У меня много статей про автоматические коробки передач (особенно сильно я люблю обычную АКПП). Однако второй по распространению я считаю вариатор или CVT, достаточно много автомобилей выпускается именно с такой трансмиссией. Когда вы выбираете новую машину (или даже Б/У) перед вами обязательно встанет такой выбор что брать — вариаторную трансмиссию, гидротрансформаторную или роботизированную? Если обычный «автомат» изучен «вдоль и поперек» (если возникают проблемы, то они все известны), с роботом тоже все понятно (пока не стоит в его сторону смотреть). То вот третий тип вроде и надежный, но мало кто знает, что это такое, какой принцип его работы, основные плюсы и минусы. То есть это такая «темная лошадка». Сегодня я постараюсь простым языком раскрыть тему, рассказать чего стоит бояться, а чего нет …
Проблемы этой автоматической трансмиссии очень схожи с обычной «гидротрасформаторной» не смотря на различность конструкций (мы уже их ). В конце я постараюсь вам рассказать в видео версии как продлить ей срок службы, чтобы она ходила долго и без проблем. Однако для начала определение
Определение
Вариатор — вариаторная коробка передач – CVT (Continuously Variable Transmission – бесступенчатая трансмиссия) – тип автоматической коробки передач, которая плавно передает крутящий момент от двигателя колесам (или другим движителям, например судовым винтам), не имеет передач, но может автоматически менять передаточное соотношение по заданной программе либо в ручном режиме.
Нужно отметить что эта коробка в отличие от своих собратьев АКПП и РОБОТА не имеет переменных передач, то есть нет привычных толчков при смене передаточных чисел, набор скорости здесь четкий и ровный, КПД (если верить характеристикам, не существенно но больше), благодаря своему строению
Принцип работы
Как вы поняли сверху — здесь нет передач, а изменение передаточного числа (повышение или понижение) идет плавно, на «заданные значения». Конечно, здесь есть программная составляющая, которая позволяет создавать «ступени», но они сделаны программно, для ручного управления, например по грязи или снегу (когда нужна максимальная тяга и не важна скорость). А сама коробка бесступенчатая – что позволяет передавать усилия от силового агрегата колесам более точно.
На данный момент существует два основных строения вариатора:
- Это клиномерные . Они применяются на 95% машин оснащенных такой трансмиссией
- Тороидные . Из-за более сложного строения и настроек, сейчас практически не применяются
Так как клиномерный это сейчас самый распространенный тип (он устанавливается на большое количество NISSAN, AUDI, INFINITY и т.д.) начнем именно с него
Итак, здесь передаточное число передается от одного шкива (ведущего — он связан с силовым агрегатом), другому (ведомому – связан с приводами и далее с колесами) по средствам специального ремня.
Изменение числа происходит за счет изменения диаметра шкивов. Они не «литые», а сделаны разборными, а именно из двух половин конической формы (посаженных на вал), которые могут расходиться и сходиться. Как становится понятно — диаметр в точке соприкосновения шкива с ремнем постоянно изменяется в зависимости от нагрузки и скорости.
Простыми словами, происходит все так: – когда автомобиль «трогается», ему нужно максимальное усилие, чтобы сдвинуться с места. Чтобы нагрузка на мотор была минимальна — ведущий вал должен быть самого малого диаметра (конусы разводятся в точке соприкосновения). Ведомый в своем случае должен быть максимального размера (его конусы наоборот сводятся). Таким образом – ведущий должен сделать несколько оборотов, чтобы сдвинуть ведомый всего на один (число максимальное) — это очень сильно снижает усилие на силовой агрегат, и работать ему легче.
После того как скорость вырастает, передаточное число должно изменяется в меньшую сторону – это нужно для того чтобы снизить тяговое усилие, но увеличить обороты на ведомом валу. Происходит все наоборот – конусы ведущего шкива начинают сходиться (диаметр растет), а ведомого – расходиться (убавляется).
При максимальном размере ведущего вала и минимальном ведомого, первый сделает один оборот, а вот второй должен сделать несколько (поэтому его скорость вращения максимальная), но при таком раскладе и нагрузка на мотор значительно больше.
Как вы поняли за счет изменения диаметров двух валов и ременной передачи между ними – достигается нужное передаточное число
Сейчас небольшая анимация, смотрим
Тороидный тип вариатора имеет совершенно другой принцип работы. Здесь усилие передается при помощи специальных роликов которые зажаты между валами, они имеют тороидную форму (отсюда и название) и расположены на одной оси
Чтобы в такой конструкции изменить передаточное число нужно изменить положение роликов. Для максимальной тяги нужно повернуть роликовые зажимы в сторону ведомого вала, в таком положении диаметр контакта ролика и вала будет минимальный, а у ведомого – максимальный.
При наборе скорости нужно уменьшение числа и увеличение вращения, ролики отводятся в другую сторону (ведущего вала), при этом диаметры меняются противоположно.
Думаю это понятно, больше не будет заострять на этом внимание.
Устройство вариатора
Смысл имеет рассказать о работе клиномерной вариаторной коробки передач (потому что собрат сейчас практически не продается).
Коробка устанавливается на двигатель (либо продольно, либо поперечно). Для того чтобы плавно соединить ее с мотором и в нужные моменты отключать (нейтральный режим), предусмотрена система сцепления.
Сейчас многие производители ушли на гидротрансформатор, схожий устанавливается на классическую АКПП. Однако другие производители могут использовать другие типы – центробежные, электромагнитные или многодисковые (мокрые варианты). Использования гидротрасформатора обусловлено высокой производительностью и высокими эксплуатационными характеристиками, в том числе и долговечностью.
Теперь про само устройство вариатора. Описать его достаточно сложно, все же это не простая конструкция, но я постараюсь:
- Валы с изменяемыми конусами. Про это еще раз я рассказывать не буду (принцип рассказал наверху). Хочется отметить, что из-за больших нагрузок поверхности конусов вариатора делаются из высокопрочных сталей
- Ремень или цепь. Предназначены соединить два вала. Ремнем можно назвать с натяжкой, все потому что он состоит из специальных металлических лент соединенных между собой специальными фасонными частями имеющими вид бабочки и придающих специальную похожую на клин форму. Работает он боковыми частями, которыми благодаря силам трения он контактирует с клиньями шкивов. Тем самым передается момент от одного вала на другой. Стоит отметить, что другие производители, например AUDI используют цепной механизм, она имеет большое количество мелких звеньев и обеспечивает малые радиусы изгиба. Работает она уже не боковой поверхностью, а торцевой. И цепь, и ремень рассчитаны на высокие нагрузки, но они не переносят высоких перегревов (могут деформироваться)
- Масло. Да не удивляйтесь, смазка внутри также является важной составляющей и к ней предъявляют высокие требования, обычно здесь идет , которая заливается в автомат. Нужна она не только для смазки, но и для нагнетания давления в насосе чтобы раздвигать или сдвигать конусы
- Масляный насос. Как раз и нагнетает давление в системе
- Гидроблок. Он руководит подачей масла в нужные каналы, то есть либо в один конус (вал), либо в другой. Кстати пробуксовки и прочие пинки, и толчки могут быть связаны именно с ним.
- Фильтра. Их может быть много, как в самом гидроблоке, так и за его пределами. Они улавливают грязь и мелкие металлические частицы с ремня и конусов, не давая им забивать мелкие каналы
- Радиатор. На вариаторной коробке передач он ОБЯЗАТЕЛЕН! Запомните, эта трансмиссия очень быстро перегревается при пробуксовках и высоких нагрузках, поэтому чтобы охладить масло, нужен внешний радиаторный блок. Некоторые на паркетниках которые любят лазить в грязи и буксовать (например Mitsubishi Outlander) ставят дополнительные радиаторы, чтобы убрать излишний нагрев
- НУ и последнее это блок управления вариатором. Это электронное устройство, которое работает в паре с ЭБУ, получая от него нужные команды. Оно дает приказания электроники и валам принять ту или иную конфигурацию, которая отвечает данной скорости и нагрузке
Это устройство в двух словах, для того чтобы понять общий принцип работы. Стоит отметить, что изначально у вариатора не было реверсного вращения, то есть движения назад. Поэтому в конструкцию внедрили планетарную передачу, которая позволяет это сделать. Однако это намного усложнило конструкцию.
Пару слов — про масло и фильтра
Не могу промолчать и не высказаться про этот пункт подробнее. Масло в CVT также является очень важной составляющей в работе всего устройства в целом, как собственно и масляный фильтр. Многие производители, официальные дилеры могут вас заверять, что оно здесь залито на весь срок службы. ЭТО КРАЙНЕ НЕ ВЕРНО!
Масло и фильтр являются расходными материалами и многие производители говорят что нужно менять их раз в 60 000 км, а в сложных условиях (коими являются наши Российские реалии – морозы, снег, жара, дожди, грязь и пробки в мегаполисах) стоит менять еще чаще, лично я бы советовал через 40 000 км.
ЧТО БУДЕТ ЕСЛИ НЕ СМЕНИТЬ? Масло изнашивается и зачастую пригорает (от большого пробега), образуя внутри отложения, которые могут забивать различные каналы и фильтра. Основной фильтр также может забиваться отложениями, металлической пылью и прочими «продуктами работы». В итоге падает давление от масляного насоса до магистралей гидроблока и собственно самих конусов, которые сводятся на валах. Вариатор начинает буксовать, пинаться, или даже может встать в аварийный режим.
Разные операции, выполняемые на одном и том же станке, могут требовать разных скоростей вращения заготовки (если это токарный станок). Поэтому станки часто снабжают сразу несколькими группами шкивов, которые позволяют менять скорость вращения заготовки, переставляя ремень передачи. Главным недостатком такого способа является необходимость остановки станка. В качестве альтернативы в самодельном станке можно сделать вариаторную передачу (вариатор) из дерева.
Такой самодельный вариатор, конечно же, не лишен недостатков, главный из которых, наверное, - это большее проскальзывание ремня, чем в клиноременной передаче, хотя большее проскальзывание ремня является хорошей защитой двигателя при заклинивании заготовки. Однако даже такой вариатор позволяет изменять скорость вращения заготовки не выключая станок, более того скорость регулируется плавно.
Итак, разберем как сделать вариатор своими руками. Конусы делаются из древесины (лучше твердой), причем чтобы их сделать, не обязательно иметь токарный станок. Конус можно собрать из отдельных дисков выпиленных лобзиком под углом равным углу наклона конуса, при этом, чтобы выпилить такой диск не обязательно иметь электролобзик, это можно сделать и обычным лобзиком. При сборке конуса из дисков, последние склеиваются или прибиваются друг к другу гвоздиками (важно помнить о симметрии влияющей на центр тяжести и в итоге на вибрацию).
Желательно чтобы конусы были посажены на металлические стержни как можно глубже. На стержнях конусы фиксируются шурупами.
Для перемещения ремня вдоль конусов и его фиксации в нужном положении, из роликов сделана направляющая.
Вместо роликов можно использовать и просто подшипники, если подшипники не достаточно широкие, можно поставить два (и более, в специальных магазинах маленькие подшипники дешевые) подшипника рядом. Можно попытаться обойтись и без подшипников, используя фторопласт, однако он, скорее всего, обойдется дороже подшипников.
Направляющая перемещается вдоль конусов за счет перемещения гайки, которая навинчена на свободно вращающейся винт или резьбовую штангу. Чтобы винт (резьбовая штанга) не перемещался вдоль конусов, на конец винта следует навинтить две шайбы и затянуть их друг относительно друга (в случаи резьбовой штанги так следует сделать на обоих концах). Гайку направляющей можно либо припаять, либо приклеить. Ролики - это часть мебельной фурнитуры.
Желательно сделать ручку для вращения винта, например что-то типа этого:
Ручку можно не припаивать, а зажать между гайками, если в центре пластины есть отверстие. Ручка, конечно, получится и целиком из дерева.
Вариатор будет работать лучше с ремнем круглого сечения.
При использовании содержания данного сайта, нужно ставить активные ссылки на этот сайт, видимые пользователями и поисковыми роботами.
Вариаторная коробка передач в наши дни завоевывает все большее и большее и этому есть достаточно простое объяснение. В первую очередь — это несложность конструкции. Но, тем не менее сервис и ремонт вариатора требует определенных знаний и навыков. Коробка передач состоит из различных узлов и систем, которые при неправильной эксплуатации могут дать сбой и отремонтировать их будет сложно.
Многие неисправности вариатора являются следствием несоблюдения основных правил эксплуатации и обслуживания:
- несоблюдение сроков замены жидкости;
- несоблюдение сроков замены фильтров;
- применение смазочных материалов низкого качества;
- ошибки при вождении;
- вождения на предельной скорости;
- частые резкие торможения;
- езда по плохим дорогам.
Чтобы избежать многих неприятностей с коробкой вариатором и потом не ремонтировать придерживайтесь следующих простых правил обслуживания:
- каждые тридцать тыс. км. пробега меняйте масло;
- вовремя меняйте фильтрующие элементы;
- после семидесяти тыс. км. пробега меняйте пошаговый мотор и датчики валов.
Не забывайте, что диагностика вариатора стоит намного дешевле, нежели ремонт хоть своими руками, хоть на СТО.
[ Скрыть ]
Диагностика вариаторной КПП
В случае обнаружения неполадок касающихся электронной части на дисплее, расположенном на приборной панели, загорится сообщение — Service required.
Если сверх нормы повысится температура жидкости, то загорится — Slow down.
Для того чтобы точно установить поломку и устранить своими руками, необходима специальная диагностика проводящаяся, с помощью специального оборудования. Для многих поломок предусмотрен специальный код, по которому устанавливаются:
- неполадки датчиков (температуры, частоты вращения шкивов, давления, магистрали, давления в шкивах);
- неполадки ЭБУ;
- неполадки шагового электродвигателя, клапанов, магистрали;
- снижение или повышение давления в шкиве.
Когда проводите диагностику ни забывайте, что вероятной предпосылкой неполадки может быть не лишь поломка какого-то узла. Зачастую может быть повреждена проводка либо дефекты какого-то разъема. Также проблема может заключаться в сбое работы БУ коробки передач.
В некоторых ситуациях при обнаружении сбоев в работе, система управления передач может быть в автоматическом режиме переведена в специальный. Данный режим отличается от обычного специальным фиксированным передаточным отношением.
Неполадки мехчасти коробок установить лишь при помощи электронной диагностики не выйдет. В данной ситуации возникает потребность в проведении целого комплекса мер:
- необходимо проверить в каком состоянии находится рабочая жидкость;
- выявить все симптомов неисправности;
- анализ всех данных ЭБУ;
- тестирование на дороге.
Ремонт вариаторной коробки
В работе коробок вариаторов иногда происходят сбои и поломки разного плана. Очень часто возникают шумы и скрипы различного типа. В данном случае может понадобиться разборка коробки передач. Этот процесс не такой сложный и при детальном изучении материала с ним можно справиться своими руками.
Инструменты
- набор ключей;
- набор отверток;
- обычный молоток;
- хомутики;
- емкости для деталей;
- большой рабочий стол.
Этапы
Пред тем как приступить к разборке, стоит заранее подготовить специальные емкости для снимаемых деталей. Чтобы потом было легче собирать, емкости располагайте в очередности разборки. Если вы выполняете эту работу впервые и неуверены, что сможете запомнить порядок разборки, то весь этот процесс можно запечатлеть на фотокамеру. Запчасти также можно промаркировать.
Ремонтировать лучше в хорошо освещенном и проветриваемом помещении.
Теперь, когда вариатор разобран, необходимо провести проверку всех его узлов и систем. Особое внимание уделите состоянию подшипников, обратите внимание, не увеличен ли люфт. Посмотрите, в каком состоянии находится ремень и не ослабла ли его натяжка. Осмотрите шестерни, гидравлический блок и прочие детали возможно на них будут обнаружены дефекты. Самая распространенная неполадка, следствием которой являются шумы в коробке вариатор — это высокий износ подшипников. В данном случае не поможет ничего, кроме замены это можно сделать своими руками.
Очень важно вовремя выявить неисправность в коробке вариатор и устранить ее. Это позволит избежать более серьезных поломок, которые отремонтировать будет достаточно сложно, да и стоит это намного дешевле.
Видео «Ремонт вариаторных коробок»
В этом видео автомастер подробно расскажет и покажет как можно своими руками ремонтировать вариаторные коробки передач. Это стоит намного дешевле нежели обращение на СТО.