Бесступенчатая коробка передач вариатора: Принцип действия, применение, преимущества и недостатки

Бесступенчатая коробка передач теоретически является наиболее производительной коробкой передач. На автомобильном рынке автоматические трансмиссии приобретают все большее преимущество перед механическими коробками передач. Все благодаря борьбе за каждый грамм выбросов CO2, которые должны быть как можно меньше. Идеальное согласование передаточного числа с мгновенной нагрузкой и работа в оптимальном диапазоне оборотов – залог длительной эксплуатации автомобиля без единой поломки.

Бесступенчая коробка передач – что это?

Каждая коробка передач, будь то механическая или автоматическая, имеет определенное количество передач, которые можно использовать. Пять лет назад это были 3- или 4-ступенчатые коробки передач. Прогресс рос и сегодня механические коробки передач с 6-ю передачами являются почти стандартными, а автоматические – имеют от 7 до 10 передач.

Между тем, у бесступенчатой трансмиссии есть ограничения только по минимальным и максимальным передаточным числам, а не по их количеству. Термин CVT (Continuous Variable Transmission), то есть бесступенчатая трансмиссия, не отражает суть конструкции. Чисто теоретически это бесконечное количество передач, имеющее только ограниченный диапазон.

Почему вариатор – лучший выбор?

Теоретически этот тип трансмиссии, дающий возможность выбора любого передаточного числа из определенного диапазона. Он может идеально согласовать его с мгновенной нагрузкой двигателя или потребностью в ускорении. Если предположить, что оптимальная скорость для средней нагрузки составляет, например, 2000 об/мин, то теоретически вы можете использовать только эту скорость, ускоряя или замедляя. Почему? Потому что за это время изменится только передаточное число.

Если мы ускоряемся динамически, наиболее эффективно использовать обороты, близкие к тем, при которых двигатель развивает максимальную мощность. Аналогично и в автомобиле, оборудованном коробкой передач CVT. Нажатие на педаль акселератора переключает передачу на ту, при которой двигатель развивает высокие обороты, а затем, когда скорость увеличивается, передача переключается на более высокую, сохраняя при этом постоянные обороты.

Таким образом, такая коробка передач позволяет всегда оптимально выбирать передаточное число в соответствии с текущими условиями движения и требуемым вращающим моментом.

Как работает бесступенчатая коробка передач?

Основным элементом трансмиссии является вариатор, то есть колеса конической формы (колесная пара). Их соединяет стальная цепь или ремень с несколькими сотнями звеньев с заданными шириной, толщиной и углом схождения. Один из них расположен на входном валу, другой – на выходном (сцепление и выходной вал соответственно).

Сердцем системы является контроллер коробки передач, входными параметрами которого являются положение педали акселератора, скорость движения и частота вращения двигателя. Контроллер управляет движением конических шестерен, которые скреплены цепью/ремнем, и, удаляясь и приближаясь друг к другу, изменяя их рабочий диаметр и, таким образом, изменяется передаточное число.

Все это напоминает работу шестерен в велосипеде с несколькими главными передачами. Но здесь количество передач не ограничено.

Применение вариаторов

Бесступенчатые трансмиссии лучше всего подходят для небольших и легких автомобилей с двигателями небольшой мощности и, прежде всего, малым крутящим моментом.

Огромную роль играет максимально допустимая нагрузка на приводную цепь/ремень, которая в современенных машинах невелика. Поэтому, если в городских автомобилях вариаторы прослужат довольно долго (крутящий момент ниже 200 Нм), агрегаты с наддувом, особенно дизели (более 300 Нм), являются проблемой.

В настоящее время вариаторы используют в основном японские производители, в том числе и в довольно больших автомобилях, часто с полным приводом.

Преимущества и недостатки бесступенчатых трансмиссий

Преимуществом вариатора должна быть экономия топлива, но на самом еле это случается редко, поскольку трансмиссия требует довольно специфического, мягкого стиля вождения и чувствительности. Динамика тоже должна быть преимуществом, но на практике конструкция коробки передач вызывает большие потери мощности. Однако он отлично работает с дизелями, которые создают высокий крутящий момент при низкой скорости вращения, что приводит как к низкому расходу топлива, так и к отличной динамике.

На деле вариатор имеет два основных преимущества. Первый – плавная работа, второй – быстрое переключение между прямым и обратным ходом – почти мгновенное. В свою очередь, практический, хотя и субъективный, недостаток – это принцип работы системы привода. Водители нелестно отзываются о равномерном звуке двигателя, который не меняет обороты на всем разгоне. Впечатление похоже на вождение трамвая: машина разгоняется, а оборот не увеличивается.