Бесступенчатая трансмиссия или вариатор — это тип коробки передач, который позволяет плавно менять соотношение скоростей между двигателем и колёсами транспортного средства. Вариатор описывают как полностью автоматизированную, односкоростную и безредукторную трансмиссию.
Более простые вариаторы используются в различном моторизованном оборудовании, таком как электроинструменты и небольшие транспортные средства, такие как мотороллеры и тележки для гольфа. Однако достижения в области инженерии и технологий сделали вариаторную коробку передач перспективной альтернативой традиционной АКПП и в более крупных автомобилях.

Общий принцип работы

Чтобы понять преимущества и недостатки бесступенчатой трансмиссии, сначала важно понять, как работает этот тип АКПП.
В отличие от традиционного «автомата» или механической трансмиссии, вариатор не имеет физических планетарных шестерён или блокирующихся зубчатых колёс. Вместо этого, наиболее распространённый тип вариатора работает на системе ремня и шкива, которая обеспечивает плавное переключение между высшей и низшей передачами и изменение передаточного числа.
Обратите внимание, что, хотя вариатор не имеет физических шестерён, термин «шестерня» обычно используется для обозначения отношения скорости вала двигателя к скорости ведущего вала.
Внутри вариатора находится резиновый или металлический ремень, который соединяет два шкива — входной или «ведущий» и выходной («ведомый»). Этот ремень также позволяет передавать механическую энергию между двумя шкивами. Ведущий шкив — это та точка, где энергия двигателя поступает в трансмиссию, а ведомый шкив передаёт её на ведущий вал.
И ведущий, и ведомый шкивы состоят из двух подвижных пластин, которые могут смещаться ближе или дальше друг от друга, увеличивая или уменьшая радиус. Когда один шкив увеличивает свой радиус, другой уменьшает, чтобы соединительный ремень оставался натянутым. Относительные изменения радиусов этих двух шкивов создают бесконечное количество передаточных чисел.
Ведущий шкив с малым радиусом и ведомый с большим соответствуют нижней передаче. С другой стороны, когда ведущего шкива увеличивается, а малого — уменьшается, получается более высокая передача. Эти взаимодействия между двумя шкивами позволяют использовать почти бесконечное количество комбинаций.
Другие разновидности вариатора не состоят из ремней и шкивов. Например, тороидальные вариаторы изготавливаются из дисков и силовых роликов. Тем не менее эти компоненты работают по аналогии с системой ремня и шкива.

Преимущества вариатора

Одним из преимуществ CVT является то, что он легче и проще по сравнению с традиционной автоматической коробкой передач и «механикой». Помните, что внутри типичного вариатора нет набора планетарных шестерён. Благодаря этому конструкция отличается компактностью, что делает CVT идеальным выбором в качестве трансмиссии для небольших и лёгких автомобилей.

Плавное ускорение

Как в традиционной автоматической, так и в механической трансмиссии переключение передаточных чисел осуществляется пошагово. Поэтому в момент переключения между разными передаточными числами могут возникать толчки или внезапные рывки. С другой стороны, вариатор меняет передаточное число непрерывно и плавно, а не ступенчато. Это обеспечивает более плавную работу и более быстрое движение.
Ещё одним преимуществом вариатора является то, что он позволяет двигателю почти сразу же набирать обороты, обеспечивая максимальный крутящий момент.
CVT также исключает сбои передач при замедлении транспортного средства, например, при движении в гору. Кроме того, традиционная АКПП не всегда корректно работает, когда автомобиль находится под большой нагрузкой. Вариатор же может почти сразу определить точное передаточное число, обеспечивая тем самым бесперебойную мощность.

Топливная эффективность

Соотношение между частотой вращения вала двигателя и частотой вращения карданного вала в вариаторе постоянно меняется. Кроме того, помимо механических компонентов, вариатор также имеет датчики, позволяющие поддерживать двигатель в оптимальном диапазоне мощности независимо от того, насколько быстро или медленно движется автомобиль. Это означает, что вариатор более экономичен, чем традиционная автоматическая или ручная трансмиссия, особенно во время движения в режиме старт-стоп или когда транспортное средство постоянно меняет скорость.
Датчики, встроенные в вариатор, обеспечивают минимальный расход топлива. Двигатель, по сути, работает с оптимальной скоростью независимо от скорости вращения колёс. Другими словами, непрерывно меняя и балансируя передаточное число или отношение скорости вала двигателя к скорости приводного вала, вариатор обеспечивает использование наиболее подходящего количества энергии от сжигания бензина или ДТ.

Недостатки бесступенчатой трансмиссии

Автомобиль, оснащённый вариатором, может дать совершенно новые впечатления от вождения. Это один из недостатков бесступенчатой трансмиссии. Водитель, привыкший использовать традиционную механическую коробку передач или АКПП, не почувствует ускорение двигателя в автомобиле с вариатором.
В частности, причиной для беспокойства могут быть шумы. Обычно при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя возникает устойчивый звук, напоминающий пробуксовку сцепления или отказ коробки передач. Хотя этот звук является нормальным явлением для вариатора, обычно он свидетельствует о механической проблеме, лежащей в основе традиционной АКПП.
Некоторые водители могут также подумать, что автомобиль с вариатором ездит медленнее, хотя это не так. Это связано с тем, что в традиционной АКПП при полном нажатии педали акселератора происходит внезапный скачок мощности. Водитель это чувствует. В вариаторе, напротив, увеличение мощности при нажатии на педаль акселератора происходит очень плавно, хотя и быстро.
Ещё один недостаток вариатора — стоимость. Транспортные средства, оснащённые этим типом трансмиссии, обычно дороже, чем их аналоги с «автоматом». Это связано со стоимостью конкретных компонентов и особенностями процесса производства. Оплата за использование патентов также увеличивают производственные затраты.
Затраты на техническое обслуживание и ремонт также могут быть высокими. Замена вариатора может стоить от 3 до 5 тысяч долларов США. Также стоит отметить, что вариатор не работает так долго, как обычная АКПП. Кроме того, всякий раз, когда вариатор выходит из строя, его обычно необходимо заменить. Это связано с тем, что отдельные компоненты могут быть очень дорогими или конкретный неисправный компонент может быть трудно, а подчас и вообще невозможно найти.

Резюме

Преимущества бесступенчатой трансмиссии или вариатора в основном объясняются тем, что у него нет физических передач, в отличие от традиционной АКПП или МКПП.
Основные преимущества вариатора заключаются в топливной экономичности в сочетании с механической эффективностью, поскольку он непрерывно работает с наиболее идеальным передаточным числом при различных сценариях вождения и дорожных условиях. Все эти достоинства обеспечивают комфорт и простоту использования для водителей автомобилей.
Вышеупомянутые недостатки бесступенчатой трансмиссии минимальны по сравнению с её преимуществами. Тем не менее владельцы транспорта и водители должны учитывать затраты на техническое обслуживание и ремонт, связанные с обслуживанием вариатора.