Безступінчата коробка передач варіатора: Принцип дії, застосування, переваги та недоліки

Безступінчаста коробка передач теоретично є найбільш продуктивною коробкою передач. На автомобільному ринку автоматичні трансмісії набувають все більшої переваги перед механічними коробками передач. Усе завдяки боротьбі за кожен грам викидів CO2, які мають бути якомога меншими. Ідеальне узгодження передавального числа з миттєвим навантаженням і робота в оптимальному діапазоні обертів – запорука тривалої експлуатації автомобіля без жодної поломки.

Безступінчаста коробка передач – що це?

Кожна коробка передач, будь то механічна або автоматична, має певну кількість передач, які можна використовувати. П’ять років тому це були 3- або 4-ступінчасті коробки передач. Прогрес зростав і сьогодні механічні коробки передач з 6-ма передачами є майже стандартними, а автоматичні – мають від 7 до 10 передач.

Між тим, у безступінчастої трансмісії є обмеження лише щодо мінімальних і максимальних передавальних чисел, а не щодо їхньої кількості. Термін CVT (Continuous Variable Transmission), тобто безступінчаста трансмісія, не відображає суть конструкції. Чисто теоретично це нескінченна кількість передач, що має тільки обмежений діапазон.

Чому варіатор – кращий вибір?

Теоретично це тип трансмісії, що дає можливість вибору будь-якого передавального числа з певного діапазону. Він може ідеально узгодити його з миттєвим навантаженням двигуна або потребою в прискоренні. Якщо припустити, що оптимальна швидкість для середнього навантаження становить, наприклад, 2000 об/хв, то теоретично ви можете використовувати тільки цю швидкість, прискорюючи або сповільнюючи. Чому? Тому що за цей час зміниться тільки передавальне число.

Якщо ми прискорюємося динамічно, найефективніше використовувати оберти, близькі до тих, за яких двигун розвиває максимальну потужність. Аналогічно і в автомобілі, обладнаному коробкою передач CVT. Натискання на педаль акселератора перемикає передачу на ту, за якої двигун розвиває вищі оберти, а потім, коли швидкість збільшується, передача перемикається на вищу, зберігаючи при цьому постійні оберти.

Таким чином, така коробка передач дає змогу завжди оптимально обирати передавальне число відповідно до поточних умов руху та необхідного обертального моменту.

Як працює безступінчаста коробка передач?

Основним елементом трансмісії є варіатор, тобто колеса конічної форми (колісна пара). Їх з’єднує сталевий ланцюг або ремінь із кількома сотнями ланок із заданими шириною, товщиною і кутом сходження. Одна з них розташована на вхідному валу, інша – на вихідному (зчеплення і вихідний вал відповідно).

Серцем системи є контролер коробки передач, вхідними параметрами якого є положення педалі акселератора, швидкість руху і частота обертання двигуна. Контролер керує рухом конічних шестерень, які скріплені ланцюгом/ременем, і, віддаляючись та наближаючись одна до одної, змінює їхній робочий діаметр, а отже, змінюється передавальне число.

Усе це нагадує роботу шестерень у велосипеді з кількома головними передачами. Але тут кількість передач не обмежена.

Застосування варіаторів

Безступінчасті трансмісії найкраще підходять для невеликих і легких автомобілів з двигунами невеликої потужності і, перш за все, малим крутним моментом.

Величезну роль відіграє максимально допустиме навантаження на приводний ланцюг/ремінь, яке в сучасних машинах невелике. Тому, якщо в міських автомобілях варіатори прослужать доволі довго (крутний момент нижче 200 Нм), то агрегати з наддувом, особливо дизелі (понад 300 Нм), є проблемою.

Наразі варіатори використовують здебільшого японські виробники, зокрема і в доволі великих автомобілях, часто з повним приводом.

Переваги та недоліки безступінчатих трансмісій

Перевагою варіатора має бути економія пального, але насправді ледве це трапляється рідко, оскільки трансмісія вимагає доволі специфічного, м’якого стилю водіння та чутливості. Динаміка теж має бути перевагою, але на практиці конструкція коробки передач спричиняє великі втрати потужності. Однак він відмінно працює з дизелями, які створюють високий крутний момент за низької швидкості обертання, що призводить як до низької витрати палива, так і до відмінної динаміки.

На ділі варіатор має дві основні переваги. Перша – плавна робота, друга – швидке перемикання між прямим і зворотним ходом – майже миттєве. Своєю чергою, практичний, хоча й суб’єктивний, недолік – це принцип роботи системи приводу. Водії невтішно відгукуються про рівномірний звук двигуна, який не змінює обертів на всьому розгоні. Враження схоже на водіння трамвая: машина розганяється, а оберти не збільшуються.