Вариатор CVT — бесступенчатая трансмиссия¶

CVT (от англ. Continuously Variable Transmission — непрерывно изменяемая трансмиссия), также известный как вариатор — бесступенчатый тип автомобильной коробки передач, обеспечивающий плавное и непрерывное изменение передаточного отношения между двигателем и ведущими колёсами без фиксированных ступеней. В отличие от классической ступенчатой коробки передач (МКПП, АКПП), где передаточное отношение меняется дискретно, вариатор подбирает оптимальное соотношение оборотов двигателя и скорости автомобиля в реальном времени, что позволяет двигателю работать в наиболее эффективном режиме.

¶Принцип работы

Основной элемент большинства автомобильных вариаторов — клиноремённая передача. Она состоит из двух конических (коноидных) шкивов, соединённых металлическим ремнём или цепью. Каждый шкив собран из двух конусов, между которыми зажат ремень. При сближении конусов одного шкива ремень выталкивается наружу, увеличивая рабочий радиус, а на другом шкиве конусы раздвигаются, и радиус уменьшается. Таким образом передаточное отношение меняется плавно и непрерывно — от «низшей передачи» (большое передаточное отношение для разгона) до «высшей» (малое отношение для движения с высокой скоростью).

Управление сближением конусов осуществляется гидравлической системой под давлением, контролируемой электронным блоком управления (ЭБУ). Блок учитывает положение педали газа, скорость, нагрузку и другие параметры, подбирая оптимальное передаточное отношение.

¶Виды вариаторов

Наиболее распространён в легковых автомобилях именно клиноремённый вариатор. Тороидальные вариаторы, разработанные в частности японской компанией Nissan, получили ограниченное распространение из-за сложности изготовления и высоких нагрузок на контактирующие поверхности.

¶История

Идея бесступенчатой трансмиссии стара сама по себе. Ещё в 1886 году немецкий инженер Даймлер получил патент на вариаторное устройство. В XX веке подобные решения применялись в промышленности и на некоторых автомобилях. В серийных легковых автомобилях вариаторы начали массово применяться с 1990-х годов, прежде всего в Японии. Компания Subaru в 1987 году представила первый вариатор для массового легкового автомобиля (Subaru Justy). Впоследствии японские производители (Toyota, Honda, Nissan, Mazda) активно развивали технологию, и к 2000-м годам вариаторы стали обычным явлением в компактных и среднеразмерных автомобилях.

В России вариаторы получили распространение вместе с массовым импортом японских автомобилей в 1990-е — 2000-е годы, а также на моделях отечественного производства с начала 2010-х годов.

¶Достоинства и недостатки

Достоинства:

• Плавный разгон без «рывков» переключения передач.
• Возможность удерживать двигатель в оптимальном диапазоне оборотов, что снижает расход топлива.
• Простота эксплуатации для водителя (как у автоматической коробки).
• Компактность и относительно небольшая масса по сравнению с многоступенчатым «автоматом».

Недостатки:

• Ограничения по передаваемому крутящему моменту — классические клиноремённые вариаторы исторически применялись преимущественно на автомобилях с малым и средним объёмом двигателя.
• Ремень (цепь) и шкивы подвержены износу, стоимость ремонта или замены может быть высокой.
• Специфическое «проскальзывание» при резком разгоне, воспринимаемое водителем как отсутствие отклика.
• Ограничения при буксировке и езде по бездорожью.

Для устранения части недостатков производители применяют дополнительные решения: гидротрансформатор для сглаживания старта, электромеханические планетарные узлы (например, в вариаторах Subaru Lineartronic с цепью вместо ремня), а также программное ограничение передаточного отношения для имитации ступеней.

¶Применение

Помимо легковых автомобилей, вариаторы широко применяются в:

• скутерах и мопедах (там они известны как CVT и используются десятилетиями);
• снегоходах;
• некоторых моделях мотоциклов;
• промышленном оборудовании и тракторной технике (гидростатические вариаторы);
• велосипедах (отдельные конструкции).

В автомобильной индустрии к 2020-м годам вариаторы устанавливаются на десятки миллионов автомобилей ежегодно, прежде всего в Азии и Северной Америке. Крупнейшими производителями вариаторов являются японские компании Jatco (основной поставщик Nissan, Renault, Mitsubishi), Aisin, Honda и Subaru.

Источники:

• Руководство по эксплуатации автомобилей с вариатором CVT (Jatco).
• Классические учебники по конструкции автомобилей (Б.А. Акимов, И.В. Абалмасов и др.).
• Материалы автомобильных изданий и техническая документация производителей (Subroo, Nissan, Toyota).