Трансмиссия. Вариатор

Сегодня, выбирая автомобиль, среди предлагаемых типов трансмиссий можно встретить не только привычные механическую либо автоматическую коробки передач, но и вариатор (обозначается CVT – continuously variable transmission).

Это устройство в автомобилестроении набирает обороты лишь последние пару десятков лет. Однако в этом году изобретению исполнилось 122 года, а если отбросить все формальности, имеется в виду получение патента, то возраст вариатора  перевалил за 500 лет. В 1490 году первый проект бесступенчатой трансмиссии был придуман Леонардо Да Винчи.

Напомним, что без трансмиссии автомобили имели бы одно передаточное число между двигателем и колесами, а значит, скоростной диапазон был бы сильно ограничен возможностями мотора. В чем можно убедиться самостоятельно, используя при движении всего одну передачу.

Именно для изменения передаточного числа и были изобретены механическая, а затем и автоматическая трансмиссии. В обоих случаях в том или другом виде, главные роли в изменении крутящего момента играют шестеренки. В отличие от механической и автоматической передач, вариатор их не имеет. Мало того, у него вообще нет фиксированных передач. Изменяют крутящий момент два шкива: переменный (ведущий), соединенный с коленчатым валом двигателя, и выходной (ведомый), передающий крутящий момент колесам. Шкивы выполнены в виде двух конусов, направленных острыми концами друг к другу и соединены друг с другом при помощи клиноременной передачи, в роли которой может быть набор стальных тросов, с поперечно нанизанными на них тонкими стальными пластинками трапециевидной формы, либо цепь.

За счет изменения положения конусов вдоль своих осей (при помощи гидравлических приводов и электроники), желоб между конусами изменяется, и ремень в нем поднимается или опускается (конусы сближаются – диаметр увеличивается и наоборот). За счет этого и изменяется передаточное число, определяет которое соотношение диаметров ведущего и ведомого шкивов. Работают шкивы парами. В то время как один увеличивает диаметр, другой его уменьшает. Необходимо это для того, чтобы ремень находился в натянутом состоянии. В результате удаления или сближения друг к другу конусов получается бесконечное количество шкивов разного диаметра.

Низкие передачи характеризуют большой диаметр ведомого шкива и малый ведущего. В случае, когда больший диаметр у ведущего шкива – высокие передачи. 

Для трогания с места, на автомобилях с вариатором, устанавливается гидротранс-форматор, который блокируется сразу после начала движения.
В паре с такой трансмиссией мотор работает на одних и тех же оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту, а вариатор тем временем плавно изменяет передаточное отношение.

Учитывая желания клиентов и их привычки, вариатор можно  заказать с режимом имитации передач. В таком случае ремень перескакивает, словно переключая ступени, и мотор не "зависает", а его обороты растут с увеличением скорости на данной имитированной передаче.

Безусловно, одним из преимуществ такого типа трансмиссии является отсутствие толчков при переходе с одной передачи на другую и щадящие режимы работы двигателя, которые позволяют работать ему в оптимальных режимах, независимо от скорости движения автомобиля, что положительно сказывается на экономичности и, соответственно, на экологических показателях автомобиля.

Если сравнивать вариатор с другими типами трансмиссии, то он обеспечивает меньшие потери мощности. Например, при изменении скорости, особенно при движении автомобиля под гору, нет необходимости подбирать необходимую передачу, так как вариатор бесступенчато снижает передаточное отношение в зависимости от характера движения автомобиля. Благодаря чему еще и достигается лучшее ускорение.

И все же, казалось бы, компактный несложный и достаточно удобный механизм, но встретить вариатор можно нечасто на автомобилях. Разумеется, за всеми достоинствами таятся и недостатки. Самым существенным из которых является то, что вариатор не выдерживает большие крутящие моменты. Поэтому встретить их можно в основном на автомобилях B- и C- класса, мощность моторов которых не превышает 200 л. с. Причина кроется в клиноременной передаче, которая не выдерживает большие нагрузки. Хотя работы в этом направлении ведутся, и современные технологии уже позволяют использовать этот тип трансмиссии на более мощных автомобилях, но пока это единичные случаи.

Несмотря на то что стоимость вариатора ниже, чем классической автоматической коробки передач, в эксплуатации он обходится дороже. Дорогая трансмиссионная жидкость подлежит замене каждые 50 тыс. км, а ремень раз в 100-150 тыс. км.
И все же, глядя на то, как сегодня вариаторы заменяют автоматические коробки передач, можно предположить, что в скором времени такой тип трансмиссии будет совсем не редкость для автомобилей любого класса.