Закулисье
Вариаторы

УДАР ИСПОДТИШКА

«Седьмой» год выпуска, хорошо упакованный салон, не самая боевая, но достаточно задористая «полторашка» плюс отсутствие следов ремонта на кузове. Что еще нужно для счастливой жизни с представителем японского second-hand, особенно таким ярким, как Honda Civic? Но не заладилось, трансмиссия подвела. И все бы ничего — «автомат» или «механика» — у нас их оживляют запросто. Но агрегатом трансмиссии был вариатор. Это слово и так-то звучит непонятно, а в данном случае и вовсе стало приговором. Окончательным и бесповоротным.

НОВОЕ — ХОРОШО ЗАБЫТОЕ СТАРОЕ

Малознакомое пока еще устройство для передачи крутящего момента под названием вариатор или по-английски continuosly variable transmission (CVT) на самом деле появилось куда раньше традиционной «механики» и уж тем более раньше автоматической трансмиссии. Над его созданием размышлял еще Леонардо да Винчи, и в средние века что-то подобное применяли для привода мельничных жерновов. Во всяком случае тот механизм, который выглядел как два конуса с направленными в разные стороны сужающимися частями и натянутым между ними ремнем, уже представлял собой примитивный вариант бесступенчатой трансмиссии. Передвигая ремень по конусам, средневековые мельники плавно изменяли передаточное число и тем самым меняли скорость вращения своих жерновов.

На этом рисунке хорошо видны металлические полоски  с нанизанными на них сегментами

На смену примитивному конусному вариатору пришел клиноременный, который весь прошлый век широко использовался... нет, не в автомобилях, а в промышленности. Его применяли для привода индустриального оборудования, к примеру, швейных машинок, а также для вращения всевозможных жаток-сенокосилок и т. д. Позже подобным механизмом заинтересовались производители мопедов-скутеров. А вот автокомпании долго интереса не проявляли, хотя были и исключения. Но прежде чем говорить о них, давайте разберемся, что дает подобный бесступенчатый тип трансмиссии.

Чем занимались и продолжают заниматься мотористы с тех пор как появился первый двигатель внутреннего сгорания? Повышением коэффициента его полезного действия. В этом деле, надо сказать, огромную роль, кроме конструктивных особенностей самого мотора, играет коробка передач. Оттого как подобраны в ней передаточные числа, насколько велики механические и гидравлические потери, напрямую зависит КПД двигателя. Но и это далеко не все. Пожалуй, основным условием получения максимального КПД является количество передач. Чем их больше, тем проще для каждого режима работы можно подобрать оптимальное передаточное отношение, при котором двигатель будет выдавать свои лучшие характеристики, в том числе крутящий момент и расход топлива. Поэтому-то с развитием технической мысли у коробок передач появлялось все большее количество ступеней. А если от ступеней отказаться? Если представить, что у трансмиссии имеется бесконечное число передаточных отношений, которые изменяются постоянно, а двигатель при этом работает в зоне оптимальных оборотов?

Основа вариатора — вариаторный узел: два шкива и ремень

Первым о возможности применения клиноременного вариатора на автомобиле задумался голландский инженер Хуберт ван Доорн, создавший бесступенчатую трансмиссию Variomatic и предложивший ее фирме DAF. Было это в 1958 году, когда на рынке появилась модель 600 с 590-кубовым моторчиком и вариатором. Во многом благодаря последнему машинка пользовалась успехом. Спустя десятилетие этот факт заставил компанию Volvo, купившую DAF, оснастить подобным механизмом уже свои автомобили 3-й серии. Однако с ростом мощности двигателя стали очевидны недостатки вариатора, невозможность передавать более-менее серьезный крутящий момент, надежность. В итоге в середине 80-х вариатор покинул конвейер Volvo. Но через пару лет прописался в Японии, в концерне Fuji Heavy Indastries, на модели Subaru Jasty, оснащенной бесступенчатой трансмиссией несколько иной конструкции. Наконец-то, устройство, известное еще в средневековье, обрело свое место в автомобильном мире и заинтересовало такие фирмы, как Ford, Fiat, Nissan, Audi и Honda. Чему в немалой степени способствовали две вещи — качественный скачок в технологиях и голландское упрямство.

ПРОСТ ДО БЕЗОБРАЗИЯ

Основной режим у CVT — D. S и L вспомогательные, впрочем,  в отношении к ним производители позволяют себе вольности

Конечно, нынешний клиноременный вариатор это уже не два конуса, хотя и сегодня его конструкция проще механической и автоматической трансмиссий, тем более электронных с различными дополнительными режимами. Место конусов заняли два шкива (ведущий и ведомый), также расположенные друг напротив друга, с натянутым между ними ремнем трапецеидального сечения. Конусы при этом выполнены не цельными, а из двух сдвижных-раздвижных половинок. Когда ведущий шкив раздвинут, ремень, опираясь своими скошенными гранями на его поверхность, крутится по малому диаметру. При этом, если, скажем, ведомый шкив сдвинут, а ремень, соответственно, вращается по большому диаметру, получается максимальное передаточное отношение. Своеобразная «первая передача». Далее, сдвигая ведущий шкив и раздвигая ведомый, можно плавно, даже очень плавно уменьшать передаточное число, причем практически до бесконечности.

Вот вам и самый оптимальный трансмиссионный агрегат, с которым мотор всегда работает в зоне оптимальных оборотов. Почему же тогда автопроизводители стали обращать на него внимание только сейчас? Ответ прост: в 50-е, 60-е и 70-е основным «передавателем» крутящего момента, соединяющим шкивы, был обычный резиновый ремень, ресурс которого не превышал 30 тыс. км. Несерьезно. Потому-то и Volvo от вариатора отказалась, и другие его не приняли. Ситуация, как уже говорилось выше, изменилась с появлением подобного узла под маркой Fuji. Однако тот вариатор был создан при непосредственном участии инженера ван Доорна, который в 65-м учредил собственную фирму VDT (Van Doorn Transmissie) и разработал стальной ремень, который должен был сменить резиновую деталь. Причем ремень своеобразный, состоящий из двух стальных полосок с нанизанными на них многочисленными сегментиками, выполненными в форме замысловатых стрелок. Именно эти сегменты, опираясь на поверхность шкивов и при этом толкая друг друга, позволили передавать крутящий момент более надежно. Именно эта конструкция приводного ремня вот уже более пятнадцати лет применяется в автомобилестроении. Правда, она тоже не идеальна — максимальный крутящий момент, который способен передавать подобный ремень, до сих пор достиг всего лишь 180 Нм. При превышении этого значения трение в месте контакта звеньев ремня и шкивов снижается — ремень начинает проскальзывать.

Но трансмиссионщики не сдаются и верят в счастливое будущее клиноременного вариатора. Так, в конце 90-х инженеры Audi заменили ремень многорядной цепью. Она контактирует с поверхностью шкивов не боковой частью своих звеньев, как может показаться поначалу, а скошенными торцами осей этих звеньев, которые выполнены из подшипниковой стали. Впрочем, это уже следующий этап развития вариатора. Мы же пока имеем дело с японскими second- hand-автомобилями, имеющими стандартную клиноременную трансмиссию. Поэтому продолжим наше разбирательство именно в отношении ее.

Audi использует цепь вместо ремня. Там считают, что она надежней, может запросто передавать момент больше 200 Hm

Надо сказать, что вариатор — это, конечно же, не только вариаторный узел, но еще ряд систем и исполнительных механизмов. К примеру, клапанное устройство, управляющее сдвижением-раздвижением шкивов. Принцип действия как и у «автомата». То есть процессор вариатора (японские бесступенчатые агрегаты производства Honda и Nissan, широко распространенные в нашем регионе, вне зависимости от модели его имеют), получая команду от процессора двигателя, передает ее на соленоиды клапанного механизма, сообщая им тем самым, что шкивы необходимо установить в такое-то положение. Открываются клапаны, давление либо падает, либо повышается, шкивы передвигаются, передаточное отношение меняется. А как, спрашивается, добиться троганья с места, ведь вариатор, кажется, намертво соединен с двигателем? Не совсем так — Nissan в своей трансмиссии CVT-6 использовал стандартный гидротрансформатор, применяемый на «автоматах». Honda ради разъединения двигателя и коробки пошла более изощренным путем. Ею в фирменной трансмиссии Multi Matic применяется так называемый start clutch — пакет фрикционов, работающий в масляной ванне. Интересной особенностью этого узла является то, что диски не сцепляются как их трудовые собратья в АКП, а должны пробуксовывать для обеспечения плавного троганья. Естественно, и «мокрые» фрикционы, и гидротрансформатор тоже управляются электроникой. Педаль газа, кстати, также полностью «виртуальная», без непосредственной связи с дроссельной заслонкой. С одной стороны, подобная электрификация достаточно сложна в плане своей мудреной настройки, с другой — иные «автоматы» порой намного сложнее. Правда, сейчас уже выпускаются секвентальные вариаторы, в которых ручной режим предусматривает жесткую блокировку вариаторного узла на определенном передаточном числе. К тому же, скажем, «хондовский» Multi Matic имеет пару дополнительных режимов — спортивный и экономичный, также перенастраивающих работу шкивов. Что касается механической части, то она максимально проста — в довесок к устройствам для троганья с места и шкивам существует однорядный планетарный редуктор со своими фрикционами, задача которого обеспечивать смену направления движения. В общем, отметим, что конструкция бесступенчатой трансмиссии достаточно проста, а характеристики по сравнению с АКП и МКП более оптимальны. Так, разгон автомобиля с вариатором занимает меньше времени, чем с «механикой» при практически таком же расходе топлива. Но при этом нет необходимости в переключениях, как нет и рывков, потому что нет ступеней. Чем не идеальная трансмиссия? Быть может, тем, что мотор при ускорении выходит на форсаж и зависает на одной высокой ноте? Так дело всего лишь в шумоизоляции, которой серьезные автопроизводители не пренебрегают. Нет, как оказалось, вариатор плох не этим. При всем его совершенстве есть у него одна негативная черта, списывающая в нашей сибирской действительности все положительные качества бесступенчатой трансмиссии на нет.

ВАРИАТОР — ЭТО ДИАГНОЗ

Honda Civic, купленная во Владивостоке, покорила решительно всем: внешними формами, внутренним содержанием, опционом, характерным, присущим марке имиджем, наконец. И ничего, что машина приобретена без непосредственного участия хозяина, ведь покупалась она у хороших приморских знакомых, которые не подсунут абы что. Поэтому и состояние у нее великолепное — не битая, не поцарапанная, масло не ест, не перебоит, подвеска работает отменно и без стуков. Словом, стоящая покупка, которая должна ездить да владельца радовать. Однако вышло по-другому.

Практически сразу после прибытия в Иркутск, а случилось это немногим более месяца назад, автомобиль как-то странно захандрил. Разгоняясь интенсивно и напористо, Civic упирался в будто отмеренные кем-то 80 км/ч и дальше ускоряться не хотел. Вначале показалось, что это какое-то нелепое недоразумение, спровоцированное, к примеру, давно не менявшимся топливным фильтром. Поменяли, и свечи тут же проверили — в норме. Не помогло. Honda продолжала убивать наповал своим нежеланием разгоняться больше 80-ти. Тогда-то и заметил хозяин, что двигатель-то тут ни при чем, стрелка тахометра при нажатии педали акселератора мгновенно взлетает по шкале к красной зоне, однако машина «не едет». К тому же «восьмидесятку» автомобиль достигал только в спортивном режиме трансмиссии. В «драйве» же максимум был и вовсе не больше 60-ти. Экономичный режим как самый флегматичный вообще лишал Civic какой бы то ни было разгонной динамики, урезая максималку до 40 км/ч. Вот попал так попал — ведь даже не собирался покупать машину с вариатором. А купив, успел оценить его плюсы, но попользоваться не успел.

Естественно, был задан риторический вопрос «что делать?», а после гораздо более прагматичный — «сколько это будет стоить?» Закономерного ответа ни на тот, ни на другой не последовало. Тем временем, пока хозяин решал, как быть, болезнь Honda начала стремительно прогрессировать, автомобиль попросту перестал ездить. Нет, он какое-то время передвигался, но затем словно отрубало. Под поросячий визг, раздающийся откуда-то из-под капота, машина вставала посреди дороги мертвым истуканом. Однако стоило заглушить и снова пустить мотор, Civic опять продолжал движение, пока все не повторялось снова. Ну какая, спрашивается, тут езда — автомобиль был загнан в бокс до решения проблемы.

Легко сказать, но кто ее решит? Владелец позвонил в Уссурийск, в котором, по словам владивостокских знакомых, есть сервис, собаку съевший на вариаторах. Там сказали, что все дело в электронных настройках трансмиссии, и что они с этим справятся, но только если машина будет доставлена к ним вместе с больным агрегатом, один вариатор присылать бесполезно. От подобной безнадеги владелец полез в незнакомую конструкцию самостоятельно. Впрочем, какое там полез — скинул поддон, снял масляный фильтр, увидел вариаторный узел, на первый взгляд без признаков износа. От отчаяния промыл насколько смог фильтр, попутно отметив, что жидкость не пахнет горелым и не содержит металлических частиц. То есть и в ней не присутствует следов износа. Залил ее же обратно. Значит, на самом деле во всем виновна мудреная электроника, которая по заверению тех же уссурийских специалистов могла сойти с ума только лишь от того, что когда-то с аккумулятора скидывали клемму. Проверил на всякий случай проводку, тянущуюся от процессора к процессору и к самой коробке. Но это все равно что мертвому пульс мерить. Не помогло, лишь еще раз заставило убедиться в том, что это не «механика» какая, нужен профессиональный подход.

А может, вариатор поменять целиком? Запросто, в Японии новый агрегат стоит $1800, однако по приходу в Иркутск его стоимость вытягивает на все три «штуки» «зеленых». В то время как отдельные комплектующие никто почему-то не предложил — дескать, таких и нет, CVT лишь в сборе продается. Еще, кстати, обращался в фирмы, предлагающие контрактные запчасти. И удачно — вариатор нашелся, причем всего за $450. Но приобрести его владелец не решился, подумал, что какой-то здесь подвох заложен, уж чересчур разница большая. И тут один знакомый предложил обратиться в СТО «Автотехнопарк». Звонил туда уже с обреченностью, не рассчитывая как-то решить свою проблему. И в общем-то, был прав — в сервисе предложили два варианта, но ни один из них не касался непосредственно восстановления или настройки вариатора. Механики посоветовали поменять бесступенчатую трансмиссию на традиционный «автомат» либо, что еще проще, на «механику». Однако ни тот ни другой вариант не устраивал. Потому что, во-первых, это тоже стоило немалых денег, а во-вторых, в конце темного тоннеля забрезжил свет — приморские знакомые, у которых приобретался Civic, согласились принять машину обратно.

Все хорошо, что хорошо кончается. И хотя Honda еще находится в Иркутске, разрешение проблемы, похоже, не за горами. Но это в конкретном частном случае. А как в остальных? И есть ли они вообще? Может, приведенный нами пример единичный и вызван неправильной эксплуатацией да непрофессиональным обслуживанием? Давайте обратимся к специалистам, в тот же «Автотехнопарк», который, как оказалось, с вариаторами дело имеет очень часто.

ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ РЕГИОНАЛЬНОГО МАСШТАБА

Кто-то, быть может, считает, что автомобилей с вариаторами в области мало, однако на самом деле они уже становятся неотъемлемой частью парка японского second-hand, как когда-то ею стал непосредственный впрыск, системы изменения фаз и тому подобные хитрые устройства, в отношении которых японская инженерия впереди планеты всей. Конечно, бесступенчатая трансмиссия еще не так популярна в среде японских конструкторов, как, скажем, тот же «автомат», но начало вытеснения последнего клиноременным механизмом положено. Шутки ли — добрая половина производителей Страны восходящего солнца на некоторые модели уже широко устанавливает вариатор. Это и Toyota с ее хэтчбеком Opa и седаном D-класса Allion. И Mitsubishi, использующий CVT на Lancer и Dingo. И Subaru, ограничивающая применение подобного узла крохотной моделью Pleo (надо сказать, мудро поступают «субаровцы»). Что говорить про Honda и Nissan, которые делают на вариатор ставку. К примеру, Almera Tino с двухлитровым мотором уже нельзя приобрести на «автомате» — либо «механика», либо вариатор. Понятно, что из Японии автомобиль приходит к нам исключительно с последним. То же и в отношении двухлитровой Primera, и Honda HR-V. Этот «паркетник» и вовсе не располагает автоматической КП. Немногим лучше дело обстоит с Accord, Civic и March, которые имеют вариатор лишь в некоторых модификациях. Без сомнения, процесс вариатизации японских автомобилей будет продолжаться и, быть может, через пять-шесть лет мы как потребители бэушных машин не будем располагать никаким выбором. Впрочем, и сейчас уже иные автовладельцы чувствуют на себе тяжесть конструктивных выкрутасов островных инженеров. Настолько ощутимо, что ни один сервис в Иркутске им пока помочь не в состоянии.

Как бы ни прискорбно это звучало, но клиноременные вариаторы, приходя на свою вторую родину, то есть в Сибирь, мрут словно мухи в первые холода. Причем наши специфические условия эксплуатации тут не виновны.

Скорее всего, секрет быстрой гибели бесступенчатой трансмиссии кроется в ее конструктивных особенностях. А именно в небольшом ресурсе основного вариаторного узла. Ведь контактная пара, состоящая из наборного металлического ремня и шкива, работает в крайне тяжелых условиях. Две металлические детали, соприкасаясь друг с другом, должны не проскальзывать, но передавать вращение, крутящий момент. Тут, как и в случае с фрикционными дисками «автомата», особая роль возлагается на жидкость, которая обязана обладать еще более противоречивыми качествами, нежели та, что применяется в АКП.

Если в последней ATF, смазывая планетарный редуктор и обеспечивая передачу давления, должна к тому же не препятствовать качественному зацеплению фрикционов, то в CVT рабочая жидкость, опять же выполняя роль масла, выполняет функцию материала, повышающего коэффициент трения. Иными словами, та масляная пленочка, состоящая буквально из молекул, что присутствует между ремнем и шкивом, и смазывать обязана, и момент через себя пропускать. В общем, и швец, и жнец. Ясно, что при таких разносторонних характеристиках обычный Dexron в вариатор не зальешь. Существует специальная жидкость, так и называющаяся CVT-fluide. В продаже подобная имеется, стоит даже дороже, чем спецжидкости Honda. Правда, есть у нее более доступная альтернатива — известный Castrol Transmax Z. Во всяком случае его производитель оговаривает применения своего продукта, в том числе и в бесступенчатой трансмиссии. На деле же этим, похоже, еще никто не занимался, так что результат подобной процедуры предсказать трудно.

Казалось бы, ремень металлический вместо резинового ввели, специальную жидкость синтезировали — что еще нужно для беспроблемного функционирования? Даже ресурс автокомпании отмерили своим детищам не маленький — по различным данным, он составляет от 150 до 200 тыс. км. Почти как официальный у «автоматов», вот только АКП может иногда прослужить чуть ли не весь срок жизни автомобиля, а вариатор... Как вам такая цифра — за последнее время в один лишь сервис каждую неделю приходит как минимум по две (!) машины с умирающей или уже умершей бесступенчатой трансмиссией. Заметьте, достаточно новых машин, максимум в шести-семилетнем возрасте, а чаще выпущенных в самом конце 90-х или в начале 2000-х. Ну и в чем же причина? Во-первых, неизвестно, какой пробег имеют эти «свежаки» на самом деле. Может быть, он уже подходит к тем 150-200 тысячам. Во-вторых, есть мнение, что ресурс вариаторов несколько завышен, и реально они «ходят» гораздо меньше. Наконец, в-третьих, сроки замены CVT-fluide, с точки зрения местных специалистов, гораздо короче, чем ATF в «автомате». Но тут ситуация как и в случае со всеми расходными материалами — там японец продал машину, не выполнив обязательные процедуры, здесь наш перегонщик этим, конечно же, заниматься не будет. И новый владелец, уповая на новизну и свежесть транспортного средства, какое-то время необходимыми процедурами пренебрежет. Пока автомобиль не задергается в предсмертных конвульсиях или не упрется в появившийся неизвестно откуда скоростной ограничитель.

Но и это еще только половина беды. Дело в том, что простой по конструкции вариатор иногда элементарно сбивает с толку, удивляя своей непредсказуемостью. Вот конкретный случай. Приходит в сервис на замену внутренних пыльников передних приводов новенький с иголочки Accord Torneo.

Разве это проблема? Сливается жидкость, вытаскиваются из коробки гранаты, меняются резинки, после чего жидкость, проверенная на запах и на ощупь и слитая в чистую посуду, помещается обратно. Однако трансмиссия почему-то начинает своенравничать. Появляются уже описанные выше признаки. В чем дело? Пока это остается тайной. А все потому, что иркутский сервис еще не готов к ремонту клиноременных механизмов. Отсутствует какая бы то ни было практическая информация. Нет, принцип действия такой коробки вполне понятен. Но вот что касается предельно допустимых показателей износа того же вариаторного узла...

Сдвигая-раздвигая половинки шкивов, можно плавно изменять передаточное отношение

К примеру, все в том же «Автотехнопарке», разобрав пару вариаторов, увидели, что боковые грани сегментиков ремня, которыми он как раз и опирается на поверхность шкивов, уже стерты. Собрали новый ремень, тем не менее не знают, заработает ли коробка. Еще и потому не уверены, что для того, чтобы она нормально функционировала, необходимо ее должным образом настроить. Ведь шкивы под контролем клапанов, управляемых соленоидами, обязаны съезжаться-разъезжаться в определенное время и на строго определенное расcтояние. Для этого и существуют параметры настройки, но как их узнать? Видимо, фирмы-производители строго оберегают их секрет. Тут, похоже, имеет место жесткая привязка к фирменным станциям технического обслуживания. Словом, хочешь получать от трансмиссии максимум, будь готов выложить его же только в денежном эквиваленте в сервисе. Обидно, что сибирские владельцы машин с вариаторами не могут сделать даже этого. Пока местные сервисмены могут лишь по морганию лампочек Drive (у Honda) и Sport (у Nissan) на комбинации приборов прочитать коды неисправностей. Да к тому же предложить приобрести взамен изношенного новый вариаторный узел. Стоит он $1300, причем его замена, возможно, ничего не даст — настройки-то неизвестны.

В общем, на данный момент самый эффективный способ лечения вариатора — это его полная ампутация и замена на «автомат» или «механику». У Nissan первый удастся установить гораздо проще, передние крышки АКП и CVT полностью идентичны, то есть стыковка коробки с маховиком пройдет без проблем. Другое дело управляющая электроника — придется поменять процессор, часть проводки, кое-какие датчики. В этом смысле механическая коробка — выбор и менее трудоемкий, и менее затратный. Впрочем, тут уж каждый решает для себя сам. Но что определенно точно, так это то, что других вариантов, по крайне мере, в самое ближайшее время не предвидится.

Максим МАРКИН

P.S. Клиноременные вариаторы это еще что! Скоро на наш вторичный рынок попадут их торовые собратья. Вот головоломка-то будет, хотя считается, что последние ресурс имеют гораздо больший. Но ведь наша сибирская действительность убьет что угодно.

"Автомаркет+Спорт" №43 05.12.03