Лестница без ступенек

Раньше все было проще. Любишь комфорт и спокойствие — выбираешь авто с автоматической коробкой передач. Предпочитаешь работать «ручкой», не устраивают медлительность «автомата» и более высокие эксплуатационные расходы — покупаешь традиционную «механику» и радуешься жизни. Но технологии не стоят на месте, и вот уже некоторое время на рынке присутствуют бесступенчатые вариаторы. Что это? Как это? И зачем? Попробуем разобраться.

На самом деле, бесступенчатые вариаторы дебютировали в автомобильном мире достаточно давно — в далеком 1958 году. Первым автомобилем с бесступенчатым вариатором был DAF 600. Его трансмиссия получила название Variomatic и использовала клиноременный вариатор. В последующие годы бесступенчатая трансмиссия особой популярности не добилась, и так и не смогла создать достойную конкуренцию для обычных «автоматов» и механических коробок передач.

DAF 600 - первая машина с вариатором

И все-таки спустя много лет идея бесступенчатой трансмиссии вновь стала будоражить умы пытливых инженеров, к тому же современные технологии позволили поднять вариаторы на новый уровень — как в плане надежности, так и в плане динамических показателей и расходов на эксплуатацию.

Принципиальное устройство и различные типы вариаторов

В типичном случае вариатор состоит из 1-2 ременных передач, каждая из которых включает по 2 шкива. Каждый шкив , в свою очередь, образован 2 коническими дисками, которые способны смещаться относительно друг друга. Конические диски, совмещенные верхушками 20-градусных конусов, образуют между собой желобок. В желобке располагается ремень, соединяющий шкивы. Когда диски одного шкива раздвигаются — ремень опускается на дно желобка, а когда сдвигаются — поднимается выше. Сечение ремня — конической формы, сам ремень состоит из множества соединенных друг с другом металлических пластин.

Что же в итоге? Один шкив размещен на ведущем валу, а второй — на ведомом. Изменение передаточного числа происходит путем изменения диаметра шкивов — как ведущего, так и ведомого. При этом, если ведущий шкив имеет минимальный диаметр (конические диски максимально раздвинуты), то ведомый в это время наоборот — максимального диаметра. При разгоне и увеличении оборотов двигателя диаметр ведущего шкива увеличивается, а ведомого, соответственно — уменьшается.

Фиксированных передач здесь нет, за счет чего разгон получается плавным и лишенным привычных рывков при переключении. Раскручивать двигатель для перехода на более высокую передачу в случае с вариатором также не приходится. Двигатель работает на постоянных оборотах, а благодаря изменению диаметра шкивов меняется передаточное число и происходит разгон автомобиля. Да, это немного странно — ведь водитель привык «слышать» разгон собственного автомобиля, а в данном случае даже при увеличении скорости из-под капота будет доноситься монотонное звучание двигателя.

Описанная выше конструкция бесступенчатой трансмиссии, когда для сопряжения ведущего и ведомого шкива используется клиновидный (по форме поперечного сечения) ремень называется клиноременным вариатором.

Тороидный вариатор — еще один распространенный тип вариатора — отличается как раз отсутствием клиновидного ремня. Такой вариатор представляет собой два расположенных на одной оси диска, между которыми располагаются металлические шарики (ролики). Диски аналогичны по функциям шкивам клиноременного вариатора. Изменение передаточного числа в данном случае происходит за счет смещения шариков и изменения радиуса их контакта с поверхностями дисков. Крутящий момент в тороидном вариаторе передается за счет сил трения шариков о поверхности дисков. За перемещение шариков отвечает гидравлический привод.

Тороидный вариатор Nissan

В настоящее время вариаторы такого типа использует компания Nissan, чья модель тороидного вариатора еще в 1999 году была удостоена звания «Технология года». Устроен тороидный вариатор возможно не слишком сложно, но особенность функционирования системы (повышенное трение между компонентами) диктует применение самых современных и устойчивых к износу материалов. Что в свою очередь сказывается и на стоимости всей системы — она получается недешевой.

Помимо всего прочего, в конструкцию типичного вариатора входит планетарный редуктор и блок управления. Первый обеспечивает возможность движения задним ходом, ведь сам по себе вариатор (в силу особенностей строения) на это не способен. Устройство и принцип работы планетарного редуктора полностью аналогичны таковому в автоматической коробке передач. Что же касается блока управления, то он представляет собой набор микросхем, который управляет работой всей системы (регуляция движения шкивов, управление сцеплением и планетарным редуктором).

Ну а высший уровень контроля за вариатором все-таки доверен водителю — в салоне автомобиля присутствует традиционный рычаг переключения передач.

Что же получается в итоге?

Идея была хороша — максимально эффективно использовать мощность двигателя, изменяя его обороты в зависимости от нагрузки. Вариатор должен был подбирать эти самые обороты, для того, чтобы двигатель постоянно работал в оптимальном режиме для каждой конкретной ситуации. Что подразумевается под оптимальным режимом? Очевидно — максимум крутящего момента для максимума динамики и минимума расхода топлива.

Заодно, бесступенчатый механизм работы призван был избавить водителя и пассажиров от ощущений переключения передач (видимо, кого-то из отцов изобретения слишком беспокоили толчки при переключении передач, а может — резал слух изменяющийся тембр звучания двигателя). В реальности же, эту особенность первых вариаторов далеко не все покупатели оценили однозначно — многих вполне справедливо раздражал монотонный рев двигателя, работающего на оборотах максимального крутящего момента (характерная особенность ранних вариаторов). В итоге, в угоду клиентам производители начали оснащать свои вариаторы «виртуальными» передачами, которые при работе имитировали обычную «механику» или «автомат».

Вариатор производства Honda

А теперь перенесемся из плоскости теоретических рассуждений о конструкции и функциональности к более приземленным цифрам стоимости автомобиля с вариатором и его эксплуатационных преимуществ перед его собратьями с механическими коробками передач Возьмем для наглядности популярный в наших широтах седан Audi A4, в арсенале которого имеется версия с фирменным вариатором Multitronic.

Вариатор на Audi A4

В таблице все выглядит вполне прилично. Потерю в максимальной скорости вряд ли кто-то когда-то заметит, да и динамика разгона изменилась незначительно. Тем более, что вариатор выберут скорее ценители комфорта, нежели поборники «маленьких» секунд и спортсмены-любители. Первый минус «мультитроника», который бросается в глаза — ощутимая прибавка в стоимости, в случае двухлитрового движка TSI она составляет около тысячи евро (ради справедливости отметим, что установить вариатор на младшую модель 1.8 TSI будет стоить дешевле, всего + 600 евро к стоимости «механики» ). Второй — повышенный расход топлива. Да, прирост не так уж и велик — но он есть. В общем, традиционная «механика» пока еще и расторопнее, и экономичнее в эксплуатации, и стоит дешевле.

Создатели вариаторов заявляют о целом букете преимуществ как перед механическими, так и перед обычными автоматическими коробками передач. Это и плавный разгон (никаких толчков при переключении), постоянная работа двигателя в оптимальных режимах и как результат — экономия топлива, экологичность и хорошая динамика.

Как показывает практика — не все столь однозначно, и от владельцев автомобилей с вариаторами часто можно услышать и немало жалоб. Упрекают вариаторы и за дороговизну в эксплуатации (специальные смазочные материалы и короткие межсервисные интервалы), и за невысокую надежность и частые поломки. Не подтверждается и заявленная производителями экономия топлива.

Как всегда — решать водителю. Ленивые любители комфорта уже наверняка сделали свой выбор. Ну а расчетливым «экономам» пока еще есть над чем подумать.