Вариатор Nissan: Тонкости эксплуатации и примерный срок службы

Вариатор вышел из строя и буксует или это его норма
Принцип работы, тонкости, проблемы и срок службы вариаторной коробки Ниссан

Читайте так же:

Содержание статьи:

Бесступенчатая коробка переключения передач ( Continuously Variable Transmission, CVT ). Устройство, виды и принцип работы.
Неисправности коробки CVT и что можно считать нормой
Диагностика неисправностей вариаторной коробки передач
Обслуживание коробки CVT (советы производителя и стоит ли менять масло в вариаторной коробке передач)
Рекомендации по эксплуатации автомобиля с бесступенчатой коробкой передач

Бесступенчатая коробка переключения передач ( Continuously Variable Transmission, CVT ). Устройство, виды и принцип работы.

Для начала немного теории:

Коробка вариаторного типа - вид бесступенчатой трансмиссии, способной плавно изменять передаточное отношение в некотором диапазоне. Общепринятым обозначением такой коробки выступает аббревиатура CVT ( от английского continuously variable transmission, в переводе – постоянно изменяющаяся трансмиссия ), при этом, так же можно встретить и такие неофициальные названия: Коробка вариатор, вариаторная коробка передач, автомобиль на вариаторе, АКПП вариатор.

В настоящее время разработано несколько вариантов реализации бесступенчатой трансмиссии: клиноремённые со шкивами переменного диаметра, цепные и тороидальные. При этом наибольшее распространение в настоящее время, получила система с клиновидным ремнем, это обусловлено тем, что такой тип передачи крутящего момента стал первым наиболее сбалансированным вариантом бесступенчатой трансмиссии. Коробки с клиновидным ремнем и шкивами переменного диаметра, не только достигли вменяемых сроков эксплуатации но и вменяемую себестоимость. Для примера сравним автоконцерн Nissan со своими клиноременными вариаторными коробками «Xtronic» или «Hyper» и автоконцерн Subaru, пропустивший шаг клиноременных вариаторов и начавший разработки цепных вариаторных коробок получивших название «Lineartronic». Про то какая коробка надежнее и мееет больший срок эксплуатации можно сказать, цепные вариаторы имеют намного больший срок службы , чем клиноременные (более точнее читайте ниже), но... как всегда есть большое но... на момент написания статьи ,был произведен мониторинг цен на вариаторные коробки от этих автоконцернов: автомобиль Nissan X-Trail - 2014 года (вариатор с клиновидным ремнем), стоимость вариатора примерно 280 тр. ; автомобиль Subaru Outback 2014 года, коробка - цепной вариатор, стоимость 700 т.р. Как видите - разница очевидна, но и тут есть свое но: вариаторы с ремнем намного более капризны к условиям эксплуатации и даже при идеальных условиях их ресурс не дотянет до автоматических коробок (о сроках службы - ниже), а вариаторы с цепью способны отходить пробеги сравнимые с и АКПП. Конечно же стоит сделать скидку на то, что все любят хвастаться результатами тестирования при идеальных условиях, но разница в пробегах очевидна. Цену на коробку с вариатором тороидального типа ( У Ниссана такая коробка носит название «Extroid» ) найти не вышло, однако можно сказать что и она имеет свои слабые стороны, а сложность в производстве врятли сделают ее дешевле чем вариаторы с ремнем.

Устройство и принцип работы вариатора:

Если рассмотреть вариатор с места водителя, то приборы управления внутри салона выглядят, так же как и на автомобиле с традиционной АКПП, те же надписи P, R, N, D и всего две педали. По сути: коробка с вариатором является вариацией автоматической коробки передач, и с точки зрения водителя ничем от нее не отличается ( в современных вариаторах есть даже эмуляция скоростей, для водителей предпочитающих ручное переключение (как система типтроник на АКПП )), однако любой водитель сможет оценить отсутствие толчков, пусть даже самых легких, но неотъемлемо сопровождающих переключение передач на АКПП, (если автопроизводитель способен создать коробку "автомат" толчки которой будут настолько несущественны, что ощущаться вовсе не будут, то перепад оборотов двигателя, особенно в моменты интенсивного разгона будет отчетливо заметен) у коробки с вариатором толчков и резких смен оборотов нет.

Коробка с вариатором работает вовсе не так, как АКПП или "механика". Дело в том, что в традиционных КПП передача крутящего момента (для простоты можно представить и сопоставить обороты двигателя и обороты колес) , осуществляется с четко определенными коэффициентами ( это может быть коэффициент 2,5:1 (с некоторыми вариациями соответствует коэффициенту первой скорости МКПП) или коэффициент 1:1 ( так называемое прямое соединения двигателя и колес на АКПП)). А что если представить себе автомат не с 4 или 5 или 7-ю скоростями, а с сотней или даже 5-и сотнями ... сможете? ... только представьте, какие невообразимые передаточные коэффициенты можно вписать в эти 500 скоростей, а если скоростей еще больше , что если их так много, что придаточные коэффициенты могут изменяться на сотые, и переключение между ними плавно и незаметно, а что, передач их бесконечно... Что же ... вы только что представили коробку с вариатором )). При разгоне на автомобилях имеющих традиционные КПП, на каждой передаче происходит следующее: в зависимости от необходимости двигатель развивает некое число оборотов на одной передаче, затем переходит переключение передачи, сброс и снова набор оборотов двигателя и так происходит при каждом переключении передач при наборе скорости. Если рассмотреть автомобиль с вариатором в ситуации разгона, то двигатель способен остаётся на одних и тех же оборотах (скажем, на оборотах, соответствующих максимальному крутящему моменту), при этом изменяющиеся передаточное отношение коробки заставит автомобиль интенсивно разгоняться.

Как именно вариатор будет менять передаточное число при разгоне, зависит от заложенной производителем программы управления, учитывающей целый ряд параметров, и показателей проборов и датчиков. Поведение коробки в той или иной ситуации, задается водителем (это может быть величина или скорость нажатия падали акселератора, а так же скорость начала маневра или предпочитаемый стиль езды).

Вариаторы, бесступенчатые коробки передач тоже могут быть разными, рассмотрим наиболее распространенные типы:

Вариатор клиноремённого типа

Каждый из вас, видел как работает велосипед, вы наверняка замечали, что звездочка на педалях намного больше звездочки на заднем колесе, и можно представить стебе, что за один оборот педалей (соответственно и большой звездочки), задняя звездочка ( соответственно и колесо) сможет сделать наверное оборота 4. Теперь представьте, что велик спортивный и в вашем распоряжении целый набор звездочек как ведущих на педалях так и ведомых на колесе, или что если звездочки поставить одинаковые, то один оборот педалей повлечет так же всего один оборот заднего колеса... А что если поэкспериментировать со всеми звездочками, представляете сколько передаточных коэффициентов можно получить. Теперь давайте поговорим о вариаторе:

Клиноременный вариатор включает в себя одну (некоторые конструкции КПП несколько) клиноременную передачу, которая включает в себя два шкива особой конструкции, соединенных клиновидным ремнем. В современных клиноременных вариаторов ремень как привило состоит из стальных поперечных пластин которые и взаимодействуют с валами (стальные пластины надеты на один или несколько резиновых, армированных или стальных ремней которые не принимают участие в процессе). В начале своей истории ремни были полностью резиновыми, но их срок эксплуатации был слишком мал, конструкция с поперечными стальными пластинами, в сою очередь, не только способна передавать намного больший крутящий момент но и намного более износостойкая относительно просто резинового или армированного ремня. В современных вариаторах, производители почти полностью отказались от резины в в ремне, заменив ее стальными тросами или пластинами, при этом все же они могут быть проложены резиновыми вставками.

Конструкция шкивов состоит из двух конусовидных половин, которые имеют уклон к оси вала. Когда половины вала отделяются друг от друга, ремень проскальзывает между ними ближе к оси вала, тем самым начиная двигаться по меньшему диаметру. Если же диски вала начинают сдвигаться, ремню приходится подниматься от оси вала к краю тем самым увеличивая рабочий диаметр.

Так работают оба вала, и именно диаметр каждого вала задает передаточное число.

Пример работы клиноременного вариатора Nissan

На анимации вы можете наглядно увидеть работу механизма клиноременного вариатора. Изменение состояния дисков обоих валов влечет за собой значительное изменение скорости ведомого вала.

(steel belt - Стальной ремень, powerful start - мощный старт, high speed - высокая скорость)

Вариатор цепного типа

Одним из распространенных вариантов передачи крутящего момента в CVT коробках. является - Цепь. Такие CVT коробки называют цепными или клиноцепными. Металлическая цепь в таких вариаторах представляет собой набор тонких пластин, небольшой длинны, соединенных осевыми штифтами. Особенность этой цепи заключается в том, что ее рабочей поверхностью, является не внутреннее тело цепи и звенья ( обычно, цепи работают внутренними валами (или цилиндрами насаженными на осевой вал) входящими в зацеп со звездочками особой конструкции), а осевые штифты выпирающие за пределы тела цепи. НА современных цепных вариаторов, звено цепи соединяется не одним штифтом а двумя имеющих в разрезе эллипс сложной формы и наклонные торцы, такая конструкция делает цепь максимально подвижной при минимальных контактах трения внутри цепи. Интересна так же жидкость для смазки цепи и дисков вариатора: под воздействием сильного давления в момент контакта элементов цепи и дисков смазывающая жидкость изменяет свое фазовое состояние, тем самым обеспечивая максимальный коэффициент трения в контакте соприкосновения, благодаря чему цепь может передавать значительный крутящий момент, не смотря на маленькую площадь контакта.

Сдвоенные штифты специальной формы, позволили достичь цепным вариаторам внушительного срока эксплуатации. В отличии от клиноременных вариаторов, цепные могут служить более чем в 2 раза дольше.

Если же взять частный пример, то цепные вариаторы Субару способны преодолеть пробеги более чем в 3 раза больше клиноременных от Ниссана без кап ремонта и замены элементов вариатора.

Смотрим фото:

Стоит отметить, что цепь в вариаторах является модернизацией клиноременной конструкции, а по принципу работы схожа с клиновидным ремнем. Таким образом анимация показанная в разделе о ремне вполне себе подходит и к разделу цепи в CVT коробках.

Вариатор тороидального типа

Одним из представителей вариаторов является вариатор тороидального типа:

Принцип работы вариатора такого типа предполагает передачу крутящего момента по средствам нескольких роликов зажатым между двумя поверхностями имеющих тороидальную форму ( Тор (тороид) — поверхность вращения, получаемая вращением образующей окружности вокруг оси, лежащей в плоскости этой окружности и не пересекающей её.) (Проще: Тороидальная форма внутренней части диска, в своем сечении представляет не полную внутреннюю часть окружности. Таким образом, два совмещенных диска тороидального вариатора, в своем сечении будут дополнять не полные четверти окружности друг друга).

Пара фото о форме дисков:

Давайте более подробно рассмотрим принцип работы тороидального вариатора:

Диски тороидальной формы зажимают между собой один или несколько роликов с закругленными торцами. Один из дисков является ведущим, а второй ведомым, передача крутящего момента, между ними, осуществляется роликами, а изменение передаточного отношения происходит при изменении положения роликов. Так же стоит отметить, физику передачи крутящего момента от ведущего диска роликам и от роликов - ведомому диску, тут все дело в трении и специальных поверхностях металла, как физических (диски и ролики имеют некоторую шероховатость), так и химических (специальные покрытия и закалка) продлевают срок эксплуатации вариатора. Смотрим фото:

Чуть более подробно: Передаточное отношение меняется при изменениях положения роликов.

Вращение по одинаковым радиусам характеризует одинаковые скорости ращения дисков.
Перемещение ролика к большему радиусу ведущего диска обеспечивает наибольшие обороты ведомого или так называемая повышенная передача.
Понижающая передача реализуется при соприкосновении ролика с малым радиусом ведущего диска и соответственно с большим - ведомого.

Так же стоит отметить, что с увеличением количества роликов, увеличивается и суммарная сила трения и придел передаваемой мощности, тем самым уменьшается потенциальный износ, количество роликов может достигать 6, но обычно их 2 или 3. Так же стоит сказать, что наборов дисков может быть несколько, что в итоге сильно увеличивает интервал передаточных отношений коробки.

Пару слов о плюсах и минусах CVT коробок

Плюсы CVT коробок

Минусы CVT коробок

Экономия топлива: Независимо от скорости поездки, двигатель будет работать на оборотах необходимых именно в этой конкретной ситуации.
Достойная динамика даже на небольших двигателях: Коробка CVT имеет способна разгонять автомобиль на оборотах соответствующих максимальному крутящему моменту. Даже небольшой двигатель постоянно разгоняющий автомобиль на своем максимальном крутящем моменте, способен динамически опередить точно такой же автомобиль с более мощным двигателем, но традиционной АКПП или МКПП, дело в том что при традиционных коробках, обороты двигателя лишь на миг задерживаются на максимальном крутящем моменте, потом переключение скорости, малые обороты и, двигатель работает в натяг, максимальный крутящий момент, далее превышение оборотов до пика и снова переключение.
Отсутствие рывков, свойственных переключению скорости на АКПП. На механики еще и ручкой переключения шевелить )
Если брать новый автомобиль , то можно ездить и радоваться, а любой подержанный с вариатором, может таить в себе тайны эксплуатации автомобиля во всех нежелательных для вариатора условиях.
Электронный блок управления работой вариатора, обеспечивает бережный режим работы двигателя, что в свою очередь благоприятно значительно уменьшает интенсивность износа основных деталей силового агрегата.

Основным и самым главным минусом является сок службы и стоимость ремонта, относительно более привычных автоматических или механических коробок. Однако стоит сказать, что и появление АКПП в свое время вносило много разговоров о сроках службы и стоимости ремонта, но сейчас автоматические коробки уже способны работать очень и очень долго, да и ремонтировать их уже научились и за приемлемые деньги.
Стоимость обслуживания. Несмотря на то, что некоторые производители говорят, что в срок службы автомобиля, вариатор можно не обслуживать, если вы хотите продлить срок службы вариатора свыше гарантии производителя, вам стоит задуматься об обслуживании, и тут то вас удивит стоимость масла для вариаторов и самой процедуры. Конечно дороже но не так что бы сильно, объективно - максимум раза в 2. Это что касается замены жидкостей, но однажды придет время менять ремень или валы или все, и тут то вас сильно удивит стоимость этих запасных частей, в этой ситуации радует то что ремень и валы ходят минимум 150 тысяч. Опять же все зависит от эксплуатации и от следующего минуса.
Автомобили с вариаторами не очень любят резкие ускорения и тем более прицепы и буксировку. При таких режимах эксплуатации ремень или цепь начинают проскальзывать, тем самым ставя задиры на валах и изнашивая собственные элементы.
Третий пункт так же ведет некоторое предпочтение маломощных двигателей для вариативных коробок. Однако стоит сказать, что автопроизводители не упускают поставить на свой тяжелый флагман CVT коробку (Пример Nissan Murano: 3.5 литровый двигатель, 2 тонный паркетник с коробкой вариатором)
Очень маленький минус, присущий и многим автоматическим коробкам - это движение накатом, а точнее его частичное отсутствие. Движение накатом есть, но все-таки автомобиль немного подтормаживает. Так считается безопаснее, поэтому и многие автоматы настроены на небольшое торможение двигателем если убрать ногу с педали акселератора. Это спорный минус, так считается безопасным и да и тормозит совсем чуть, но к этому придется привыкнуть.
"Топать" каждый раз при старте - не желательно.
Для вариатора одинаково вредны долгая езда как на самой высокой, так и на низкой скорости.

Неисправности коробки CVT и что можно считать нормой

Рассмотрим ситуации в которых водитель может задуматься, так ли оно должно быть или нет и стоит обратиться в сервис:

1. Вариатор "тупит" и не разгоняет автомобиль

		Вы едете и желаете ускориться, нажимаете на педаль акселератора дальше, но некоторое время автомобиль не начинает разгон, но двигатель при этом увеличивает обороты, и лишь потом ускорение.
					Такая работа вариатора часто вызывает неудобство, из за повышенного шума, но при этом такая работа вариатора считается нормой. Дело в том, что вариаторная коробка полностью управляется электронным блоком управления, который настраивают и программируют автопроизводители. И именно изначальный набор мощности двигателя при неизменной скорости и лишь дальнейшее изменение передаточных отношений в сторону увеличения скорости, считается правильным. Однако стоит отметить, что такой разгон свойственен только при быстром и глубоком нажатии на педаль газа, когда водителю требуется сила. Но при умеренном и плавном нажатии, работа вариатора должна быть похожа на бесступенчатый автомат.

2. Вариатор пинается при начале движения. Толчок при смене нейтрали на D (R). Неравномерное движение.

Когда требуется начать движение, приходится нажимать на педаль газа. До некоторого момента автомобиль не двигается, а потом рывок и начало движения. Такая проблема может быть актуальна как при движении вперед, так и при движении назад.

Такое поведение автомобиля не является нормальным и при таких проявлениях вам следует обратиться в сервис, для начала на диагностику. Диагностика может показать как необходимость замены масла , так и необходимость замены ремня и валов, по этому с такими признаками лучше не затягивать обращение в сервис.

Возможные неполадки:

поломка электромагнитного клапана давления в главной магистрали;
неполадки в модуле управления

Второй пункт и все следующие оговоренные в главе о поломках - это уже поломки. А по поводу нормальной или нет работы вариатора стоит сказать, что рабочий вариатор не вызовет вопросов кроме пункта 1 и небольшого торможения двигателем, но к этому лишь стоит привыкнуть.

Диагностика неисправностей вариаторной коробки передач

Основной причиной известных неисправностей вариаторов является нарушение правил эксплуатации к автомобилю.

Независимо от марки и вида вариатора стоит уточнить несколько правил которые не понравятся любому вариатору:

Несвоевременная замена масла и фильтра вариатора.
Отступление от рекомендаций производителя по маслу может привезти вариатор к выходу из строя (не качественное или не рекомендованное масло CVT).
Динамичный стиль вождения, сочетающий резкие старты и торможения.
Продолжительное вождение на высоких или низких скоростях не не меняя скорости ( может несколько перегрева участок вала в котором работает ремень. продолжительно - это например 5 часов на круиз контроле).

Неисправности вариатора могут возникать как в его электронном модуле управления, так и в механических узлах.

Рассмотрим несколько наиболее частых поломок:

1. Отказ или выход из строя элементов электрики

Коробка входит в аварийный режим и не позволяет автомобилю разогнаться или двигаться. В таких случае сами или на эвакуаторе стоит незамедлительно обратиться в специализированный сервис на диагностику.

Диагностика электроники поможет выявить конкретные ошибки и узлы вызвавшие их. Это могут быть безобидный плохой контакт в фишки какого нибудь соединения или серьезные неполадки платы ЭБУ вариатором, например в случае попадания воды. Так же, наиболее часто встречающиеся поломки в электрике могут быть вызваны выходом из строя различных датчиков (например: датчиков скорости оборота обоих шкивов, рабочей температуры масла, давления в главной магистрали и еще целой кучи других) или неполадками управляемых электронных узлов (это может быть выход из строя пошагового двигателя управления цилиндрами или отказ электронных клапанов давления главной магистрали и другие электронные узлы). Независимо от того, как проявляется неполадки в работе вариатора - Все это довольно серьезно и требует обращения в сервис.

2. Отчетливо слышен гул

Бывает такое, что водитель при движении отчетливо слышен гул, некоторое время ездит с нм, потом начинает искать, начинаются замены ступичных подшипников или подшипников ремней двигателя.

Такая неисправность является наиболее частой относительно всех остальных на пробегах до 100 т. км. Износ и гул подшипников может быть спровоцирован следующими факторами:

Некачественное изготовление подшипников.
Проникновение продуктов износа (мелкие порошково образные частицы) на рабочие поверхности, приводящее к разрушению последних.

3. Пробуксовка и выход коробки в аварийный режим. Слабая динамика ( пробуксовка ).

		Такие симптомы могут быть вызваны увеличенной температурой в коробке или не оправдано низким давлением. Это по мимо уже указанных выше повреждений ремня и дисков.
					Поломка муфты основного хода. Дефект вариаторной передачи. Неполадки гидротрансформатора. Поломка электрогидравлической системы. Неполадки в модуле управления. Поломки разные но все они ведут в сервис.

4. Такое чувство, что вариатор замер в одном передаточном отношении .

Требует замены шаговый мотор. А если отказываются переключаться передачи - то виноват соленоид блокировки селектора или сам селектор.

5. Автомобиль движется на нейтрали или не функционирует ручное переключение селектора в целом или при эмуляции передач .

Требует замены шаговый мотор. А если отказываются переключаться передачи - то виноват соленоид блокировки селектора или сам селектор.
Другие возможные причины:

Неполадки в модуле управления.
Повреждена электропроводка либо контакты разъемов.
Неисправен селектор передач.

Обслуживание коробки CVT (советы производителя и стоит ли менять масло в вариаторной коробке передач)

Основным и незыблемым требованием автопроизводителей к вариаторам всего одно - проверять масло и следить за его состоянием. Проводить ТО по обслуживанию вариатора, приме с использованием оригинальных масел , фильтров и другим комплектующих. В вариаторе следует постоянно проверять уровень и состояние масла.

Масло для CVT бывают универсальные и оригинальные, рекомендованные производителем, так как оно должно обеспечивать смазку взаимодействующих поверхностей, при этом предотвращать проскальзывание, самый необходимый совет всем владельцам автомобилей с вариатором, будет заключаться в том что масло менять нужно только на оригинальное, потому что именно на нем собирался и тестировался агрегат, именно с эти маслом производитель настраивал электронные блоки, и именно это масло 100% не навредит вашей коробки. Менять масло в коробке вариатор, по мануалу зачастую нужно один раз в 60 тыс. км., однако на практике желательно проводить данную процедуру не реже чем раз в 50 тысяч километров пробега. Если же говорить о возможных сбоях и диагностике, нужно следить за поведением коробки. Дело в том, что выход из строя отдельных датчиков коробки, может привести к тому, что чувствительный к нагрузкам вариатор выходит из строя, причем достаточно быстро.