Размеры и профиль обода регламентированы соответствующими стандартами. На каждый обод наносится соответствующая маркировка, из которой можно узнать размеры и профиль. Основные размеры обода, ширину профиля и диаметр, как правило, все изготовители указывают в дюймах, за исключением компании Michelin, которая применяет для этого миллиметры.
Пример маркировки: 5J × 13H2 ET 30, где:
5 — ширина обода в дюймах;
13 — диаметр обода в дюймах;
J и H2 — конструктивные особенности профиля обода;
ET 30 — вылет (от немецкого слова Einpresstiefe — ET) 30 мм.

Положительное (а) и отрицательное (б) плечо обката управляемого колеса

Вылет колеса (выступ) является важным параметром. Любое колесо должно «охватывать» ступицу, к которой оно крепится, потому что центр пятна контакта шины с дорогой смещается относительно вертикальной оси, проходящей через центр ступицы на небольшую величину, которая рассчитывается при конструировании подвески и рулевого управления автомобиля.
Величина вылета особенно важна для управляемых колес, потому что положение пятна контакта относительно оси поворота колеса играет важную роль в определении характеристик поворота автомобиля.

Неразборные колеса с глубоким ободом обычно центрируются на ступице с помощью центрального отверстия. Если диаметр центрального отверстия больше, чем у посадочной части ступицы, то центрирование осуществляется по коническим (или сферическим) поверхностям в отверстиях диска, предназначенных для крепления болтами или гайками. Иногда для лучшего центрирования и облегчения монтажа используют пластмассовые кольца, которые устанавливаются перед монтажом колеса на ступицу в центральное отверстие диска.
Колесные диски легковых автомобилей изготавливаются штамповкой из стали с последующей сваркой обода и диска или из легких сплавов (алюминиевых или магниевых). Наиболее прочные колеса из легких сплавов — кованые. Они имеют мелкозернистую структуру и высокую прочность при малой массе. Легкосплавные колеса дороже стальных, но эстетически привлекательнее. Колеса изготавливались и из композитных материалов: например, еще в 70-е гг. фирма Citroёn выпускала армированные углепластиковые колеса, которые весили в два раза меньше металлических. Однако из-за высокой стоимости таких колес они устанавливаются только на дорогих спортивных автомобилях.

Конструкция разборного обода грузового автомобиля:
1 — закраина;
2 — обод;
3 — разрезная часть обода;
М — ширина обода;
D — диаметр обода

Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей и автобусов. Разборные ободья могут быть дисковыми и бездисковыми. Наиболее часто используются разборные ободья с коническими посадочными полками.

Бездисковое колесо, его общий вид (а) и крепление колеса (б):
1 — секторы колеса;
2 — ступица;
3 — крепление;
4 — шпилька;
5 — гайка

Шины грузовых автомобилей имеют большие размеры и высокую жесткость, поэтому монтаж таких шин на неразборные ободья затруднен. Разборные ободья позволяют облегчить эту задачу. Для некоторых шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности применяют разборные ободья с распорными кольцами. Такие ободья состоят из двух частей, соединяемых между собой болтами. Такая конструкция надежно удерживает шину на колесе независимо от значения давления воздуха в шине.
Ступицы колес изготавливают из стали или ковкого чугуна. К ним крепятся элементы тормозных механизмов, диски и барабаны. Ступица устанавливается на подшипниках, которые должны воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия от действия боковых сил. В ступицах устанавливают конические роликовые или шариковые радиально-упорные подшипники.
В подшипники колес закладывается смазка, выдерживающая высокие температуры. Для предотвращения вытекания смазки и попадания грязи подшипники уплотняются сальниками.

Как устроен вариатор

Вариатор — особый подвид автоматических коробок передач. Придуманный много лет назад, распространение он получил только сейчас.

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно . В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый. Посмотрим, как он устроен.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй — с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история — пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр «карандашей» у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка «автомат». Ещё в этом случае можно переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками.

Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3, V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор . Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа.

Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

Устройство вариатора

С каждым годом в автомобильной отрасли происходят существенные изменения: разрабатываются все новые устройства и аппараты для облегчения вождения и улучшения качества поездки. Постепенно все общепринятые приборы заменяются наиболее удачными изобретениями. Не стала исключением и всеми известная коробка передач.

Если вы страстный автолюбитель, то наверняка не раз сталкивались с названием – бесступенчатый вариатор. Эта новинка наших дней была придумана много лет назад. Еще одаренным Леонардо да Винчи в 1490 году. Но воплотить ее в жизнь смогли только в 1950 годах. Первым легковым автомобилем с такой трансмиссией стала 600-я модель от фирмы «DAF». В ней установили вариатор под названием «Variomatic», затем эстафету перехватила компания «Volvo». Сейчас многие автомобильные компании стали поставлять на рынок свои автомобили именно с такой трансмиссией.

Отличие вариатора от других коробок передач

Механическая коробка (МКПП) имеет пять скоростей, автоматическая (АКПП) – восемь, а вариатор обладает неограниченным количеством передач. Но это не главная разница. Для уяснения ситуации, немного опишем принцип действия двигателя, чтобы понять, в чем удобство использования вариатора.

Итак, в привычных ступенчатых коробках передач есть существенный недостаток – они имеют фиксированные передаточные числа, которых на дороге порой недостаточно. Даже при езде по абсолютно ровной поверхности двигатель должен, разгоняясь преодолевать внешнюю нагрузку – силу инерции, а затем, достигая идеального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он набирает скорость. А после этого передача становится низкой. Для ее повышения необходимо использовать большее количество ступеней, а в коробках передач их заложено определенное количество. Да еще при переходе на каждую из них происходит рывок. Поэтому возникло решение убрать ступени трансмиссии. В результате получили вариатор. Он представляет собой идеальный вариант, в котором смена скоростей происходит плавно без скачков.

Этот аппарат постепенно изменяет крутящий момент на ведомом и ведущем диске. Он начинает свое движение плавно, в отличие от других коробок передач. Авто, оснащенное им, ведет себя так, как будто на нем стоит мощный электродвигатель. Скорость машины увеличивается плавно, без постороннего шума. Из-за того, что вариатору не требуется переключения передач, авто с ним набирает скорость быстрее, чем с другими КПП.

К тому же автомобиль с вариатором намного проще в управлении. С ним под силу справиться даже начинающему автолюбителю, так как такой вид трансмиссии не реагирует на манеру вождения водителя и не способен заглохнуть. Даже при стремительном разгоне двигатель работает очень тихо, по сравнению с другими коробками. Если полностью притопить педаль газа, то произойдет молниеносное ускорение автомобиля без характерного «рычания».

Некоторым не нравиться, что мотор никак себя не проявляет при смене скорости, но это непривычно тем, кто привык ездить на автоматике или спортивных машинах, где «рёв» добавляет адреналина водителю.

Эта трансмиссия обладает большими возможностями, это подтверждает и тот факт, что до 1994 года на гонках болидов Формулы-1 ее нельзя было использовать.

Ведущие автомобильные производители наладили выпуск моделей вариаторов, создаваемых на своем предприятии, а чтобы выделить их из основной массы каждая фирма дала определенное название изобретению. Бесступенчатая КПП «Lineartronic» была разработана Subaru, «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz, Multitronic — Audi, а «Multidrive» — Toyota. Некоторые фирмы выпустили по два варианта вариатора:

• «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan;
• «Ecotronic» и «Durashift CVT» — творения от Ford

Чтобы автолюбителям сразу было понятно, что на машине стоит вариатор ему присвоили обозначение CVT. В ней зашифровано три слова – постоянно изменяющаяся трансмиссия (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы вариатора и его устройство

Бесступенчатая коробка плавно изменяет крутящий момент в заданных промежутках регулирования. Это достигается за счет ее особой конструкции, которая состоит из следующих компонентов:

• вариатора;
• механизма сцепления;
• аппарата для передачи реверса;
• процессора с исполнительным устройством.

В качестве автоматического сцепления выступают разные виды устройств. Без них крутящий момент сразу же передавался бы на колёса, а так указанный узел будет отвечать за плавную передачу движения. Сцепление может быть:

• центробежным – технология «Transmatic»;
• мокрым многодисковым – представители «Multimatic» и «Multitronic»;
• электромагнитным — вариатор «Hyper»;
• гидротрансформаторным.

Последний вид применяется на большинстве авто. Он обеспечивает плавную работу двигателя без рывков и продлевает жизнь вариатору. На высоких оборотах входит в режим полного зацепления, при котором исключается проскальзывание. Но часть его мощности может уходить в нагрев. А бывают случаи, что он перегревается, об этом становиться известно по зажигающейся красной лампочке на приборной доске.

Работа вариатора осуществляется с помощью электронного блока. Он отвечает за следующие функции:

• управление сцеплением;
• изменение передаточного отношения между валами вариатора;
• контролирование работы планетарного редуктора;
• обеспечение действия реверсивного аппарата.

К электронному блоку передается информация от множества датчиков. Поэтому его работа взаимосвязана с показателями оборотов двигателя, давления в шинах, ABS и т. д. Сбор информации фильтруется в аппарате, и он автоматически настраивается на нужное передаточное число.

Но вариаторы не могут самостоятельно производить задний ход авто, поэтому для этих целей предусмотрен планетарный редуктор. Принцип действия, которого схож с работой в автоматической коробке.

Водитель при управлении транспортом с CVT проделывает практически те же действия, что и при использовании АКПП. Но они немного упрощаются, он выбирает только режим, а остальное выполняет за него удобное устройство вариатора. Также оно позволяет повторить некоторые манипуляции, возможные в привычных КПП. Например, можно зафиксировать определенное передаточное соотношение. Некоторые водители не чувствуют разгона машины, и потому относят постоянную частоту оборотов коленвала к недостаткам аппарата, но к этому надо привыкнуть и со временем удобство бесступенчатой коробки станет очевидным.

Виды вариаторов

Существуют несколько разновидностей. Они отличаются между собой по своей конструкции.

Клиноременной механизм

Это самый распространенный агрегат. В основном он состоит из одной передачи, реже из двух. Такой вариатор имеет два шкива, которые между собой соединяются клиновидным ремнем. Один шкив ведущий, а второй ведомый. Вначале между ними закладывалась армированная резина, но затем ее заменили стальные пластины. Они способны передавать больший крутящий момент, обладают меньшим радиусом изгиба и долговечны.

Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Эти конструкции при движении то отдаляются, то приближаются друг к другу. Ремень не что иное, как металлическая лента, имеющая покрытие. А также встречаются варианты, когда она состоит из тросов, они являются наиболее прочными.

Принцип действия

При раздвижении шкивов лента уходит внутрь, когда они сближаются — ремень приобретает форму клина. В последнем случае радиус шкива увеличивается, а вместе с ним становиться больше и передаточное число, а в предыдущем варианте все наоборот. В промежутках между этими состояниями ремень становится прямым. Для смещения шкивов используются пружины, а также центробежная сила, создаваемая гидравлическим приводом. Он управляется электроникой, которая способна создать оптимальные условия для бесперебойной работы мотора. Водитель выбирает режим, а она настраивает работу CVT. За счет этого происходит увеличение его ресурса, снижение износа и уменьшение использования топлива.

Клиноцепной вариатор

Вместо ремня в такой конструкции используется цепь. Отсюда и название вида. Звено такого устройства представляет собой несколько пластинок, которые между собой объединяются цилиндрическими осями. Они обеспечивают наименьший радиус изгиба. Цепь изготовлена из высокопрочной стали, так как при работе постоянно находится в контакте с конусовидными дисками и претерпевает сильные нагрузки. Такая работа сопровождается высокими температурами, и чтобы их снизить в вариаторе предусмотрели охлаждение жидкости в принудительном порядке.

За счет использования цепи удалось уменьшить радиус изгиба, он может быть 25 мм, поэтому такой вид вариатора имеет больший диапазон передаточных чисел. Клиноцепной вид отличается от своих аналогов наибольшим КПД, но из-за этого имеет и самую высокую стоимость. Такой вариатор был впервые применен на моделях Audi.

Тороидный вид вариатора

Он не содержит ни цепи, ни ремня. Движение дисков, которые применяются вместо шкивов, происходит при помощи роликов, создающих крутящий момент между ними. Передаточное число меняется при смене положений роликов и изменением их радиусов, которые обкатывают диски. Их поворот осуществляется за счет определенных устройств. Они способны регулировать силу прижатия роликов к дискам. В каждом таком вариаторе автомобильные фирмы применяют свои устройства. Например, компания Ниссан в своем аппарате «X — Tronic» заложила гидравлический механизм, управляемый электроникой. Он перемещает ролики вверх и вниз на самые малые расстояния, а затем из-за сдвига они проворачиваются самостоятельно.

Такой вид вариатора применяется реже всех, но за ним будущее.

Достоинства и недостатки вариатора

Любое изобретение имеет какие-то недоработки, не стал исключением и CVT. Его слабые стороны пытаются устранить, а пока они существуют, стоит о них знать:

1. Такие коробки передач не устанавливают на мощные авто, хотя уже есть несколько экземпляров именно с ними.
2. Ремонт CVT требует больших материальных затрат, и к тому же его осуществляют не на всех СТО. Очень сложно найти специалиста, который бы хорошо разбирался в устройстве данного типа.
3. Работа вариатора зависит от показаний множества датчиков, и если вдруг выйдет из строя хотя бы один из них, то это может привести к неправильной работе всей системы трансмиссии.
4. Такой аппарат требует заполнения внутренней его части специальной жидкостью, которая отличается высокой стоимостью в сравнении с аналогами, предназначенными для АКПП. А также ее уровень необходимо постоянно контролировать.
5. Трансмиссия испытывает большие нагрузки.
6. С данной коробкой передач существуют определенные ограничения по буксировке автомобилей, а также при использовании прицепов.

Неисправности вариатора

Но машина с вариатором имеет множество существенных преимуществ:

1. Удобство поездки на автомобиле с бесступенчатой КПП.
2. Плавность движения машины – стремительный разгон и торможение не вызывает рывков, как при использовании других коробок передач.
3. Стабильность показателей при достаточно продолжительном движении.
4. За счет оптимальной нагрузки на двигатель и продуманности работы автомата происходит существенная экономия топлива.
5. Уровень вредных веществ, создаваемых отработанными газами ниже, чем в автомобилях с АКПП И МКПП.
6. Безопасность езды на обледенелых дорогах, так как вариатор исключает пробуксовку колес.
7. Электронное управление работой двигателя увеличивает срок его износа, предотвращает от частых ремонтов.
8. Авто с вариатором ездит намного тише, чем с обычными коробками.

Новинки вариаторов

С каждым годом все больше автопредприятий ставят на свои модели CVT. При этом постоянно улучшая их характеристики и внедряя в агрегаты новые технологии. Одним из последних изобретений является общее детище компании Nissan и JATCO — облегченный и уменьшенный вариатор. Он выполнен в виде аппарата клиноременного типа совмещенного с новой коробкой передач. Данный вид отличается своими серьезными характеристиками:

• имеет наибольшее передаточное число. Его диапазон увеличен на двадцать процентов от обычного вариатора, поэтому он способен быстрее набирать скорость и тормозить. Это число 7.3:1. Оно выше, чем на автоматической коробке передач с семью ступенями;
• масса нового изобретения уменьшена на 13%;
• оснащен ASC. Эта система подбирает наилучшее передаточное число во время движения, при разгоне и торможении.

Вариатор фирмы JATCO

Сейчас представители компании «Porsche» подтверждают, что ведут разработки по совершенствованию вариатора. Они улучшают характеристики комфортности поездки, разгона и торможения. Увеличивают КПД и уменьшают расход топлива. Хотят сделать такой вариант бесступенчатой трансмиссии, при котором вариатор станет схож с 8-ми ступенчатой АКПП.

Стремление усовершенствовать вариатор и проводимые новые разработки его видов еще раз доказывают, что за ним будущее. Возможно, скоро он полностью заменит привычные механизированные, роботизированные и автоматизированные коробки передач. В особенности делается упор на его гибридные виды, при которых мотор будет работать в оптимальном режиме, а получаемая энергия будет сохраняться в накопителе, а затем расходоваться на движение авто.

Как работает вариатор – принцип работы, устройство

Содержание :

Коробка передач вариатор

Автомобильная промышленность неуклонно развивается, постоянно предлагает новые инженерные решения. Ведущие компании в области производства автомобильного транспорта неуклонно ведут работу над разработкой принципиально новых агрегатов. Цель замены уже привычных и в некоторой степени конструктивно устарелых узлов предельно ясна – сделать машину более комфортной, облегчить вождение и улучшить качество поездок в целом. Так появилась вариаторная коробка передач или же просто вариатор.

Первый автомобиль с вариатором был произведен еще в 50-х годах прошлого столетия, но массовое распространение эта трансмиссия получила сравнительно недавно. Сегодня многие производители сделали акцент на производстве авто именно с вариатором, роботом или обычным автоматом. Хотя традиционная механика все еще хорошо сбывается, но число реализуемых автомобилей с МКПП постепенно снижается. В этой статье подробно расскажем, что такое вариатор, и каков его принцип работы.

Вариаторная коробка: что это такое?

В англоязычной среде этот вид трансмиссии именуется как CVT, что обозначает Continuously Variable Transmission. Если перевести расшифровку с английского на русский язык, то станет понятен главный принцип, на котором основана работа вариатора – бесступенчатая трансмиссия.

Отличия от автомата

Мы привыкли, что механика может включать шесть передач, а обычный гидротрансформаторный автомат на сегодняшний день от шести до восьми. В этом заключается главный недостаток ступенчатых коробок – число передач ограничено. Все дело в том, что двигателю постоянно приходится преодолевать нагрузку – силу инерции. Даже во время движения по абсолютно ровной дороге агрегат подвержен внешнему сопротивлению, и только достигая оптимального соотношения количества оборотов и передаточного числа, он развивает скорость. С переходом на повышенную передачу водитель ощущает кратковременную потерю мощности и рывок автомобиля.

Отличие вариатора от классической АКПП – видео

В вариаторе бесчисленное количество передач. Передаточные числа изменяются плавно, благодаря чему водитель машины с CVT не ощущает рывков в момент перехода на повышенную скорость. В некотором смысле автомобиль с вариаторной коробкой напоминает электромобиль: он плавно начинает движение, постепенно набирает скорость, а сама трансмиссия работает практически бесшумно. За счет того, что в вариаторе нет ступеней, передача усилия от двигателя к колесам происходит более точно. В момент перехода на высокую скорость нет разрыва потока мощности. Управлять таким автомобилем сплошное удовольствие. Особенно популярны машины с CVT среди начинающих водителей. Бесступенчатая трансмиссия не реагирует на манеру вождения, поэтому ситуации, когда глохнет мотор в начале движения, полностью исключены. Когда водитель жмет педаль «в полик», авто с вариатором молниеносно ускоряется, что также многим нравится.

Принцип работы CVT

Как говорилось выше, в вариаторной коробке физически отсутствуют фиксированные передачи, но есть виртуальные, созданные на программном уровне. Они нужны для ручного управления, например, когда нужна максимальная тяга автомобиля и не важна скорость (движение по заснеженному участку дороги).

В основе наиболее распространенного клиноременного CVT (устанавливается на 95% современных автомобилей) могут быть заложены одна или две ременные передачи. Передачу образуют два шкива (ведущий и ведомый), соединенные между собой клиновидным ремнем. Такая конструкция получила соответствующее название – клиноременной вариатор. Еще есть клиноцепная бесступенчатая коробка, в которой вместо ремня задействована стальная цепь. Самый известный вариатор с цепью – Multitronic, разработанный инженерами компании Audi.

В идео

Передаточное число поступает от ведущего шкива, связанного непосредственно с мотором, к ведомому шкиву, который получил связь с приводами и колесами. Каждый шкив состоит из пары конических дисков, которые в процессе работы коробки сдвигаются и раздвигаются. За счет увеличения или уменьшения диаметров шкивов происходит изменение числа. На практике работа вариатора выглядит так:

1. В начале движения конусы ведущего шкива разводятся, а конусы ведомого сводятся, а двигатель нагружается по минимуму;
2. С увеличением скорости происходит обратная ситуация: конусы ведущего вала постепенно сходятся, а ведомого – расходятся. В результате передаточное число меняется в меньшую сторону, что важно для снижения тягового усилия и увеличения оборотов на ведомом валу. Смещение шкивов происходит за счет пружины и центробежной силы, создаваемой гидравлическим приводом.

Как видим, принцип работы вариатора предельно прост, но крайне эффективен.

Основные механизмы вариатора (из чего состоит CVT?)

Бесступенчатая коробка включает гораздо большее число механизмов. Её работа невозможна без целого ряда узлов, которые обеспечивают полноценную работу трансмиссии. Например, вариатор не может самостоятельно обеспечить задний ход автомобиля. За это отвечает планетарный редуктор. Если бы не было сцепления, то крутящий момент сразу же поступал на колеса. Чтобы автомобиль начинал движение и ускорялся плавно, в конструкции CVT предусмотрено автоматическое сцепление. Оно может быть:

• центробежным (CVT Transmatic);
• многодисковым «мокрым» (CVT Multitronic);
• электромагнитным (CVT Hyper);
• гидротрансформаторным (CVT Xtronic, Autotronic, Multidrive).

Гидротрансформаторное сцепление встречается повсеместно, другие разновидности встречаются намного реже. Сцепление с гидротрансформатором максимально плавно передает момент, продлевая срок службы коробки передач. Также такое сцепление исключает проскальзывание на высоких оборотах, но может перегреваться, о чем подскажет мерцающий индикатор на приборной панели. Конечно, все устройства должны работать под управлением единого «мозгового» центра, которым в вариаторе выступает блок управления. К нему поступают сигналы от датчиков, считывающих данные самых разных систем.

Программная часть обрабатывает информацию и изменяет режим работы коробки передач. Водителю достаточно выбрать нужный режим – «спортивный», «экономичный». Некоторые модификации вариаторной коробки позволяют ступенчато в ручном режиме переключать передачи. Главной технической жидкость выступает трансмиссионное масло, которое поступает в нужные масляные каналы за счет работы гидроблока.

Внутри корпуса можно найти фильтры (грубой и тонкой очистки), магниты, улавливающие металлическую стружку – продукт износа механических частей коробки.

В связи с тем, что CVT быстро перегревается, ему требуется отдельный радиатор. Это устройство охлаждает моторное масло и отводит лишнее тепло.

Главные достоинства и недостатки CVT

Прежде чем перейти к рассмотрению плюсов и минусов вариатора, также стоит несколько слов сказать о другой разновидности бесступенчатой коробки – тороидной. Как уже говорилось, на 95% японских, немецких, корейских и других авто ставят либо клиноременной, либо клиноцепной вариатор. Остальные 5% транспортных средств оснащены тороидным типом CVT. Он не получил должного распространения, так как по многих характеристикам уступает аналогу с ремнем/цепью. Итак, за что любят и недолюбливают вариаторную коробку? Причины следующие:

Плюсы CVT

Минусы CVT

Высокий уровень комфорта: автомобиль с вариатором издает намного меньше шума в салоне, чем с МКПП или АКПП

Ремень или цепь из-за постоянных высоких нагрузок быстро изнашивается

Постоянная тяга, передача мощности в непрерывном потоке, незаметное для водителя переключение скоростей

Коробка передач требовательна к качеству и уровню моторного масла

КПД примерно на 5% выше, чем у автоматической коробки

Не ставится на мощные автомобили (известно всего несколько моделей)

Легкость управления, возможность ручного выбора режима работы вариаторной коробки

В случае поломки требует серьёзных материальных затрат

Автомобилем с вариатором удобнее управлять, чем машиной с механикой и даже автоматом

Недостаточно хорошо распространена сеть СТО (особенно в небольших городах), отсутствие необходимого количества мастеров, ремонтирующих вариатор на самом высоком уровне

Исключены рывки во время стремительного разгона или торможения, что можно наблюдать на авто с другими КПП

Дороже в обслуживании, чем автоматическая и тем более МКПП

Отсутствие высоких нагрузок на двигатель и коробку за счет постоянно имеющегося передаточного отношения положительно сказывается на уровне расхода топлива

Нуждается в регулярной чистке фильтров и магнитов особенно на авто с пробегом свыше 150 тыс. км

Бесступенчатая коробка не провоцирует буксировку колес на обледенелом участке трассы, следовательно, возрастает уровень безопасности

Вариатор боится буксировки, это значит, что автомобиль с CVT не предназначен для работы в экстремальных условиях. Можно сказать, что это коробка для исключительно городских машин

Каждый автовладелец может найти другие слабые и сильные стороны вариаторной коробки, основываясь на личных предпочтениях, собственном водительском стаже. Есть категория водителей, которая не переносит «молчаливость» силового агрегата. Двигатель в паре с CVT никак не реагирует ни на молниеносное ускорение, ни на планомерные переходы на высокие и низкие скорости.

Кто привык ездить на спортивных машинах с обычной МКПП, вряд ли сможет без характерного «рева» двигателя. Ощутить драйв за рулем машины с бесступенчатой коробкой не получится, отчасти по той причине, что вариатор не ставят на модели с действительно мощными моторами. Решение приобретать авто с CVT или сделать выбор в пользу механики зависит исключительно от желаний и потребностей.

Заключение

Разобраться с тем, как устроен и как работает вариатор крайне просто. Можно всего лишь один раз проехаться за рулем транспортного средства с бесступенчатой трансмиссией, чтобы на себе ощутить её достоинства. Отметим, что последние несколько лет активно идут работы над совершенством конструкции CVT.

Инженеры концерна Nissan совместно с коллегами из Jatco разработали собственный агрегат, которым сегодня комплектуют многие японские марки авто. Его рабочий диапазон увеличен на 20% в сравнении с обычным клиноременным вариатором. Автомобиль с КПП Jatco еще быстрее набирает скорость и тормозит. Внедренная технологичная система ASC постоянно подбирает лучшее передаточное число, максимально разгружая двигатель и продлевая срок службы трансмиссии. Стремление ведущих автокомпаний развивать и совершенствовать вариаторную коробку лишний раз подчеркивает, что автомобильное будущее за бесступенчатой трансмиссией.

Принцип работы вариатора на автомобиле: плюсы и минусы

Вопросы, рассмотренные в материале:

• В чем отличие вариатора от других КПП
• Сколько передач у вариатора
• Какие типы вариаторной КПП являются наиболее популярными сегодня
• Можно ли устанавливать вариатор на мощные автомобили

Вариативная или бесступенчатая, автоматическая коробка передач (CVT) совсем недавно считалась изобретением из области фантастики. Сегодня же многие популярные автомобильные компании оснащают этим устройством модели своих машин. Вариатор можно увидеть в некоторых модификациях машин Mitsubishi, Toyota, Audi, Honda, Nissan и других марок ведущих компаний. В этой статье мы расскажем, чем примечателен принцип работы вариатора на автомобиле, какие у него достоинства и недостатки по сравнению с автоматической коробкой передач.

Что такое вариатор на автомобиле

Необязательно быть владельцем автомобиля с вариатором, чтобы столкнуться с понятием «вариативная коробка передач», например, просто рассматривая различные автомобильные журналы или сборники характеристик моделей машин. Стандартным автоматом уже давно никого не удивить, а механикой — тем более. Вариатор пока остается диковинкой, поэтому услышать о нем в обычном мужском разговоре можно не так часто. Хотя вариативная коробка передач вовсе не является новым изобретением известных автомобильных корпораций, принцип работы механизма разработали несколько столетий назад.

Первым, кто задумался о принципе работы вариатора и создал его, был самый загадочный изобретатель — Леонардо да Винчи — в далеком 1490 г. А вот запатентована эта придумка была только в XIX веке (во второй его половине). Примечательно, что первое действующее транспортное средство с такой коробкой передач было создано спустя 500 лет после его изобретения — в 50-х годах двадцатого века. Подобную трансмиссию впервые установили на легковые автомобили DAF (в то время компания еще специализировалась на создании легковых и грузовых авто). Позже подобие вариатора устанавливали на машины Volvo, но особой популярности такой тип трансмиссии не получил. Зато в нынешнее время вариатор пользуется спросом.

Бесступенчатая трансмиссия (вариатор) имеет аббревиатуру CVT (сontinuously variable transmission — бесступенчатый переключатель скоростей). Принцип работы вариатора на автомобиле — плавно передавать крутящий момент от мотора к колесам (или прочим движимым частям, например, винтам), без переключения скоростей. При этом бесступенчатая КПП автоматически меняет трансмиссионное соотношение по определенной программе или вручную.

Важно подчеркнуть, что в принципе работы CVT (в отличие от роботизированной КПП и АКПП) нет переменных передач, то есть при движении автомобиля не наблюдаются привычные толчки при смене передачи, а набор скорости имеет плавный и четкий ход.

Рекомендуем

Отличие вариатора от прочих коробок передач

Механическая трансмиссия (МКПП) имеет 5 скоростей, коробка-автомат — 8 скоростей, а CVT оснащен неограниченным количеством передач. Но это не главная ее особенность. Чтобы читателю было проще понять принцип работы вариатора на автомобиле, оценить его преимущества, вкратце расскажем о работе двигателя.

Во-первых, в принципе работы традиционных ступенчатых КПП есть важный недочет — они имеют ограниченное число передач, которых иногда при движении бывает мало. Даже при условии езды по гладкой дороге мотор, разгоняясь, должен преодолеть внешнюю нагрузку (силу инерции), а потом, после достижения оптимального соотношения оборотов и передаточного числа, он может набрать нужную скорость. После этого момента передача становится ниже. Чтобы повысить передачу, нужно использовать больше ступеней, наличие которых не предусмотрено в механической коробке.

Еще один минус — при переключении скоростей происходит толчок. С учетом этих нюансов производители решили отказаться от передач и, в конечном итоге, получили вариативную коробку, которая сменяет скорости мягко, без рывков.

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в постепенном изменении крутящего момента на ведущем и ведомом диске. Движение начинается мягко, в отличие от других видов коробок передач. Особенности работы вариатора в автомобиле создают впечатление, будто в нем установлен мощный электрический двигатель. Скорость набирается плавно, без присутствия посторонних шумов. Поэтому CVT не нужен переключатель скоростей, благодаря нему автомобиль увеличивает скорость движения намного быстрее, чем при использовании других трансмиссий.

Помимо этого, автомобилем с вариатором намного легче управлять. С ним сможет справиться даже водитель-новичок из-за того, что этот принцип КПП не зависит от манеры вождения и не заглохнет при движении. Даже при внушительном разгоне автомобиля работа движка практически бесшумна, в сравнении с другими трансмиссиями. Если надавить на педаль газа полностью, то авто ускорится буквально молниеносно, без привычного «рычащего» шума.

Некоторые водители не любят, когда мотор не издает привычных звуков при переключении скорости, но в основном, это те, кто привык к езде на коробке-автомате или спорт-карах, где рев двигателя только подзадоривает гонщика.

Вариатор имеет большие возможности, как доказательство этого — запрет его использования на гонках Формулы-1 до 1994-го года.

Рекомендуем

Устройство вариатора на автомобиле

Внешне вариативная коробка передач ничем не отличается от коробки-автомата. Визуально невозможно понять, что установлен именно вариатор. Ручка переключения скорости тоже не имеет отличий от обычного рычага АКПП и даже названия режимов — P, R, N, D — такие же.

Главное отличие кроется в принципе работы вариатора в автомобиле. В нем нет обычных чисел передач (1-й, 2-й и так далее). Вариативная коробка имеет огромное количество передач, которые постоянно варьируются, о чем говорит и само название агрегата. С этим связано и отсутствие рывков, когда автомобиль трогается с места или происходит переключение оборотов двигателя. Во время движения, разгона и торможения вариатор плавно и бесшумно меняет передаточное число.

Принцип работы вариатора на автомобиле

Принцип работы вариатора на автомобиле заключается в плавной смене скоростей (передаточного числа) как при повышении, так и при снижении скорости. Безусловно, большую работу делает компьютерная программа, которая и создает ступени, но они запрограммированы для ручного управления (при движении по снегу или грязи, когда скорость не имеет значения, а важна только максимальная тяга). Сама же коробка ступеней не имеет, это обеспечивает передачу усилий от коробки к колесам намного точнее.

В настоящее время существует два типа строения вариатора:

• Клиноременный. Таком вид устанавливают на 95 % авто с CVT.
• Тороидный. Практически не используются в настоящее время из-за сложных настроек и строения.

1. Клиноременные вариаторы — самые популярные типы трансмиссии, используются в автомобилях марок Infiniti, Audi, Nissan и пр. Давайте рассмотрим принцип их работы.

Осуществляется передача трансмиссионного числа от главного (ведущего) шкива (который связан с силовым агрегатом) к ведомому (который связан с приводом и колесами) по принципу ременного сообщения.

Смена передаточного числа происходит по принципу изменения диаметра шкивов. Изготовитель сделал их разборными, а не сплошными, состоящими из двух частей конической формы, обе части посажены на вал и могут сходиться и расходиться. Диаметр в месте соприкосновения ремня со шкивом изменяется в зависимости от скорости и нагрузки.

Попросту говоря, принцип работы заключается в следующем: когда автомобиль трогается, мотору нужно большое усилие, чтобы начать движение колес. Чтобы снизить нагрузку двигателя до минимума, ведущий вал должен быть самого маленького диаметра (конусы разводятся в месте соприкосновения). Диаметр ведомого вала в этот момент должен быть, напротив, максимальным (конусы сводятся). За счет этого ведущий шкив проделывает несколько оборотов, чтобы ведомый сдвинулся всего на один (максимальное число). Этот процесс намного снижает нагрузку на силовой агрегат, что значительно облегчает ему работу.

После набора скорости передаточное число уменьшается (это необходимо для снижения тяговой силы, но при этом происходит увеличение оборотов на ведомом шкиве). Принцип работы: диаметр ведущего рола увеличивается (конусы сходятся), а у ведомого, напротив, расходятся.

При максимальном диаметре ведущего шкива и наименьшем ведомого, первый один раз оборачивается, а второй за этот промежуток делает несколько оборотов (из-за этого скорость его вращения наибольшая). Но в этом случае нагрузка на двигатель намного выше.

Вывод: трансмиссионное число достигается по принципу изменения диаметров двух шкивов и ременной передачи (между ними).

Принцип работы вариатора на автомобиле тороидного типа принципиально отличается от предыдущего. Передача тяги осуществляется при помощи роликов, зажатых между шкивами. Шкивы имеют форму тороида (из-за чего имеет такое название) и располагаются на одном стержне.

Принцип действия: чтобы тороидный вариатор сменил передаточное число, роликам необходимо изменить свое положение. Для наибольшей тяги зажимы роликов нужно повернуть по направлению к ведомому шкиву, такое расположение сведет диаметр контакта ролика и шкива к минимуму, в то же время у ведомого ролла диаметр будет наибольшим.

При увеличении скорости необходимо увеличение вращения и снижение передаточного числа, ролики отходят в противоположную сторону (ведущего ролла), при этом оба диаметра изменятся противоположно.

Рекомендуем

Достоинства и недостатки вариатора

Крупнейшие автомобильные компании наладили производство модификаций CVT, изготовляемых на собственных предприятиях. Чтобы как-то отличать их от других коробок передач, каждая компания придумала определенные названия агрегату. Вариаторы «Ecotronic» и «Durashift CVT» — производитель Ford, «Multidrive» — Toyota, «Lineartronic» была сконструирована Subaru. Некоторые компании создали по два вида вариатора: «X-Tronic» и «Hyper» от Nissan. «Multimatic» производит Honda, Autotronic — Mercedes-Benz.

Принцип работы любого технического изобретения имеет свои недочеты, исключением не стал и вариатор. Все недостатки его работы, конечно, стараются устранить, но пока они еще присутствуют, следует о них рассказать:

• Такие трансмиссии не используют в мощных автомобилях, хотя есть несколько удачных примеров именно с вариаторами.
• Ремонт коробки с принципом вариатора обойдется очень дорого, ко всему прочему, не на каждом СТО смогут произвести починку деталей. Найти квалифицированного механика, который разбирается именно в такой системе переключения передач, очень трудно.
• Работа CVT в автомобиле зависит от показаний различных приборов, и если хоть один из них окажется неисправным, может произойти сбой всей программы контроля трансмиссии.
• Наполнять аппарат нужно только специальной жидкостью, уровень которой нужно все время контролировать. Она стоит очень дорого в сравнении с другими аналогами, подходящими именно для коробок передач.
• Оказывается большая нагрузка на коробку передач.
• Для автомобилей с CVT есть ряд ограничений для буксировки и при использовании прицепа.

Но машина, оснащенная коробкой передач по принципу вариатора, имеет массу преимуществ:

• Комфорт во время движения.
• Мягкий ход автомобиля, быстрый набор скорости и торможение без толчков (как в механической или автоматической трансмиссии).
• Стабильные показатели даже при долгой работе мотора.
• Экономия топлива, благодаря оптимальной нагрузке на мотор и рассчитанному принципу работы автомата.
• Сниженные показатели выхлопных газов во время движения по сравнению с автомобилями с обычной коробкой или коробкой-автоматом.
• Безопасное движение по обледенелым трассам, вариативная коробка исключает пробуксовку.
• Компьютерное управление работой мотора увеличивает время его эксплуатации и спасает от частых ремонтов.
• Принцип работы вариатора позволяет автомобилю ехать почти без шума, в отличие от автомата и МКПП.

Рекомендуем

Новые виды вариаторов

Ежегодно производители автомобилей выпускают модели с бесступенчатой коробкой переключения скоростей. Причем характеристики его работы постоянно улучшаются, оборудование совершенствуется. Совсем недавно компании JATCO и Nissan выпустили общее изобретение — улучшенный вариатор с облегченной и уменьшенной конструкцией. CVT совместил в себе новую коробку и клиноременную систему. У этого аппарата очень хорошие показатели работы:

• Увеличенное число передач. Создатели расширили диапазон на 20 % (в сравнении с обычным CVT). Это позволяет автомобилю быстро разгоняться и сбрасывать обороты.
• Весит обновленный агрегат на 13 % меньше, чем его стандартный прототип.
• Имеет систему ASC, что позволяет компьютеру выбирать передаточное число, оптимально подходящее в момент разгона и остановки.

Учредители автокомпании «Порше» заявили, что в настоящее время проводят разработку по апгрейду CVT и улучшению принципа его работы. Они стараются поднять показатели комфорта во время езды, набора скорости и остановки. Хотят снизить объем потребляемого топлива, но в то же время увеличить коэффициент полезного действия. В планах у создателей — сделать такой тип CVT, принцип работы которого будет похож на восьмиступенчатую трансмиссию.

Усиленная работа над улучшением бесступенчатой коробки переключения скоростей подтверждает еще раз, что будущее за ней. Не исключено, что очень скоро вариатор станет альтернативой всем обычным КПП (автомат, механика и РОБОТ). Особый акцент производители автомобилей делают на его комбинированные модели, при которых работа двигателя будет самой идеальной, энергия будет сохраняться в специальном накопителе и тратиться только на передвижение транспортного средства.

Что такое вариатор? Принцип работы вариатора

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность. В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно. Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название “клиноременный”), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной- двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и “вклинивается” в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним. Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках, прикрепленных к посту.

Иначе устроен тороидный вариатор, который состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску. Так в ниссановском вариаторе Extroid применена специальная система, где управляемый электроникой прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.

Между прочим, принцип устройства под названием “вариатор” не нов — мысли о бесступенчатой трансмиссии стали посещать конструкторов практически сразу с началом применения поршневых ДВС на транспорте. Современное же развитие электроники и технологии материалов дало возможности усовершенствовать (остающиеся, однако, в принципе своем неизменными) конструкции вариаторов, и сейчас наблюдается, по-видимому, начало самого широкого распространения таких трансмиссий на автотранспорте.

Тем не менее вариаторы пока что не избавились от некоторых своих весьма существенных проблем. Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических “автоматов”, но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут “тянуть грузы”, а также работать с двигателями большой мощности.

На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-цилиндровый мотор Audi A6, “воспринятый” трансмиссией Multitronic, а для тороидного — “переваренный” Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.

Однако если для грузовиков вариаторы до сих пор непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий, очевидно, большое будущее, тем более что и технологии материалов не стоят на месте.

Если сравнить динамические характеристики многих автомобилей, оснащаемых вариатором, может возникнуть недоумение — почему на одной и той же модели автомобиля разгон с вариатором происходит медленнее, чем с механической коробкой, ибо должно быть наоборот, раз вариатор лучше использует мощность двигателя? Все дело в привычке — многие клиенты были очень недовольны, что машина с вариатором “все время ноет на одной ноте”. Большинство же водителей привыкли к знакомому нарастающему шуму мотора, и многие фирмы идут клиентам навстречу, специально настраивая электронный блок управления трансмиссией. На самом же деле при нормальной настройке блока разгон, конечно, происходит быстрее.

В заключение отметим, что вариаторы является куда более совершенным типом трансмиссии по сравнению с традиционными автоматическими коробками передач. Совершенство проявляется в более лучшей динамике разгона, меньшем расходе топлива, более плавной езде у автомобилей оснащённых клиноременными вариаторами. И в тоже время, вариаторы проще по конструкции, чем традиционные “автоматы”. Думается, что в недалёком будущем автомобили оснащённые вариаторами полностью вытеснят машины, оснащённые обычными “автоматами” и сильно потеснят машины с “механикой”.

Что такое вариатор на автомобиле: его устройство, принципы работы и эксплуатации

Вопросы, рассмотренные в материале:

Что такое вариатор на автомобиле

Как устроен вариатор на автомобиле

Каковы виды вариаторов на автомобиле

Какие соблюдать принципы вождения автомобиля с вариатором

Как проверить вариатор при покупке автомобиля на вторичном рынке

На сегодняшний день вариатор обладает многочисленными преимуществами, благодаря которым он заслужил любовь автовладельцев. Однако недостатки, вызывающие разочарование, у него так же имеются. И хотя этот тип трансмиссии увидел свет уже достаточно давно, до сих пор система остается не до конца проработанной даже лидерами автомобильного рынка. Из этой статьи вы узнаете, что такое вариатор на автомобиле, как он устроен, а также расскажем, как правильно ездить на авто с таким типом коробки передач.

Что такое вариатор на автомобиле: плюсы и минусы

Вариатор – CVT (Continuously Variable Transmission) – в переводе с английского означает «трансмиссия с непрерывно изменяющимся крутящим моментом». Впервые принцип бесступенчатой передачи крутящего момента был озвучен еще Леонардо да Винчи. Самыми простыми вариаторами оборудовали мельницы, позже они нашли применение в конструкциях дерево- и металлообрабатывающих станков.

Вариаторные коробки начали устанавливать на автомобили в середине XIX столетия. Идея принадлежала голландскому инженеру Хуберту ван Доорну. Впервые бесступенчатой коробкой передач, которая назвалась Variomatic, были оснащены авто компании DAF. Это произошло в пятидесятых годах XIX века.

Рассмотрим плюсы и минусы вариатора на автомобиле. Авто с подобным типом трансмиссии отличаются:

возможностью более динамичного разгона (автомобили набирают скорость быстрее в сравнении с авто, оснащенными механическими коробками или коробками-автомат);

экономичностью (расход топлива в таких транспортных средствах ниже, чем в автомобилях с автоматическими или механическими коробками);

отсутствием передач, благодаря чему нет рывков переключения (также положительно влияет на динамичность хода);

увеличенным ресурсом двигателя (благодаря отсутствию перегрузок);

простотой управления автомобилем (этот тип коробки передач идеален для новичков).

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиль, следует отметить и его недостатки:

сложные ремонтные работы (причем ремонтировать вариаторную коробку передач следует исключительно у официальных дилеров);

высокая стоимость ремонта;

замена цепи между шкивами требуется через каждые 100–150 тысяч километров (достаточно дорогая услуга, предоставляемая не всеми станциями технического обслуживания);

оснащение сложной электроникой, ремонт и замена которой опять-таки является дорогим удовольствием;

в автомобиле используется специальное дорогостоящее масло, которое не везде продается;

каждая модель автомобиля требует использования определенной марки масла (игнорирование данного требования приводит к выходу вариаторной коробки из строя).

Как устроен вариатор на автомобиле

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, следует отметить его главное отличие от других коробок передач, заключающееся в плавном изменении крутящего момента в заданном диапазоне регулирования. В других типах трансмиссий используются ступенчатые преобразования, происходящие при разрыве потока мощности, что отрицательно влияет на равномерность движения транспортного средства.

Устройство вариатора автомобиля достаточно сложное, он состоит из:

Приспособления, выполняющего роль сцепления, который обеспечивает коробке состояние, аналогичное нейтральной передаче в других типах трансмиссий.

Механизма для реверса, за счет которого направление вращения изменяется на противоположное.

Процессора с исполнительным устройством, который управляет работой трансмиссии.

Роль механизмов, передающих крутящий момент с силового агрегата на вариатор и разъединяющих поток мощности, могут выполнять следующие виды автоматических сцеплений:

центробежные – типа Transmatic;

электромагнитные – технология Hyper;

мокрые многодисковые – модели Multitronic и Multimatic;

Наиболее широким спросом пользуется последний механизм, именно его использует большая часть компаний-автопроизводителей. Благодаря ему передача усилия от двигателя осуществляется максимально плавно и без рывков, за счет чего ресурс вариатора увеличивается.

Все элементы трансмиссии управляются за счет электронного блока, который:

в соответствии с режимом работы двигателя изменяет соотношение между ведущим и ведомым валами вариатора

осуществляет управление механизмом сцепления;

обеспечивает работу реверсного элемента и планетарного редуктора.

Управление автомобилем с вариатором в целом аналогично управлению машиной с автоматической коробкой переключения передач. Водителю необходимо только выбрать один из режимов, дальнейшее происходит без его участия.

Благодаря возможности зафиксировать передаточное соотношение в вариаторе можно пользоваться рядом возможностей, присущих классическим трансмиссиям. Существующие стереотипы не позволяют многим водителям адекватно воспринимать набор автомобилем скорости при неизменной частоте оборотов коленвала.

Виды и принцип работы вариатора на автомобиле

При производстве автомобилей используется два варианта различных по устройству механизмов. Один из них является клиноременным, а второй – тороидным вариаторами, различающимися по конструкции.

Это наиболее распространенный вид вариатора, используемый компаниями-автопроизводителями.

В клиноременном имеется одна (реже – две) передачи. Ведущий и ведомый валы оснащены шкивами, через которые проходит кольцо клиновидного ремня. Первоначально он изготавливался из армированной резины, в настоящее время при его производстве используются стальные конструкции.

Ведомые и ведущие шкивы представляют собой конусы с наклонными стенками, угол наклона составляет около 70° к оси вала. За счет взаимного перемещения шкивов изменяются радиусы, и, соответственно, передаточное отношение вариатора.

Управляющее усилие, благодаря которому конусы смещаются по отношению друг к другу, достигается за счет пружин, давления жидкости или центробежной силы.

Принцип работы клиноременного вариатора заключается в непрерывном обеспечении передачи мощности, что способствует созданию оптимальных условий для работы двигателя. Ускоряясь или, наоборот, замедляя движение, мотор автомобиля работает на постоянных оборотах. За счет этого существенно экономится бензин, снижается износ и, соответственно, повышается ресурс двигателя.

Из-за значительных нагрузок, испытываемых узлом, клиноременная передача считается самой уязвимой частью этого типа вариатора на автомобиле. На сегодняшний день он представляет собой стальную конструкцию, которая состоит из пакета лент, соединенных друг с другом за счет пластин сложной формы.

Возникающее трение в этом случае обеспечивает передачу усилия на всей площади, на которой боковая поверхность ремня контактирует со шкивом.

Второй тип вариатора на автомобиле, называемый клиноцепным, конструктивно представляет собой стальную цепь, каждое звено которой состоит из нескольких пластинок. Они соединяются за счет цилиндрических втулок-осей, обеспечивающих минимальный радиус изгиба.

Усилие передается благодаря контакту боковой части цепи и рабочих поверхностей конусовидных дисков.

Поскольку площадь соприкосновения незначительна, это сказывается на увеличивающихся нагрузках на детали, изготовленные из высокопрочной стали. Клиноцепной тип вариатора отличается большим КПД в сравнении с прочими аналогичными конструкциями.

Стоимость его также выше, поскольку при его изготовлении используются более дорогостоящие материалы, чем при производстве клиноременного вариатора.

Рассказывая о том, что такое вариаторы на автомобиле, следует отметить, что особенности их конструкции не позволяют механизму вращаться в обратном направлении, обеспечивая задний ход автомобиля. Эта задача решается за счет дополнительного приспособления, в основном трансмиссия оснащается шестеренчатым редуктором планетарного типа. Его принцип действия схож с принципом действия такого же устройства автоматической коробки передач.

Конструкция тороидного вариатора на автомобиле состоит из двух соосных дисков – ведущего и ведомого. В сечении они представляют собой равнобедренные треугольники, боковые стороны которых входят в состав окружности.

Между рабочими дисками расположены два плотно прижатых к ним боковыми частями ролика. Эти детали являются подвижными, способными менять положение за счет синхронного раскачивания вокруг осей, которые перпендикулярны основному валу.

Сила трения, возникающая в зоне контакта, обеспечивает передачу усилия через ролики. При изменении соотношения радиусов частота вращения ведомого вала увеличивается либо уменьшается.

Этим типом вариаторов оборудуются мощные заднеприводные модели. Механизм соединен с планетарным понижающим редуктором, при движении автомобиля на больших скоростях крутящий момент передается напрямую. Переднеприводные транспортные средства оснащаются трансмиссией, совмещенной с дифференциалом и главной передачей.

Принципы вождения автомобиля с вариатором

Если обратиться к опыту адекватных, то есть объективных, а не фанатичных владельцев авто с вариаторной трансмиссией, то можно сделать вывод, что коробки существенно разняться между собой. Ряд вариаторов на автомобилях может эксплуатироваться, в том числе и при возникновении нештатных ситуаций (нештатные в этом случае не означают экстремальные), другие же, напротив, демонстрируют нежный и капризный характер.

Однако существуют общие условия и требования к езде на авто с вариатором. Риск поломки трансмиссии повышается в случае неправильной эксплуатации, а также при достижении автомобилем определенного пробега.

Оффроуд – без оптимизма.

Эта тактика вождения впервые увидела свет в кроссоверах. Бесступенчатая коробка на внедорожных автомобилях действительно ограничивает потенциал оффроудного режима, поскольку повышенные нагрузки и жесткая эксплуатация отрицательно сказывается на вариаторе. Разумеется, это актуально для различных узлов и агрегатов любого транспортного средства, однако для вариаторов имеет наиболее существенное значение.

Пробуксовка, подъем в крутую гору, езда по пересеченной местности если и не выведут вариатор из строя, то существенно скажутся на его работоспособности. Поскольку подобные действия приводят к нагреву шкивов и ремня. Внезапное появление «зацепа» в результате бесплодных попыток покинуть снежную, грязевую или песчаную ловушку также может негативно отразиться на коробке – проскакивая из-за резкого рывка, ремень или цепь могут образовывать задиры на поверхности шкивов, о которые автомобиль будет спотыкаться при ускорении.

Опасность представляют и нагрузки, которые возникают в случае ударов колесами о препятствия или потере «мозгами» сигнала от вышедшего из строя датчика скорости. Такая ситуация грозит переходом трансмиссии на работу в аварийном режиме, при котором шкивы резко занимают промежуточное положение, крайне отрицательно сказываясь на ремне.

Резким стартам – отказать!

Негативно сказываются на работоспособности вариатора и резкое ускорение с места. На механизм одинаково отрицательно влияют как длительная езда на большой скорости, при которой возникает перегрев деталей, так и продолжительное медленное движение в натяг, например, при буксировке прицепа или при преодолении участка пересеченной местности.

Разбираясь с тем, что такое вариатор на автомобиле, учтите, что этот тип трансмиссии не допускает начала движения без предварительного прогрева. Если температура масла не будет приближена к рабочей, то вероятность повреждения внутренних частей трансмиссии очень велика, поскольку в этом случаем ремень или цепь будут пробуксовывать, повреждая шкивы.

Чистота и правильная буксировка.

Для вариатора имеют значение температурные режимы, оказывающие влияние на состоянии его деталей. До наступления летнего зноя очень важно проверить, не зарос ли войлоком радиатор охлаждения. Обратите внимание на то, в каком состоянии находится масло, его лучше менять через каждые 30–40 тысяч километров пробега. Это требование аналогично тем, что предъявляются к автомобилям, оснащенным гидромеханическим автоматом, эксплуатируемым в городских условиях.

Как проверить вариатор при покупке автомобиля на вторичном рынке

Многие современные автомобили оснащаются вариаторными трансмиссиями. Соответственно, все большее количество таких транспортных средств появляется на вторичном рынке. А значит, вопрос проверки работоспособности коробки при приобретении машины приобретает все большую актуальность. Расскажем о том, как это лучше сделать.

1. Пробег автомобиля.

В первую очередь обратите внимание на текущий пробег автомобиля. Этот параметр нельзя назвать стопроцентно надежным, поскольку недобросовестные умельцы в состоянии существенно его снизить. Однако имейте в виду, что в современных транспортных средствах информация о пробеге хранится в электронном блоке управления двигателем (ЭБУ). С ней можно ознакомиться и на панели приборов.

Не всем известно, что в блоке управления вариатором зачастую содержится собственная информация о пробеге, про нее продавцы могут и забыть. В таком случае проверить пробег можно, прибегнув к помощи специального сканера в автосервисе Ситроен.

2. Состояние масла.

К более надежным показателям можно отнести проверку специальной жидкости в вариаторе:

В первую очередь проверьте уровень масла. Это делается специальным щупом и в двух состояниях – когда вариатор холодный и после его прогрева.

Далее оцените цвет масла, важно, чтобы оно не было темным. Если же жидкость непрозрачная и темная, то либо автомобиль длительное время эксплуатировался без ее замены, либо режим эксплуатации был тяжелым. И тот, и другой вариант не слишком хороши.

Обратите внимание на отсутствие посторонних примесей в масле (в нем должны отсутствовать прожилки, мелкие частицы, комочки, сгустки). При их наличии можно смело говорить о сильном износе вариатора автомобиля.

И, наконец, стоит оценить запах масла. Если оно пахнет горелым, то автомобиль эксплуатировался неправильно на запредельных режимах.

3. Крепление.

Для проверки того, разбирали вариатор или нет, тщательно осмотрите крепежные болты и другие элементы коробки передач, обратите внимание, нет ли на элементах потертостей, засечек или других следов, свидетельствующих об использовании инструментов. Разумеется, факт разборки трансмиссии не говорит о том, что с ней в настоящий момент существуют проблемы, однако, как минимум, необходимо поинтересоваться, чем была вызвана необходимость вмешательства в работу механизма.

4. История автомобиля.

Поинтересуйтесь прошлым выбранного автомобиля:

Если транспортное средство ввезено в страну из-за границы, то можно поискать таможенные документы.

При обслуживании автомобиля у официального дилера можно запросить у него отчет о состоянии авто.

Попробуйте узнать историю машины через ее VIN-номер.

Благодаря полученным данным вы сможете прямо или косвенно оценить состояние вариатора. Например, вы будете знать, каков реальный пробег автомобиля или получите сведения о замене жидкости в коробке.

5. Проверка в движении.

Проверку работы трансмиссии во время движения автомобиля можно назвать одной из самых информативных.

Работа вариатора на автомобиле в случае его исправности должна быть без резких рывков при трогании с места. Набор хода в таком случае будет плавным.

Дальнейшая езда также не должна сопровождаться толчками или рывками, свидетельствующими о заедании вариаторного ремня.

Имейте в виду, что о нормальной работоспособности вариатора свидетельствует плавность хода автомобиля при любом режиме.

6. Звук вариатора.

Прислушайтесь к тому, как работает вариатор на автомобиле.

На холостом ходу вариатор не должен быть слышен вообще, только звук работы мотора.

При низкой шумоизоляции автомобиля в процессе езды может быть слышен звук работы трансмиссии, однако он должен быть равномерным и тихим. Обратите внимание на отсутствие посторонних резких шумов, щелчков, свиста, подвывания.

Если вы не знаете, как в норме должна работать вариаторная коробка, то попробуйте сравнить звук на двух-трех транспортных средствах. Вполне вероятно, что вы заметите разницу.

Будет неплохо, если оценить работу вариатора вам поможет знакомый эксперт. Ремонт такой трансмиссии весьма недешев, следовательно, покупать автомобиль без предварительной проверки лучше не стоит. Если у вас нет возможности приобрести авто у человека, которого вы знаете и которому доверяете, то стоит в обязательном порядке проверять не только работоспособность коробки, но и другие элементы автомобиля. И делать это следует с проверенным специалистом. А описанными выше приемами вы можете воспользоваться самостоятельно, осматривая покупаемый автомобиль.

Где в Санкт-Петербурге купить новый автомобиль с вариатором

Автомобили Citroen можно приобрести с максимальными скидками у официального дилера, компании «Авто Премиум». Приобретая у нас любую из моделей марки Ситроен, вы получаете весь комплекс услуг:

тест-драйв понравившегося авто;

кредиты с минимальными процентами;

программа Trade-in (с выкупом вашего авто);

ремонт и ТО в лучших автомастерских;

малярные работы и обработка кузова;

предоставление технической помощи на дорогах;

набор дополнительных сервисов.

Посмотреть более подробную информацию можно на нашем сайте или узнать напрямую у менеджеров. Будем рады видеть вас в нашем салоне!