Варіатор (CVT, Continuously Variable Transmission) — це безступінчата трансмісія, що передає крутний момент від двигуна. В перекладі з англійської абревіатура CVT означає «постійно змінюється трансмісія». Пристрої подібного типу з'явилися набагато раніше, ніж автомобільні коробки передач, і застосовувалися в швейних машинах і промисловому обладнанні. Авторство першого варіатора приписується Леонардо да Вінчі (XV століття). Однак незважаючи на звичну інженерам конструкцію, перші CVT на машинах з'явилися лише в 50-х роках XX століття.
Види варіаторів
В техніці застосовується три різновиди варіаторів: кліноременним, тороідні, гідростатичні і механічні. Однак останній тип використовується у верстатобудуванні та не встановлюється на авто.
Кліноременним варіатори
В основі цього варіатора лежать два шківа, сполучені ременем з перерізом трапецеїдальної форми. Шківи виконані у вигляді конічних дисків, що дозволяють плавно змінювати передаточне число. Для збільшення міцності і зносостійкості ремінь може виготовлятися з металевих пластин або у вигляді сталевої ланцюга. Його конструкція та матеріал не впливають на принцип роботи варіатора.
Тороідні варіатори
Безступінчатий коробки передач тороїдальної конструкції мають в основі пару коліс зі сферичною робочою поверхнею. Між ними затискається ролик, який зміщується, торкаючись коліс на ділянках з різною товщиною.
Гідростатичні варіатори
Ці пристрої не використовують силу тертя. Вони працюють за рахунок використання насосів змінного тиску, що приводять у дію гідростатичні двигуни. Найчастіше гідростатична трансмісія поєднується зі зчепленням і планетарною передачею, утворюючи гібридну гідромеханічну АКПП. Вона використовує гідравліку для передачі моменту на малій швидкості і механіку — на великий. У проміжку застосовується змішана передача. Таке рішення використовується в тракторах і спецтехніці, що працює у важких умовах.
Як працює і влаштований варіатор
Кліноременная передача отримала найбільше поширення в автомобілебудуванні. Під час їзди дві конусоподібні половини, встановлені під кутом до осі вала, наближаються один від одного. При віддаленні шківів стрічка йде всередину, а при зближенні набуває клиноподібну форму. Клин збільшує радіус шківа, передаточне число зростає. При віддаленні відбувається зворотний процес.
Шківи зміщуються під дією пружини і відцентрової сили або гідравлічного приводу. У разі застосування приводу використовується електронне управління. Воно забезпечує оптимальний режим роботи двигуна. Електроніка збільшує ресурс варіатора і зменшує витрату палива.
У пристрої використовуються ремені з армованої гуми, сталевих пластин або ланцюга. Клиноцепные варіатори відрізняються високим ККД. Міцна ланцюг постійно відчуває сильні навантаження і перегрівається, що вимагає встановлення примусового охолодження масла.
У тороидном варіаторі крутний момент між дисками передається за допомогою роликів. Вони зміщуються під впливом спеціальних пристроїв, що регулюють силу притиснення. Рух роликів і регулювання передавального контролюється електронікою. Тороідні варіатори з'явилися нещодавно і ще не встигли завоювати ринок. Однак, завдяки великому ресурсу і високому ККД вони мають найкращі перспективи.
Чим відрізняється варіатор від АКПП
Автоматична коробка передач не може плавно змінювати передаточне число. Перемикання передавального числа виробляються різко. Тому використання варіатора допомагає досягти оптимальних умов роботи двигуна незалежно від швидкості і навантаження. Однак ремінна передача варіатора не може витримати великі зусилля. Тому CVT встановлюються переважно малопотужні автомобілі і не використовується на позашляховиках. Стихія варіатора — плавне міська їзда без різких прискорень.
Плюси і мінуси варіатора
Переваги варіаторів полягають у наступному:
- комфорт від поїздки на авто — CVT працює ідеально плавно, без жодних ривків;
- постійна робота двигуна в оптимальному режимі дозволяє істотно економити паливо;
- машини з варіатором викидають менше шкідливих речовин, ніж авто з МКПП і АКПП;
- використання варіатора дозволяє виключити проковзування коліс під час їзди по зледенілій дорозі;
- електронне управління режимами навантаження на двигун збільшує його моторесурс;
- варіатор працює тихіше, ніж коробка передач;
- безступінчата коробка передач коштує дешевше, ніж автоматична.
Варіатор поступається АКПП при буксирування важких причепів, рух по бездоріжжю і спортивної їзди. Тому потужні машини, позашляховики і авто, розраховані для буксирування, оснащуються АКПП. Технічне обслуговування та ремонт CVT обходиться дорожче. Це пов'язано з необхідністю більш частої заміни трансмісійної рідини, яка коштує дорожче трансмісійного масла для АКПП. Варіатор значно складніший і «ніжний» механізм, ніж АКПП. Тому він швидше виходить з ладу. Висока трудомісткість і складність ремонту CVT змушує витрачати більше грошей на обслуговування агрегату. Тому необхідно уважно поставитися до обслуговування безступінчатим коробки і не піддавати її надмірним навантаженням. У такому режимі вона здатна довго прослужити без дорогого ремонту.
