Мнения автолюбителей о вариаторах разделились. Некоторые видят в них передовую альтернативу традиционным автоматам, в то время как другие старательно избегают этих устройств. Давайте подробнее изучим аргументы обеих сторон, рассмотрим, что собой представляет вариатор в автомобиле, и выясним его преимущества и недостатки.
Эволюция бесступенчатой трансмиссии
Леонардо да Винчи признан первооткрывателем вариатора, в его рукописях найдены схемы подобных устройств. Однако на протяжении многих лет эти идеи не находили практического применения. Изменения произошли с развитием промышленности. В конце 19-го века были запатентованы первые вариаторы, которые применялись на производственных станках по обработке металла и дерева. Тем не менее, они не получили широкого распространения из-за отсутствия материалов, способных гарантировать долговечность устройства.
В автомобилях коробка-вариатор появилась в начале 20-го века. Эксперименты с такими трансмиссиями начались в 1910-х годах, но они были слишком ненадёжными. Первой серийной моделью с вариатором стал Austin 7 из Великобритании, однако он также получил много негативных отзывов.
В 1950-е годы идея бесступенчатой трансмиссии возродилась. Итальянские, японские и корейские производители начали выпускать мопеды и скутеры, оснащённые вариаторами, которые демонстрировали хорошую надёжность при невысоких нагрузках. Голландская компания DAF реализовала концепцию автомобиля с вариатором, выпуская с 1959 по 1963 год более 30 тысяч компактных седанов.
Вариаторы от DAF оказались надёжнее предвоенных моделей, но всё ещё проигрывали традиционным механическим и автоматическим коробкам передач. Прорыв произошёл в середине 1980-х благодаря разработке высокопрочных сталей, лёгких сплавов и появлению точных электронных станков для обработки металлов. Honda и Nissan начали эксперименты по замене гидромеханических коробок на вариаторы. За ними последовали Audi, Toyota и Subaru.
Конструкция вариатора в автомобиле
Ранее мы упоминали различные виды бесступенчатых коробок передач, и среди них клиноременный вариатор выделяется как наиболее предпочтительный для современных автомобилей. Основой его работы являются два конусообразных шкива, расположенных параллельно с остриями, направленными навстречу друг другу. Один шкив связан с мотором, а другой передает вращение на колесные оси. Соединяющий их приводной ремень является ключевым элементом системы.
Эти шкивы способны передвигаться относительно друг друга благодаря гидравлическому механизму, который в современных конструкциях контролируется электроникой. Эта система адаптирует трансмиссию к условиям вождения, позволяя ремню перемещаться между различными диаметрами конусных поверхностей. Выбор меньшего радиуса на ведущем шкиве и большего на ведомом приводит к снижению передачи, и наоборот, к её повышению.
Благодаря такому механизму действия, вариатор способен безступенчато регулировать передаточное отношение, достигая при этом теоретического максимума в 12:1, что превосходит возможности традиционных механических и автоматических коробок передач, ограничивающихся соотношением 9–10:1. Это делает его одной из наиболее совершенных систем трансмиссии на текущий момент.
Тем не менее, эксплуатация вариатора имеет свои слабые стороны. Главным недостатком является приводной ремень, который подвержен ускоренному износу при интенсивных нагрузках. К тому же, бесступенчатая коробка требует специального масла, которое минимизирует износ рабочих поверхностей, одновременно обеспечивая надежное сцепление ремня с шкивами. Для решения этой проблемы Audi и Subaru перешли на использование металлической цепи. В интересной конструкции вариаторов Multitronic и Lineatronic звенья цепи контактируют с шкивами своими осевыми частями, а не боковыми, что улучшает сцепление и одновременно повышает нагрузку в месте контакта.
Рекомендуем к прочтению другие важные статьи
на эту тему:
На пути к совершенству
Сталкиваясь с конструктивными сложностями бесступенчатых коробок передач, некоторые автопроизводители временно отказывались от их использования на протяжении 10–20 лет. Однако появление новейших технологий возобновило интерес к экспериментам в этой области. Всё началось с интеграции гидротрансформатора, который, как и в традиционных автоматических коробках, обеспечивает разрыв крутящего момента при остановке и плавное увеличение мощности при старте. Инженеры разработали специальный алгоритм, который позволяет жестко блокировать гидротрансформатор во время равномерного движения, чтобы снизить нагрузку на вариатор.
Японские фирмы Aisin и Jatco представили инновационный подход к функционированию вариаторов в авто. Они добавили механическую "первую передачу", которая при старте блокирует шкивы с помощью шестерни с установленным передаточным числом. По мере увеличения скорости происходит отсоединение шестерни, и дальнейшая работа передается ремню, что уменьшает износ механизма.
Ранние модели вариаторов критиковали за шумность. Это было связано с тем, что трансмиссия поддерживала оптимальные обороты двигателя, изменяя только передаточное число шкивов, что приводило к монотонному шуму и вызывало у пассажиров чувство усталости и раздражения. Чтобы решить эту проблему, были разработаны "виртуальные передачи" - фиксированные положения ремня, позволяющие двигателю изменять обороты. В некоторых моделях автомобилей даже предусмотрен ручной режим переключения между этими виртуальными передачами.
Кроме того, владельцы жаловались на неинтересный характер управления автомобилями с вариаторами. Эту проблему решили с помощью электронной настройки, предлагая водителям выбор между "спортивными" и "экономичными" режимами, которые корректируют диапазон оборотов двигателя. С внедрением вариаторов в кроссоверы также начали разрабатываться специальные программы для вождения по бездорожью и снегу, что улучшает проходимость автомобиля и снижает износ трансмиссии.
Инновационная конструкция
В определенных моделях автомобилей используется уникальный тип вариатора, основанный на тороидальной трансмиссии, где вместо ремня действуют два конусообразных шкива, размещенных на одной оси с небольшим зазором. Эти шкива соединяются между собой роликами, которые способны вращаться в вертикальной плоскости и поворачиваться в горизонтальной.
Когда ролики перемещаются вперед, они взаимодействуют с более широкой частью ведущего шкива и с узким сегментом ведомого, что позволяет активировать понижающую передачу. Перемещение роликов назад приводит к включению повышающей передачи. В теории, такая система должна была превзойти по компактности, легкости, прочности и надежности стандартные ременные и цепные вариаторы. Однако практические испытания, проведенные такими компаниями, как Mazda, Ford, Nissan, Jatco и Torotrak, показали, что тороидальные трансмиссии оказались значительно дороже в производстве и эксплуатации из-за высокого уровня трения в точках контакта, требующего использования особо прочных сплавов и смазочных материалов, выдерживающих экстремально высокие температуры.
Преимущества вариаторов
Ключевым фактором, определяющим выбор производителей в пользу вариаторов, стала их сравнительная простота по сравнению с классическими гидромеханическими автоматическими трансмиссиями. Благодаря более низкой стоимости, такие коробки передач делают автомобили более доступными для широкого круга покупателей.
Другой аргумент в пользу вариаторов — их высокая эффективность при умеренной езде. С помощью электроники и гидравлики, бесступенчатая трансмиссия подбирает такую передачу, при которой расход топлива минимален. В отличие от механических коробок передач и автоматов, вариатор позволяет плавно регулировать передаточное число, поддерживая динамические показатели на оптимальном уровне, что делает автомобиль более экономным и экологически чистым.
Эти аспекты — простота, низкая стоимость, экономия топлива и экологичность — стали основными причинами отказа от традиционных гидромеханических трансмиссий.
Преимущества вариаторов оценят и автовладельцы:
- Мягкий и плавный старт без рывков и ударов.
- Оптимальная загрузка двигателя благодаря работе на идеальных оборотах.
Проблемы, связанные с эксплуатацией вариаторов
Каждая техническая система подвержена износу и не застрахована от неполадок, что актуально и для конструкций бесступенчатых трансмиссий. В сравнении с автоматическими коробками передач, вариаторы имеют ряд уязвимых мест:
- Повышенная чувствительность к экстремальным нагрузкам и температурным перепадам. Вариаторы менее приспособлены к условиям длительной работы на высоких или низких скоростях, что вынуждает конструкторов вводить дополнительные механизмы, такие как блокировка гидротрансформатора или жесткая связь шкивов. Водителям, использующим такие системы, рекомендуется избегать агрессивного стиля вождения и движения с максимальной нагрузкой.
- Ограничения в буксировке. Бесступенчатую трансмиссию нельзя буксировать традиционным способом, кроме случаев наличия специального аварийного режима. В противном случае вращение ведомого вала при неподвижном ведущем шкиве приведет к износу компонентов трансмиссии.
- Ускоренный износ при экстремальных условиях эксплуатации. Вариаторы категорически не рекомендуется подвергать резким рывкам, частым пробуксовкам и сильным ударным нагрузкам, что делает невозможным, к примеру, буксировку других автомобилей, эксплуатацию в условиях бездорожья или транспортировку тяжелых прицепов. Также вариатор может выйти из строя вследствие неожиданных ударов, например, при наезде на препятствие или неудачной попытке преодолеть бордюр.
- Высокие требования к регулярному техническому обслуживанию. Для обеспечения надежности вариатора необходимо проводить обслуживание значительно чаще, чем для традиционных автоматических коробок передач. Это включает в себя замену масла, фильтров и очистку магнитов, улавливающих металлическую стружку, примерно каждые 25–30 тысяч километров. Хотя некоторые производители утверждают, что сервисный интервал может достигать 50–75 тысяч километров, на практике более короткий интервал обслуживания помогает избежать многих проблем и увеличивает срок службы коробки передач.
Краткий опыт использования вариаторов. В отличие от гидромеханических автоматических коробок, которые на рынке с 1930-х годов, вариаторы начали широкое применение лишь в 1980-е. Это привело к тому, что у некоторых моделей обнаруживаются типичные недочеты, такие как перегрев электронных узлов или забивание клапанов гидротрансформатора. Современные модели демонстрируют меньше таких проблем, однако они всё ещё встречаются.
Как увеличить срок службы вариатора?
Для тех, кто предпочитает спокойный стиль езды, вариатор может стать отличной альтернативой классической автоматической коробке. Чтобы продлить его работоспособность, следует придерживаться нескольких правил:
- Начинать движение без рывков и избегать агрессивного управления;
- На длинных дистанциях время от времени переменять скорость для снижения нагрузки;
- Избегать езды по бездорожью, даже если ваш кроссовер оснащен вариатором, полным приводом и имеет достаточный клиренс;
- Регулярно проводить замену масла, используя только оригинальные материалы, рекомендованные производителем;
- При каждом обращении в сервис следует проверять и при необходимости очищать систему охлаждения трансмиссии;
- Для транспортировки автомобиля с вариатором предпочтительнее использовать эвакуатор, исключая буксировку;
- При длительных остановках перевести трансмиссию в положение P или N, в то время как при кратковременных остановках это может быть необязательно.
При покупке бывшего в употреблении авто с вариатором важно провести тест-драйв. Симптомы возможных неисправностей включают неприятные звуки, такие как вой или скрежет при движении, задержки в отклике на ускорение и ухудшение динамики.
Synolex бренд моторных и трансмиссионных масел родом из Ирана, давно известен в арабском мире и Европе. Масла на собственной базе, с присадками из Европы и США по адекватным ценам, без переплаты за маркетинг.
