зачем гидротрансформатор в вариаторе
Вариатор с гидротрансформатором: особенности и недостатки
Вариатор — одна из разновидностей автоматической коробки передач. От классической АКПП отличается большей плавностью переключения скоростей.
У вариатора нет передач, несмотря на наличие стандартных режимов работы D, R и др. Оптимальное значение передаточного отношения между двигателем и трансмиссией для каждой из стандартных передач подбирается индивидуально блоком управления. Это возможно благодаря особой конструкции — двух конусных шкивов, соединенных ремнем, которые могут сдвигаться и раздвигаться. У обычных АКПП значения для скоростей усредненные.
Вариаторы оснащены разными устройствами, выполняющими функции сцепления. Эксперты Моторпейдж разделяют мнение опытных автомобилистов, считающих вариатор с гидротрансформатором (гидроприводом, «бубликом») наиболее выгодным и эффективным. Такой тип конструкции устанавливается на престижных автомобилях.
Принцип работы
Гидропривод является промежуточным звеном между двигателем и КПП. Механизм соединен с коленвалом мотора и первичным (входным) валом КП. Задача «бублика» — передавать и усиливать крутящий момент от силового агрегата к коробке.
Вкратце о конструкции гидротрансформатора. Он состоит из двух основных металлических колес с лопастями — насосного и турбинного, между которыми есть реактор, аналогичный лопастному колесу, но меньше в диаметре. Все это помещено в герметичный корпус, а внутри «бублика» находится трансмиссионное масло.
Как гидротрансформатор взаимодействует с вариатором?
Коленчатый вал крутит «насос», а тот, вращаясь, направляет поток смазочной жидкости в «турбину». Она тоже начинает вертеться вместе с входным валом. От него усилие передается на ремень и шкивы коробки. А оттуда, через дифференциал, распределяется по ведущим колесам.
Что касается функции усиления крутящего момента, то это происходит следующим образом: трансмиссионное масло на обратном пути от турбинного колеса к насосному проходит через реактор. Он, благодаря форме лопастей, усиливает поток.
За движение задним ходом отвечает планетарный редуктор, состоящий из солнечной шестерни («солнца»), вокруг которой расположены сателлиты. Они крепятся к планетарному водилу (металлическое плоское кольцо) и со стороны, противоположной «солнцу», упираются в коронную шестерню. Когда солнечная шестерня крутится вместе с сателлитами, но тормозится водило, то «корона» меняет направление вращения, и авто едет задним ходом.
Достоинства вариатора с гидротрансформатором:
Примечание! Несмотря на заключительное преимущество вариатора с гидроприводом, эксперты Motorpage.ru не рекомендуют использовать для бездорожья автомобиль с данным КПП.
Недостатки вариатора с гидротрансформатором:
Несмотря на имеющиеся минусы, вариатор с «бубликом» — хорошее решение АКПП. Недаром же именно такую коробку выбирают для дорогих авто.
«Бублик», убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят
Гидротрансформатор, он же «бублик» (прозвище пошло от его формы), является непременным атрибутом любого «настоящего автомата». Не обходятся без него и мощные вариаторы, и даже в преселективную АКПП его поставили на некоторых моделях Honda (например на Acura TLX), чтобы обеспечить мягкость движения на малой скорости. И иногда он выходит из строя.
Казалось бы, это чисто гидравлический узел и ломаться там нечему, разве что протечь может… Но нет, современный гидротрансформатор много сложнее в устройстве, чем картинка в старом учебнике и скорее является узлом с ограниченным сроком службы, после чего должен пройти процедуру восстановления. Что же с ним происходит, что у него внутри и как это починить?
Как устроен «бублик»?
Основной задачей гидротрансформатора всегда было преобразование крутящего момента и оборотов: он работает как гидравлический редуктор, который умеет снижать обороты и повышать крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. Основана его работа на передаче энергии через поток жидкости — в данном случае трансмиссионного масла, которое мы все знаем как ATF (automatic transmission fluid).
Коленчатый вал мотора связан с насосным колесом, которое разгоняет жидкость и отправляет ее на турбинное колесо. Турбинное колесо в свою очередь связано с коробкой передач. Жидкость раскручивает турбинное колесо и отправляется обратно на насосное. Но перед этим она попадает на лопатки направляющего аппарата, выполненного в виде колеса-реактора, которые ускоряют поток жидкости и направляют его в сторону вращения.
Таким образом поток жидкости ускоряется до тех пор, пока скорости вращения насосного и турбинного колес не выравниваются, и тогда гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, при котором преобразования крутящего момента не происходит, а направляющий аппарат начинает свободно вращаться, не мешая току жидкости.
Чем больше разница скоростей вращения турбинного и насосного колес, тем больше ускоряется ток жидкости, но при этом она начинается нагреваться, а КПД гидротрансформатора падает — больше энергии уходит в нагрев. Когда же скорости вращения колес выравниваются, то в передаче момента через жидкость с большими потерями смысла нет.
Поэтому со временем в гидротрансформаторы стали внедрять элементы обычного фрикционного сцепления, основанного на трении. Называется это блокировкой гидротрансформатора. Суть блокировки — в соединении входного и выходного валов, чтобы передавать момент напрямую. Без нее старые машины с АКПП, как говорится, «не ехали».
На самых старых конструкциях блокировка срабатывала автоматически, за счет давления рабочей жидкости, но с появлением АКПП с электронным управлением функция стала управляться отдельным клапаном. Говорить же о способах реализации блокировки нужно в отдельной статье, потому что их великое множество. Но смысл один — соединять валы и временно исключать из цепочки передачи крутящего момента трансмиссионное масло.
А вскоре на фрикционы блокировки возложили задачи, сходные с задачами обычного сцепления механической КПП — при разгоне они немного смыкались, пробуксовывая и помогая передавать крутящий момент, а сама блокировка стала срабатывать очень рано, чтобы уменьшить потери в гидротрансформаторе. Собственно, современные гидромеханические «автоматы» уже нельзя назвать классическими — это уже некий гибрид.
И чем мощнее становились двигатели, тем сильнее нагревалась жидкость в ГТД, тем сложнее было обеспечить его охлаждение, и тем больше работы по передаче крутящего момента старались переложить на сцепление блокировки.
Что ломается в гидротрансформаторе?
Раз есть сцепление внутри «бублика», значит, оно изнашивается — вечных фрикционных пар не бывает. К тому же продукты их износа загрязняют внутренности ГТД, поток горячей жидкости с абразивом «выедает» металл лопаток и других внутренних частей. Также потихоньку стареют, выходят из строя от перегрева или просто разрушаются уплотнения-сальники, а иногда выходят из строя подшипники или даже ломаются лопасти турбинных колес.
Продукты износа фрикционной накладки попадают и в саму АКПП, ведь охлаждение ГТД идет прокачкой масла через насос коробки и общий теплообменник. А в гидроблоке АКПП (о нем нужно рассказывать отдельно) есть еще много разных мест, где грязь может что-то забить или жидкость может проточить лишние отверстия, повредить соленоидные клапаны, замкнуть проводники…
В общем, со временем ГТД становится основным источником «грязи» в АКПП, которая обязательно выведет ее из строя. У некоторых АКПП проблема осложняется тем, что материал накладок «приклеен» к основе, и по мере износа в жидкость начинают попадать клеющие вещества, ускоряя процессы загрязнения в разы.
Таким образом, поживший «бублик» нужно менять или ремонтировать, пока он не сломал всю коробку передач. К слову, старые АКПП, у которых блокировка срабатывала редко, только на высших передачах или ее не имелось вовсе, имеют заметно большие интервал замены масла и ресурс.
Наиболее печальный случай
К чему это приводит, можно увидеть на примере широко распространенной 5-ступенчатой АКПП Mercedes 722.6. Она ставилась на несколько десятков моделей Mercedes-Benz, Jaguar, Chrysler, Dodge, Jeep и SsangYong c 1996 года и ставится по сей день.
В этой коробке передач гидротрансформатор блокируется на всех передачах, и специальный клапан регулирует его прижатие. Даже при плавном разгоне включается частичная блокировка, а при резком блокировка включается почти сразу. Машина получается экономичной и динамичной.
АКПП типа вариатор (CVT) — принцип работы, слабые места. Инструкция — как «убить» вариатор.
Автомобилей с вариаторами все больше на наших улицах. Этот тип трансмиссии имеет свои сильные и слабые стороны по сравнению с классическим гидро автоматом. CVT — трансмиссия проще и дешевле в производстве. «Переключение передач» — бесступенчатое. Хотя на самом деле — в вариаторе — нет «ступеней». Происходит плавное изменение передаточного числа.
Кратко рассмотрим устройство современного вариатора.
Упрощенно, большинство современных клиноременных вариаторов включают в себя механическую часть, которая состоит из двух раздвижных конусных шкивов и металлического клинового ремня. Именно поэтому такой вариатор называют клиноременным. Передаточное число трансмиссии изменяется за счет сдвигания/раздвигания шкивов. Также, к механической части относится механизм переключения заднего хода.
Типичный вариаторный ремень показан на фото ниже
Ремень состоит из пакета стальных лент и надетых на них металлических пластин. В результате получается гибкая ременная передача.
Для понимания принципа работы вариатора, для начала — вспомним… велосипедную цепь. Крутим педалями большУю шестерню, вращение передаётся на малую шестерню. И при этом, малая шестерня вращается быстрее, пропорционально разнице в диаметрах шестерен.
В варианторе — два шкива, между которыми натянут ремень. Шкивы могут менять диаметр вращения по которому проходит ремень. Таким образом — можно менять передаточное отношение между ведущим и ведомым валами.
Диаметр вращения ремня на каждом из валов — меняется плавно. Если конусы ведущего вала — СЖИМАЮТСЯ — ремень перемещается к внешней стороне своеобразного шкива. При этом — шкивы ведомого вала — раздвигаются. И наоборот.
Ремень — наборный, состоит из стальных пластин. Передача вращения от шкива к ремню происходит за счет ТРЕНИЯ стальной поверхности шкивов о боковую поверхность стального наборного ремня.
Как показывает практика, самым слабым узлом вариатора является ремень. на втором месте — шкивы.
В процессе работы ремень испытывает большие нагрузки. Именно поэтому некоторое время назад вариаторы устанавливали в основном на микролитражки. Со временем ремни стали надежнее.Но часть конструктивных особенностей — устранить нельзя по определению. Например, ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных.
Другими словами, при сильных рывках в трансмиссии он может порваться, что нередко и происходит. На фото ниже показан порванный ремень. Видим, что от повышенных нагрузок рвутся боковые стальные наборные ленты, и ремень рассыпается.
Ремень вариатора не любит резких динамических нагрузок, особенно знакопеременных, т.е. различных рывков в трансмиссии. Такие рывки возникают при резком старте, при пробуксовках, раскачке вперед-назад и т.д.
Так как обрыв ремня происходит во время работы трансмиссии, элементы ремня тут же попадают в движущиеся детали трансмиссии, и владельцу очень повезет, если на шкивах при этом не образуются задиры, а приводные валы не заклинит. Ниже показаны детали порванного ремня внутри вариатора.
Компания ZFcenter выражает благодарность нашему подписчику petrovich35 за основную идею и материалы для данной статьи.
Меняйте масло вовремя, не доводите до критического износа, и будет Вашей коробке счастье!
Надеемся, статья была интересной и познавательной.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить интересную и полезную информацию!)
Капитальный ремонт АКПП BMW, Audi, Land Rover, Jaguar, Volkswagen, Jeep, Cadillac, Infiniti, VOLVO, Renault, TOYOTA. Бесплатная диагностика АКПП. Онлайн консультации. Бесплатная эвакуация.
Москва
Наша страница на DRIVE2:
Комментарии 65
Ремень в вариаторе по сути конечно не растягивается в полном смысле этого слова. Но износ элементов цепи может приводить к некоторому удлиннению. Но основная проблема не эта. основное — изменение силы сжатия конусов что приводит к пробуксовке
Забыл написать главное) может я пропустил, но передача момента осуществляется не как у велосипеда, там цепь да тянется, в современных вариаторах ремень толкает ведомый конус! Так что рястягиватся ничего не может!
Боюсь вариаторы как змей. Ну их … хоть цепные, хоть ременчатые. Гидротрансформатор соленоидами надёжней их
вариатор зло!
никчемная трансмиссия на которой ничего нельзя, береги ее и относись как к целке, прогревай на холодную не наваливай, не перегревай, долго на одной скорости по трассе не ездий, не буксуй никого не дергай прицепы не таскай на бортик задним ходом особенно не запрыгивай, с места резко не стартуй
да нафиг такая коробка нужна? ну да пенсам или бабам по супер маркетам ездить сойдет на тачках типа матиз
но на кой хрен эти варики на паркетники суют я не понимаю
Побуксовал в снегу, теперь по резком старте или пробуксовки появляется резкий шум в вариаторе, я бы сказал даже скрежет((( ремень или гидроблок? Вариатор к310 и к чему готовиться?
если скрежет из вариатора — то точно — ремонт как минимум.
Критический износ = кап ремонт 🙁
А что меняют при кап ремонте
В вариаторе — почти наверняка — замена конусов, ремня, ремонт насоса.
На мой взгляд, логически, если при трогании дикая вибрация, значит износ конусов в виде задиров, и соответственно ремня…а вообще когда разгоняется вибрация исчезает? И конечно если задаёте такой вопрос, значит даже зная причину и детали износа, вы их своими силами не устраните, а значит вам в сервис по любому.
подшипники конусов наверно хана
Купил машину с поломанной АКПП, решил туда залезть, пакет фрикционов драйв был сгоревшим, и основной конус заклинил, после замены конуса и полного пакета фрикционов, помыл гидроблок клапана не подклинивали, все вроде гуд, дунул в конус компрессором конус и поршень с пакетом драйва работали, собрал все, и поставил на авто, до ремонта авто двигалось назад при R, а при драйве долго думало и всеравно двигалось как надо, давление тогда я не видел, после ремонта машина на всех скоростях движется в одну сторону, на приборе показывает при переключении все правильно но едет в одну сторону при N, R, D, P, что случилось до ремонта все норм, после капец масляный насос разобрал, задиров нет, визуально все нормально. Если есть мануал у кого нибудь помогите найти проблему
Делаю всё по инструкции, пробег 215к коробка жива)
На сколько простой или сложный акпп?
Дело не в сложности а в знаниях так сказать. Если Мастер имеет опыт — любо ремонт будет не сложный с точки зрения понимания.
Если отремонтировать 3х ступку акпп ходить будет или лучше контактную купить?
Лучше искать б/у. Будет гораздо дешевле, тем более что ремонт будет дороже и может все равно потребовать покупки донора.
«Вариатор» — еще один несостоявшийся могильщик «гидроавтомата»
Про классическую «механику» я уже трындел, классический «автомат» тоже не обошел вниманием. Ну, дык, это — два наиболее распространенных вида трансмиссии. Остальные, по-идеи, уже — частности. Хотя… некоторые «частности» порой вырастают в «тенденции». Одна из таких — «вариатор», которым нынче не редко комплектуется агрегатная часть автомобилей. Итак, трындю.
Спасибо автору «Джоконды»
«Вариатор», а точнее, трансмиссия CVT, в общем-то, весьма продвинутый вариант «коробки». В результате того, что наибольшее распространение он стал получать только в последние годы, многие полагают, что это новое решение инженерной мысли. Однако принцип действия главного узла, который используется сейчас в CVT – Continuously variable transmission (постоянно изменяющейся трансмиссии) был описан еще… в 1490 году (!) великим Леонардо да Винчи. Правда, воплощения этой идеи в автомобиле пришлось чуть-чуть подождать — 468 лет.
В 1958 году вариаторный принцип набора скорости был применен в КПП легкового автомобиля марки DAF (тогда известный производитель грузовой техники еще «баловался» и выпуском легковушек). CVT стал применяться заводчанами в нескольких серийных моделях, и очень заинтересовал оригинальностью конструкции других производителей – как европейских, так и японских. Конечно, в первые «вариаторы» страдали многими «детскими болезными» в плане технических решений и надежности узлов. А потому понадобилось еще несколько лет инженерных изысканий, чтобы довести «коробку» «до ума».
Наиболее активно такой доводкой занялись японцы, в те годы успешно перехватывающие все новое и прогрессивное. Итогом этого стало появление в 1990 году на рынке США Subaru Justy GL, оснащенной CVT.
С того момента, надо отметить, совершенствования данной КПП не прекращаются до сих пор. И сегодня, пожалуй, нет ни одного солидного автопроизводителя, в линейке моделей которого, не присутствует автомобиль с вариаторной коробкой.
Типы «вариаторов»
Понятно, что задача любой коробки передач состоит в поддержании оборотов двигателя в том диапазоне, в котором будет обеспечиваться наиболее динамичное и в тоже время экономичное передвижение. Потому, что «механика», что «автомат» — постоянно переключают передачи, не давая двигателю выйти за пределы допустимых обротов в «красную зону». У «вариатора» же с этим вообще нет никаких проблем, поскольку в его конструкции передачи попросту отсутствуют. Набор скорости или ее снижение происходит без каких-либо рывков и толчков – ведь переключений-то нет! Это достигается за счет постоянно изменяющихся при работе узлов. Каких? А это – смотря о каком типе вести разговор. Дело в том, что, несмотря на свою относительную «молодость», уже существует, как минимум, три основных конструкции CVT — клиноременная, тороидальная и гидростатическая.
«Вариатор» «в разрезе»
1. Наиболее распространен первый тип — клиноременный. Основной узел клиноременного «вариатора» – два шкива и ремень, передающий вращение от ведущего шкива к ведомому. В зависимости от условий движения, с помощью центробежной силы, гидравлического давления или натяжения пружин между частями этих шкивов расстояние постоянно изменяется. Если посмотреть на поперечное сечение шкива, то можно увидеть две плоскости, угол между которыми составляет примерно 40º. Между этими плоскостями вращается ремень клиновидной формы (форма клина обеспечивает наибольшее трение и делает невозможными проскальзывание и потерю тяги). Когда расстояние между частями шкивов – конусами – увеличивается максимально, ремень «спускается» к наименьшему диаметру конструкции, и вал, на который насажен шкив, вращается быстро. Когда же части шкива максимально сближаются, ремень «выталкивается» на самый большой диаметр делительного конуса, и вращение вала становится медленным. Когда один шкив увеличивает радиус, другой, соответственно, уменьшает свой радиус, чтобы поддерживать необходимое натяжение клинового ремня.
Ведущий шкив еще называют входным – он связан с коленчатым валом двигателя, через него вращательная энергия двигателя передается в трансмиссию. Ведомый вал именуют выходным. Он передает преобразованную им энергию карданному валу или приводам. Расстояние между центром шкива и местом контакта желоба и ремня называется радиусом основания делительного конуса.
Соотношение радиусов основания делительного конуса входного шкива к выходному определяет передаточное число. Для поддержания оборотов двигателя в «зеленой» зоне параметры CVT могут оказаться абсолютно любыми – вот почему теоретически число передач в нем равно бесконечности.
Замечу, самое узкое место в трансмиссии CVT – ремень. Именно из-за его быстрого износа данная КПП не могла набрать популярности в былые годы. Но однажды разработчики додумались заменить резиновый ремень металлическим, представляющим собой тонкие пластины из высокопрочного металла скрепленные рядами стальных лент, число которых обычно 9 или 12. И все сразу стало гораздо долговечнее. Причем, что интересно, металлический ремень в сравнении с резиновым работает заметно тише.
А не так давно инженеры Bosch представили еще более «многозвеньевый» и в тоже время более прочный «ремень», который теперь вытесняет в «вариаторах» все предыдущие решения.
2. Тороидальный тип CVT менее популярный, чем клиноременный. Принцип его действия точно такой же, как и в предыдущей конструкции, но аналогом ремня являются ролики или колеса, перемещающиеся относительно двух дисков, находящихся на одной линии и являющихся аналогами шкивов. Ролики вращаются перпендикулярно дискам, а для плавного изменения передаточного отношения они могут параллельно проворачиваться вокруг своих осей. То есть передаточное число изменяется за счет поворота роликов: если ролики касаются ведущего диска в наиболее узкой области (возле его центра), то с ведомым диском они, соответственно, «контачат» в самой широкой его части и передают максимальный крутящий момент при минимальной скорости.
3. Третий тип «вариатора» — гидростатический отличается от принципа действия первых двух. Главными элементами гидростатической CVT являются ведущий и ведомый гидростатические насосы, соединенные шлангами или трубками. Ведущий насос преобразует энергию вращения двигателя, получаемую от коленвала, в поток жидкости. Эта жидкость поступает во второй насос, который преобразует полученную энергию потока жидкости обратно во вращательное движение, но в уже преобразованное им.
В эксплуатации
Был момент, когда автопроизводители довольно крепко увлеклись «вариаторами», и на миг показалось, что классические АКПП будут вскорости отправлены на свалку. На миг, потому что все быстренько встало на свои места. Чуть позже эту же попытку спихнуть ветерана попробовала сделать коробка DSG, но обломалась даже еще круче.
Ведь в чем Главное Преимущество CVT? В отсутствии каких-либо провалов при переключении скоростей, поскольку и самих-то переключений здесь нет. При наборе скорости динамику обеспечивает изменяющийся «вариатор», а не раскручивающийся до запредельных оборотов двигатель.и вряд ли еще какой-то вариант КПП сможет демонстрировать такую эластичность.
Отсюда и еще два преимущества – экономия топлива и лучшая экологичность.
А еще, если сравнивать с классическим «автоматом», то, например, при подъеме «в горку» автомобиль с обычным АКПП заметно теряет в динамике – коробке требуется время для адаптации к изменившимся условиям движения. А вариаторному агрегату никакой адаптации не требуется.
А теперь о грустном. Хоть застрелись, но владельцу автомобиля с CVT никогда не выиграть «светофорные гонки». Да и вообще, не показать динамики, отличной от «пенсионерской езды». И когда владелец с пеной у рта доказывает, что его вариаторная машка только что «сделала» кого-то с перекрестка, знайте — этот кто-то был МАЗ, груженый бетонными плитами.
И, несмотря на то, что в отличии от гидроавтоматических КПП, «вариатор» не «задумывается» с переключением скоростей, а сразу реагирует на педаль газа, планировать обгон на трассе придется также загодя, а то можно не успеть, как и не успеть «скачком» перестроиться из ряда в ряд в плотном городском трафике.
А все потому, что трансмиссия CVT конструктивно не позволяет резко переложить на нее с двигателя всю мощь крутящего момента, никакой самый технологически продвинутый и особо крепкий ремень не сдюжит.
Собственно, отсюда и еще одна преграда, которую автопроизводителям преодолеть пока не удается: вариаторные АКПП все еще недоступны для мощных или тяжелых авто.
Ну, и немалую роль играет субъективный фактор: далеко не всем нравится разгон машины с зависшим на одной ноте двигателем — отсутствует само ощущение разгона. Потому некоторые разработчики начали городить занятный огород — наделять CVT способностью эмулировать легкие толчки на определенных скоростях и даже создавать акустический эффект провалов и раскручиваний.
Нельзя, конечно, обойти стороной и вопрос надежности. Если за «вариатором» следить так, как это оговорено регламентом, и эксплутировать в тесной дружбе с головой, то тогда этот агрегат прослужит немалый срок, хотя, он не идет не в какое сравнение с долгожитием и надежностью классического «автомата». А вот ремонт CVT, особенно с учетом того, что у нас специалистов по этой трансмиссии — «днем с огнем…», может вылезти в такую сумму, что дешевле поискать контрактный экземпляр на замену. Вот только никто не даст гарантии, сколько этому контрактнику «жить» осталось. Вариант замены на новую CVT в подержанном авто вообще не рассматриваем.
Что же касается конструкции классических АКПП, то сегодня наблюдается интересный процесс – они стали приближаться к характеристикам «вариаторов». Это достигается посредством разбиения передач на более «мелкие» ступени. Нынче уже и восьмиступенчатая автотрансмиссия — далеко не редкость, несмотря на явную дорогивизну решения. Зато такие «коробки» обеспечивают уже почти незаметное переключение и, что важно, наиболее эффективную динамику.
Но, ясен перец, что борьба за первенство в рядах «альтернатив механике» еще не закончена. И очень даже может быть, что какое-то новое, наконец-то, действительно надежное и прогрессивное решение вдруг сделает именно «вариатор» главным по «автоматам».