Вариаторы Toyota. Мифы и реальность
Как известно, в любом автомобиле есть коробка передач. Она помогает мотору приспособиться к различным скоростям и нагрузкам, но вот беда: и механика, и автомат – по сути набор пар шестерёнок с фиксированным отношением. Чтобы поменять отношение, эти пары надо переключать и на время смены отсоединять двигатель от ведущих колёс. При этом возникают рывки и мотор работает ступенчато – то на высоких, то на низких оборотах. Но есть способ соединить его с колёсами без ступеней. Такая трансмиссия называется вариатор, и основной её принцип – бесступенчатое изменение передаточного отношения.
В теории вариатор устроен просто: два раздвижных шкива с коническим ремнём между ними. Раздвигая и сдвигая половинки шкивов, можно менять диаметр, на котором работает ремень. Меняя диаметр, мы меняем и передаточное отношение. Вообще-то вариаторы далеко не новинка. Уже более ста лет их используют во всевозможном оборудовании, например, в печатных станках. Однако там они слишком громоздкие и выдерживают лишь небольшие нагрузки. Поэтому главными проблемами при вживлении вариатора под капот автомобиля стали уменьшение размеров и увеличение перевариваемого крутящего момента. Разные компании шли разными путями, и не у всех дело заканчивалось удачно. Первые вариаторы – и для стационарного оборудования, и для автомобилей – были с резиновым ремнём. И представьте, это работало, пока мощность мотора измерялась парой-тройкой десятков лошадиных сил, а крутящий момент не превышал 50 Нм. Но очень скоро стало понятно, что резина в качестве главного передающего звена в мощных автомобилях не годится. Исследования и эксперименты привели к выводу, что единственный материал, выдерживающий необходимые нагрузки, это сталь. И сегодня мы расскажем об одной из самых успешных, проверенной годами конструкции – вариаторе Toyota RAV4 со стальным ремнём.
Именно этот ремень, зажатый между двумя парами конусных шкивов, и меняет бесступенчато передаточное отношение трансмиссии. То есть одну пару шкивов крутит двигатель, другая соединена с ведущими колёсами. Когда первая пара максимально раздвинута, вторая, наоборот, сдвинута вплотную — это при старте. А по мере разгона вторые шкивы расходятся, ремень проваливается на меньший радиус, а первые синхронно сдвигаются — радиус растёт. Поскольку конусы шкивов гладкие, положений ремня (а значит, и передаточных отношений) может быть бесконечное количество – никаких ступеней, в каждый конкретный миг работы мотора можно обеспечить самое оптимальное с точки зрения экономии или самое мощное, если надо разгоняться, передаточное отношение. Что это даёт? Дело в том, что у мотора есть самая выгодная частота вращения – пик мощности. Обороты в стороне от этого пика тоже возможны и, в общем, используются в механических коробках и обычных автоматах, но эффективность силовой установки вне пика ниже. И только вариатор даёт возможность при нажатой в пол педали газа производить разгон точно на максимуме мощности. При этом вместо шагов по ступеням лестницы передач, ситуация больше напоминает плавный эскалатор.
А теперь о самом интересном в конструкции вариатора Aisin, который как раз и стоит на внедорожнике Toyota RAV4. Дело в том, что металлический ремень, который и есть сердце вариатора, крайне необычно устроен и работает не на растяжение, а на сжатие. Серебристая змейка набрана из плоских пластин, нанизанных на стальную ленту свёрнутую кольцом. На шкиве, где ремень изогнут, пластинки расходятся латинской «V», но стоит ветви ремня выйти на прямую между шкивами, пластинки встают в плотную стопку, отлично передающую любое усилие. Вариаторный ремень касается шкивов только боковыми поверхностями – тонкими торцами пластинок – и не пробуксовывает. Разумеется, для этого надо точно регулировать сжатие шкивов, расстояние между ними. Этим занимается гидроблок – система управления коробкой. А её электроника общается с системой управления двигателем.
Однако есть ещё момент старта машины, и тут, как в большинстве автоматов, работает гидротрансформатор. Он первым встречает поток мощности от двигателя и способен не только плавно сдвинуть машину с места, но и увеличить крутящий момент. Хотя его работа скоротечна: как только машина тронулась, срабатывает блокировка, и дальше в дело вступает наш старый знакомый – ремень. Конечно, на самом деле вариатор устроен немного сложнее, и кажущаяся простота двух пар шкивов и ремня окружена многочисленными инженерными решениями. Но мы не будем погружаться в такие глубины — инженерный гений уже решил все задачи и нам остаётся только наслаждаться бесшумной и плавной работой механизма. Большинство так и поступает, но некоторые считают, что если вы продвинутый драйвер, то вариатор вам не подойдёт. Ничего подобного! Поверьте, и бесступенчатым трансмиссиям хорошо знакомы режимы спортивной езды, принудительно включённой передачи и торможения двигателем. «Какие передачи? – спросите вы. – Здесь же их нет». Действительно, фиксированных передач нет, но они существуют виртуально, так сказать, программно. Сотни лучших инженеров Toyota и Aisin десятилетиями доводили работу своего бесступенчатого агрегата до совершенства. И, прежде чем отправлять вариаторные машины на экспорт, тщательно испытывали их на внутреннем рынке, собрав массу информации по тонкостям настроек и научив заметно экономить топливо. Но вот европейскому клиенту, привыкшему к механике, непременно подавай ручное переключение на любой трансмиссии. Ну что тут скажешь? Клиент всегда прав, и если он хочет управлять всем, то пусть управляет.
В вариаторе Sport Sequential Shiftmatic такая возможность реализована. Стоит перевести селектор в режим М – и появится возможность менять рычагом семь диапазонов работы трансмиссии, однако электроника всё равно не даст вам сломать коробку. Как только обнаружится, что ваши желания идут вразрез с возможностями силового агрегата и включённая пониженная передача может привести к забросу оборотов, прозвучит двойной зуммер. Принудительное ограничение особенно полезно на затяжных спусках, когда надо экономить тормоза. Водитель может выбирать семь различных темпов замедления, но если вам лень оперировать вручную, есть и автоматическое управление вариатором при езде по холмистой местности – всё для комфорта и плавности хода. Кстати, и при разгоне в обычном режиме вариатор RAV4 умело имитирует переключения передач, не раздражая пользователя монотонным воем при разгоне. Ещё одна система бережёт топливо на светофорах и не позволяет скатиться назад на подъёме. Если трансмиссия определила, что вы остановились и селектор остался в положении D, мотор на время стоянки уменьшит дозу впрыскиваемого топлива. Обороты упадут, что снизит нагрузку и на мотор, и на коробку. Но так будет только в случае остановки на ровной поверхности – на уклоне холостые останутся неизменными, что даст дополнительную небольшую тягу на колёсах и не позволит скатиться назад.
Притча во языцех – перегрев трансмиссии. Многие его боятся, однако в реальности нужно очень постараться, чтобы действительно заметно нагреть масло в коробке. Хотя, конечно, при большом желании и вариатор можно перегреть. Для того чтобы этого не произошло, встроенная защита заранее уведомит водителя сообщением на приборной панели.
Кстати, о масле. Точнее, специальной жидкости для CVT. Вариаторы действительно очень требовательны к его качеству. Причина понятна – усилие к колёсам ремень передаёт при помощи трения, а значит, неизбежен износ стальных пластинок. Так же как и в моторе, и вообще в любом узле со смазкой, именно масло аккумулирует в себе мельчайшие частицы износа и переносит их в фильтр, заодно охлаждая стальные детали. По регламенту контролировать состояние масла надо каждые 40 тыс. км пробега, но если вы любитель активной езды или часто используете машину для буксировки и бездорожья, то лучше превентивно поменять масло в диапазоне 40–60 тысяч. Но даже без этого ваш вариатор прослужит никак не меньше обычного автомата, а с учётом отсутствия в нём фрикционов – даже больше. И, поверьте, это не миф!
А мифов немало, и первый, самый распространённый – «металлический ремень ненадёжен». Так вот, ресурс вариатора с толкающим ремнём не ниже, чем у коробок-автоматов традиционной конструкции, а уж тем более у роботизированных трансмиссий. Реальных отказов по причине износа ремня практически нет, а подавляющее большинство водителей, эксплуатирующих машины с бесступенчатой трансмиссией, даже не знают, какой тип коробки у них стоит.
Ещё один миф – «вариатор не позволяет двигаться по бездорожью». Трудно сказать, откуда он взялся. Даже теоретически, исходя из того, что вариатор способен поддерживать любое передаточное отношение и плавно менять его в любом диапазоне, выходит, что он как раз лучше других трансмиссий приспособлен к бездорожью. Быстрая смена режимов работы коробки с D на R и обратно тоже не проблема. Такой приём называют раскачкой, и выполнить его на машине с вариатором не составляет труда. Единственное, в чём вариатор действительно может спасовать, это очень долгое буксование на высоких оборотах. Для этого, кстати, существует предупреждение о перегреве. Но, признаем, это далеко не стандартный режим эксплуатации кроссовера.
О специфической рабочей жидкости вариатора мы уже говорили, и требование заливать только специально предназначенный состав, как вы понимаете, выглядит совершенно обоснованным. Ведь контакт «сталь по стали» нуждается в особенной смазке, которая в определённый момент может потерять свои свойства, превратившись практически в клей или в почти в обычное масло.
Ну и последнее предубеждение пытается внушить нам мысль о полной неремонтопригодности вариатора. Оно тоже не соответствует действительности. На самом деле, если уж вам доведётся по-настоящему спалить ремень и шкивы, всё это легко заменить. Причём сложность работы не выше, чем при стандартном ремонте обычного автомата. Так что не верьте никаким мифам и гаражным байкам, а, как говорится, доверяйте профессионалам.
Источник статьи: http://4×4.media/58525-variatory-toyota-mify-i-realnost.html
Изучаем вариатор Рав 4
Вариатор Рав 4 — коробка с особенностями эксплуатации. От их соблюдения зависит надежность и ресурс . Рассмотрим, что такое бесступенчатая коробка передач, главные признаки неисправностей и порядок правильной эксплуатации.
Что такое вариатор (CVT)?
Вариатор является бесступенчатым видом трансмиссии. Другое название устройства – это английская аббревиатура CVT (Continuously Variable Transmission), что переводится как постоянно изменяющаяся передача. В работе механизма наблюдается изменение передач отличное от традиционной схемы, которая предполагает последовательное переключение передач.
Работу вариатора контролирует электроника, которая отвечает за передачу тяги в автоматическом режиме. Что позволяет отнести CVT к АКПП, но есть различия. Среди них:
- Меньшие габариты и масса.
- Идеальное соотношение передаточного числа, которое показывает соотношение частоты вращения коленчатого вала и колес, с действующей нагрузкой на силовой агрегат.
- Близкая к идеалу конструкция трансмиссии.
Несмотря на перечисленные качества Рав 4 с вариатором, следует тщательно изучить все нюансы, чтобы сделать окончательный вывод о надежности и ресурсе механизма.
Достоинства и недостатки
К преимуществам вариатора Тойота Рав 4 относятся:
- динамика разгона относительно АКПП;
- меньший показатель потребления топлива;
- плавность изменения передаточного числа;
- повышенный КПД (5-10%) в сравнении с АКПП.
При этом отмечаются и недостатки:
- сложный и дорогой ремонт;
- техническое обслуживание: частая смена масла (30 000 км);
- непростая схема электронного блока управления.
Бесступенчатые коробки Rav 4
На Toyota Rav 4 используются вариаторы, которые отличаются надежностью. Узнать какая именно бесступенчатая КПП стоит на вашем Rav 4 можно на информационной наклейке. Она находится на стойке водительской двери.
Для моделей с передним приводом используются CVT K310-K111, который испытывались с 2000 года. С их помощью компания Тойота пыталась навязать конкуренцию вариаторам Джатко JF011E, которые выпускались фирмой Ниссан.
Разработка бесступенчатых КПП K110-112 компанией Тойота для машин с двигателями объемом более двух литров началась в конце девяностых годов. Первый механизм К110 выпущен в серийное производство в 2000 году. В дальнейшем проходила модернизация серии, что привело к выпуску следующих моделей:
- К111 – 2004 год;
- К112 – для автомобилей с двигателями объемом не более 2.4 л. При этом обладала большим ресурсом и выдерживала суровые режимы эксплуатации. В серийное производство CVT К112 поступил в 2005 году.
В связи с успешностью указанной серии, выпускались еще две модификации вариатора – К114, К115. Они отличались электронным и программным оснащением, которые подбирались для конкретной марки мотора.
Серия CVT K210 выпущена в 2002 году, но ей не удалось закрепиться на автомобильном рынке. Начиная с 2003 года, вышла модель бесступенчатой коробки К310, которая разработана для моторов 1.5 и 1.8. Ресурс вариатора Тойота составляет не менее двухсот тысяч километров пробега. Надежность обеспечена за счет устранения всех характерных недочетов, что позволило использовать CVT на международном рынке, в том числе на Тойота Рав 4 4 поколения.
Конструкторы Тойота добились лучших показателей надежности CVT, в сравнении с моделями фирмы Ниссан.
Этого удалось достичь за счет следующих показателей:
- ограниченный разгон со старта, что сохраняет ресурс ремней и конусов;
- использование шестерен Direct Shift-CVT, которые обеспечивают разгон без задействования ремней и конусов.
Слабые места, проблемы вариаторов
В работе вариатора Тойота Рав 4 могут проявиться проблемы:
Ремень и конусы – во время скольжения ремня по конусам, особенно при первичном движении, наблюдается постепенный износ насечек. Они расположены на внутренней стороне ремня и служат рабочей поверхностью, которая обеспечивает необходимый показатель сцепления с конусами. При значительном истирании насечек будет снижаться тяга автомобиля.
Степ-мотор – используется для изменения передаточного числа. работает не более шести лет. При выходе из строя степ-мотора возникает ощущение, что CVT работает в режиме одной передачи.
Подшипники – разрушение подшипников сопровождается увеличением вибрации, постороннего шума и гула бесступенчатой КПП.
Насос и клапан – неисправность образуется из-за использования некачественного или загрязненного масла. В первую очередь отмечается износ клапана, который начинает подклинивать, зависать, стучать, затем может выйти из строя насос.
Теплообменник – с течением времени отмечается снижение эффективности охлаждения масла в CVT. Это обусловлено постепенным засорением теплообменника, что также приводит к снижению коэффициента полезного действия.
Повысить надежность и отдалить ремонт вариатора Rav 4 можно своевременной заменой, поддержанием чистоты и уровня масла.
Признаки поломки CVT
Выявить приближающуюся поломку вариатора Рав 4 можно по следующим признакам:
Дерганье машины при старте или движении, даже при плавном нажатии на педаль акселератора. Этот признак говорит о зависании клапана маслонасоса.
Проявление посторонних шумов из-за поломки подшипников. На снижение их ресурса могут повлиять:
- использование несоответствующего по характеристикам трансмиссионного масла;
- перегрев бесступенчатой коробки;
- применение дефектных или низкого качества подшипников, после ремонта;
- сбой в электронике по причине выхода из строя какого-либо датчика;
- эксплуатация машины в режиме повышенных нагрузок.
Независимо от причины, которая привела к образованию постороннего шума, для выявления поврежденного подшипника понадобится разобрать вариатор Рав 4.
Как продлить работу бесступенчатой коробки?
Главным недостатком CVT Тойота Рав 4 — срок службы. Заводом изготовителем заявляется ресурс в двести тысяч километров пробега.
На деле же надежность зависит от условий и режимов эксплуатации. У одних водителей трансмиссия отрабатывает и 300 тыс. км, а у других – менее ста. Также отмечается дорогое обслуживание.
Подробно об обслуживании (замене масла и проверке уровня) CVT Toyota Rav 4 можете прочесть тут.
Для поддержания надежности и бесперебойной работы вариатора, следует придерживаться нижеперечисленных рекомендаций:
- Периодически проверять уровень и чистоту масла.
- Выполнять предварительный прогрев при отрицательных температурах.
- Не нагружать вариатор до достижения температуры масла в шестьдесят градусов.
- Не допускать перегрева трансмиссионного механизма, особенно тех, которые отслужили большую часть заявленного производителем ресурса. Для решения проблемы потребуется установка дополнительного радиатора.
- Не тянуть на тросе другие машины и не буксировать Рав 4.
- Придерживаться установленных ограничений по скорости.
- В соответствии с техническими рекомендациями и при проявлении первичных признаков неисправности менять расходные материалы.
Заключение
Эксплуатация вариатора Тойота Рав 4 может быть омрачена проблемами. Многие из них обусловлены повышенной нагрузкой и несвоевременным техническим обслуживанием, что приводит к сокращению заявленного производителем ресурса. Для обеспечения надежности вариатора, также понадобится периодически контролировать уровень смазывающего материала.
Источник статьи: http://toyota-camry-corolla.ru/rav-4/izuchaem-variator-rav-4/
