Вариатор туралы: вариатор дегеніміз не және ол қалай жұмыс істейді?

Автокөлік каталогтарын қарап немесе техникалық сипаттаманы оқып отырғанда «көлікке вариатор орнатылған» деген сияқты тіркесті кездестірген боларсыз. Механикалық беріліс қорабының не екенін бәрі біледі, ал жүргізушілердің көпшілігі классикалық автоматтық қораппен баяғыда үйренісіп кеткен. Бірақ вариатор — оны CVT (үздіксіз өзгеретін беріліс қорабы) деп те атайды — әлі күнге дейін көптеген адамды таңқалдырады. Бұл қызық, себебі ол мүлдем жаңалық емес.

CVT беріліс қорабының қысқаша тарихы

Көп адамды таңғалдыратын бір факт мынау: вариаторды Honda, Toyota немесе тіпті Mercedes-Benz ойлап тапқан жоқ. Үздіксіз өзгеретін беріліс қорабына алғашқы патент XIX ғасырдың аяғында берілген — ал бастапқы тұжырымдама одан да әріден бастау алады. Леонардо да Винчи бұл қағиданы сонау 1490 жылы сызып көрсеткен.

Дегенмен, CVT орнатылған алғашқы нақты көлік Қайта өрлеу дәуірінде пайда болған жоқ. Оған тағы бес ғасыр керек болды. 1950 жылдары сол кезде жүк көліктерін де, жеңіл автомобильдерді де шығаратын голландиялық DAF бренді вариаторды коммерциялық түрде орнатқан алғашқы өндіруші болды. Одан кейін Volvo өзінің нұсқасын ұсынды, ал CVT технологиясы содан бері кеңінен таралып келеді.

Вариатор дегеніміз не? CVT пен автоматтық беріліс қорабын салыстыру

Қарапайым тілмен айтқанда, вариатор — автоматтық беріліс қорабының бір түрі, бірақ ол мүлдем басқа қағидамен жұмыс істейді. Жүргізуші орнынан қарағанда, CVT орнатылған көлік әдеттегі автоматты қораппен жабдықталған көліктен еш айырмашылығы жоқ:

Екі педаль — газ бен тежегіш
Таныс P, R, N, D күйлері бар беріліс таңдаушысы
Ілінісу педалі жоқ, берілісті қолмен ауыстыру қажет емес

Бірақ капот астында жағдай мүлдем басқаша. Дәстүрлі автоматта тұрақты берілістер жиынтығы болады — бірінші, екінші, үшінші және т.б. Ал CVT-де тұрақты берілістер мүлдем жоқ. Оның орнына ол көлік үдеген немесе баяулаған сайын беріліс қатынасын үздіксіз әрі еш кедергісіз реттеп отырады. Нәтижесі ше? Серпілмейді, секірмейді, беріліс ауысуы байқалмайды — тек біркелкі, үздіксіз қуат беріледі.

CVT беріліс қораптарының түрлері

Барлық вариаторлар бірдей құрылымда жасалмаған. Қолданыстағы бірнеше негізгі конструкция бар:

Реттелетін шкивтері бар сына тәрізді белдік — ең көп таралған түрі, CVT орнатылған көліктердің көпшілігінде кездеседі
Шынжырлы CVT — Audi қолданады, жоғары тиімділік пен айналдыру моменті сыйымдылығын қамтамасыз етеді
Тороидты CVT — сирек кездесетін, бірақ механикалық тұрғыдан талғампаз конструкция, тороидты дискілер арасында роликтер қолданылады

Сына тәрізді белдікті шкив жүйесі жүргізушілердің көпшілігі кездестіретін түрі болғандықтан, оның қалай жұмыс істейтінін толығырақ қарастырайық.

Сына тәрізді белдікті CVT қалай жұмыс істейді? Қарапайым түсіндірме

Бір-біріне параллель жатқан, керілген резеңке таспамен жалғанған екі қарындашты елестетіңіз. Бір қарындашты айналдырсаңыз, екіншісі де сондай жылдамдықпен айналады. Енді қарындаштардың диаметрі әртүрлі деп елестетіңіз — үлкенінің бір айналымы кішісін екі рет айналдырады. Сына тәрізді белдікті вариатордың негізгі идеясы осында.

Нақты CVT-де бұл екі реттелетін шкив арқылы іске асырылады:

Әрбір шкив бір-біріне ұшымен қараған екі конус тәрізді жартыдан тұрады
Шкивтер арасында сына тәрізді белдік жүреді, ол қырлы шеттерімен оларды қысып ұстайды
Конус жартылары ажыраған кезде белдік ортаға қарай түсіп, кіші радиус бойымен жүреді
Конустар жақындаған кезде белдік үлкен радиус бойымен жүреді

Гидравликалық жүйе (немесе басқа серво механизм) екі шкивті синхронды түрде жылжытады — біреуі ашылғанда екіншісі жабылады. Бір шкив жетекші білікте (қозғалтқыштан), екіншісі жетектелетін білікте (дөңгелектерге) орналасады. Әрбір шкивтің тиімді диаметрін үздіксіз өзгерту арқылы беріліс қорабы өз беріліс қатынасын өте кең ауқымда, сатысыз әрі үзіліссіз өзгертеді.

Жиынтықты толықтыру үшін қажет нәрсенің бәрі — артқа жүру тетігі, әдетте қарапайым планетарлық беріліс жиынтығы, — содан кейін CVT беріліс қорабы пайдалануға дайын.

CVT қандай белдік қолданады?

Кәдімгі резеңке жетек белдігі CVT жұмыс жағдайында бірнеше мың шақырымның ішінде-ақ бұзылып кетер еді. Вариаторларда қолданылатын белдіктер арнайы жасалған бөлшектер. Екі негізгі конструкция бар:

Болат итеруші белдік — қабатталған болат таспалар жиынтығы, оларға жүздеген жұқа, трапеция тәрізді болат пластиналар орнатылған. Пластиналар бір-бірін итеріп, белдікке тіпті сығылу жағынан да күш беруге мүмкіндік береді — мұны резеңке белдік жасай алмайды
Болат шынжыр — кең, жалпақ шынжыр, ол шкив конустарымен бетімен емес, шеттерімен жанасады. Бұл Audi-дың CVT жүйелерінде қолданылатын конструкция (Multitronic деген атаумен сатылады)

Audi-дың шынжырлы CVT жүйесі жанасу нүктелеріндегі шамадан тыс қысым кезінде өз тұтқырлығын өзгертетін арнайы беріліс сұйықтығын қолданады, бұл шынжырға тіпті өте кішкентай жанасу алаңында да минималды сырғанаумен едәуір күш беруге мүмкіндік береді.

CVT-мен жүру қандай сезім береді?

Жүргізу тәжірибесі CVT-дің басқару бағдарламасы қалай бапталғанына байланысты, бірақ қарқынды үдеу кезіндегі ең жиі кездесетін мінез-құлық былай болады: газ педалін соңына дейін басасыз, қозғалтқыш максималды айналдыру моментінің айналым жиілігіне жетеді — әрі көлік жылдамдық жинаған бойы барлық үдеу барысында сол деңгейде қалады, біркелкі әрі тұрақты дыбыс шығарып тұрады.

Кейбір жүргізушілерге бұл алғашында тосын көрінеді. Қозғалтқыш дыбысы сатылы беріліс қорабындағыдай көтеріліп-төмендемейді; оның орнына көлік үдеп бара жатқанда ол бір деңгейде тұрады. Мұны шаңсорғыштың бір қалыпты гуіліне теңейді — тиімді, бірақ көптеген жүргізушілер үйренгеннен өзгеше.

Сонымен қатар, көптеген өндірушілер өз CVT-лерін дәстүрлі беріліс қорабының сезімін имитациялайтындай етіп баптайды, мұнда қозғалтқыш айналымы жылдамдық артқан сайын біртіндеп көтеріледі. Кейбір модельдер одан әрі асып, мыналарды ұсынады:

Виртуалды беріліс сатылары — әдетте 6 немесе 8 электронды түрде анықталған қатынас, олардың арасында CVT классикалық автоматты еліктеп күрт ауысады
Қолмен басқарылатын тізбекті режим — жүргізушіге руль астындағы ауыстырғыштар немесе рычаг арқылы виртуалды берілістерді таңдауға мүмкіндік береді
Автоматты түрде төмен берілісге ауысу — төбеге көтерілгенде немесе баяулағанда, CVT газ педалінің күйіне қарамастан, айналдыру моментін сақтау үшін ақылды түрде төмен қатынасқа ауысады

Audi A4 allroad quattro CVT беріліс қорабы

Audi A4 allroad quattro — Audi-дың шынжырлы Multitronic CVT-сімен жабдықталған

CVT беріліс қорабының артықшылықтары

Шексіз беріліс қатынастары — қозғалтқыш қажеттілікке байланысты әрқашан ең тиімді немесе ең қуатты диапазонда жұмыс істейді
Біркелкі үдеу — беріліс ауыспайды, демек айналдыру моменті үзілмейді әрі серпілу болмайды
Жанармайды үнемдеу — қозғалтқышты оның оңтайлы жұмыс диапазонында ұстау арқылы CVT-лер дәстүрлі автоматтармен салыстырғанда жанармай шығынын азайта алады
Төмен жылдамдықтағы жақсы өнімділік — әсіресе тоқтап-жүретін қалалық кептелістерде пайдалы
Премиум автоматтарға қарағанда арзан — CVT тетіктерін жоғары деңгейлі гидротрансформаторлы автоматтарға қарағанда өндіру әдетте арзанырақ

CVT беріліс қорабының кемшіліктері

Қуат шектеулері — дәстүрлі CVT-лер жоғары айналдыру моменті мен жоғары қуатты қажет ететін қолданыстарға арналмаған, сондықтан спорттық және үлкен люкс көліктер тарихи түрде дәстүрлі беріліс қораптарын ұстанып келді
Қызмет көрсету шығынының жоғары болуы — CVT-ге арналған арнайы беріліс сұйықтығы кәдімгі ATF-тен қымбатырақ, ал белдікті ауыстыру (әр 100 000–150 000 км сайын) қосымша қызмет түрі болып табылады
Тосын жүргізу сезімі — тұрақты айналым жиілігіндегі үдеу сезіміне үйрену уақыт алады
Май ауыстыру аралықтары — CVT сұйықтығын модельге байланысты әдетте әр 40 000–50 000 км сайын ауыстыру қажет

CVT қаншалықты қуатты бола алады?

CVT-лер шағын қалалық көліктерден бастау алды — әрі ұзақ уақыт бойы солай болып қала берді. Белдікке негізделген беріліс қорабының механикалық талаптары жоғары қуат шығаруды қиындатты. Бірақ инженерия едәуір алға жылжыды.

Audi-дың A4 2.0 TFSI-ге орнатылған Multitronic шынжырлы CVT-сі 200 а.к. еш қиындықсыз көтереді. Nissan одан да әрі асып, Murano-да X-Tronic CVT қолданды — бұл 234 а.к. шығаратын 3,5 литрлік V6 қозғалтқышы бар толық өлшемді кроссовер. Бұлар енді тар шеңберлі, төмен қуатты қолданыстар емес.

CVT пен автоматтық беріліс қорабы: қайсысы жақсы?

Классикалық автоматтық беріліс қораптары берілістер санын көбейту арқылы қарсы күрес жүргізіп келеді — 8 сатылы тетіктер қазір көптеген өкілдік және премиум көліктерде стандартқа айналды, олар CVT-лер әдепкі бойынша ұсынатын дәл сол тиімділік пен өнімділік тепе-теңдігіне ұмтылады. Жүк көліктер мен жоғары өнімді көліктерде он және он екі сатылы автоматтар пайда болды.

Бірақ CVT-нің ешбір сатылы беріліс қорабы қайталай алмайтын құрылымдық артықшылығы бар: қатынастар саны шексіз. Инженерлер дәстүрлі автоматқа қанша беріліс қосса да, олардың әрқайсысының арасында әрқашан алшақтық болады. Ал CVT-де алшақтық жоқ. Күнделікті жүргізу үшін — жұмысқа қатынау, жанармай үнемдеу, біркелкі қалалық қозғалыс үшін — ол нарықтағы ең практикалық әрі бағаланбаған беріліс қорабы таңдауларының бірі болып қала береді.