Тлумачэнне варыятара: што такое варыятар і як ён працуе?

Вы напэўна сустракалі фразу накшталт «на аўтамабілі ўсталяваная безступеньчатая трансмісія», калі праглядалі аўтамабільныя каталогі ці вывучалі спецыфікацыю. Усе ведаюць, што такое механічная каробка перадач, і большасць кіроўцаў ужо даўно змірыліся з класічным аўтаматам. Але варыятар — таксама вядомы як CVT (безступеньчатая трансмісія) — усё яшчэ выклікае неразуменне. Гэта дзіўна, бо ён зусім не новы.

Кароткая гісторыя трансмісіі CVT

Вось факт, які звычайна заспявае людзей знянацку: варыятар вынайшлі не Honda, не Toyota і нават не Mercedes-Benz. Першы патэнт на безступеньчатую трансмісію быў выдадзены ў канцы XIX стагоддзя — а сама зыходная канцэпцыя ўзыходзіць яшчэ далей у мінулае. Леанарда да Вінчы накідаў гэты прынцып яшчэ ў 1490 годзе.

Аднак першы практычны аўтамабіль, абсталяваны CVT, з’явіўся не ў эпоху Адраджэння. На гэта спатрэбілася яшчэ пяць стагоддзяў. У 1950-я гады кампанія DAF — галандская марка, якая тады выпускала як грузавікі, так і легкавыя аўтамабілі, — стала першым вытворцам, які пачаў сур’ёзна ўсталёўваць варыятар у серыйнай вытворчасці. Volvo рушыла ўслед з уласнай версіяй, і тэхналогія CVT з таго часу ўсё больш набірае абароты.

Што такое варыятар? CVT супраць аўтаматычнай трансмісіі

Прасцей кажучы, варыятар — гэта разнавіднасць аўтаматычнай трансмісіі, але такая, што працуе на зусім іншым прынцыпе. З месца кіроўцы аўтамабіль з CVT выглядае ідэнтычна аўтамабілю са звычайным аўтаматам:

Дзве педалі — газ і тормаз
Селектар перадач са знаёмымі пазіцыямі P, R, N, D
Няма педалі счаплення, не патрабуецца ручное пераключэнне перадач

Але пад капотам усё зусім інакш. У традыцыйнага аўтамата ёсць фіксаваны набор перадач — першая, другая, трэцяя і гэтак далей. У CVT зусім няма фіксаваных перадач. Замест гэтага ён бесперапынна і плаўна змяняе перадатачнае стаўленне па меры таго, як аўтамабіль разганяецца ці запавольваецца. Вынік? Ніякіх рыўкоў, ніякіх штуршкоў, ніякіх адчувальных пераключэнняў перадач — толькі плаўная, бесперапынная перадача магутнасці.

Тыпы трансмісій CVT

Не ўсе варыятары пабудаваны аднолькава. Існуе некалькі асноўных канструкцый, якія выкарыстоўваюцца:

Кліназубчасты рамень з рэгуляванымі шківамі — найбольш распаўсюджаны тып, які сустракаецца на большасці аўтамабіляў з CVT
Ланцуговы CVT — выкарыстоўваецца кампаніяй Audi, забяспечвае высокую эфектыўнасць і здольнасць перадаваць круцільны момант
Тарападобны CVT — менш распаўсюджаная, але механічна вытанчаная канструкцыя, у якой выкарыстоўваюцца ролікі паміж тарападобнымі дыскамі

Сістэма з кліназубчастым рамянём і шківамі — гэта тое, з чым сутыкнецца большасць кіроўцаў, таму давайце разгледзім падрабязней, як яна працуе.

Як працуе кліназубчасты CVT? Простае тлумачэнне

Уявіце сабе два алоўкі, што ляжаць паралельна адзін аднаму і злучаны нацягнутай гумкай. Закруціце адзін аловак, і другі будзе круціцца за ім з той жа хуткасцю. А цяпер уявіце, што алоўкі маюць розны дыяметр — адзін абарот большага прымушае меншы круціцца двойчы. Гэта і ёсць асноўная ідэя кліназубчастага варыятара.

У рэальным CVT гэта дасягаецца з дапамогай двух рэгуляваных шківаў:

Кожны шкіў складаецца з дзвюх конусападобных палоў, звернутых адна да адной вяршынямі
Кліназубчасты рамень праходзіць паміж шківамі, счапляючыся з імі сваімі рабрыстымі краямі
Калі палавінкі конуса разыходзяцца, рамень апускаецца да цэнтра і праходзіць па меншым радыусе
Калі конусы збліжаюцца, рамень праходзіць па большым радыусе

Гідраўлічная сістэма (ці іншы сервамеханізм) перамяшчае абодва шківы сінхронна — калі адзін раскрываецца, другі закрываецца. Адзін шкіў знаходзіцца на вядучым вале (ад рухавіка), а другі — на вядомым вале (да колаў). Бесперапынна змяняючы эфектыўны дыяметр кожнага шківа, трансмісія змяняе сваё перадатачнае стаўленне ў вельмі шырокім дыяпазоне, без ступеняў і без перапынкаў.

Усё, што патрэбна для завяршэння канструкцыі, — гэта вузел задняга ходу (звычайна просты планетарны рэдуктар), і каробка перадач CVT гатовая да працы.

Які рамень выкарыстоўваецца ў CVT?

Звычайны гумавы прывадны рамень разваліўся б на працягу некалькіх тысяч кіламетраў ва ўмовах працы CVT. Рамяні, што выкарыстоўваюцца ў варыятарах, — гэта спецыяльна спраектаваныя кампаненты. Існуе дзве асноўныя канструкцыі:

Стальны штурхальны рамень — набор шматслойных стальных стужак, на якіх замацаваны сотні тонкіх трапецападобных стальных пласцін. Пласціны ціснуць адна на адну, дазваляючы рамяню перадаваць намаганне нават на сціскаючым баку — тое, чаго гумавы рамень проста не можа
Стальны ланцуг — шырокі плоскі ланцуг, які кантактуе з конусамі шківа сваімі краямі, а не плоскасцю. Гэтая канструкцыя выкарыстоўваецца ў сістэмах CVT кампаніі Audi (прадаецца пад назвай Multitronic)

Ланцуговы CVT ад Audi выкарыстоўвае спецыяльную трансмісійную вадкасць, якая змяняе сваю глейкасць пад экстрэмальным ціскам у пунктах кантакту, дазваляючы ланцугу перадаваць значнае намаганне з мінімальным праслізгваннем — нават на вельмі невялікай плошчы кантакту.

Якія адчуванні ад язды на CVT?

Адчуванні ад язды залежаць ад таго, як настроена кіруючая праграма CVT, але найбольш распаўсюджаныя паводзіны пры рэзкім разгоне выглядаюць так: вы націскаеце педаль газу да ўпору, рухавік выходзіць на дыяпазон абаротаў максімальнага круцільнага моманту — і застаецца там на працягу ўсяго разгону, утрымліваючы роўную, нязменную ноту, пакуль аўтамабіль набірае хуткасць.

Некаторым кіроўцам гэта спачатку здаецца незвычайным. Гук рухавіка не павышаецца і не паніжаецца так, як гэта адбываецца са ступеньчатай каробкай перадач; замест гэтага ён утрымліваецца на адной вышыні, пакуль аўтамабіль разганяецца. Гэта параўноўваюць з гудзеннем пыласоса — эфектыўна, але адрозна ад таго, да чаго прызвычаілася большасць кіроўцаў.

Тым не менш многія вытворцы настройваюць свае CVT так, каб імітаваць адчуванне традыцыйнай каробкі перадач, з паступовым павышэннем абаротаў рухавіка па меры росту хуткасці. Некаторыя мадэлі ідуць далей і прапануюць:

Віртуальныя ступені перадач — звычайна 6 ці 8 электронна вызначаных перадатачных стаўленняў, паміж якімі CVT рэзка пераключаецца, імітуючы класічны аўтамат
Ручны паслядоўны рэжым — дазваляе кіроўцу выбіраць віртуальныя перадачы з дапамогай падрулявых пераключальнікаў ці рычага
Аўтаматычнае паніжэнне перадачы — пры пад’ёме на гару ці запаволенні CVT разумна пераключаецца на ніжэйшае перадатачнае стаўленне для падтрымання круцільнага моманту, незалежна ад становішча педалі газу

Audi A4 allroad quattro — абсталяваны ланцуговым CVT Multitronic ад Audi

Перавагі трансмісіі CVT

Бясконцае мноства перадатачных стаўленняў — рухавік заўсёды працуе ў сваім найбольш эфектыўным ці найбольш магутным дыяпазоне, у залежнасці ад патрэбы
Плаўны разгон — адсутнасць пераключэнняў перадач азначае адсутнасць перапынку круцільнага моманту і адсутнасць штуршкоў
Лепшая паліўная эканомнасць — утрымліваючы рухавік у яго аптымальным працоўным дыяпазоне, CVT можа знізіць расход паліва ў параўнанні з традыцыйнымі аўтаматамі
Добрая прадукцыйнасць на нізкіх хуткасцях — асабліва карысна ў гарадскім руху з частымі прыпынкамі і рушэннямі
Меншы кошт у параўнанні з прэміяльнымі аўтаматамі — вузлы CVT звычайна танней у вытворчасці, чым высокакласныя аўтаматы з гідратрансфарматарам

Недахопы трансмісіі CVT

Абмежаванні па магутнасці — традыцыйныя CVT не былі разлічаны на прымяненне з высокім круцільным момантам і высокай магутнасцю, таму спартыўныя і вялікія раскошныя аўтамабілі гістарычна трымаліся звычайных каробак перадач
Большыя выдаткі на абслугоўванне — спецыяльная трансмісійная вадкасць для CVT даражэйшая за звычайны ATF, а замена рамяня (кожныя 100 000–150 000 км) — гэта дадатковая статья абслугоўвання
Незвычайныя адчуванні ад язды — да адчування разгону пры пастаянных абаротах патрэбна прызвычаіцца
Інтэрвалы замены масла — вадкасць CVT звычайна патрабуе замены кожныя 40 000–50 000 км у залежнасці ад мадэлі

Наколькі магутным можа быць CVT?

CVT пачыналі сваё жыццё на невялікіх гарадскіх аўтамабілях — і доўгі час там і заставаліся. Механічныя патрабаванні да трансмісіі на аснове рамяня рабілі высокую аддачу магутнасці складанай задачай. Але інжынерыя значна прасунулася наперад.

Ланцуговы CVT Multitronic ад Audi, усталяваны на A4 2.0 TFSI, без праблем спраўляецца з 200 к.с. Nissan пайшоў далей з CVT X-Tronic у мадэлі Murano — паўнапамерным красовэры з 3,5-літровым рухавіком V6 магутнасцю 234 к.с. Гэта ўжо не нішавыя нізкамагутныя прымяненні.

CVT супраць аўтаматычнай трансмісіі: што лепш?

Класічныя аўтаматычныя трансмісіі адбіваюцца, павялічваючы колькасць перадач — 8-ступеньчатыя агрэгаты цяпер з’яўляюцца стандартам на многіх прадстаўнічых і прэміяльных аўтамабілях, імкнучыся да таго ж балансу эфектыўнасці і прадукцыйнасці, які CVT прапануюць па змаўчанні. Дзесяці- і дванаццаціступеньчатыя аўтаматы з’явіліся ў грузавіках і высокапрадукцыйных аўтамабілях.

Але CVT мае структурную перавагу, якую не можа паўтарыць ні адна ступеньчатая каробка перадач: колькасць перадатачных стаўленняў бясконцая. Колькі б перадач інжынеры ні дадавалі ў традыцыйны аўтамат, паміж кожнай з іх заўсёды будзе разрыў. У CVT няма разрываў. Для штодзённай язды — паездак на працу, паліўнай эканомнасці, плаўнага гарадскога руху — ён застаецца адным з найбольш практычных і недаацэненых варыянтаў трансмісіі на рынку.