Вариатор на "Ниссан Х-Трейл": отзывы владельцев об эксплуатации. Вариатор или автомат

Nissan Motor Co., Ltd., лидер в области разработки и применения бесступенчатой трансмиссии CVT, совместно с компанией JATCO, аффилированным поставщиком трансмиссий, объявили о совместной разработке нового типа компактного и облегчённого вариатора.

Дизайн вариатора нового поколения представляет собой инновационную структуру, сочетающую в себе традиционный ременный вариатор и дополнительную коробку передач, что позволяет увеличить диапазон передаточных чисел. В ближайшем будущем новый вариатор появится на компактных автомобилях Nissan во всех странах

Основные характеристики нового типа CVT:

• Самое высокое передаточное число в мире для быстрого старта и разгона

В новой трансмиссии диапазон передаточных чисел увеличен на 20% по сравнению с вариаторами, выпускаемыми сегодня, - с 6.0:1 до 7.3:1, что обеспечивает более высокую скорость при начале движения и разгоне. Передаточное число нового поколения CVT , равное 7.3:1, выше, чем на современной семиступенчатой автоматической коробке передач, которой оснащаются автомобили, имеющие двигатели большого рабочего объема. Таким образом, новый вариатор обладает самым высоким передаточным числом в мире, что делает его незаменимым для автомобилей массового производства * .

• Компактная и облегчённая

Сочетание современного типа ременного вариатора и дополнительной коробки передач, позволила уменьшить размеры новой трансмиссии на 10%, а массу на 13% по сравнению с обычными CVT в этом классе.

• Превосходные эксплуатационные характеристики

Новое поколение вариаторов оборудовано системой адаптивного переключения передач (ASC), которая улучшает эффективность передачи крутящего момента путем автоматического выбора наилучшего передаточного числа для начала движения, разгона, а также при подъеме или спуске.

«Nissan считает, что вариаторы CVT имеют очень хороший потенциал в качестве ведущей технологии для повышения эффективности использования топлива в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания», - говорит Сюити Нисимура, Корпоративный вице-президент подразделения Nissan, занимающегося разработками двигателей и трансмиссий. "Nissan первым начал использование технологий CVT в 1991 году и с тех пор постоянно развивал и совершенствовал вариаторы, механизмы работы двигателя и другие системы, расширяя возможности их применение на своих автомобилях. Необходимость повышения эффективности использования топлива и сокращения выбросов CO2 стали основными факторами, подтолкнувших нас с компанией JATCO к совместной разработке нового поколения CVT».

JATCO, лидер в области производства автоматических трансмиссий и вариаторов CVT, является единственной компанией, предлагающей полный спектр вариаторов для оснащения автомобилей, начиная с компактных городских машин и заканчивая автомобилями с 3,5-литровыми двигателями V6. Компания производит 43% вариаторов от общего объема производимых в мире бесступенчатых трансмиссий.

«Новейшая конфигурация вариатора нового поколения, с новой дополнительной коробкой передач, позволила не только увеличить диапазон передаточных чисел, уменьшить вес вариатора, повысить эффективность использования топлива, но также расширить список автомобилей, на которых вариатор может быть установлен, благодаря его компактным размерам, - сказал Йо Усуба, Вице-президент JATCO. - Мы думаем, что новый вариатор станет прекрасным решением для автопроизводителей, стремящихся повысить эффективность использования топлива их компактными автомобилями».

Действуя в рамках среднесрочной программы по защите окружающей среды Nissan Green Program 2010, Nissan и JATCO продали один миллион автомобилей, оснащенных бесступенчатой трансмиссией CVT, а также представили семиступенчатую автоматическую трансмиссию для более эффективного использования топлива на пути к созданию экологически чистого сообщества.

* за исключением DCT и ручных трансмиссий

Вариатор помогает сэкономить топливо и повысить комфорт вождения. Кроме того, он проще и дешевле в производстве, чем обычные автоматические коробки передач. Однако бесступенчатые автоматические коробки передач так и не смогли завоевать рынок. Не каждого устраивает особенность работы вариатора, и - что еще хуже – иногда они ломаются.

CVT – это сокращение от английского Continuously Variable Transmission , что означает бесступенчатая коробка передач. Вариатор - во многих отношениях трансмиссия необычная. Вместо классических зубчатых колес здесь используется стальной ремень или цепь, которая движется между двумя парами конических колес, образующих шкив.

Колеса установлены парой на входных и выходных валах. Каждая коническая пара может сближаться друг с другом или расходиться, благодаря чему бесступенчато меняется радиус шкива, и достигается плавное изменение передаточного отношения. При этом крутящий момент непрерывно передается от двигателя к колесам.

При движении с постоянной скоростью мотор работает на необычно низких оборотах, что и способствует снижению расхода топлива и повышению уровня комфорта. Пользователи автомобилей с CVT подчеркивают исключительную плавность движения – без толчков и рывков при старте. Вариаторы, как правило, меньше и легче классических автоматов. Поэтому они часто применяются в небольших городских автомобилях, особенно японских марок.

Но если все так хорошо, то почему доля автомобилей с CVT так мала? Выделить главную причину довольно сложно. Но многих водителей не устраивает специфическая работа коробок этого типа. Добавляешь газ, и двигатель, громко завывая, выходит на высокие обороты без заметного ускорения. Тихо становится лишь при движении с постоянной скоростью. Автолюбителей, любящих посильней вдавить педаль газа в пол, подобное поведение легкового автомобиля раздражает. Впрочем, так ведут себя, главным образом, бесступенчатые коробки передач из 80-х и 90-х годов.

Примерно 10 лет назад на рынке стали появляться CVT с так называемыми виртуальными передачами. В таком случае каждой из передач назначено определенное взаимное положение конических колес. Выбрать необходимую передачу можно, например, с помощью подрулевых лопаток (весел).

Данное решение используется с 2005 года в автомобилях Audi, оснащенных бесступенчатой трансмиссией Multitronic. В обычном режиме коробка ведет себя, как классический вариатор, т.е. поддерживает высокие обороты при разгоне. А работу «автомата» CVT имитирует только после перехода в спортивный режим.

Конструктивные особенности

Вариаторы, условно, можно разделить на две группы: со стальным ремнем и цепью. В бесступенчатых трансмиссиях присутствует и гидротрансформатор. Он нужен, прежде всего, для старта с места. Примечательно, но Multitronic обходится без него. В этих коробках используется пакет сцеплений и двухмассовый маховик.

Вариатор имеет ряд серьезных ограничений, которые инженеры пока так и не смогли обойти. Например, по конструктивным причинам, ни цепь, ни, тем более, стальной ремень не в состоянии передать высокий крутящий момент. Из-за этого область применения CVT в настоящее время ограничена максимальным крутящим моментом двигателя на уровне 350-400 Нм. Впрочем, этот порог перекрывает показатели многих современных двигателей. Тем не менее, в Audi уже начинают отказываться от использования бесступенчатых коробок «Multitronic ».

В тоже время, другие производители упорно работают над усовершенствованием конструкции вариатора. Так Subaru демонстрирует все новые модели, оснащенные бензиновыми двигателями с турбонаддувом, полным приводом и бесступенчатой коробкой CVT (например, Linear tronic для Levorg).

Долговечность

О проблемах Audi с коробками Multitronic производства Luk слышал, наверное, каждый, кто хоть немного интересуется автомобилями. В CVT старого типа (1999-2006 гг.) постоянно сбоит управляющая электроника, выходит из строя механическая часть и преждевременно изнашивается цепь. Примечательно, что цепь использовали как раз для того, чтобы передать более высокий крутящий момент, но инженеры просчитались с ее прочностью. Со временем Немцы существенно доработали свои коробки, но проблемы все еще встречаются. Не вызывают доверия и другие немецкие вариаторы, например, ZF VT 1-27T , применявшиеся в Mini R50/R53, и Mercedes 722.7/722.8 для моделей A/B -класса.

Гораздо меньше хлопот доставляют японские конструкции. Хотя, вариатор , используемый в различных моделях Nissan (например, Qashqai), тоже относится к группе риска. Общая проблема коробок CVT – это ограниченная доступность запасных частей и нежелание некоторых механиков связываться с вариаторами. Бесспорный лидер по части надежности – вариаторы Toyota (Lexus).

Бесступенчатая автоматическая коробка, несмотря на сравнительно простую конструкцию, довольно сложная и дорогая в эксплуатации. В дополнение к неисправностям электроники и ремней/цепей встречается и преждевременный износ маховика. Стоит отметить, что двухмассовый маховик используется лишь в некоторых автомобилях с CVT (Ауди).

Заключение

Самое главное, не забывать о регулярной замене масла. К сожалению, не все производители ее рекомендуют. Если в сервисе Вам скажут, что менять масло в вариаторе не надо, то просто поищите другую мастерскую.

Говорим про "Ниссан" с автоматической коробкой передач - предполагаем бесступенчатую трансмиссию CVT. Японцы перевели на вариаторы практически всю линейку своих моделей, от компактных Juke, Qashqai и Sentra до полноразмерных Murano и Pathfinder. У вариаторов есть свои приверженцы и противники, хотя, как обычно, все сводится к вопросу привычки и "религии".

Главными преимуществами такого типа коробки перед классическими автоматами и "роботами" считаются плавность работы, экономичность и адекватная стоимость при производстве.

Минимальная цена

1,173 млн руб

Максимальная цена

1,763 млн руб

Сами вариаторы для машин концерна Renault-Nissan традиционно поставляет компания Jatco. Примечательно, что, например, один лишь Qashqai оснащается аж тремя разновидностями трансмиссии CVT в зависимости от силового агрегата. Маломощному мотору 1,2 DIG-T (115 л.с.) полагается один вариатор, атмосфернику 2,0 л (144 л.с.) - другой, а самый выносливый тип CVT устанавливается в паре с турбодизелем 1,6 л (130 л.с.). Такой вариатор имеет цепной механизм привода и способен переварить до 380 Нм крутящего момента, поэтому аналогичную коробку можно найти даже у Infiniti QX60.

Вот что пишет о "Кашкае" сам производитель:

Nissan Qashqai можно укомплектовать передним или полным приводом, механической коробкой переключения передач или вариатором Xtronic. В любом случае Вы получите отличную динамику в сочетании с экономным расходом топлива и высокими показателями экологичности.

Усовершенствованный вариатор Xtronic позволяет получить еще больше удовольствия, обеспечивая динамичный разгон без рывков и отзывчивость на педаль газа, вместе с тем повышая топливную экономичность.

Nissan всегда стремится совершенствовать свои продукты и производственные процессы, чтобы соответствовать времени и потребностям своих клиентов. Qashqai теперь также производится в России, благодаря чему мы смогли создать автомобиль, готовый к российским условиям.

Из маркетинговых материалов компании Nissan.

В целом бесступечатые коробки CVT зарекомендовали себя надежными агрегатами даже в российских дорожно-климатических условиях. Однако "вспышки" массовых неисправностей иногда встречаются на отдельных моделях определенных годов выпуска. Внезапные поломки CVT на маленьких пробегах (20-70 тысяч км) встречались и у Juke, и у X-Trail и у вышеупомянутого Qashqai. "Предсмертными" симптомами владельцы и сервисмены называют толчки при имитации переключения ступеней, посторонние звуки во время движения и плавающие обороты двигателя.

Иногда все проблемы решались переустановкой программного обеспечения трансмиссии у дилеров, но нередко приходилось "приговаривать" коробку и производить замену. К счастью, официалы не портят жизнь обладателям дефектных "Ниссанов" и без лишних уговоров меняют агрегат CVT в рамках гарантийного срока.

А во сколько обойдется замена бесступенчатой трансмиссии в том случае, если придется платить за это из своего кармана? Ведь в официальном сервисе не производят дефектовку и модульный ремонт CVT, а меняют коробку целиком. Ее ресурс составляет около 150-200 тысяч км. Причем, остается немало владельцев, кто пользуется услугами официалов и за пределами гарантии.

Чтобы выяснить расценки, мы по традиции обратились к официальным дилерам марки Nissan в Москве, а калькуляцию составляли для дизельного "Кашкая" 1,6 л (130 л.с.) 2017 года выпуска. Выяснилось, что бесступенчатая трансмиссия CVT в сборе с гидротрансформатором и блоком клапанов стоит 413 709 рублей, а срок ожидания агрегата составит не более 5 рабочих дней. Все работы по замене коробки, заливу трансмиссионного масла и адаптации обойдутся еще в 27 500 рублей. Итоговая сумма - 441 209 рублей!

Запчасти

Работы по установке

Явно не на такие расходы рассчитывали покупатели Nissan Qashqai, когда покупали сравнительно доступный кроссовер! Выходит, что вариатор у "Ниссана" стоит примерно столько же или даже дороже, чем пресловутые "роботы" DSG и Powershift. Радует лишь тот факт, что отремонтировать CVT можно за гораздо меньшие деньги (50-90 тысяч рублей), а расценки на восстановленную трансмиссию в сборе на свободном рынке варьируются от 80 до 130 тысяч в зависимости от продавца и типа CVT.

Отдельно отметим, что компании Nissan и Jatco постоянно дорабатывают конструкцию бесступенчатых коробок передач, и с каждым годом процент их поломок постоянно снижается. А владельцам нам остается лишь посоветовать менять масло в CVT не реже одного раза в 60 тысяч км (даже если производитель называет вариатор необслуживаемым), а также регулярно обновлять ПО у дилеров при выходе свежих заводских "прошивок".

P.S. Если вы думаете, что в вашем автомобиле ничего такого страшно затратного нет - то вы просто не читали наши новые исследования, следите за обновлениями. Новые слезы обещаем каждую неделю. :)

О работе вариаторов компании Jatco ходит много слухов. Кому-то повезло с покупкой авто, а кто-то уже через несколько десятков тысяч вынужден менять коробку по гарантии. От чего же зависит выносливость этого узла? Каков на самом деле ресурс вариатора на "Ниссане Х-Трейл"?

Модель вариатора RE0F10A

С 2007 года компания "Ниссан" приняла решение комплектовать внедорожники "Х-Трейл" коробками вариаторного типа. Кузов Т31 первого поколения был оснащён вариатором Jatco RE0F10A (он же CVT-7).

Его мощности рассчитаны на объём двигателя от 1,6 до 2,5 л. Такие данные предоставляют дилерские центры. Однако на сайте компании Jatco указаны немного другие объёмы - от 1,6 до 1,8 л. Если CVT-7 действительно рассчитан на малолитражные авто, то становится понятным, почему же ему так сложно отработать свой ресурс без поломок.

Крутящий момент малолитражек достигает максимум 180 Нм, в то время как двигатели с объёмом 2 л и более выдают от 200 Нм. Вариатор не справляется с такой нагрузкой.

Агрессивная езда создаёт необходимость резкого переключения между передачами, а так как в конструкции вариатора много трущихся соединений, его износ ускоряется в разы. Так что многое зависит от того, на "Ниссан Х-Трейл" сам автовладелец.

Слабые места

От работы каких элементов вариатора на "Ниссан Х-Трейл" Т31 зависит его срок службы?

Основную нагрузку при переключении передачи несут на себе подшипники шкивов, сами шкивы и ремень передачи вращения от вала ведущего к ведомому. Нюанс в том, что эти шкивы абсолютно гладкие, и сцепление с ремнём происходит только благодаря трению.

По отзывам владельцев, вариатор на "Ниссана Х-Трейл" поколения Т31 даёт о себе знать уже спустя 80 000-100 000 км, хотя обещанный ресурс - 200 000.

Первыми изнашиваются подшипники, начиная издавать характерный гул. Именно от них зависит натяжение ремня. Если подшипник не справляется со своей функцией - сила натяжения ремня уменьшается, он начинает проскальзывать, не давая валам сигнал о смене передачи. На первом этапе неисправности коробка вариатор на "Ниссан Х-Трейл" "троит" (появляются рывки). Это происходит потому, что шкивы, проворачиваясь вхолостую, деформируются, получая задиры и потёртости.

Есть на гидроблоке элемент, регулирующий передаточное число - это степ-мотор. Он "следит" за положением педали акселератора и режимом движения. Передача информации идёт на подвижные элементы шкивов за счёт лапки степ-мотора, которая довольно хрупка и быстро изнашивается, что приводит к работе вариатора только на одной скорости.

Ремонт вариатора на "Ниссан Х-Трейл" Т31 довольно проблематичен: если и найдутся запчасти для замены, то их цена будет неприятно высокой. В сервисе могут провести дефектовку и составить смету. Но если гарантия ещё действует, специалисты рекомендуют замену вариатора на "Ниссан Х-Трейл".

Модель RE0F10D (CVT-8)

Доработка типа вариатора на "Ниссан Х-Трейл" CVT-8 позволила увеличить его ресурс и выносливость к агрессивной манере езды.

Вес новой трансмиссии уменьшили, сделали более компактным масляный насос. Снизили силу трения ремня о шкивы на 40%, тем самым уменьшили и давление на них. Для экономии топлива изменение передаточного отношения сделали ступенчатым.

По отзывам владельцев о вариаторе на "Ниссан Х-Трейл" CVT-8, можно считать, что он служит дольше. Его ресурс рассчитан на 250 000 км эксплуатации.

Особенности эксплуатации вариаторов Jatco

Вариатор кардинально отличается от или "робота". В нём нет передач, за счёт чего нагрузка на двигатель снижена.

Как правильно пользоваться вариатором на "Ниссан Х-Трейл", и какой манеры езды придерживаться, чтобы коробка прослужила дольше?

1. Во время прогрева автомобиля не следует нажимать на педаль газа, пытаясь ускорить процесс. Коробка реагирует на акселератор даже в нейтральном положении селектора.
2. Резкий старт даёт огромную нагрузку на ремень и шкивы, многократно увеличивая их износ.
3. Езда по пересечённой местности отрицательно влияет на состояние вариатора.
4. Автомобиль с вариаторной КПП нельзя буксировать или пытаться завести вращением колёс ("с толкача").
5. Не рекомендуется буксировка другого транспорта, кроме автомобильного прицепа.

Отзывы владельцев о вариаторе на "Ниссане Х-Трейл", его особенностях, сводятся к тому, что создан этот агрегат для неспешной езды по ровным трассам.

и ТО

По регламенту производителя техобслуживание вариатора должно проводиться каждые 60 000 км эксплуатации. Для перестраховки автовладельцы стараются проходить ТО чаще - через 40 000-50 000.

На "Ниссан Х-Трейл" можно провести, как на СТО, так и самому.

Чтобы заменить трансмиссионную жидкость в вариаторе, необходимо иметь:

• масло;
• сетчатый фильтр и фильтр для маслоохладителя;
• прокладки для поддона и маслоохладителя;
• ёмкость для отработанного масла.

Масло для вариаторов

Учитывая то, какой вариатор стоит на "Ниссан Х-Трейл", подбирается и трансмиссионная жидкость. Для кузова Т31 выпущено масло NS2, для кузова Т32 - NS3.

Масло NS3 предназначено для безрадиаторных вариаторов и работы при более высоких температурах. Оно имеет пониженную вязкость, и, по словам разработчиков, подходит, как для CVT-8, так и для CVT-7. Однако отзывы владельцев о вариаторе на "Ниссан Х-Трейл" с коробкой CVT-7, работающей на NS3, говорят о том, что могут появляться посторонние шумы за счёт нехватки смазочного масляного слоя.

Замена трансмиссионной жидкости в вариаторе CVT-7

Начинать процедуру нужно с прогревания двигателя и коробки вариатора на "Ниссан Х-Трейл". Затем:

1. Автомобиль загоняем на эстакаду. Также подойдёт и смотровая яма.
2. Откручиваем защиту двигателя и снимаем левое колесо.
3. Подкрылок снимать полностью не нужно, только наполовину.
4. Ёмкость для отработанной жидкости подставляем под отверстие слива и откручиваем пробку.
5. Придётся подождать около получаса, пока вся жидкость не стечёт.
6. В поддоне также собирается масло. Снимаем его и сливаем масляные остатки.
7. Если сетчатый фильтр ещё можно отмыть с помощью солярки или жидкости для очистки карбюратора, то получится сэкономить, если же нет - то придётся фильтр менять.
8. Магниты и днище картера хорошенько промываем.
9. Вставляем сетчатый фильтр (отмытый или новый).
10. В поддон устанавливаем новую прокладку и возвращаем его на место.
11. Снимаем аккумулятор и сдвигаем в сторону воздушный фильтр. Теперь есть доступ к фильтру маслоохладителя. Снимаем его.
12. Устанавливаем новый фильтр и прокладку охладителя.
13. Возвращаем всё на свои места.
14. Заливаем новую трансмиссионную жидкость.
15. Проверяем уровень масла с помощью щупа.

Замена масла в вариаторе CVT-8

Особенность CVT-8 в том, что у него нет заводского щупа. Проверить уровень можно доливкой нового масла или обратиться на СТО. Там есть щуп, который вставляют в горловину для заливки.

Для замены масла потребуется:

• шайба для сливной пробки;
• прокладка;
• фильтр грубой очистки и кольцо к нему;
• трансмиссионная жидкость (5 л - для частичной замены, 12 л - для полной со снятием поддона);
• кольцо для фильтра тонкой очистки и он сам;
• кольцо для пробки контроля уровня.

Как и в случае с заменой масла на CVT-7, машину необходимо ставить на подъёмник или смотровую яму. В данном случае понадобится помощник и диагностический сканер. Если сканера нет, его можно заменить термометром (обязательно цифровым) на поддоне.

Чтобы получить доступ к днищу, загоняем машину на яму или подъёмник. Далее:

1. Откручиваем пробку слива. Должно вытечь до 5 л масла.
2. Снимаем поддон и фильтр грубой очистки, промываем их.
3. Устанавливаем всё на место. Если фильтр не подлежит дальнейшей эксплуатации - меняем его на новый.
4. Если нужна частичная замена, то заливаем масло, выставляем его уровень, и на этом процедура заканчивается.
5. Для полной замены заливаем 3 л трансмиссионной жидкости через отверстие сверху (то, в котором раньше был щуп).
6. Заводим двигатель и проходим селектором по всем положениям коробки, останавливаясь на каждом по 5 секунд.
7. Сливаем масло и процесс повторяем.
8. Дожидаемся, когда температура коробки будет 35С о.
9. Здесь понадобится помощник, который будет заводить авто.
10. Откручиваем пробку Overflow Plug. Заливаем масло до появления течи из горловины.
11. Заводим авто и проходим рычагом по всем диапазонам с задержкой по 5 сек. Фиксируем рычаг в положении "Р".
12. Снова заливаем масло, пока оно не начнёт переливаться через край. Закручиваем пробку на место.

Полная замена трансмиссионной жидкости проведена. Теперь можно сбросить значение счётчика.

Симптомы поломки вариатора

Своевременная замена фильтров и жидкости в коробке, правильная эксплуатация, конечно, продлевают срок работы вариатора. Однако появление поломок всё же может иметь место. На сегодняшний день некоторые СТО берутся проводить, как частичный, так и капитальный ремонт этого узла, и даже дают гарантию на свою работу.

Вот несколько признаков, из-за которых стоит немедленно к ним обратиться:

• пробуксовка даже при плавном нажатии на педаль газа;
• КПП переходит в аварийный режим (на приборной панели появляется индикатор);
• вибрация;
• рывки или удары при переключении между любыми передачами, как на прогретой машине, так и на холодной;
• пропадают или не включаются передачи;
• заторможенная реакция на смену скорости;
• посторонние шумы;

В отзывах о вариаторе на "Ниссан Х-Трейл" часто упоминается, что подобные симптомы во многих случаях ещё можно исправить, не прибегая к замене всей КПП.

Вопрос о замене вариатора

Дилеры, в отличие от СТО, не занимаются ремонтом. Они сразу же отправляют вариатор на "Ниссан Х-Трейл" в замену. Если он гарантийный, то не потребует затрат. Если же нет - новый агрегат обойдётся в большую сумму.

Прежде чем сдаваться на милость автодилерам, можно самостоятельно провести диагностику вариаторной коробки. Понадобятся инструменты:

• набор ключей (накидных и рожковых);
• отвёртки с молотком;
• хомуты.

Перед началом работы стоит сфотографировать конструкцию. Это может помочь в дальнейшей её сборке. Коробочки и баночки для открученных гаек и болтов также пригодятся.

Визуальная диагностика вариатора

Изучив каждый элемент КПП, можно понять, почему же она работает неправильно:

1. Снимаем боковую крышку и поддон. На поддоне есть специальные магниты, которые удерживают мусор и металлическую стружку от работы вариатора. Если на магнитах её много, то можно ограничиться заменой фильтров тонкой и грубой очистки.
2. Валы и шкивы. Сначала снимаем валы, затем ремень. Оцениваем его состояние. Если он изношен, то необходима его замена. Это гораздо менее затратно, чем новый вариатор. Если конусы без задиров, то проблема может крыться в подшипниках.
3. Гул в работе вариатора появляется как раз таки из-за люфта в работе подшипника. Его можно снять с агрегата специальным съёмником. Заменить на новый не составит труда.
4. Топливный насос находится под крышкой гидротрансформатора. Там же установлены дифференциал и передаточная пара, которые необходимо снять, чтобы извлечь насос. Если его меняют, то вместе с приводной цепью.
5. Перед обратной сборкой нужно промыть и высушить все снятые элементы. Резиновые запчасти лучше сразу заменить на новые.
6. Собирать элементы необходимо строго в обратном порядке, следить за правильным положением штырей блокировки коробки.

После сборки необходимо проверить КПП:

• заводим двигатель;
• проверяем включение каждого диапазона;
• совершаем заезд.

Если всё установлено правильно, вариатор должен работать без посторонних шумов и рывков.

В последнее время, в связи с развитием инверторной техники и частотного регулирования электромашин, нередко высказывается мнение о неперспективности вариаторного привода от электродвигателей с постоянной частотой вращения. Действительно, с помощью инверторной техники можно изменять частоту вращения электродвигателей или получать постоянную частоту тока от генераторов, вращающихся с переменной угловой скоростью. Но электромашины с инверторным регулированием отнюдь не заменяют собой их же, но с вариаторным приводом.

Дело здесь в том, что электромашины при инверторном регулировании должны выбираться исходя из максимального крутящего момента, проходящего через них. При заданной мощности это означает, что работа на минимальных частотах вращения требует электромашин с самыми большими габаритно-массовыми показателями. Усугубляет положение пониженная эффективность работы большинства электромашин на низких частотах тока.

Анализ показывает, что привод с электромашиной постоянной частоты вращения и вариатором существенно эффективнее привода от электромашин с частотным регулированием и машин постоянного тока, особенно по массе агрегата, и, разумеется, стоимости. Так, например, получить максимальный крутящий момент около 100 Нм при интервале рабочих частот вращения 200...2200 об/мин можно с помощью мотор-вариатора с асинхронным электродвигателем мощностью 2,2 кВт общей массой 30 кг, электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением мощностью 3 кВт и массой 125 кг, а также асинхронного электродвигателя с частотным регулированием мощностью 30 кВт с инвертором общей массой около 200 кг. При этом КПД установок с асинхронным электродвигателем соизмерим и колеблется между 0,7 и 0,8 в зависимости от крутящего момента, а у электродвигателя постоянного тока он сильно падает, примерно до 0,3 при максимальном моменте.

Преимущество вариаторного привода наиболее отчетливо наблюдается при больших мощностях привода, когда массы агрегатов существенны, либо когда имеются жесткие ограничения к массам агрегатов. Например, согласно расчетам, наличие вариатора вместо инверторного регулирования на мощных, порядка мегаватта и более, ветроустановках позволяет снизить массу генератора в 2...3 раза, а она сейчас порядка 10 тонн и выше. Масса же генератора существенно влияет на массу и стоимость вышки ветроустановки высотой около 120 м. К тому же ветроустановки обычно работают при мощностях менее 25% от установочной, а КПД инверторов при таких недогрузках гораздо меньше, чем у описываемого вариатора с оптимизированным, зависящим от мощности нажимом (сказанное относится к германским ветроустановкам, с которыми авторы знакомы по работе).

Очень полезен в понимании этого вопроса пример из автомобильной техники. Известно, что двигатель автомобиля, также как и электромашина с частотным регулированием, позволяет менять частоту вращения в широких пределах регулировкой подачи топлива. Однако попытка обойтись в приводе автомобиля без коробки передач, безразлично, ступенчатой или бесступенчатой, привела бы к хорошо понятному результату – двигатель стал бы иметь массу, соизмеримую с остальной частью автомобиля. Или автомобиль стал бы разгоняться с интенсивностью товарного поезда.

Прототипом нового вариатора является с нашей точки зрения наиболее перспективный планетарный дисковый вариатор по патенту Великобритании №1384679, F16H 15/50, 19.02.75 г. долгое время успешно выпускаемый, в частности, германской фирмой «Lenze» под названием «Disco» (рис. 1).

Рис. 1. Вариатор «Disco» фирмы «Lenze»: 1 – ведомый вал; 2 – неподвижное кольцо муфты; 3 – диск сателлитов; 4 – нажимное кольцо муфты; 5 – ось сателлита; 6 – сателлит; 7 – упорное кольцо; 8 – внутреннее солнечное колесо; 9 – пакет пружин; 10 – вал электродвигателя

На валу 10 электродвигателя установлено внутреннее солнечное колесо 8 , вращающееся с практически постоянной угловой скоростью. Наружное солнечное колесо состоит из упорного кольца 7 и нажимного кольца муфты 4 . Между внутренним и наружным солнечными колесами находятся сателлиты 6 , установленные на осях 5 . Сателлиты свободно перемещаются в радиальном направлении в гнездах диска 3 , через который крутящий момент передается на ведомый вал 1 .

Изменение передаточного отношения в вариаторе «Disco» производится при работающей передаче принудительно, путем вращения через винтовую или червячную передачу. При вращении нажимного кольца муфты, имеющего как и неподвижное кольцо 2 , волнообразный профиль, происходит его перемещение в осевом направлении, вследствие чего изменяется зазор между нажимным и упорным кольцами. При уменьшении зазора сателлиты выдавливаются к центру, сжимая пакет пружин 9 . Передаточное отношение вариатора при этом уменьшается. При вращении нажимного кольца в другую сторону зазор увеличивается и промежуточные конические диски под действием пакета пружин устремляются на периферию, повышая передаточное отношение.

Следует заметить, что последние серии вариаторов «Disco» снабжены сервосистемой с дополнительным двигателем и приводом для автоматического изменения передаточного отношения, например, в зависимости от момента сопротивления на выходном валу.

Планетарная схема вариатора кроме высокой компактности обеспечивает повышенные значения КПД, особенно на малых передаточных отношениях, близких к единице (напомним, что при передаточном отношении, равном единице весь планетарный механизм работает как одно целое без потерь на прокручивание). Это свойство особенно важно для автомобилей, так как наибольшие мощность двигателя и время работы здесь происходит именно на таких передаточных отношениях, называемых в автомобилестроении «высшими». Следует отметить, что именно дисковый вариатор, в отличие от вариаторов других типов, наилучшим образом подходит для планетарной схемы, так как все его рабочие элементы вращаются в одной плоскости и не подвержены весьма высоким гироскопическим воздействиям, пагубно влияющим на подшипники сателлитов. Вариаторы же с гибкой связью практически непригодны для использования по планетарной схеме. По своей несущей способности и эксплуатационным показателям – это один из лучших вариаторов.

Однако вариаторам «Disco» присущи следующие существенные недостатки, анализ которых необходим для понимания работы нового вариатора.

Невозможность повышения передаваемого крутящего момента и мощности путем простого увеличения числа рядов дисков, так, как это делается в многодисковых вариаторах. Это происходит из-за того, что внешние и внутренние центральные фрикционные диски при изменении передаточного отношения перемещаются в противоположных направлениях. Например, при сближении внешних дисков, внутренние раздвигаются, и наоборот.

Внешние и внутренние фрикционные диски представляют собой жесткие, практически недеформируемые в осевом направлении элементы, из-за чего усилие нажима воспринимают при шести сателлитах лишь 70% точек контакта. Это вызывает падение КПД и допускаемых контактных напряжений, повышает вероятность заеданий и требует весьма точного выполнения дисков-сателлитов по толщине (жесткий допуск на разнотолщинность), что повышает стоимость изделия.

Весьма неблагоприятные условия нажима фрикционных дисков, связанные со способом регулирования передаточного отношения. Нажимы во внешнем и во внутреннем фрикционных контактах без учета центробежных воздействий в этих вариаторах одинаковы, причем они повышаются при увеличении частоты вращения выходного вала, то есть при уменьшении передаточного отношения («выдавливании» сателлитов к центру). В этом же положении максимальны центробежные эффекты сателлитов, дополнительно существенно нагружающие их зоны контактов с внутренними дисками. Анализ показывает, что требуемые, то есть оптимальные нажимные усилия прямо противоположны имеющимся, из-за чего при малых передаточных отношениях сильно – в десятки раз – перегруженными оказываются контакты сателлитов с внешними дисками. Следствия этих пережимов видны из рис. 2, на котором приведены экспериментальные зависимости КПД вариатора «Disco» и нового планетарного дискового прогрессивного вариатора от частоты вращения выходного вала. Наибольшее падение КПД наблюдается у вариаторов «Disco» в наиболее используемом, особенно для автомобилей, режиме максимальных частот вращения выходного вала (минимальных передаточных отношений).

Рис. 2. Экспериментальные графики зависимости КПД от частоты вращения выходного вала: 1 – нового планетарного дискового прогрессивного вариатора; 2 – вариатора «Disco» фирмы «Lenze»

Способ регулирования передаточного отношения вариаторов «Disco», определяемый их конструкцией, неприменим для их использования на автомобилях и других машинах с динамичным изменением режимов работы. Помимо неблагоприятных условий нажима дисков, вызываемых этим способом, даже при наличии сервосистемы изменения передаточного отношения, системы датчиков и электронного блока управления, реакция механизма на увеличения усилия прижима внешних дисков (а именно так происходит изменение передаточного отношения) наступает весьма нескоро. Перемещение сателлитов происходит из-за упругих деформаций стальных жестких дисков и осуществляется очень медленно – до 250 секунд. Оперативного изменения передаточного отношения путем непосредственного перемещения сателлитов здесь осуществить нельзя.

Между тем сама планетарная схема дискового вариатора настолько перспективна по сравнению с другими вариаторами, что авторы сочли целесообразным создать на этой основе вариатор, лишенный отмеченных недостатков и обеспечивающий следующие полезные свойства.

Многодисковость конструкции при совмещении по оси внешних и внутренних рядов фрикционных дисков. Это позволит повышать несущую способность вариатора пропорционально числу рядов дисков при незначительном увеличении его габаритов по длине.

Равномерность прижима всех зон контактов при любом числе сателлитов, что позволяет избежать заеданий при высоких значениях контактных напряжений, допустимых для точечного исходного контакта. Достигается это использованием упруго-податливых центральных фрикционных дисков, компенсирующих разнотолщинность сателлитов.

Оптимизированный автоматический прижим фрикционных дисков, зависящий от передаточного отношения вариатора. Это позволяет учитывать изменяющийся коэффициент упругогидродинамического (УГД) трения во фрикционных контактах, также зависящий от передаточного отношения вариатора. Анализ показывает, что для большого числа важнейших применений вариаторов этот способ прижима фрикционных элементов наиболее подходит.

Это относится, например, к приводам от электромашин переменного тока с практически постоянной частотой вращения. Обеспечивая наилучшие показатели при максимальной мощности, такой способ прижима практически не снижает эффективности и при уменьшении потребляемой мощности в 2...3 раза, так как пережим в это число раз очень незначительно снижает КПД (сравните с пережимом в десятки раз у вариаторов «Disco»).

Это же относится к наиболее массовому и перспективному потребителю вариаторов – автомобилю. Не вдаваясь в нюансы этого достаточно сложного вопроса, отметим, что на режимах полной подачи топлива, а именно на этих режимах работают современные системы автомобильных трансмиссий с вариаторами, зависимость прижима дисков от передаточного отношения наиболее эффективна. На частичных режимах подачи топлива предполагается работать только в редких случаях, да и при этом КПД самого двигателя снижается настолько резко, что незначительное снижение КПД вариатора из-за пережима дисков здесь окажется практически незаметным.

На таких потенциально массовых потребителях вариаторов с высоким КПД как ветроэлектростанции, предполагаемый способ нажима наилучший, так как здесь все силовые параметры вариатора, в том числе и нажим, зависят от частоты вращения ветроколеса, а это при постоянной частоте вращения генератора означает, что и от передаточного отношения вариатора.

Главное, на наш взгляд, свойство – это саморегулируемость, адаптивность, или используя применяемый для вариаторов термин – «прогрессивность». Это свойство особенно ценно тогда, когда оно достигается не использованием дополнительных сложных, дорогих и ненадежных силовых сервосистем с датчиками, электронными блоками управления и серводвигателями с исполнительными механизмами, а органически свойственно данной конструкции вариатора. Это достигается в конструкции нового вариатора объединением систем нажима и изменения передаточного отношения. К тому же предусмотрена возможность принудительного (по желанию оператора) изменения на ходу степени этой прогрессивности или «мягкости» зависимости частоты вращения от момента сопротивления на выходе. Разумеется, предусмотрено и непосредственное принудительное изменение передаточного отношения, в том числе в ряде случаев и на неподвижном вариаторе, что принципиально невозможно на вариаторах «Disco» и на подавляющем большинстве других фрикционных вариаторов.

Эти свойства нового вариатора, работа над которым ведется в Московском государственном индустриальном университете (МГИУ) около 20 лет, отражены в патентах России .

Принципиальная схема вариатора представлена на рис. 3. На этой схеме вариатор включает всего два ряда центральных фрикционных дисков – неподвижных внешних 9 , установленных в корпусе 18 , и внутренних 5 с зажатыми между ними сателлитами 7 при помощи тарельчатых (или просто плоских дисковых) пружин 4 и 8 , соответственно. Однако по схеме понятно, что этих рядов может быть сколь угодно много, сколько выдержат по прочностным и жесткостным показателям оси сателлитов 10 , и их подшипники 6 . Не исключаются и промежуточные поддерживающие опоры на осях 10 , преимущественно при числе рядов выше четырех. Число сателлитов в одном ряде преимущественно шесть, как и в вариаторах «Disco», хотя для мощных устройств с малым диапазоном варьирования (например, для мощных ветроустановок), их может быть до 12 . Подшипники 6 осей 10 находятся на одном конце поворотных рычагов 19 , на других концах которых размещены противовесы 11 , одна группа которых снабжена роликами 12 , находящимися в фасонных прорезях 20 диска 13 , связанного с выходным валом 17 .

Рис. 3. Схема нового планетарного дискового прогрессивного вариатора: 1 – ось поворотных рычагов; 2 – водило; 3 – входной вал; 4 – тарельчатая пружина; 5 – внутренний центральный фрикционный диск; 6 – подшипники сателлитов; 7 – сателлит; 8 – плоская дисковая пружина; 9 – неподвижный внешний центральный фрикционный диск; 10 – ось сателлитов; 11 – противовес; 12 – ролик; 13 – прорезной диск; 14 – рычаг; 15 – пружина; 16 – рычажный механизм; 17 – выходной вал; 18 – корпус-эпицикл; 19 – поворотный рычаг; 20 – фасонная прорезь прорезного диска; ЖСМ – жидкий смазочный материал.

Поворотные рычаги 19 сидят на осях 1 , закрепленных в водиле 2 . Ролики 12 отжимаются на периферию пружинами 15 , усилие которых может изменяться принудительно с помощью рычажного механизма 16 , воздействие на который осуществляется рычагом 14 . Рычаг может передвигаться как вручную (например, с помощью винтового механизма, если нужно принудительно устанавливать нужные передаточные отношения), так и с помощью усилителей, имеющих упругую характеристику (например, пневмокамер, управляемых от пневмосистемы). Следует отметить, что вариатор является прогрессивным и без механизма изменения усилия пружин. Но тогда он будет иметь всего одну «мягкую» рабочую характеристику, например, как у гидротрансформатора или электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Описанный механизм изменения усилия пружин (как в сторону его уменьшения, так и увеличения) изменяет лишь степень «мягкости» характеристики вариатора, позволяя работать на любом режиме, что особенно важно для автомобильной автоматической трансмиссии. В таком случае рычаг 14 будет связан с педалью управления скоростью автомобиля, с дополнительным усилителем или без него.

При изменении крутящего момента на выходном валу 17 , ролик 12 , находящийся до этого в прорези 20 в уравновешенном состоянии, под действием усилий пружин 4 , 8 , 15 , тангенциальных усилий рабочего момента и других усилий в механизме вариатора, изменяет свое положение в прорези, меняя при этом передаточное отношение. Нажимные пружины 4 и 8 при этом упруго деформируются за счет расклинивающего действия сателлитов, что при вращении фрикционных дисков связано с ничтожным сопротивлением трению, и имея специально подобранные характеристики «сила-деформация», обеспечивают оптимальный по КПД нажим фрикционных дисков, с запасом β = 1,25...1,5. Прорезь 20 может быть выполнена и такого профиля, когда она лишь уменьшает или полностью устраняет усилие перевода ролика 12 при изменении передаточного отношения. Таким образом, свойство прогрессивности является как бы «врожденным» свойством, присущим конструкции вариатора, и достигается лишь подбором формы прорези 20 и жесткости пружины 15 .

Опытный образец описанного вариатора в виде мотор-вариатора был рассчитан и спроектирован авторами данной работы и изготовлен на АМО ЗИЛ по совместному тематическому плану с Московским государственным индустриальным университетом (МГИУ). При расчете вариатора были использованы созданные при участии авторов методики и программы . Проектирование вариатора осуществлялось в системе трехмерного моделирования CATIA (рис. 4). Заметим, что опытный образец мотор-вариатора, имеющий самостоятельное значения для общепромышленного назначения, для АМО ЗИЛ является первым этапом создания автоматической бесступенчатой коробки передач, в частности для автобуса ЗИЛ-3250.

Рис. 4. Изометрия мотор-вариатора

Для испытаний мотор-вариатор был снабжен тормозным устройством с водяным охлаждением тормозного барабана и с возможностью регулирования тормозного момента (рис. 5).

Рис. 5. Общий вид мотор-вариатора с тормозным устройством

Испытания опытного образца показали, что вариатор действительно является прогрессивным, имея «мягкую» характеристику, представленную на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость крутящего момента на выходе М вых от частоты вращения выходного вала n 2 и передаточного отношения i мотор-вариатора

При этом на высоких передаточных отношениях, в данном случае кинематическом, равном i = 9, а реальном около i = 13, проскальзывание достигало 35%, а значение передаваемого крутящего момента все возрастало. Эту необыкновенную «живучесть» фрикционного вариатора мы объясняем высоким значением фактора верчения при высоких передаточных отношениях данного вариатора. Похожий эффект возрастания коэффициента УГД-трения при высоких значениях проскальзывания и фактора верчения был получен проф. H. Vojacek в трибологической лаборатории в г. Гмунде, Германия . Как известно, при малых значениях фактора верчения уже небольшие значения скольжения вызывают падение коэффициента УГД-трения и буксование фрикционной передачи, что показано многочисленными испытаниями на роликовых стендах.

Концепция нового прогрессивного вариатора в его автомобильном назначении в качестве автоматической бесступенчатой коробки передач была описана в , в качестве составной части автомобильного гибрида в , и в качестве нового перспективного типа движителя автомобиля, где вариатор встроен в ступицу ведущего колеса – вариоколеса, в .

Наиболее крупной спроектированной конструкцией на основе разработанного вариатора является вариатор-мультипликатор для ветроустановки мощностью 680 кВт. Следует заметить, что сдвоенный вариатор такой мощности с одним механизмом управления, расположенным в середине, может передать мощность 1,5 МВт, что достаточно для самой распространенной в перспективе модели ветроустановки. Следует отметить, что как мощность, передаваемая через каждую зону контакта при этом, так и особенно мощность потерь, переходящая в тепло, здесь значительно меньшие, чем способна передать зона контакта даже меньшего размера, что показано испытаниями на стендах .

В качестве жидкого смазочного материала (ЖСМ) предполагается использование как моторного масла (например, для коробки передач к автобусу ЗИЛ-3250, имеющей большой запас по мощности), так и специально разработанных трактантов «Santotrac» и «Variotrac», широко выпускаемых в США и Германии, а также отечественного трактанта ВТМ-1. Заметим, что использование трактантов существенно повышает несущую способность, долговечность и КПД вариаторов и перспективы их применения сомнений не вызывают.

Источники информации:

1. Многодисковый планетарный вариатор / Н.В. Гулиа. – Патент России №2140028; 26.05.98.
2. Автоматическая бесступенчатая передача / Н.В. Гулиа. – Патент России №2138710; 16.06.98.
3. Гулиа Н.В., Юрков С.А., Петракова Е.А., Ковчегин Д.А., Волков Д.Б. Методика расчета основных параметров фрикционного дискового вариатора // Справочник. Инженерный журнал. – 2001. – №1. – С.30...39.
4. Vojacek H., Traktionsfluide Struktur und Eigenschaften vor alle Reibungsverhalten, Elmatik GmbH, 8036 Herrsching 2/BRD, 1985.
5. Отрохов В.П., Гулиа Н.В., Петракова Е.А., Юрков С.А. Бесступенчатая коробка передач для ЗиЛ-5301 // Автомобильная промышленность. – 1998. –№7. – С.16...18.
6. Гулиа Н.В., Власов А.Е., Юрков С.А. Механическая бесступенчатая передача для грузовых автомобилей и автобусов. Перспективы использования // Грузовик & Автобус, троллейбус, трамвай. – 1999. – №12. – С.7...12.
7. Гулиа Н.В., Юрков С.А. Гибридные силовые агрегаты для городских автобусов // Грузовик & Автобус, троллейбус, трамвай. – 2000. – №1. – С.10...14.
8. Гулиа Н.В., Юрков С.А. Новая концепция электромобиля // Автомобильная промышленность. – 2000. – №2. – С.14...17.
9. Гулиа Н.В., Мартин Ф., Юрков С.А. Вариоколесо и его перспективы для автомобилей // Автомобильная промышленность. – 2000. – №10. – С.19...21.
10. Елманов И.М., Колесников В.И. Термовязкоупругие процессы трибосистем в условиях упругогидродинамического контакта. – Ростов-на-Дону: Центр Высшей школы, 1999. – 173 с.