срок службы АКПП, робота и вариатора
Как известно, коробка автомат традиционно считается менее надежной, чем механика МКПП. При этом однозначно ответить на вопрос, сколько ходит механическая коробка, достаточно сложно. Средним показателем вполне можно считать отметку около 250 тыс. км., однако встречаются экземпляры, которые способны отработать 500 тыс. км. и более без ремонта.
Что касается АКПП, в этом случае важно понимать, что сегодня существует несколько типов автоматов, общей задачей которых является автоматическое переключение передач. Хотя такие коробки похожи по назначению, однако сильно отличаются по своему устройству и принципам работы, а также по сроку службы.
В этой статье мы рассмотрим основные виды автоматических трансмиссий, а также постараемся разобраться, сколько служит коробка автомат в зависимости от типа агрегата, что влияет на ресурс автоматической коробки и т.д.
Читайте в этой статье
Срок службы коробки — автомат
Сразу начнем с того, что если раньше ресурс автоматической трансмиссии заметно отличался от МКПП, сегодня разница уже не так очевидна. С одной стороны, сами автоматы стали намного более технологичными, а с другой производители последние 20 лет уже на этапе проектирования сознательно закладывают определенный ресурс в каждый агрегат.
Это произошло по причине экономии на материалах, а также в результате появления более мощных и производительных ДВС, что заставляет трансмиссию постоянно работать в нагруженных режимах.
Как показывает практика, сегодня среднестатистические показатели срока службы по АКПП практически сравнялись с аналогичными показателями для МКПП. Единственное, на механике чаще проблемы доставляет не сама КПП, а отдельные узлы (например, сцепление). При этом механика все же дешевле и проще в ремонте, а также преждевременно выходит из строя намного реже.
- Идем далее. С МКПП и вопросом, сколько ходит механическая коробка, немного разобрались. Теперь вернемся к автоматам и их надежности. С учетом такого многообразия автоматических КПП, однозначно утверждать, что все АКПП ненадежны, будет попросту некорректно. На самом деле все зависит от типа агрегата, а также от индивидуальных особенностей эксплуатации и качества обслуживания.
Итак, хотя назначение у всех АКПП одно, среди основных видов автоматических трансмиссий можно выделить автомат, вариатор и робот. Обратите внимание, все эти типы коробок значительно отличаются друга от друга по устройству и принципам работы. При этом еще раз отметим, ресурс одной коробки может заметно отличаться от другой даже в рамках одной группы. Давайте разбираться.
Надежность и ресурс АКПП «классического» типа
Коробка АКПП или гидротрансформаторный автомат (автоматическая коробка с гидротрансформатором) появилась немногим позже, чем механика. Другими словами, такой автомат был создан еще в начале эпохи автомобилестроения.
Конструкция используется давно, проверена временем, также в процессе эволюции агрегат претерпел множество доработок. Прежде всего, в устройстве АКПП использована планетарная передача (планетарный ряд). Общий принцип работы основан на том, что рабочим телом в АКПП является масло (специальная трансмиссионная жидкость ATF).
Также автоматы данного типа не имеют привычного механического сцепления фрикционного типа. Эту функцию выполняет отдельное устройство под названием гидротрансформатор. В ГДТ крутящий момент от двигателя передается через указанную выше рабочую жидкость ATF.
- Как показывает практика, ресурс такого автомата заметно выше, чем у аналогов, и вполне может доходить до отметки около 200-250 тыс. км. и выше. В некоторых случаях простые АКПП ходят до 500 тыс. км. без ремонта.
Минусом является то, что агрегат нуждается в большом количестве трансмиссионного масла, требователен к его уровню. Также «классические» АКПП необходимо регулярно обслуживать (масло полностью меняется каждые 50-60 тыс. км. пробега, требуется замена фильтров АКПП, промывка агрегата, чистка радиатора охлаждения автомата и т.д.).
Еще нужно отметить, что подобные автоматы расходуют больше топлива, чем другие типы АКПП, по причине потерь в ГДТ, а также не способны долго работать в условиях высоких нагрузок (пробуксовки, езда по бездорожью и т.п.). Также добавим, что сегодня автопроизводители стремятся осознанно снизить ресурс коробок данного типа, предлагая потребителям так называемые «необслуживаемые» АКПП.
Если следовать указаниям производителей: не прогревать АКПП перед поездкой, не менять масло в автомате или выполнять замену жидкости и фильтров только раз в 100-150 тыс., тогда ресурс агрегата значительно сокращается.
Коробка вариатор и ресурс данного «автомата»
Следующей за «классическим» автоматом по степени распространенности идет вариаторная коробка передач (вариатор CVT). Данное решение, в отличие от аналогов, не имеет фиксированных ступеней (передач, скоростей). В качестве сцепления обычно используется уже упомянутый выше ГДТ.
Сама коробка имеет два вала со шкивами (ведущий и ведомый), которые соединены ремнем или цепью. Шкивы имеют возможность гибко изменять свой диаметр с учетом нагрузки на двигатель, скорости движения и т.д. Другими словами, постоянно изменяется передаточное отношение, что и позволяет получить большое количество условных «передач».
Такая схема делает коробку экономичной, ездить на машине с вариатором комфортно, водитель не чувствует рывков и толчков в момент переключения, которые в большей или меньшей степени всегда присутствуют на ступенчатой КПП.
- К минусам вариатора можно отнести его надежность, а также крайне низкую ремонтопригодность. Как правило, срок службы вариатора на 20-40% меньше, чем у «классических» АКПП (до 200 тыс. км). Более того, его ресурс сильно зависит не только от качества обслуживания, но еще и от манеры езды.
Масло в вариаторе нужно менять еще чаще, чем в гидромеханическом автомате (каждые 30-40 тыс. км.). Причина- появление грязи и стружки воздействует на шкивы и ремень подобно абразиву и быстро изнашивает поверхности. Но и это еще не все.
Слабым местом вариатора является сам его ремень. Этот элемент испытывает очень высокие нагрузки и может оборваться, что приводит к критическим повреждениям внутренностей коробки. Чтобы этого не произошло, ремень вариатора следует менять каждые 90-100 тыс. км. пробега.
В плане езды, в случае с вариатором следует воздерживаться не только от пробуксовок и резких стартов, но и даже езды на высоких оборотах двигателя. Опять же, причина в том, что нагрузки сильно сокращают ресурс коробки данного типа.
Роботизированная коробка и ее ресурс
Коробка робот фактически представляет собой автоматизированную механическую коробку передач. В теории данная КПП должна была получить простоту и надежность МКПП в сочетании с удобством АКПП. Однако на деле этого не произошло. Более того, именно роботы имеют самый низкий ресурс.
Роботизированные коробки сегодня встречаются в двух вариантах – автоматизированная механика (АМТ) и преселективные коробки с двойным сцеплением. В первом случае КПП получают сервоприводы и исполнительные механизмы для автоматизации функций выбора и включения/выключения передач, а также включения/выключения сцепления.
Так вот, сама коробка обычно не доставляет проблем, однако достаточно быстро неполадки возникают с узлом сцепления, а также указанными сервомеханизмами. Именно данные элементы робота «ходят» не более 80-120 тыс. км., да и то в щадящем режиме эксплуатации.
При этом даже полностью исправный однодисковый робот (с одним сцеплением) по комфорту заметно уступает АКПП и вариаторам, так как водитель ощущает рывки, толчки и задержки в моменты переключения передач. Плюсом можно считать разве что доступность такой трансмиссии по цене, а также топливную экономичность.
- Идем далее. Чтобы максимально приблизить робот к автомату по плавности переключения передач, производители выпустили преселективную коробку с двумя сцеплениями (например, хорошо известная DSG).
Такой робот представляет собой сочетание классической АКПП и МКПП. В основе лежит все та же механическая коробка, которая имеет два вала и два сцепления соответственно. Один вал отвечает за четные передачи, тогда как другой за нечетные.
Рекомендуем также прочитать статью о том, чем отличается коробка АТ от АМТ. Из этой статьи вы узнаете об основных отличиях и особенностях коробок передач АМТ и АТ, а также на что обратить внимание при выборе из указанных типов трансмиссий.Ресурс роботизированных коробок с двойным сцеплением на практике не превышает отметки в 100-150 тыс. км., после чего часто требуется не только замена сцеплений, но и гидроблока и других элементов. При этом стоимость запчастей и работ достаточно высокая, нередко сопоставима с качественным ремонтом «классической» АКПП.
Что в итоге
Как видно, чтобы понять, сколько служит коробка автомат, необходимо отдельное внимание уделять самому типу АКПП. Также следует учитывать, что большинство автопроизводителей предлагают так называемые необслуживаемые автоматы, где масло залито на весь срок службы агрегата и ресурс от этого не сокращается.
Важно понимать, что это всего лишь маркетинг и стремление завлечь потребителя возможностью снизить расходы на содержание авто пока машина находится на гарантии. Если коробку передач не обслуживать, причем это касается как МКПП, так и различных типов АКПП, тогда высока вероятность критического износа или серьезных поломок к отметке около 100-150 тыс. км.
Также нужно учитывать, что и при должном обслуживании один тип АКПП может значительно отличаться в плане ресурса от другого. Если суммировать приведенную выше информацию, тогда становится понятно, что самой надежной можно считать «классический» автомат с ГДТ, затем идет вариатор CVT, а завершает список коробка робот (сначала преселективная, а потом однодисковые АМТ).
Читайте также
krutimotor.ru
Ресурс вариаторных коробок на примере Nissan
Очень сильно некоторым верится, что сразу наступит счастье и CVT “поедет”. Ага – сейчас поедет, в поддоне тоже есть показатель: фото 2
А вот и сам хомутик со стопорной скобой для удобства установки, фото 4
Что происходит в данном случае: падает давление – задирает шкивы , CVT приходит преждевременный конец. Анализ параметров адаптаций со сканера показал, что при замене, счетчик старения масла в CVT не был обнулен. Иными словами – зачем тогда было менять масло ?
Машина проездила бы свой ресурс если бы его вообще не меняли – целее все осталось, фото 5
Все эти случаи говорят об одном: причина поломок машины – человеческий фактор, а именно, владелец и автосервис. Эти два воздействия губят любой автомобиль, независимо от его прочности и новизны. Лучше вообще ничего не делать в машине, просто аккуратно ездить и поверьте, машина пройдет намного больше по пробегу.
Можно согласиться с одним – да , ресурс узлов стал меньше. Это связано с конкуренцией и желанием многих менять машины каждый год, что подталкивает изготовителей удешевлять машины за счет ресурса. Но уменьшение ресурса связано не только с экономией . Это обусловлено ростом образования водителей, культуры эксплуатации и ремонта.
Вот например поршень пакета фрикционов задней передачи NISSAN SERENA до 2000 года и с 2001 года, фото 6
Один из них полностью металлический (силумин белый) с резиновыми манжетами, а второй просто обрезиненный. Никаких проблем с эксплуатацией этих машин нет ( при правильной эксплуатации ) . А что она подразумевает ? А то, что перед включением – выключением задней передачи машина должна быть полностью остановлена. Практически это выглядит так – едем вперед на D , полная остановка, селектор в N – задержка , переводим в R – дожидаемся загрузки трансмиссии ( толчка включения передачи ), только после этого снимаем ногу с тормоза и катимся. Что происходит в реальной жизни наших водителей – едет на D, не останавливаясь, минуя N – сразу в R. Не дожидаясь гидравлического включения – едет. Вот разворот в три приема осуществляют почти все ( мастера вождения – что сказать ) И что же происходит после такой эксплуатации: на силуминовом прочном поршне ( светлый ) ничего кроме удара и износа фрикционов, а вот на обрезиненном просто рвется часть поршня.
Линейное давление за 20 кг.см2 на скорости подается в канал поршня задних передач и разрывает его, потому, что он не такой прочный, как предыдущий, фото 7
После чего сразу горят фрикционы и машины полностью пропадает задний ход.
Почему конструкторы в Японии поменяли прочные поршня на «типа слабые»?, фото 8
Да потому, что водители у них воспитаны, соблюдают правила управления автоматической трансмиссией и нет необходимости утяжелять машину лишним металлом ( который Япония закупает, как и все остальное ). Культура эксплуатации позволяет делать машины с меньшим запасом прочности, так как они ( машины ), уже рассчитаны на хорошие дороги, бензин и грамотную эксплуатацию. Но нашим-то это не понять: они спешат и сами ломают свои –же машины. Что ж теперь, просить у NISSAN для России делать всё из чугуна что ли ?? Ну давайте сделаем всё из чугуна только нам, читать не будем вообще ничего – а что там на тракторе читать ?
А теперь немного о чугуне.
Есть такая машина TOYOTA CROWN в 151 кузове – 1996 год. Это машина сделана была на века ( делали же раньше! ), и казалось бы, ей ездить и ездить, так как запас прочности у нее огромный. Стоит там самый простой мотор тех лет — 1G-FE, который с механическим распределителем ( трамблером ), ВВ проводами и без BEAMS . Ну куда проще. В этой машине много ЧУГУНА ! Но и это не спасло её от участи быть угробленной своим владельцем или сервисом. Приезжает и еле заезжает в бокс, где небольшой подъем. Видно, что мотор потерял все лошадиные силы, хоть сзади заталкивай. Смотрим – разряжение под 40 Кпа, рядную шестерку разболтать невозможно , но ее всю трясет. Владелец не хочет делать диагностику, мотивируя , что он бы в N сервисах и ошибок нет. Да какие ошибки в 96 году ? Только флэш- лампой на панели. Объясняем, что диагностику делать надо, так как флэши на этом году будут, если метнуть в мотор очень метко боевой топор племени Апачи, и то, если повезет , в нужный датчик попасть. Стробоскоп показывает, что трамблер стоит не на месте ( а он уже до упора – и зажигание позднее ). Снимаем трамблер при ВМТ мотора по шкиву, ставим по внутренним метками самого трамблера. Мотору это помогает немного. Говорим – надо разбирать крышки , проблема в метках ГРМ, начиная от колена и заканчивая – возможно, распредвалов между собой. Клиент забирает машину. Через неделю привозит обратно. Он (сам или в сервисе – неизвестно ) переставили ремень – была ошибка на зуб по распреду – машина не едет . Спрашиваю:
— Шкив колена снимали, метку на шестерне смотрели?
— Нет…
— Крышку клапанов поднимали, метки на шестернях распредвалов смотрели ?
— Нет…
— А что вы делали ?
— Верхнюю крышку пластиковую вытянули и на распредвале ремень перекинули на зуб.
И результат? – ну нет результата. Еще в моторе стук внизу впереди – непонятно. Раз оставил, значит, наши механики снимают шкив, а там и привет коленвалу. Это то, что осталось от шпонки.А на следующем фото – то что осталось от шестерни ГРМ, фото 9
Эта операция (замена ремня ГРМ), делается раз в 100 ткм, и больше в мотор можно вообще не лезть, кроме замены масла, если все сделано по руководству. Замена шестерни, шпонки, роликов , ГРМ привела мотор в полное соответствие своей марке TOYOTA 1G-FE, а CROWN – в машину, способную нормально передвигаться. И возникает вопрос: « а что нельзя было нормально сразу все сделать?».
Фото 10
Если даже такую прочную машину неумелым ремонтом приводят в утильное состояние, то здесь уже не важно, из чугуна она сделана или из пластмассы – сломают все. Отсюда вывод – если вы не уверены в целесообразности какого-то ремонта, лучше вообще его не производить – машина будет целее. А уж если решили что-то ремонтировать – строго по руководству, иначе любая машина превращается в хлам, который уже не ремонтировать надо – а восстанавливать.
Гаджиев Арид Омарович
© Легион-Автодата
г. Москва, ул. Ермакова Роща 7А, территория 14 ТМП
www.nissan-A-service.ru
тел. +79265256300
е-mail: [email protected]
Союз автомобильных диагностов
autodata.ru
Срок службы вариатора
Для каждой коробки передач имеется свой собственный срок эксплуатации. Производители недаром называют определенный пробег или временной интервал, после истечения которого необходимо заняться профилактическими работами. У каждого вариатора также имеется свой собственный срок службы. Для каждой модели он свой, строго установленный производителем. От действий владельца авто и его отношения к своему транспортному средству будет зависеть только то, насколько этот срок будет продлён.
Основные сроки эксплуатации по распространенным современным маркам
— Nissan X-Trail. В среднем, капитальный ремонт требуется через 100 тыс. км пробега. Он связан с износом цепи, которая со временем растягивается. Истирания шкивных поверхностей до уровня, требующего замены, не замечено.
— Nissan Qashqai. Производитель называет пробег в 100-150 тыс. км, который потребуется пройти до замены ремня. Однако отмечается, что выносливость зависит от бережливости владельца и общей манеры езды.
— Mitsubishi Outlander. Производитель даёт гарантию в 200 тыс. км. Судя по отзывам владельцев, этот срок обоснован, хотя отмечается особая чувствительность к разбитым дорогам. В результате вибраций ремень выходит из строя значительно быстрее.
— Nissan Teana. Учитывая мощный двигатель от 2.5 литров объемом и с солидным крутящим моментом, вариатор является скорее опцией в угоду водителям, чем технической необходимостью. Официальная гарантия составляет 170000 км пробега. Владельцы машины жалуются, что бесступенчатая трансмиссия этой машины не проходит и 100 тыс.
— Nissan Juke. На него японский изготовитель Jatco даёт гарантию в 100 000 км. Основной ошибкой владельцев Juke является то, что они используют его при большой загрузке. Например, для вывоза урожая с дачи. В коробке есть один недостаток – это сварной шов вокруг солнечной шестерни планетарного механизма. Возникает перекос в месте крепления при его расхождении, что срезает зубья солнечной шестерни.
— Toyota RAV4. Клиноременные вариаторы Aisin или Multitronic, проходят на этой машине до 100 тыс. км. при бережном отношении. Обычно владельцы совершают большую ошибку – пытаются испытать этот автомобиль в условиях абсолютного бездорожья.
Основы правильной эксплуатации вариаторов.
При несоблюдении сроков смены масла, а также если не обращать внимания на нетипичную работу коробки, то можно довести до полного заклинивания. А это будет означать только покупку нового вариатора. Мы уже рассказывали, как менять масло полностью и доливать его в коробку. Узнайте об этом прямо сейчас.
variator-cvt.ru
Этот страшный вариатор – мифы и правда о бесступенчатых коробках
«Слушай, а не страшно брать, с вариатором-то?» – все время спрашивают те, кто собрались покупать подержанный Nissan Qashqai или, скажем, Audi A5. Бесступенчатых трансмиссий боятся… Справедливо ли? Все зависит от конкретного типа коробки – «вариантов вариатора» очень много.История часто несправедлива в отношении вариатора. То это перспективная трансмиссия, то символ дешевой и неудачной автоматической КПП… После выпуска первых легковушек DAF 600 с вариатором и попыток применения аналогичных конструкций с ремнями на машинах Вольво прошло уже более тридцати лет, и изящная идея все еще пытается обрести столь же изящное техническое воплощение.
За прошедшие годы вариаторы из экзотики превратились во вполне себе обычный тип «автомата», особенно на японских машинах, успев пережить несколько кризисов, набирая и теряя баллы репутации и претерпев несколько крайне значительных изменений конструкции. Причем сейчас в серийном производстве присутствуют все они вместе взятые. Обычно вопрос «что выбрать» не стоит выбора типов трансмиссий на одной модели машины нет, максимум можно выбирать между механической КПП и вариатором (редкие исключения только подтверждают правило), но этот материал будет полезен для понимания того, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.
Принципиальная конструкция
Напомню, что суть вариаторной трансмиссии довольно проста. Передаточное отношение меняется в определенном диапазоне плавно, без ступеней, при этом обороты мотора могут находиться в оптимальной зоне для данного режима движения, что повышает экономичность и улучшает тяговые возможности машины. Это в теории.
На практике же различные конструктивные исполнения могут иметь множество недостатков, порой перечеркивающих их достоинства. Есть несколько способов передавать крутящий момент, плавно меняя передаточное отношение. Самый простой и очевидный способ – это передача момента ремнем через шкивы, диаметры которых постоянно изменяются. Конструкции такого рода были известны с древности – обычный кожаный ремень мог двигаться по коническому шкиву, удерживаемый от сползания роликом натяжения.
Диаметр второго шкива при этом оставался неизменным или же, как и в современных конструкциях, шкивы были сложными и составными, а ремень просто зажимался с боков – с одной стороны пружиной внутри шкива, обеспечивающей натяжение, а на другой шкив мог регулироваться. Последняя конструкция ближе всего к существующим поныне автоматическим трансмиссиям.
Старинный вариант
Предприятие братьев Ван Дорн, входившее в промышленную империю DAF, использовало простую схему с тянущим мягким ремнем – но уже не кожаным, а металлокордным – для своих легковушек. После покупки DAF компанией Volvo схему попытались применить на более крупной машине – Volvo 340, но не очень удачно. Трансмиссия получилась очень большой, заняв много места в багажнике, – у машины была схема трансэксл, когда двигатель расположен спереди, а КПП – на заднем мосту. Открыто расположенные шкивы загрязнялись, а ремни пробуксовывали, растягивались и горели. Опыт был признан неудачным.
Впрочем, сама конструкция не исчезла. Не пригодившись на автомобилях, она завоевала себе место под капотом мотороллеров и снегоходов, вполне соответствуя применению этих транспортных средств. С меньшим крутящим моментом она прекрасно справлялась, недорогой тянущий ремень можно было менять раз в сезон, а то и чаще, эта простая операция не требовала серьезных затрат, а малая масса и простота обеспечила самое широкое распространение. В общем, обычная схема с тянущим ремнем жива и поныне. Причем чувствует она себя очень уверенно, ни о какой замене на сложные наборные ремни или цепи речи даже не идет.
Варьируем материал ремня
Вариаторы, столь успешно прижившиеся в мототехнике, на машинах долгие годы не применялись, но простота и удобство схемы не давали конструкторам покоя. Основные проблемы были уже давно выявлены – при хорошем динамическом диапазоне такой АКПП ей все же очень мешали снижение КПД при крайних передаточных отношениях (когда разница между диаметрами ведущего и ведомого шкивов становилась слишком большой) и большая нагрузка на ремень при этом.
Сильно улучшило позиции вариатора изобретение компанией братьев Ван Дорн наборного стального ремня. Конструкция его состояла из нескольких несущих стальных лент-ремней и перпендикулярно нанизанных на них стальных пластин сложной формы, позволяющей передавать вращение со шкивов.
Для трогания с места предусматривалось обычное фрикционное сцепление (как на «механике»), а для расширения динамического диапазона и заднего хода еще и планетарная передача, знакомая по классическим АКПП. Поначалу вариаторы оснащались еще и повышающими редукторами для снижения передаваемого момента, но серийные конструкции были устроены уже немного проще.
Ресурс таких конструкций возрос до вполне приемлемых 80-120 тысяч километров пробега, но недостатков хватало. И в первую очередь не хватало надежности в работе. Особого распространения схема не получила, так как дальнейшее небольшое усовершенствование схемы работы ремня значительно улучшило характеристики трансмиссии.
Основные недостатки касались вибраций и (все еще) крайних передаточных отношений. При минимальном диаметре одного из шкивов ремень на нем сильно изгибался и к тому же пробуксовывал из-за недостаточной площади соприкосновения. Любые рывки тяги провоцировали пробуксовку еще сильнее. Пробуксовка быстро изнашивала ремень и шкивы. Возникающие при пробуксовке вибрации попутно вредили трансмиссии и снижали комфорт. В результате даже такая усовершенствованная конструкция применялась только на малолитражных машинах. Наиболее популярная из них – это Nissan Micra K11, дебютировавшая в 1992 году.
На фото: Nissan Micra K11
Тянущий вариант и гидротрансформатор
Исправить ситуацию помог гидротрансформатор вместо фрикционного сцепления и изменение схемы работы ремня. «Бублик», который был задействован при трогании машины, позволял избежать рывков тяги, а заодно и облегчить старт. А значит, можно было ограничиться меньшим передаточным отношением при трогании и заодно снизить вероятность пробуксовки из-за смягчения рывков ГТД.
Второе важное новшество – применение так называемого «толкающего ремня». В этом случае крутящий момент передавался не на той ветви ремня, что тянул ведущий шкив, а на той, что он толкал. Стальные бандажи, основа ремня, не испытывали больше нагрузки на растяжение, а все усилие передавалось через пакет пластин.
Это нововведение уменьшило износ ремня и улучшило условия его работы. А все вместе позволило применять вариатор на весьма мощных моторах. Изначально моторы 1,6 литра были пределом, но сейчас аналогичные конструкции применяют уже и на моторах 2,5, а то и 3,5 литра. Например, так устроены самые распространенные конструкции вариаторов Jatco, применяемые на многих японских машинах, например, бестселлерах Nissan Qashqai и X-Trail, а за ними – Renault Megane и Fluence, Mitsubishi Outlander и ASX…
На фото: вариатор Jatco jf011e
Путь от первых конструкций, на первый взгляд, не так уж велик… Но на деле в эти годы шла долгая кропотливая работа по улучшению вариатора такой схемы, позволившая сделать его весьма надежным, простым в эксплуатации и ремонте, сохранив при этом относительно недорогую конструкцию.
Вариации на тему
Схема с толкающим ремнем на слабых моторах может применяться и без ГТД, что демонстрируют вполне неплохие конструкции на некоторых китайских машинах. Простого сцепления хватает для обеспечения нужных характеристик, пусть и машины с упрощенными трансмиссиями едут уже не столь хорошо. Зато цена совсем невелика, а конструкция даже проще, чем у иной «механики». Собственно, один из первых удачных вариаторов с толкающих ремнем на Subaru Justy был устроен именно так.
На фото: Subaru Justy
Вариант с цепью
Использовать вместо ремня цепь кажется очень разумной затеей. Благо вариант это проверенный, роликовая цепь давно заменила ременную передачу там, где возможностей ремня уже не хватало, в тех же мотоциклах или промышленных передачах. Вот и в вариаторах цепь пришла на смену ремню, когда показалось, что тянущий ремень уже не справляется.
Разумеется, у вариаторов нет зубцов для зацепления, так что мощная пластинчатая цепь просто зажимается с боков шкивами. Серьезными преимуществами являются меньший возможный радиус закругления и большая прочность на сжатие. Да и растяжение цепи зависит в основном от износа в ее подшипниках, а значит, теоретически есть возможность сделать ее очень ресурсной, ограниченной только по износу контактных площадок.
В результате вариатор с цепью может быть заметно прочнее, меньше боится пиковых нагрузок и позволяет расширить динамический диапазон трансмиссии. Есть и экспериментальные конструкции, где один из шкивов зубчатый, а натяжение обеспечивается дополнительным роликом, но в серийном производстве пока господствует более компактная схема с двумя подвижными шкивами и передачей момента простым фрикционным зацеплением.
Конструкция с тянущей цепью была успешно реализована компанией Volkswagen в сотрудничестве с LuK для машин с продольным расположением двигателя в конце девяностых годов и применяется вплоть до сегодняшнего дня. Речь идет о вариаторах Multitronic – они выдерживают крутящий момент до 310 Нм. Применение цепи позволило заметно поднять передаваемый момент, а все недостатки трансмиссии оказались конструктивными и мало связанными с самой схемой.
Разве что ресурс цепи получился сравнительно невелик, около 100 тысяч километров пробега, но с учетом относительно небольшой ее цены и простоты замены это можно считать вполне успешным результатом. Помощь в разработке цепи и шкивов оказывала компания LuK, она же предложила свои услуги компании Subaru, когда та решила создать свой клиноцепной вариатор Lineatronic.
Результат впечатляет, новая трансмиссия «переваривает» момент двухлитрового турбомотора и при этом умеет быть экономичной и спортивной одновременно. Без ГТД и тут не обошлось. Для Субару это не первый опыт работы с вариаторами, они были одними из пионеров внедрения вариаторов с толкающим ремнем, выпустив в 1984 году свой вариант ECVT для модели Justy, но от дальнейших разработок отказались, хотя первый опыт и был весьма успешным.
Вариации в форме тора
Европейские производители пошли по пути роботизации вальных КПП (Volkswagen DSG, Ford PowerShift и т.п.), а японские компании, объединив усилия, продолжают работу над вариаторами. Следующим шагом в развитии стал отказ от ремня и цепи при передаче крутящего момента в пользу трения шкивов.
Подобные конструкции применялись и ранее, но фрикционная передача с коническими валами и промежуточным роликом слишком громоздка для применения в автомобиле. Но на помощь пришла схема с тороидальными поверхностями, так называемый «тороидальный вариатор». В этом случае вращение передается с ведущего тороидального конуса на ведомый с помощью промежуточного ролика.
Хитрость конструкции в том, что расстояние между точками на прямой, пересекающей оси вращения промежуточного ролика и тороидальных поверхностей, всегда одинаковое. А значит, не нужна цепь – один ролик вращается, одним краем касаясь малого радиуса конуса, а другой – большого, обеспечивая изменение передаточного отношения. Нет ни цепи, ни ремня, при этом размер точки контакта невелик, но постоянен, контактные поверхности можно изготовить из твердых материалов, а роликов использовать несколько – для увеличения площади контакта.
На практике такую технологию применял только Nissan на своих вариаторах Extroid, ставившихся на ряд мощных моделей вроде не особо распространенных у нас на рынке Cedric и Skyline. На этом пока что все закончилось.
Тороидальные вариаторы выглядят сложнее традиционных – приходится использовать две последовательных передачи для обеспечения нужного динамического диапазона. Проблема в том, что из-за необходимости применять очень дорогой и износостойкий материал для роликов, трансмиссия оказалась дорогой, сопоставимой по цене с традиционными АКПП с «бубликом» и планетарными редукторами.
Впрочем, прогресс не стоит на месте, и очень возможно, что у перспективного Extroid появятся более доступные наследники.
На фото: вариатор Nissan Extroid
Варианты без трения
Сейчас все серийные конструкции вариаторов передают крутящий момент за счет трения в зоне контакта цепи, ремня или роликов, но уже существуют наработки, позволяющие отказаться от передачи трением и воспользоваться возможностями зубчатого зацепления, а значит, повысить КПД и уменьшить износ рабочих элементов конструкции. Причем они есть как для конструкций с цепью, так и для тороидальных вариаторов.
Особый профиль зубьев позволит уменьшить давление в точке зацепления и при этом иметь возможность так же плавно менять передаточное отношение. Вариаторы с цепью и дополнительным натяжным роликом уже сейчас могут обеспечить отсутствие проблем с КПД у передачи в одном из крайних положений валов, но этого недостаточно, чтобы получить преимущество перед более компактными схемами с двумя раздвижными шкивами. До практического применения этой схемы, впрочем, дело пока что не дошло – только до опытных моделей и теоретических изысканий.
В частности, в прошлом году патент на зубчатый вариатор с постоянным зацеплением оформил профессор К.С. Иванов из Казахского института механики и машиностроения. Возможно, именно этот вариант и есть будущее бесступенчатых трансмиссий.
На фото: зубчатый вариатор К.С. Иванова, фото: sovmash.com
Что дальше?
В общем и целом у вариатора есть куда развиваться помимо банального улучшения износостойкости ремня, цепи и конусов у классических конструкций и усовершенствования поверхностей торов и роликов у тороидальных. Теоретически это один из самых перспективных видов трансмиссий для ДВС, и исчезнет он, наверное, вместе с самим ДВС, в результате постепенного отказа от ДВС как основного двигателя и перехода на электрическую тягу.
Читайте также:
www.kolesa.ru