Чтобы понять, что такое вариатор и его место в современных механизмах, сначала дадим определение редуктору. Редуктор – это механизм, который передает и преобразует крутящий момент. Основными параметрами редуктора являются: КПД, передаточное число, максимальная передаваемая мощность.
Простейшим редуктором является механизм из двух сцепленных зубчатых колес, установленных на валах в общем корпусе, либо из двух шкивов, соединенных гибким ремнем. Редуктор передает вращение от одного механизма другому. Классический пример: передача вращения от двигателя к колесам.
Если редуктор имеет возможность ступенчатого переключения между разными передаточными числами, то его обычно называют коробкой переключения передач (КПП). По методу управления КПП бывают ручного переключения – механическая КПП (МКПП) и автоматического переключения (АКПП). АКПП в свою очередь могут подразделяться на разные подвиды.
Редуктор с плавным изменением передаточного числа называется вариатор (от латинского variator – «изменитель»). Его можно условно назвать КПП с бесконечным количеством ступеней переключения.
Современные вариаторы условно относят к АКПП с бесступенчатым переключением передач, хотя логичнее их выделить в отдельный вид.
На современной технике можно выделить 4 основных применяемых типов КПП:
- МКПП (механика)
- Гидравлическая АКПП (классический автомат)
- Роботизированная АКПП (робот)
- Вариатор (вариаторная АКПП)
На страницах нашего сайта мы будем рассматривать только вариаторные коробки передач.
История вариатора
Сам принцип вариатора был придуман еще Леонардо да Винчи в 1490 году, а первый патент на вариатор был выдан в конце 19 века.
Применение вариаторов на серийных автомобилях началось в 50-х годах 20 века – это были автомобили под маркой DAF.
Несколько десятилетий вариаторы не могли найти широкого распространения и применялись очень редко и, как правило, на автомобилях и мототехнике с небольшой мощностью двигателя из-за ограничений по передаче большого крутящего момента, а также на прочих механизмах, где альтернативы вариаторам не было.
Сегодня вариаторы переживают второе рождение. Новые материалы и технологии позволяют вариаторам достичь требуемого уровня надежности и снимают многие ограничения, которые не возможно было обойти раньше.
В будущем вариаторы, несомненно, смогут заметно потеснить так привычные нам механические и автоматические коробки передач. И это уже заметно прямо сейчас.
Типы вариаторов
Вариаторы по своему устройству делятся на несколько видов. Вот некоторые из них:
- Фрикционные вариаторы
- Лобовые
- Конусные
- Шаровые
- Многодисковые
- Тороидальные
- Волновые
- Дискошариковые
- Клиноременные
- Вариаторы зацепления
- Цепной
- Высокомоментный
В современной технике широкое применение нашли только: клиноременные, цепные, конусные и тороидальные вариаторы. Остальные типы вариаторов применяются достаточно редко.
Преимущества и недостатки вариаторов
Основным преимуществом вариаторов по сравнению с другими коробками передач является плавность изменения передаточного отношения. Это позволяет двигателю всегда работать на оптимальных оборотах.
Из первого преимущества вытекает также экономичность по сравнению с классической АКПП.
Немаловажным фактором для комфортной езды является отсутствие типичных рывков переключения между передачами и отсутствие потерь времени на переключение.
Вариаторы, как правило, очень компактны – это еще один плюс в копилку этого типа коробки передач.
Из минусов вариатора можно отметить меньший по сравнению с другими КПП максимальный передаваемый момент и дороговизну обслуживания.
Первый недостаток накладывает ограничение для применения вариаторов на внедорожниках, хотя некоторые современные вариаторы «переваривают» уже мощность двигателя более 200 л.с.
А второй недостаток вытекает из-за сложности ремонта и настройки вариатора, а также из-за цены расходных материалов и запчастей.
Еще одним спорным недостатком считается низкая надежность вариатора по сравнению с классическими коробками.
Применение
Где сегодня применяются вариаторы? Вариаторными механизмами сейчас оснащаются:
- Автомобили
- Мотоциклы
- Мотороллеры
- Скутеры
- Квадроциклы
- Гидроциклы
- Снегоходы
- Конвейеры
- Станки
- Мешалки
- Прочие механизмы
Альтернативы вариаторам
Вариатор не единственное решение для реализации бесступенчатой передачи. Альтернативными вариантами являются:
- Электрическая передача
- Гидрообъемная передача
- Гидродинамическая передача
- Комбинированная трансмиссия
Что лучше, вариатор или коробка автомат?
Итак, если сильно упростить устройство двух обсуждаемых коробок, то разница лишь в том, что классический автомат имеет внутри зубчатое сцепление между ведомым и ведущим валом с несколькими ступенями (от 4 до 8 ступеней). А вариатор соединяет ведущий вал с ведомым бесступенчато посредством ремня или цепи.
В этом и кроется их основная разница. В остальном обе коробки сравнимы по своим возможностям и характеристикам. Во что вытекает эта, казалось бы, незначительная разница. Попробуем разобраться.
Плюсы вариатора в сравнении с обычным автоматом
Основные плюсы вариатора вытекают из того, что он «держит» двигатель почти всегда на оптимальных оборотах, регулируя лишь передаточное отношение между двигателем и колесами. Классический же автомат, имея ограниченное количество ступеней, вынужден оперировать и выбором текущей ступени и оборотами двигателя.
Последнее означает, что двигатель вынужден работать в разных режимах, а не только на оптимальных оборотах. В итоге мы получаем следующие преимущества вариатора:
- Экономия топлива,
- Щадящий режим работы двигателя и элементов привода,
- Низкий шум двигателя,
- Малые выбросы вредных веществ.
Отсутствие ступеней переключения в вариаторе дают ему еще два преимущества:
- Более быстрый разгон из-за отсутствия потерь времени в момент переключения передач,
- Лучший комфорт для пассажиров из-за отсутствия характерных рывков при переключении, то есть более плавное движение автомобиля,
- Несмотря на все плюсы вариатора, есть и недостатки.
Минусы вариатора в сравнении с классическим автоматом
Несмотря на то, что впервые вариатор на автомобилях применили более 50 лет назад, массово в серийное производство он попал достаточно недавно. По этой причине вариатор – это новинка для большинства автосервисов. Специалистов по ремонту вариаторов мало, и такой ремонт – не дешевое удовольствие.
Вариаторная коробка передач заполняется специальной жидкостью. Эта жидкость достаточно дорогостоящая. Заменять ее нельзя никакими аналогами.
Использовать можно только жидкость выпускаемую производителем данного авто. Кроме качества жидкости, вариатор очень также очень чувствителен к уровню жидкости – протечки недопустимы.
Как правило, вариатор устанавливают только на авто малой и средней мощности. Встретить мощный двигатель в паре с вариатором достаточно сложно. Но эта тенденция понемногу меняется в лучшую сторону. Новейшие вариаторы уже «переваривают» достаточно большой крутящий момент от двигателя.
Вариатор идеально работает только при правильной работе многих датчиков автомобиля. При сбое некоторых датчиков, который на авто с другими КПП, вы даже не заметили бы, на авто с вариатором могут возникнуть серьезные проблемы.
Этот момент также породил множество слухов о ненадежности вариатора, хотя сам по себе агрегат очень надежный при правильной эксплуатации.
Вариатор имеет серьезные ограничения по прицепной нагрузке. То есть, существуют большие ограничения на буксировку тяжелых прицепов на авто с вариатором. Это ограничение перекликается с ограничением по установке мощных двигателей в паре с вариатором.
Блок управления вариатором для правильной работы хранит в памяти большое количество параметров и настроек. После длительного отключения аккумулятора авто эти настройки сбрасываются по аналогии с блоком управления двигателем.
Но последний самонастраивается после буквально нескольких пройденных километров, а настройки вариатора могут восстанавливаться вплоть до сотни км пробега.
Зная все плюсы и минусы вариатора перед стандартной АКПП, вам теперь проще будет сделать для себя выбор авто. Готовы ли вы сесть за руль автомобиля с новейшими современными агрегатами, как вариатор, или пока будете управлять классическим автоматом?
В любом случае, у вариатора большое будущее с его неоспоримыми преимуществами, а недостатки постепенно нивелируются с каждым новым поколением.