Вся правда о коробках передач. Вариаторы (3 фото)
Категория: Автомобили, Интересное, Репортажи
9 января 2017
В качестве сцепления в бесступенчатой трансмиссии используется либо такой же, как в классических "автоматах" гидротрансформатор, либо пакет мокрых – то есть работающих в масляной ванне - дисков. Конструкция же и принцип действия самого вариатора до гениальности просты. Между двумя раздвижными шкивами, один из которых соединен с двигателем, а другой – с ведущими колесами, вращается металлический клиновидный ремень или цепь. В первом случае вариатор называется клиноременным, а во втором – клиноцепным.
Когда половинки V-образного шкива расходятся в стороны, зажатый между их стенками ремень (цепь) плавно сползает вниз на меньший радиус, а когда сходятся – выталкивается вверх, на больший радиус. Соответственно, передаточное отношение меняется плавно, бесступенчато. Чтобы ремень (цепь) не проскальзывал относительно шкивов, его постоянное натяжение обеспечивается за счет синхронности их работы: половинки одного шкива расходятся в стороны ровно настолько, насколько сходятся половинки другого.
Комфорт и расход
Генеральной идеей, с которой выводились на рынок современные вариаторы, был комфорт. Поскольку передаточное отношение в такой трансмиссии меняется плавно, водитель и пассажиры вообще не ощущают "переключений" – автомобиль разгоняется, как троллейбус. По сравнению со старыми четырехступенчатыми "автоматами", которые ощутимо спотыкались при каждом переключении, это действительно выглядело преимуществом.
Вторым посылом было снижение расхода топлива. Ведь со старыми гидромеханическими четырехступками стрелка тахометра при переключениях летала через полшкалы, выходя за границы наиболее эффективных оборотов. Вариатор же выводит двигатель на обороты максимального КПД, а разгон происходит за счет плавного изменения передаточного отношения.
Пиррова победа
Однако по мере того, как гидромеханические "автоматы" совершенствовались и прибавляли в количестве передач, преимущества вариаторов над ними постепенно сходили на нет. Современные шести- и уж тем более восьмиступенчатые "автоматы" по плавности работы приблизились к вариаторам, а в расходе топлива как минимум им не уступают.
Да и с удобством управления тягой у клиноременных вариаторов оказалось не все гладко. Дело в том, что составленный из прислоненных друг к другу пластинок ремень обладает ограниченной гибкостью. Когда на "условно первой" передаче он огибает один из шкивов по минимальному радиусу, иногда "пускает волну", пытаясь распрямиться. Поэтому на "пешеходных" скоростях машина прыгает вперед (или назад) порой резче, чем ожидаешь. Цепь же по сравнению с ремнем гораздо более гибкая, поэтому клиноцепные вариаторы в этом плане лучше.
Но главное, что покупатели без энтузиазма восприняли идею бесступенчатости. Людям не понравилось, что при разгонах двигатель занудно воет на одной ноте, а машина при этом непонятным образом ускоряется. Поэтому некоторые автопроизводители начали прописывать программу управления вариатором так, чтобы шкивы сходились-расходились не плавно, а ступенчато, имитируя переключение передач. То есть, от чего уходили, к тому и вернулись…
Однако диссонанс между монотонным звуком двигателя и нарастающей скоростью – это все лирика. Физика заключается в другом.
Казалось бы, гидротрансформатор или пакет мокрых сцеплений позволяют эффективно справляться с большой стартовой нагрузкой. Но если во всех других типах трансмиссии тяга двигателя передается на колеса за счет зацепления зубчатых шестерен, то в вариаторах - за счет трения (!) плоских стенок ремня (торцов осей цепи) о плоские стенки шкивов…
До тех пор, пока машина свободно катится по дороге и на колеса передается малое усилие, проблем не возникает. Но как только появляется большая нагрузка – например, разгон "педаль – в пол", буксование в вязкой грязи или подъем в гору с тяжелым прицепом, колоссальная сила трения вызывает сильный нагрев ремня и шкивов. До какого-то момента вариатор это терпит, после чего датчик перегрева обрубает тягу двигателя до тех пор, пока коробка не остынет.
А еще у вариаторов задняя передача почему-то намного слабее "условно первой". Например, останавливаешься на полноприводном кроссовере в сыпучем песке, после чего пытаешься тронуться с места. В позиции D машина либо буксует, либо карабкается вперед. Переводишь селектор в R и… ничего. Газ – в полу, мотор натужно урчит, а колеса не крутятся… В ситуациях, когда выбраться или затолкать прицеп в подъем можно только задним ходом, это может стать ловушкой.
Как его убить? Очень просто
Любая техника, которая работает, рано или поздно изнашивается. Вопрос лишь в том, рано или поздно?
Шестеренчатая передача даже при больших нагрузках может служить очень долго. Поэтому "механика", гидромеханический "автомат" и "робот", если они правильно сконструированы, потенциально способны пройти 300 000-500 000 км. Раньше срока в них могут изнашиваться лишь "периферийные" узлы и детали, замена которых не является капитальным ремонтом всего агрегата.
Ограниченный же ресурс вариатора обусловлен принципом его работы – передачей большого тягового усилия путем постоянного трения плоскостей о плоскости. Несмотря на то, что шкивы и ремень (цепь) работают в масле, они все равно трутся друг о друга с большим усилием, а значит – изнашиваются. При этом темп их износа напрямую зависит от нагрузок.
Даже если просто перемещаться из пункта А в пункт Б, 200 000 км – это потенциальный предел, после которого "продолжение банкета" уже не гарантировано. Если же активно "отжигать", таскать тяжелый прицеп или заниматься оффроудом, ресурс вариатора сокращается в разы. Причем в некоторых случаях вариатор можно убить разовой пиковой нагрузкой.
Например, если легко буксующие на льду колеса вдруг цепляются за асфальт, резкий рывок может привести к тому, что ремень (цепь) проскользнет по шкивам, сделав на их гладких стенках запилы. После чего машина начнет спотыкаться об эти риски при каждом разгоне, и вариатор надо будет ремонтировать. А замена ремня (цепи) и шкивов – это уже "капиталка"…
Практика показывает, что если вариатор "устал" по пробегу или пострадал от больших нагрузок, малой кровью его ремонт не обходится. По расценкам специализированных мастерских получается в среднем от 100 000 до 200 000 руб.
Без фанатизма
Таким образом, вариатор – это комфортная трансмиссия с ограниченными "силовыми" возможностями и еще более ограниченным ресурсом, если этими скромными возможностями активно пользоваться.
Однако это не означает, что вариаторы совершенно беспомощны и не позволяют втопить педаль на обгоне, преодолеть легкое бездорожье или "взять на хвост" прицеп. Любой из них на это способен, главное – не злоупотреблять повышенными нагрузками.
То есть, бесступенчатая трансмиссия рассчитана на обывателя, эксплуатирующего машину "без фанатизма". Если Вы именно такой пользователь, а машина с вариатором нравится или предлагается на выгодных условиях, брать ее можно. При эксплуатации в щадящем режиме ресурса вариатора наверняка хватит и вам, и следующему владельцу.
Если же требуете от автомобиля гораздо большего, чем "просто ездить", с вариатором лучше не связываться. И никаких "нравится" или "выгодно" здесь быть не должно.
Александр Конов, эксперт по выбору автомобилей
