Принцип работы вариатора

Вариаторы – это пожалуй самое простое и изящное решение по обеспечению изменения передаточного отношения. Действительно, в основе всех конструкций вариаторов лежит очень простой механизм – всего 2 шкива конусообразной формы с ремнём между ними. Меняя положение шкивов относительно друг друга, теоретически можно добиться любых передаточных отношений, а самое главное – абсолютной «бесступенчатости». Очевидно, что мимо такого простого решения инженеры пройти не могли.

И не проходили – история вариатора даже более древняя, чем механических коробок передач и, тем более, гидромеханических «автоматов». Ещё в 19 веке вариаторы активно применялись в приводах промышленного оборудования, швейных машин и т.д. В первой четверти 20 века очередь дошла и до «механических повозок». Увы, только до двухколёсных. К середине века вариатор стал практически неотъемлемой частью мотороллеров, скутеров и лёгких мотоциклов. Но на автомобилях, несмотря на явные достоинства, вариатор не применялся. Почему?

По очень простой причине – из-за малого ресурса и сложности механического управления им при передаче большого крутящего момента. Резиновый ремень, который служил для передачи потока мощности, вытягивался, изнашивался и проскальзывал, для того, чтобы двигать шкивы, необходимо было довольно сложное механическое устройство… Вдобавок, в отличие от мототехники, автомобильному вариатору, работающему с более-менее мощным двигателем, необходимо было устройство, размыкающее поток мощности при трогании. Проще говоря, сцепление. В итоге, на применение вариатора решилась только одна фирма – DAF в своей микролитражке 600. Впрочем, считать это прорывом было бы неверно – двигатель объёмом всего 590 куб.см. позволял сравнивать условия работы вариатора на DAF 600 с условиями работы на мопеде или мотороллере. Следующий этап развития автомобильных вариаторов пришёлся на конец 70-х. Volvo, купившая легковое отделение DAF, была просто вынуждена на своих автомобилях 3-й серии (по сути DAF) применять вариатор. Перестройка производства обошлась бы дороже, чем доведение вариатора до ума. И попытка этого доведения была произведена. В итоге гарантированный ресурс работы вариатора составил 30 тысяч километров. После этого ремень надо было менять. Столь малый ресурс важного элемента трансмиссии через пару лет поставил на задумке жирный крест и с середины 80-х с вариаторной темой на Volvo было покончено.

И тут пришли японцы. Для них это время было как раз временем форсированного захвата рынка и мимо такой темы как вариатор пройти они не могли – новшества всегда помогали им в опережении конкурентов. В итоге, вариатор появился на Subaru. Но уже в значительно видоизменённом виде. Управление стало не механическим, а гидравлическим, с применением датчиков и электроники, место резинового ремня заняла стальная цепь специальной конфигурации, а один из шкивов стал разрезным, что позволило изменять передаточное число не только с помощью положения цепи на конусах, но и с помощью изменения диаметра самого ведущего конуса. В таком виде вариатор обрёл наконец достойный ресурс. Но…

Но по словам производителей. Впрочем, применялся он лишь на Kei cars в Японии, которые на нашем рынке были такой экзотикой, что про вариатор большинство просто не слышали. Разучить это слово заставила Honda, представив в конце 90-х свой кроссовер HR-V, в конструкции которого вообще не предполагалось иной автоматической трансмиссии кроме вариатора. И вот тут и начались первые проблемы… Несмотря на обещанный ресурс в 150 тысяч километров, редко какой вариатор на Honda HR-V доживал и до ста. Хорошо, если машина была дилерской, а если нет? Тогда оставался один вариант – замена узла на новый. По цене в «полмашины». Ремонтировать вариаторы дилеры даже и не пытались. Тем не менее, «детские болезни» Honda как-то излечила.

И началась «вариаторная» эпоха. Буквально за несколько лет вариатор перестал быть уделом микроавтомобилей внутреннего японского рынка. Nissan и Audi стали широко применять вариаторы на автомобилях классов B и C, попутно внедряя различные ноу-хау. Так классическая схема вариатора дополнилась многорядной цепью, разработанной Audi с использованием мощнейшего программного обеспечения, оба шкива стали разрезными, в конструкции появились «мокрые» фрикиционы или гидротрансформатор. В итоге, то ограничение по максимальному крутящему моменту, которое сужало область применения вариатора «связкой» с двигателем, крутящий момент которого не больше 200 Нм, было преодолено. И вариаторы стали появляться даже на бизнес седанах. Audi A6, A8, A4, практически весь модельный ряд Honda…В общем, прогресс налицо.

Но почему же другие производители не спешат отказываться от классических «автоматов», ведь вариатор по всем параметрам вроде как у них выигрывает? И КПД повыше и поток мощности можно регулировать в гораздо более широких пределах.

Оказывается, причины есть. Первая, маркетинговая – на автомобилях с мало-мальски спортивным имиджем унылое завывание двигателя на одной ноте, соответствующей оборотам максимальной мощности, вызывает у водителя раздражение. Ведь такие машины любят в первую очередь за ощущения, насладиться которыми вариатор в полной мере не позволял. Проблему решили, введя фиксированные передачи и настроив электронные мозги таким образом, чтобы эмулировать классическую коробку передач. Вторая причина – недоверие. Отметим, что к внутреннему японскому рынку, как к полигону инноваций, эта причина не относится. А вот европейцы и, тем более, русские, смотрели и до сих пор смотрят на вариаторы немного подозрительно. «Кот в мешке» без внятных отзывов по эксплуатации. Ранняя Honda HR-V явно послужила этому одной из главных причин. До сих пор (уже сменилось несколько поколений вариаторов Honda можно очень часто услышать или прочитать что-то вроде «вариатор, ну его, сломается через месяц». Третья причина – сложность освоения. Разработка современных электронно-механических устройств требует огромных ресурсов. Поэтому большинству производителей догнать лидеров, которые сделали ставку на вариаторы, нелегко.

Ну и последний нюанс – ремонт. Собственно, в системе управления вариатором никаких особенных чудес нет. Во всех современных конструкциях это обычная электронно- гидравлическая система, получающая команды с массы датчиков. Также никаких откровений нет и в устройстве – «размыкателе» крутящего момента. Это либо обычный гидротрансформатор, либо сцепление, либо пакет фрикционов в масляной ванне. Все конструктивные особенности скрыты в «сердце» вариатора – в цепи и в конусных шкивах. И именно с ними чаще всего и бывают проблемы. Настроить эту систему гораздо сложнее, чем систему с жёсткими механическими связями, разрыв ремня неминуемо ведёт к разрушению шкивов, контроль за работой затруднён… В общем, проблем немало. Но все они решаемы. Технология ремонта вариаторов вопреки распространённому мнению существует и активно применяется. Есть и ремонтные шкивы и цепи, есть и возможности тестировать электронику и гидравлику. При этом процент отказов современных вариаторов не выше, чем у классических «автоматов». Так что бояться нечего. Особенно, если соблюдать правила эксплуатации и применять правильные рабочие жидкости. Чаще всего именно они являются причиной выхода из строя вариаторного узла. Для вариаторов нужны масла с абсолютно уникальными свойствами – они должны и смазывать и одновременно и способствовать передаче крутящего момента. Залив в вариатор обычный «Декстрон» или универсальную трансмиссионку, пусть даже и с отметкой, что она подходит и для вариаторов, можно убить коробку буквально за несколько минут. Первый же задир на шкиве и всё – цепь распадается на куски и внутренности вариатора становятся похожи на свалку металлолома – искорёженные звенья цепи и измочаленные шкивы. Тот же результат и при неправильной эксплуатации. Но представляя даже в общих чертах устройство «вариаторной» коробки и обладая здравым смыслом, таких проблем можно легко избежать.