Вариативность: эволюция современных бесступенчатых трансмиссий

Вариатор — один из видов автоматических трансмиссий. Его главное отличие — бесступенчатость. CVT (Continuously Variable Transmission) впервые появилась на легковых автомобилях еще в конце 50-х годов прошлого века. Однако настоящую популярность приобрела только в начале нынешнего тысячелетия. Рассмотрим ее развитие на примере автомобилей Renault.

Конструкция в целом достаточно простая и менее дорогая в производстве по сравнению с классическими «автоматами». От них, впрочем, большинство вариаторов унаследовали гидротрансформатор, который соединяет мотор и коробку, делает старт плавным, а в незаблокированном состоянии увеличивает крутящий момент на входном валу коробки.

Затем крутящий момент передается на первичный вал, а далее посредством наборного стального ремня — на вторичный вал. Изменение передаточного числа происходит за счет изменения рабочего диаметра ведомого и ведущего шкивов. Это и дает ту «бесшовность», которая отличает работу вариатора от классического «автомата» или механической коробки, где толчков при смене ступеней полностью избежать невозможно. Плавная трансформация крутящего момента обеспечивается и при интенсивных разгонах. А больше всего преимущество вариатора в плавности ощущается при езде со знакопеременными нагрузками — когда автомобиль поочередно то набирает скорость, то замедляется.

Современные вариаторы имеют широкий силовой диапазон, сравнимый с классическим «автоматом» с минимум восемью передачами. Но благодаря бесступенчатости вариатор в любой момент может обеспечивать более точное, оптимальное передаточное число. Это можно использовать как для экономии топлива, так и для улучшения динамики — это единственная автоматическая трансмиссия, которая при необходимости способна удерживать мотор на оборотах максимальной мощности во время всего разгона.

Сегодня основным производителем вариаторов (с долей более 37% от мирового рынка) является компания Jatco, которая обеспечивает бесступенчатыми трансмиссиями автомобили десятка марок.

На автомобилях Renault бесступенчатые трансмиссии используются более десяти лет: вариатор семейства Jatco JF011E, разработанного в 2005 году, имел кроссовер Koleos первого поколения и седан Fluence. Тогда это были не слишком совершенные и достаточно требовательные к обращению с собой агрегаты.

Однако за годы производства конструкция вариаторов существенно дорабатывалась, и сейчас их надежность не вызывает сомнения. Прогресс определяют новые технологии производства, новые материалы, новый софт. Если раньше вариатор мог допускать режимы, не исключающие проворота шкивов относительно ремня, то сейчас он сам себя от этого программно уберегает. Например, стартовать с пробуксовкой с резким последующим зацепом на асфальте (это наиболее вредный режим для любой трансмиссии) вариатор не даст. Для этого предусмотрены защитные алгоритмы.

Сегодня наиболее массовые Renault Logan и Sandero, а также кроссоверы Renault Kaptur, Arkana и Duster имеют вариаторы нового поколения. У моделей с мотором 1.6 и передним приводом (в том числе семейства Renault Logan Stepway и Sandero Stepway) это трансмиссия CVT-7, она же Jatco JF015e, рассчитанная на передачу крутящего момента до 150 Нм. Этот вариатор хорошо зарекомендовал себя и на автомобилях Renault Kaptur, которые трудятся в каршеринге.

А вот кроссоверы Renault Kaptur, Arkana и Duster с более мощным турбодвигателем 1.3 оснащаются вариатором CVT-8, или Jatco JF016e, — этот рассчитан на передачу крутящего момента до 250 Нм.

Конструкция гидроблока включает управляющие линейные соленоиды и два гидроаккумулятора

Основное отличие этого поколения вариаторов от предыдущих — применение вместо шаговых электромоторов в качестве исполнительных управляющих механизмов линейных соленоидов в полностью новом гидроблоке. А для автомобилей Renault блок клапанов был дополнительно доработан. По сравнению с аналогичными вариаторами на автомобилях других марок тут используются клапаны иной формы и добавлены два гидроаккумулятора для сглаживания пульсаций давления. Также бесступенчатые трансмиссии последних поколений получили множество решений для уменьшения потерь на трение и улучшения топливной экономичности автомобиля. Применен новый компактный маслонасос лепесткового типа, иной стальной ремень и шкивы с увеличенным диапазоном передаточных чисел.

Масляный насос имеет цепной привод от первичного вала

Кoнcтpуктивнaя ocoбeннocть трансмиссии CVT-7 — нaличиe двухcтупeнчaтoй плaнeтapнoй пepeдaчи. Сначала зaдeйcтвoвaнa пepвaя cтупeнь, на высоких скоростях — втopaя. Тaкaя cхeмa пoзвoлилa знaчитeльнo умeньшить paзмepы кoнуcoв и, cooтвeтcтвeннo, oбщиe гaбapиты вapиaтopa. На CVT-8 планетарная передача тоже имеется, но только для включения режимов переднего хода или реверса. А гидротрансформатор, шкивы и ремень в более «моментной» CVT-8 заметно крупнее.

Хотя по «железу» вариаторы на автомобилях Renault Arkana, Duster и Kaptur абсолютно идентичны, у них разные калибровки и программы управления. Например, для более внедорожного Renault Duster разработан специальный алгоритм управления в режиме Lock. Блокировка гидротрансформатора происходит намного позже, на скорости более 40 км/ч (вместо 10—12 км/ч). Сделано это для того, чтобы различные колебания «вязли» в гидротрансформаторе, а не в механических частях трансмиссии. Чем позже момент блокировки — тем плавнее движение и тем больше гидротрансформатор используется на бездорожье в качестве средства увеличения тяги.

В режиме Lock кроссовер Renault Duster имеет уникальный алгоритм работы вариатора

А в режимах 2WD и 4WD Auto кроссоверы Arkana, Kaptur, Duster схожи по настройкам и поведению: здесь важно как можно быстрее заблокировать гидротрансформатор, чтобы уменьшить расход топлива. Причем скорость, на которой срабатывает блокировка, в значительной степени зависит от двух факторов — угла открытия дроссельной заслонки и степени прогрева вариатора.

Практика показывает, что масло в вариаторе менять не нужно. Оно залито на весь срок службы агрегата. Единственное исключение составляет случай, если параметр счетчика наработки достиг отметки 210 тысяч условных единиц. Основным фактором, который учитывается счетчиком, является температура жидкости в коробке и продолжительность езды с этой температурой. В России тяжелых условий для трансмиссии нет. А например, на Ближнем Востоке, в Арабских Эмиратах, счетчик может достичь этого показателя.

Вариатор оборудован внешним масляным фильтром со сменным картриджем

Кстати, специального прогрева перед началом движения вариатор не требует. Нужно только исключить резкие ускорения и замедления. При –35 градусах трансмиссия полностью выполняет свои функции, при –40 градусах гарантированно позволяет передвигаться.

Распространяющаяся и на вариаторы фирменная гарантия — три года или 100 тысяч километров. И если десять лет назад было достаточно много случаев ремонтов по гарантии, то сейчас в Jatco достигли целевого показателя по уровню качества: вариаторы сегодня практически не уступают классическим «автоматам».