Вариаторы (CVT) — за что их любят автопроизводители?

Вариаторы (CVT)

Бесступенчатая трансмиссия, в которой передаточное отношение возможно плавно изменять в некоторых пределах, а число возможных передаточных чисел бесконечно, все чаще применяется на автомобилях различных марок и классов. На примере внедорожника Mitsubishi Outlander рассмотрим, как вариаторы прочно вошли в повседневность.

Считается, что изобретателем первого в мире устройства, похожего на современные вариаторы, стал не кто иной, как сам Леонардо да Винчи – великий итальянский художник и изобретатель эпохи Возрождения.

От Леонардо к автозаводу

Однако, для того чтобы это изобретение получило свое практическое применение в транспортных средствах, потребовалось несколько ве­ков – и в конце концов изобретение самого автомобиля. Еще в середине XX века были попытки внедрить вариаторы на легковых авто­мобилях – в частности, машины с такой трансмиссией выпускала голландская фирма DAF, однако широкого распространения тогда она не получила.

«Второе рождение» вариаторы переживают с начала 1990-х годов, причем наиболее преуспели в их применении на автомобилях японские компании. Особенно распространенными стали клиноременные вариаторы, крутящий момент в которых передается между двумя шкивами изменяемого диаметра посредством специального металлического ремня. К совершенствованию этого типа трансмиссии инженеры приложили значительные усилия – постепенно росли показатели крутящего момента, с которым агрегат мог справиться, а соответственно, и рабочий объем двигателя, в паре с которым он мог работать. В результате к началу 2000-х годов вариаторы стали настолько совершенными и выносливыми, что их начали применять не только на малолитражных легковых машинах, но и на кроссоверах и внедорожниках, в том числе достаточно крупных.

Бесступенчатый Outlander

Внедорожник Mitsubishi Outlander, который вскоре после дебюта завоевал мировую популярность, получил вариатор не сразу – первый Outlander оснащался МКП или традиционным автоматом и постоянным полным приводом, родственным тому, которым комплектовали Lancer Evolution. Симметричным, с вискомуфтой для блокировки межосевого дифференциала! Разумеется, вся эта «техника» не была особенно-то экономичной. А преимущество вариатора как раз в том, что трансмиссия этого типа, плавно подбирая передаточное отношение, способна держать двигатель в оптимальном для его работы диапазоне оборотов.

  Mitsubishi выпустила финальную спецверсию Pajero
Mitsubishi Outlander доступен на украинском рынке с передним или полным приводом. Электронно-управляемая муфта в приводе задних колес появилась на Outlander тогда же, когда и вариатор, – с выходом второго поколения модели

На Outlander такой тип трансмиссии внедрен начиная со второго поколения. Новый тип трансмиссии получили автомобили с 4-цилиндровыми моторами – в их недрах поселился агрегат JF011E японской фирмы Jatco. Помимо Mitsubishi этот агрегат применялся и на автомобилях других крупных автопроизводителей – например, Nissan, Jeep, Renault или Suzuki.

Преимущества бесступенчатой трансмиссии в том, что она позволяет начать ускорение сразу после нажатия педали акселератора – без запинки, без толчков при переключениях. Плавный уверенный разгон без разрыва потока мощности сочетается при этом с топливной экономичностью, ведь двигатель работает в оптимальном для него диапазоне оборотов.

Однако многим авто­мобилистам, привык­шим к «общению» с машинами, снабженными тради­ционными гид­ромеханически­ми АКП, такое поведение «вариаторных» автомобилей могло показаться странным, а уровень шума – чрезмерным. Идя навстречу пожеланиям клиентов, инженеры в дальнейшем перенастроили трансмиссию, сгладив эту характерную особенность – «зависание» мотора на высоких оборотах.

Применительно к Mitsubishi Outlander это произошло с выходом в свет третьего поколения модели – она появилась на рынке в 2012 году. Обороты двигателя стали расти вместе с набором скорости в за­висимости от интенсивности нажатия на педаль акселератора, и поведение автомобиля стало для «пользователя» более привычным.

Кроме того, система управления учитывает, что на Mitsubishi Outlander периодически приходится передвигаться по холми­стой местности, проселоч­ным дорогам, а то и без­дорожью – коробка ав­томатически обеспечивает режим «торможения двигателем» на затяжных спусках, не заставляя автомобилиста лишний раз вмешиваться в работу коробки. Впрочем, если он желает плотнее «руководить процессом», такая возможность имеется – менять виртуальные передачи можно движением крупных металлических подрулевых лепестков.

  Топливная ячейка. Альтернатива или тупик?
Японская компания Jatco, ведущий разработчик, производитель и поставщик трансмиссий, в том числе бесступенчатых, существует в нынешнем виде с 1999 года, но ее история начинается значительно раньше. Так, еще в 1970 году усилиями Nissan, Mazda и Ford для производства коробок передач была создана компания Japan Automatic Transmission. В 1989 году она сменила название на JATCO Corporation. Нынешняя фирма Jatco на 75% принадлежит японскому автопроизводителю Nissan, еще 15% акций у Mitsubishi и 10% – у Suzuki. В компании работает порядка 14 000 человек. Помимо вариаторов, способных работать в паре с моторами рабочим объемом до 3,5 л на седанах и крупных кроссоверах, компания производит также традиционные ступенчатые коробки передач, а кроме того – трансмиссии для гибридных автомобилей.

Совершенствовался в процессе выпуска не только алгоритм управления, но и сам агрегат – в частности, в ходе рестайлинга 2014 года ва­риатор получил радиатор охлаждения, чтобы исключить вероятность его перегрева. А с выпуском автомобиля актуального ныне поколения на смену прежнему агрегату пришел новейший, с индексом CVT8 – при разработке этой трансмиссии специалистам Jatco удалось расширить рабочий диапазон передаточных чисел с 7,0 до 8,0 – это позволило обеспечить более интенсивный разгон при старте. А применение масла с более низкой вязкостью позволяет эффективно бороться с потерями на трение.

Аргумент – ремень

Сама же принципиальная конструкция вариатора достаточно проста: крутящий момент передается между двумя шкивами переменного диаметра – шкивы могут сдвигаться и раздвигаться посредством гидравлического исполнительного механизма, чтобы ремень вариатора мог оборачиваться вокруг шкива по большей или меньшей дуге. В основе ремня – важнейшей его детали, передающей крутящий момент, – две многослойные высокопрочные стальные ленты, которые устойчивы к растяжению. Во взаимодействие с рабочими поверхностями шкивов вступают несколько сотен металлических пластин сложной формы, обладающих высокой твердостью. Для плавного старта автомобиля с места используется гидротрансформатор – как в традици­онных АКП. В целом все просто и вполне надежно.