Что такое вариатор на автомобиле ниссан?

Nissan Qashqai [Brutal Car] › Бортжурнал › 08. Как устроен вариатор

Листая автомобильные каталоги, многие встречали такую фразу: «На автомобиль устанавливается бесступенчатый вариатор». Или могли увидеть это словосочетание в таблице технических характеристик. Что такое механическая коробка передач, знают все (кроме, разве что, американцев), к «автомату» тоже давно все привыкли (особенно американцы). А вот вариатор — зверь малоизвестный. А ведь он далеко не новинка.

Вы удивитесь, но принадлежит это изобретение не Хонде и даже не Мерседесу. Патент на вариатор был выдан в конце XIX века! Более того, первый вариатор придуман и вовсе в 1490 году. Его автором оказался добродушный бородач Леонардо да Винчи.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в 1950-х годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но по-настоящему широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно по-другому. В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

Поэтому-то здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Вариаторы бывают нескольких типов: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные, тороидальные… Первый тип — самый распространённый. Посмотрим, как он устроен.

Вот наглядный пример: возьмём два карандаша (цилиндра), лежащих параллельно на некотором расстоянии друг от друга. Стягиваем их резинкой и начинаем крутить один из них. Тут же начинает крутиться и второй — с той же скоростью. Но если карандаши будут разного диаметра, начинается совсем другая история — пока один из них, что побольше, сделает один оборот, второй, скажем, два.

Вариатор устроен похоже, только диаметр «карандашей» у него постоянно меняется. У него два шкива, каждый из которых сделан в виде пары конусов, обращённых острыми концами друг к другу. А между шкивами зажат клиновый ремень.

Теперь, если каждая из пар конусов может двигаться друг к другу и обратно, мы получим шкивы с переменным рабочим диаметром. Ведь при раздвижении конусов ремень, соприкасающийся с ними своими рёбрами, будет как бы проваливаться к центру шкива и обегать его по малому радиусу. А при сближении конусов — по большому радиусу.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и какой-то иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Остаётся ещё добавить узел, отвечающий за изменение направления вращения выходного вала (для заднего хода), а это может быть, скажем, обычная планетарная передача. И вот готова коробка-вариатор.

Кстати, интересный вопрос — какой тут используется ремень? Разумеется, простой ремень из резины и ткани, наподобие тех, что вращают генераторы и прочее навесное оборудование, здесь не прожил бы и тысячи километров. Ремни в клиноремённых вариаторах имеют сложное устройство.

Это может быть стальная лента с неким покрытием или набор стальных тросов (лент) сложного сечения, на которые нанизано огромное число тонких поперечных стальных пластинок трапецевидной формы, края которых и контактируют со шкивами. Кстати, именно таким образом удалось создать толкающий ремень, передающий мощность не только той его половиной, которая бежит от ведомого к ведущему шкиву, но и противоположной. Обычный ремень при попытке передать сжимающее усилие просто сложился бы, а наборный стальной — обретает жёсткость.

А ещё в качестве клинового ремня может выступать широкая пластинчатая стальная цепь, соприкасающаяся с конусами своими краями. Именно такой «ремень» работает в вариаторах машин Audi.

Интересно, что для смазки цепи применяется особая жидкость, которая меняет своё фазовое состояние под сильным давлением, возникающим в месте контакта со шкивом. Благодаря этому цепь может передавать значительное усилие, практически не проскальзывая, несмотря на очень маленькую площадь контакта.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от выбранной программы управления. Если при разгоне на обычном автомобиле мы на каждой передаче раскручиваем двигатель, затем переходим на следующую передачу и так далее, то при наборе скорости автомобиля с вариатором мотор остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), зато плавно меняется передаточное отношение.

Это создаёт несколько странные ощущения. Жмём газ в пол, мотор выходит на большие обороты, да так и остаётся на них в течение всего разгона, воя как пылесос. Зато темп разгона — высокий, да и на переключения между ступенями время не тратится.

Впрочем, в некоторых случаях вариатор настраивают так, чтобы разгон с ним больше напоминал увеличение скорости с обычной коробкой передач, с постепенным ростом оборотов мотора.

Разумеется, при попытке заехать на холм и при замедлении авто, несмотря на нажатие педали газа, умный вариатор не оставит «включённой» высокую передачу. Шкивы для уверенного штурма высоты быстро передвинутся обратно — чтобы увеличить крутящий момент на выходе из коробки.

А ещё на некоторых машинах можно выбрать режим с несколькими «виртуальными» передачами (с 6 или даже 8), задаваемыми электроникой. Передачами, между которыми вариатор будет резко перескакивать, словно классическая коробка «автомат». Ещё в этом случае можно переключать «передачи» по собственному желанию. Как на «автомате» с ручным секвентальным (последовательным) режимом.

Таким образом, у вариатора масса достоинств. Но есть и недостатки. Например, сравнительно небольшая, по современным меркам, «перевариваемая» мощность двигателя. Не зря такие коробки начали своё шествие по миру на машинах малого класса. Да и сейчас мощные автомобили — все сплошь и рядом укомплектованы либо «механикой», либо классическими «автоматами», либо роботизированными коробками.

Правда, прогресс идёт. И тут нельзя не вспомнить рекордсменов. Скажем, на Audi A4 2.0 TFSI клиноремённый вариатор Multitronic (с цепью) без проблем справляется с потоком в 200 «лошадей».

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3,5-литровым V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор X-Tronic. Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые 100—150 тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через 40—50 тысяч километров для разных моделей автомобилей.

И всё же вариаторы получают всё большее и большее распространение на машинах самых разных классов, к тому же и стоят они, обычно, дешевле хороших «автоматов» классического типа.

Поскольку вариаторы располагают бесконечным числом передач, они позволяют двигателю работать на наиболее выгодных режимах — нужна ли нам (на светофорных гонках) максимальная мощность, или, напротив, плавность и наименьший расход топлива (при спокойной езде). Потому модели с вариаторами отличает, при прочих равных, высокая экономичность, сочетающаяся с не менее приличной динамикой.

Кстати, в последнее время наметилась тенденция к росту числа передач у классических «автоматов». В последних моделях встречается уже 8 передач (на легковой, заметим, машине). И делается это именно для сочетания высокой динамики и экономичности. Скоро увидим автоматы с десятью ступенями или даже с двенадцатью? А вот вариаторы уже находятся там, куда обычные автоматы с их переключаемыми планетарными рядами никогда не придут. Ведь число передач у вариатора бесконечно.

Как устроен вариатор

Вариатор — особый подвид автоматических коробок передач. Придуманный много лет назад, распространение он получил только сейчас.

Первый работоспособный автомобиль с этим типом трансмиссии, правда, появился не в эпоху Возрождения, а попозже — лет через пятьсот, в годах. Вариатор ставился серийно на автомобили DAF (в то время под этой маркой выпускались не только грузовики, но и легковушки). Потом нечто похожее начали делать и на Volvo, но широкое распространение вариаторы получили лишь сейчас.

По сути, вариатор (наиболее распространённое англоязычное обозначение — CVT — continuously variable transmission) — это, простите за тавтологию, вариация на тему автоматической коробки передач. И автомобиль, оборудованный им, на первый взгляд, ничем не выдаёт себя — педалей всего две и рычаг переключения режимов трансмиссии — P, R, N, D — такой же, как и у машины с традиционной АКПП. Всё привычно. Но работает вариатор совершенно . В нём нет фиксированных первой, второй, десятой передач. Попробуйте представить себе, сколько звёзд в нашей Вселенной или сколько песчинок на всех пляжах Земли вместе взятых — у вариатора передач всё равно намного больше. И «переключение» между ними происходит плавно и незаметно.

здесь нет толчков при трогании и «переключении». И не зря мы написали это слово в кавычках: переключений как таковых тут и нет. Вариатор непрерывно и плавно изменяет передаточное число по мере разгона или замедления автомобиля.

Осталось только снабдить оба шкива системой (как правило, это гидравлика, но может быть и иной сервопривод), которая будет строго синхронно сдвигать половинки первого шкива и раздвигать половинки второго. И если один шкив находится на ведущем валу (который идёт от двигателя), а второй — на ведомом (который ведёт к колёсам), то можно организовать изменение передаточного отношения в весьма широких пределах.

Можно возразить, что класс D — это ещё не всё. Для автомобилей представительского и бизнес-класса, и тем более для крупного внедорожника — 200 сил уже не назовёшь такой уж большой величиной. Но достижения самых современных вариаторов на этом не исчерпываются. Так, на кроссовер Nissan Murano с 3, V6 мощностью 234 лошадиные силы ставят клиноремённый вариатор . Это одна из самых крупных и тяжёлых моделей, оснащённых вариатором. А что будет завтра?

Второй недостаток вариаторов — сравнительно дорогое обслуживание и ремонт, специальная, а значит, недешёвая, трансмиссионная жидкость. Ремённые вариаторы могут через каждые тысяч километров пробега требовать замены ремня. Масло при этом стоит несколько дороже, чем для «автомата», но зато менять его можно чуть реже — ориентировочно через тысяч километров для разных моделей автомобилей.

Вариаторы: вся правда об их (не)надежности

Фирма Jatco — один из мировых лидеров по производству автоматических коробок передач и вариаторов. Ее бесступенчатые агрегаты ставят на автомобили многих производителей, хотя Jatco — детище концерна Nissan и на 75% принадлежит ему.

В России много машин с вариаторами Jatco — и пробеги уже велики. Пора покопаться в их послужном списке и проследить эволюцию с акцентом на ресурс, надежность и слабые места.

Сосредоточимся на семействах вариаторов двух последних генераций, официально представленных на нашем рынке. Именно они работают на популярных автомобилях предпоследних и текущих поколений.

Наш анализ построен на статистике официальных и независимых техцентров, которые помогли оценить целесообразность и стоимость ремонта вариаторов конкретных моделей, а также доступность запчастей.

Товар массового потребления

Модели JF010E и JF011E принадлежат к так называемому десятому семейству. Это характерный представитель второго поколения вариаторов Jatco. Младшая модель JF011E идет в паре с атмосферными бензиновыми моторами 2.0 и 2.5, а старшая JF010E — с двигателями 3.5. Конструктивно они идентичны, разница лишь в усилении различных элементов под более высокий крутящий момент. Вариатор JF011E ставили на Nissan Qashqai и X‑Trail предпоследней генерации, а также Mitsubishi Outlander двух последних поколений. Агрегат JF010E полагался, например, кроссоверу Nissan Murano (Z50 и Z51), а также седану Teana (J31 и J32).

Десятое семейство не имеет характерных болячек. Средний ресурс этих вариаторов — 150 000–200 000 км. К концу их жизни наступает общий критический износ элементов — конусов и ремня, подшипников конусов и их посадочных мест в корпусе, клапанов в гидроблоке и масляном насосе.

Вопреки расхожему мнению, редукционный клапан масляного насоса не является слабым местом. По крайней мере, он служит не меньше других деталей вариатора. Износ посадочного места клапана в корпусе насоса вызван попаданием металлической пыли на контактные поверхности. В результате он начинает подклинивать, и давление в гидросистеме выходит за пределы нормы. Однако это уже следствие механического износа других элементов вариатора. Металлическая пыль еще до нападения на масляный насос успевает подранить гидроблок и его соленоиды. Из-за этого возникает чрезмерный разброс давления в гидросистеме, который приводит к повышенному износу пары ремень/конусы. Но это не проявляется явно, пока не устанет редукционный клапан. Поэтому упреждающее лечение одного только масляного насоса при появлении первых симптомов недомогания вариатора — это лишь небольшая отсрочка капитального ремонта.

Вариаторы десятой серии ремонтопригодны. Полное восстановление обходится примерно в 150 000–180 000 рублей. Официально Nissan в запчасти поставляет либо новый гидроблок, либо вариатор в сборе. Однако на рынке можно достать некоторые оригинальные запчасти по отдельности, а другие элементы успешно ремонтируют. На рынке можно также заказать через поставщиков новый вариатор по умеренной цене — за 200 000–230 000 рублей. Причем это касается моделей и из других семейств, даже самых новых. Такие предложения можно найти, например, через клубные сервисы.

При ремонте ремень меняют на новый, а изношенные конусы, в зависимости от степени повреждений, шлифуют или заменяют бэушными в хорошем состоянии. Обработка конусов дело очень ответственное. На примере вариаторов других производителей можно смело сказать, что такого ремонта часто хватает ненадолго. Однако в отношении вариаторов Jatco он более оправдан. Грамотные сервисмены поручают шлифовку специализированным предприятиям (заводам).

А вот ремонт гидроблоков, как и в случае с другими вариаторами, нецелесообразен. Разве что поменять пару неисправных соленоидов на рабочие бэушные или новые.

Оригинальные подшипники конусов доступны как запчасти. А их изношенные посадочные поверхности в полукорпусах вариатора реанимируют, устанавливая чугунные гильзы. Эту работу также поручают заводам.

Модели JF010E и JF011E считаются довольно надежными на фоне аналогичных вариаторов других производителей. Однако, если сравнить их с предшественниками первого поколения (серия RE0F06A), имевшими отличную репутацию, картина станет менее радужной. Выяснится, что вариаторы второй генерации просели по ресурсу почти в два раза! Сказывается общая тенденция современного автопрома к упрощению (в плохом смысле) удачных конструкций и удешевлению производства. Например, по характеру износа различных элементов хорошо видно, что в вариаторах второго поколения использован металл более низкого качества.

Саморазрушение

Свежая модель JF015E принадлежит семейству CVT7. Фирма Jatco не относит его к какому-то конкретному поколению.

JF015E — это обособленная разработка, предназначенная исключительно для малообъемных атмосферных бензиновых моторов. Этот вариатор устанавливают в основном на машины концерна Renault-Nissan c двигателями 1.6, например на Nissan Juke и Qashqai, Renault Kaptur и Fluence.

Главная конструктивная особенность JF015E — наличие двухступенчатой планетарной передачи. На скорости до 100 км/ч задействована первая ступень, свыше — вторая. Такая схема позволила значительно уменьшить размеры конусов и, соответственно, общие габариты вариатора. Эта идея была хороша на бумаге, но на деле получилась конструкция, которая сама себя убивает.

Из-за непродуманности многих решений и экономии при производстве вариаторные детали, подверженные естественному износу, умирают в несколько раз быстрее. Вдобавок страдают даже элементы планетарной передачи, что вообще не характерно для бесступенчатых агрегатов.

Из-за низкого качества металла быстро изнашиваются подшипники конусов и их посадочные места в корпусе вариатора. Металлическая стружка разносится по гидросистеме, забивая соленоиды гидроблока и редукционный клапан масляного насоса. Давление масла выходит за допустимые пределы, и вариатор быстро сдается.

Активно изнашиваются и внутренние элементы в конусах, обеспечивающие их перемещение. Из-за этого в гидросистему попадает еще больше стружки.

В среднем JF015E редко выхаживает больше 100 000 км, а первые звоночки раздаются уже на 20 000–30 000 км. Ремонт чаще всего является нецелесообразным. За него редко берутся даже независимые СТО. Единственный разумный выход — купить новый вариатор.

В ПОТЕ ЛИЦА

Автопроизводители часто недооценивают важность системы охлаждения вариатора. На некоторых машинах (например, на нынешнем Murano) нет полноценного радиатора, а на других он размещен в неудачном месте — перед передним левым подкрылком. Там он активно забивается грязью и гниет. Причем это касается и свежих, и пожилых моделей. Отказ от установки радиатора на «дореформенных» Аутлендерах нынешнего поколения привел к тому, что вариатор JF011E стал часто перегреваться. В итоге производитель признал просчет и вернул теплообменник.

Достаточная производительность системы охлаждения крайне важна для здоровья вариатора. Благо, на рынке присутствуют различные комплекты радиаторов за приемлемые деньги. Одни наборы предназначены для установки в штатное место — перед подкрылком, а другие — например, перед парой теплообменников двигателя и кондиционера. В зависимости от модели автомобиля монтаж радиатора под ключ стоит от 9000 до 13 000 рублей.

Третьим будешь

На смену десятому семейству пришла серия CVT8. Это вариаторы третьего поколения. На нашем рынке оно представлено моделями JF016E и JF017E. Несмотря на полноценную смену поколения, новые вариаторы построены на базе прародителей.

Вариатор JF016E сменил «старичка» JF011E и унаследовал его моторную гамму. Среди его носителей, к примеру, Nissan Qashqai и X‑Trail новой генерации. Аналогично поменялись местами серии JF017E и JF010E — новый вариатор прописался под капотом свежих кроссоверов Nissan Pathfinder и Murano, а также Infiniti QX60/JX35.

Агрегаты третьего поколения отличаются друг от друга сильнее, чем предшественники. Усиление элементов вариатора JF017E для переваривания более высокого крутящего момента потребовало применения штифтового ремня (так называемой цепи), а у JF016E остался привычный пластинчатый.

Конструктивная основа семейства CVT8 двояка. На одном полюсе — упрощенное ради удешевления производства «железо» от десятой серии, а на другом — чрезмерное усложнение системы управления. И то и другое привело к заметному, в полтора-два раза, сокращению ресурса агрегатов. Однако вариаторы CVT8 сохранили ремонтопригодность. Стоимость их полноценного восстановления даже ниже, чем у представителей десятого семейства, и обычно не превышает 150 000 рублей.

Гидроблок — самый прихотливый узел CVT8. Производитель максимально сэкономил на «железной» основе и убрал шаговый электромотор, который на вариаторах десятого семейства управлял давлением масла для изменения передаточного отношения в конусах. Конструкцию гидроблока изменили, применив дополнительные соленоиды нового типа. Причем и здесь производитель пожадничал, выбрав более дешевые в изготовлении соленоиды, которые на выходе имеют разные параметры. Поэтому с новым вариатором или гидроблоком идет диск с индивидуальными калибровками для каждого клапана. Если не прописать их в блоке управления агрегатом, то вариатор будет работать некорректно либо машина вообще не поедет.

Закономерно, что такой мудреный гидроблок не всегда долго работает исправно. Давление масла в различных режимах выходит за допустимые пределы, и запускается цепная реакция. Металлическая пыль из-за проскальзывания ремня разносится по всей гидросистеме и убивает вариатор.

Ремонт неисправного гидроблока невозможен. Использовать бэушные/новые соленоиды или узел в сборе также не получится, потому что нельзя найти соответствующие калибровки. На разборке нужно покупать гидроблок вместе с блоком управления вариатором, и чтобы они обязательно были от одной машины.

В остальном особенности ремонта у вариаторов CVT8 и десятого семейства одинаковые. К примеру, в моделях JF016E и JF017E использован практически такой же масляный насос, поэтому возможна замена изношенного редукционного клапана.

НА УПРЕЖДЕНИЕ

В политике регламентного обслуживания давно сложилась неоднозначная ситуация. Компания Jatco предписывает обязательную периодическую замену масла в своих вариаторах, а автопроизводители частенько заявляют, что жидкость рассчитана на весь срок службы агрегатов. В этом вопросе представители дилерских и независимых техцентров единодушны: масло необходимо обновлять. Jatco рекомендует делать это через каждые 60 000 км в обычных условиях эксплуатации, а в тяжелых — еще и сокращать этот интервал. Такой подход гарантированно продлевает ресурс.

В вариаторах Jatco используется два масляных фильтра. Фильтр грубой очистки, расположенный в поддоне, при обновлении масла достаточно промыть. В зависимости от модели вариатора одноразовый бумажный фильтр тонкой очистки стоит в навесном теплообменнике или в отдельном корпусе в торце агрегата. Сервисмены советуют использовать только оригинальное масло. Все вариаторы Jatco очень чувствительны к неизбежному смешиванию жидкостей с разными пакетами присадок.

Когда вариатор начинает хандрить (появляются рывки, пинки, падает динамика разгона), бесполезно менять в нем масло в надежде исправить ситуацию. Обычно такие симптомы говорят о существенном механическом износе элементов и необходимости ремонта. При этом всяческие аварийные режимы работы вариаторов задействуются, когда дело уже совсем плохо (например, началась пробуксовка ремня). Важно не откладывать визит в сервис. Своевременное обращение иногда существенно снижает итоговую стоимость ремонта, поскольку удается спасти некоторые элементы.

Эволюция вариаторов Jatco подтверждает общую печальную закономерность: каждое новое поколение становится менее надежным. Утешает лишь то, что бóльшая часть вариаторов этой фирмы ремонтопригодна и пока еще остаются доступными новые агрегаты по разумным ценам.

Что такое вариатор (CVT) и как им пользоваться

Вариатор (CVT) — вид КПП, подразумевающий бесступенчатое изменение передаточного числа, что обеспечивает плавный разгон и снижение скорости без рывков, как это происходит в классическом «автомате». Такая «коробка» выделяется большей эффективностью, сниженным расходом горючего, отсутствием шума и постоянной тягой. Ниже рассмотрим, как появилась вариаторная КПП, из каких элементов она состоит, и как работает. Отдельно выделим виды, плюсы и минусы, а также советы по использованию такой трансмиссии.

История появления вариатора

Первопроходцем в вопросе изобретения «постоянно меняющейся трансмиссии» считается Леонардо да Винчи. Именно он придумал устройство еще в конце XV века. При этом официальный патент получен только через несколько столетий, что существенно затормозило развитие направления.

В середине XX века CVT (Continuously Variable Transmission) стали использоваться в мотоциклах, в еще спустя полвека они стали востребованы в авиации. Первую машину с вариатором выпустил производитель Daf в 1958-м. Используемые в то время механизмы имели низкий уровень надежности. Так, резиновые ремни быстро выходили из строя, а трансмиссия часто нуждалась в ремонте.

Через некоторое время инженер из Нидерландов Хуб Ван Дорн придумал ремень из стали, который придал системе большей надежности и позволил использовать вариаторную КПП на мощных автомобилях, а в 1980-х стартовал полноценный выпуск машины с такими коробками.

В течение длительного времени вариатор был существенно доработан. В частности, стали использоваться более качественные материалы, изменился диаметр, улучшилась гидравлическая составляющая, оптимизирован вопрос электронной части и т. д.

Устройство вариатора и принцип работы

Вариатор CVT работает за счет бесступенчатого изменения момента вращения в определенных пределах моментов. Это становится возможным, благодаря использованию следующих составляющих:

вариаторная передача;
устройство, обеспечивающее реверс, и необходимое для движения назад;
процессор для управления системой;
сцепление для передачи момента вращения и отсоединения КПП.

В роли последнего узла могут использоваться следующие виды сцепления:

центробежное;
гидротрансформаторное;
многодисковое мокрое;
электромагнитное.

Наиболее распространенным является гидротрансформаторный вариант, обеспечивающий плавность движения автомобиля и продлевающий срок службы КПП. Одним из слабых мест является риск перегрева механизма, из-за чего многие автовладельцы жалуются на зажигание соответствующей лампочки на приборной панели. Для снижения трения применяется масло CVT, обеспечивающее безошибочную работу устройства.

Основная контрольная функция ложится на управляющий блок. Именно он берет на себя задачу управления сцеплением, увеличения/уменьшения скорости, контроль редукторного механизма и работу реверса. Для корректной работы на электронный блок поступают данные от многих датчиков, контролирующих тормозную систему, давление в колесах, обороты мотора и т. д.

Принцип действия прост. Водитель выбирает режим движения с помощью ручки КПП, после чего начинает работать вариатор. Устройство само выбирает необходимое передаточное число с учетом скорости движения и нажатия на педаль газа. В этот момент происходит раздвижение или сближение шкивов, соединенных ременной передачей, и, соответственно, изменение передаточного числа.

Когда шкивы раздвигаются, ремень вращается с небольшим диаметром. Если сравнивать с МКПП, это характерно для максимальной скорости. В ситуации, когда устройства сдвигаются, ременная передача работает по максимальному диаметру. В результате машина движется медленно, как на самой низкой скорости для МКПП (первой).

Разновидности вариаторов

При использовании CVT необходимо понимать, что они бывают нескольких видов. Кратко рассмотрим особенности каждого из вариантов:

Клиновидный ременной. Конструктивно состоит из пары шкивов, объединенных клиновой ременной передачей. Шкив состоит из пары дисков-конусов, которые сближаются или отдаляются с помощью гидравлики и специального пружинного механизма. Конусы находятся под 20-градусным углом, что обеспечивает плавное перемещение с минимальным сопротивлением. Современные коробки вариаторы имеют ремни, изготовленные из стальных полос, отличающихся большей прочностью, минимальной шумностью и высокой степенью надежности.
Клиновидный цепной. По названию ясно, что в таких видах CVT применяется цепочка, которая сформирована из множества пластик. Передача момента осуществляется посредством фиксации со специальными дисками-конусами. В точках соприкосновения появляется высокая нагрузка, которая приводит к нагреву, что компенсируется за счет системы охлаждения. Такие устройства отличаются более высоким КПД, но в них нет реверса, что требует применения дополнительного устройства.
Тороидный. В таком типе вариаторной КПП не предусмотрено ни цепной, ни ременной передачи. Конструктивно устройство состоит из 2-х валов с зафиксированными между ними роликовыми механизмами. Скорость меняется посредством изменения позиции роликов, а сам момент передается, благодаря контакту рабочих участков. Такой тип CVT применяется реже всего, но именно этот тип считается наиболее перспективным.

Разница между вариатором и классической АКПП

Автовладельцы-новички часто не могут выбрать, что лучше —вариатор или автомат(обычная АКПП). В обоих случаях речь идет об автоматическом переключении скоростей, но принцип действия отличается. В отличие от CVT, который обеспечивает плавное изменение передач, в стандартной коробке-автомат процесс происходит ступенчато.

Конструктивно АКПП состоит из управляющего механизма (гидравлика, электроника), гидротрансформатора для сцепления и планетарной «коробки». Устройство работает следующим образом:

Мотор через специальные валы передает момент вращения на гидравлический трансформатор.
Происходит передача усилия на планетарное устройство.
Последнее получает сигналы от управляющего блока и включает нужную скорость.

Иными словами, в классической АКПП функцию сцепного устройства берет на себя гидравлический трансформатор. В отличие от рассмотренной выше коробки, ремень вариатора обеспечивает плавное изменение момента без малейших дерганий в момент переключения.

Достоинства и недостатки

При рассмотрении особенностей вариаторной КПП необходимо понимать ее слабые и сильные места.
К преимуществам CVT можно отнести:

Плавное изменение скоростного режима. В отличие от гидротрансформаторной коробки-автомат вариатор обеспечивает увеличение и уменьшение скорости без малейших толчков / рывков.
Повышенный срок службы мотора. При правильной эксплуатации, своевременной замене масла в вариаторе и выполнении других регламентных работ устройство обеспечивает плавную передачу момента на двигатель и тем самым продлевает его ресурс.
Более экономный расход горючего, благодаря высокому КПД механизма. В среднем коэффициент полезного действия больше на 7-10%, если сравнивать с классической коробкой-автомат.
Экологическая чистота механизма. В процессе работы вариаторная система выбрасывает в атмосферу меньше опасных компонентов (если сравнивать с другими «коробками»).
Быстрый разгон. Отсутствие рывков способствует экономии времени в момент набора скорости, что обеспечивает лучшую динамику для автомобиля.
Легкость управления. Достаточно выбрать нужный режим на ручке, чтобы начать движение.

Несмотря на преимущества, CVT имеет и ряд минусов:

Трудности обслуживания. Ремонт и замена вариатора — очень дорогостоящая операция, за которую берутся единицы мастеров. Иногда приходится обзвонить не одно СТО, чтобы найти подходящий вариант.
Высокая стоимость масла. Для заливки в CVT применяются специальные смазывающие составы, имеющие более высокую цену.
Раз в 100-150 тыс. километров требуется замена ремня, что является дорогим удовольствием.
Зависимость от электроники. Вариаторная КПП в процессе работы получает сигналы от многих датчиков. Если какой-то из них сбоит, система будет работать неправильно, а это ведет к необходимости ремонта вариатора и дополнительным расходам.
Сравнительно небольшой ресурс. Вариаторная коробка не любит большие нагрузки, поэтому выходит из строя быстрей МКПП. В частности, для нее может оказаться критичной буксировка в снегу или грязи.
Повышенный риск поломки из-за неправильной эксплуатации.

Производители постоянно работают над совершенствованием вариатора и устраняют недостатки. Многие слабые места, связанные с низкой надежностью, остались в прошлом. Но ресурс устройства во многом зависит от самого автовладельца и следования ряду правил.

Итоги

Вариаторные КПП — привлекательный вариант с позиции плавности хода, КПД, ускорения и расхода топлива. Но такой вид трансмиссии требует внимания в процессе обслуживания и правильной эксплуатации. Ошибки в вопросе применения могут привести к выходу из строя механизма, необходимости его ремонта или даже замены.

Принцип работы вариатора

Вариатор Nissan (Jatco)

Бесступенчатая трансмиссия (вариатор) отличается от других вариантов силовой передачи тем, что более эффективно реализует потенциал мотора в плане тяги. За счет этого увеличивается экономичность и снижается уровень выбросов. Важны также и другие параметры трансмиссии – ее надежность и ресурс. В статье речь пойдет о CVT японского бренда Ниссан.

Вариатор Nissan

Общие сведения о вариаторе
Как работает клиноременная бесступенчатая коробка?
Технические элементы клиноременной CVT
Бесступенчатые КПП Ниссан (Jatco)
CVT Nissan Qashqai j10, X-trail T31 (T32), Murano (Z50 и Z51), Teana
Вариатор Ниссан (Рено) для моторов малого объема
CVT8 для Qashqai j11, Х-Trail T32
Заключение
Видео

Общие сведения о вариаторе

Отличия вариатора от коробок иного типа кардинальные. Определяющая черта – способность подстраиваться под текущие условия, в которых находится движущийся автомобиль. Коробка также постоянно определяет нужное передаточное число. Диапазон передач ограничен конструктивными особенностями трансмиссии, но внутри него число вариаций практически бесконечно. Именно эта особенность способствует экономии топлива и оптимизации затрат энергии.

Существуют клиноременные и тороидальные вариаторы. Первые ставятся на большинство автомобилей. .

Как работает клиноременная бесступенчатая коробка?

Конструктивно клиноременная коробка CVT представлена двумя шкивами – ведущим и ведомым. Ведущий связан с двигателем авто, ведомый подключен к приводам колес. Соединение валов реализуется за счет ремня или цепи.

Схема работы клиноременного вариатора

Особенность шкивов состоит в том, что они выглядят как две половинки конической формы, направленные друг к другу своими вершинами. Расхождение и схождение конусов меняет диаметр единой конструкции.

Работа CVT выглядит следующим образом. Когда автомобиль начинает движение, мотор испытывает нагрузку. Для ее снижения конусы ведущего вала расходятся, диаметр уменьшается. На ведомом шкиве происходят обратные изменения – конусы сходятся, диаметр возрастает. В результате количество оборотов ДВС становится оптимальным.

Схема работы клиноременного вариатора

Увеличение скорости сказывается так: диаметр ведущего шкива возрастает, а ведомого – снижается. Тяговое усилие уменьшается, работа мотора оказывается плавной. За схождение/расхождение конических шкивов отвечает электронный блок управления (ЭБУ). Простота конструкции делает силовую передачу CVT более дешевой по сравнению с другими вариантами трансмиссий.

Технические элементы клиноременной CVT

К элементам клиноременного вариатора относятся:

Конструкция вариатора

сцепление, отвечающее за связь двигателя с трансмиссией;
гидротрансформатор;
конические шкивы;
соединительная цепь (ремень);
масляный насос, создающий нужное давление (в ряде случаев работа конусных элементов обеспечивается гидравликой или пружиной);
гидроблок, подающий масло к различным частям ведущего и ведомого валов;
фильтры;
радиаторы, забирающие тепло от коробки;
система управления, связанная с ЭБУ авто;
реверсное устройство.

Бесступенчатые КПП Ниссан (Jatco)

Автомобильный концерн Ниссан разработал коробки Jatco, которые стали ставится не только на модели бренда, но и на авто других производителей. На российском автомобильном рынке (вторичном) довольно много машин с вариатором фирмы Jatco, поэтому получить информацию о надежности КПП и их ресурсе несложно.

Вариатор Ниссан

Статистика официальных и независимых сервисных центров позволяет оценить надежность и ресурс вариаторов, стоимость и целесообразность ремонтных работ, доступность запасных частей.

При рассмотрении коробок упор будет сделан на CVT Ниссан Кашкай, другие модели также попадут в поле зрения. Это позволит ответить на вопрос о том, надежен ли вариатор Ниссан.

CVT Nissan Qashqai j10, X-trail T31 (T32), Murano (Z50 и Z51), Teana

Модели Jatco JF010E и JF011E представляют собой второе поколение бесступенчатых коробок. Вторая сочетается с бензиновыми ДВС на 2 и 2,5 литра, первая идет с мотором на 3,5 л. По конструкции отличий нет, на первом вариаторе лишь усилены элементы в расчете на более высокий крутящий момент.

Jatco JF010E

Вариатор JF011E ставился на кроссоверы Кашкай и Икс-Трейл предпоследнего поколения, а также на автомобиль Mitsubishi Outlander (две последние генерации). JF010E шел на кроссовер Мурано (Z50 и Z51) и седан Теана.

Надежность вариатора Кашкай не вызывает сомнений, поскольку рассматриваемое семейство КПП не отличается наличием характерных болячек. Ресурс составляет порядка 150-200 тыс. км. Как только срок службы CVT Nissan подходит к концу, его элементы уже имеют критический износ.

Плюс CVT заключается в их ремонтопригодности. Стоимость последнего составляет 150-180 тыс. рублей. Концерн выдает на рынок запчастей гидроблок или вариатор в сборе. Найти некоторые запчасти можно на рынке, другие поддаются ремонту. Новая бесступенчатая КПП стоит 200-230 тысяч. Если ресурс позволяет, нужно выбирать этот вариант.

Jatco JF011E

При сравнении с коробками первого поколения оказывается, что новая генерация уступает по ресурсу почти в два раза. Экономия на производстве и упрощение играют свою роль, что сказывается на надежности последних версий трансмиссий.

Вариатор Ниссан (Рено) для моторов малого объема

Атмосферные ДВС с малым объемом получили силовую передачу JF015E. Указанный CVT ставился на кроссоверы Кашкай, Каптюр, а также на Рено Флюенс с мотором на 1,6 литра. Конструктивная особенность вариаторов для ДВС малого объема – двухступенчатая планетарная передача. Уменьшенные в размере конусы были хороши в теоретическом смысле, на деле получилась конструкция, которая снижает собственный ресурс и сказывается на надежности.

Jatco JF015E

Отвечая на вопрос о том, сколько ходит вариатор Ниссан этого семейства, стоит отметить, что естественный износ элементов в силу непродуманности технических решений наступает раньше запланированного. Ресурс вариатора – до 120000 км пробега.

Ремонт коробки сводится к шлифовке ведущего и ведомого валов. Требования к оборудованию для шлифования и к опыту мастера высоки, поэтому жизнь отремонтированной детали может оказаться не долгой.

Вариатор Jatco JF15

Масляного насоса здесь такой же, как и на версиях JF010E и JF011E. В целом, можно сказать, что бесступенчатая коробка для малолитражных авто не блещет надежностью, имеет невысокий ресурс и склонна к поломкам.

CVT8 для Qashqai j11, Х-Trail T32

Серия CVT8 сменила десятое семейство вариаторов Jatco. Модели JF016E и JF017E имеют в качестве конструктивной базы технические решения своих предшественников. Унаследованными оказались и сочетания с моторами: коробка вариатор Х-Трейл и Кашкай – JF016E. На Мурано и Патфайндер пошла модель JF017E.

Jatco JF017E

По конструкции представители серии приобрели отличия. Коробкам под объемные двигатели понадобился штифтовый ремень, для авто с меньшим объемом было решено оставить прежний вариант – пластинчатый.

Неисправности вариатора Ниссан связаны с усложнением управляющей системы в тандеме с «железом» старой базы. Ресурс агрегатов снизился, надежность их встала под большой вопрос. Плюс конструкции – в ее ремонтопригодности. Восстановление работоспособности стоит 150000 рублей, что дешевле, чем это было раньше. Суть ремонтных работ аналогична той, что была характерна для вариаторов десятого семейства. Схожесть используемых насосов позволяет заменить вышедший из строя редукционный клапан.