گیربکس های متغیر پیوسته (CVT)

گیربکس های متغیر پیوسته CVT

گیربکس های متغیر پیوسته CVT

گشتاور تولیدی توسط موتور پس از انتقال توسط کلاچ به جعبه دنده می رسد . وظیفه جعبه دنده انتقال دور موتور با نسبتهای گوناگون و رساندن آن به خطو ط انتقال و میل گاردان در خودروهای دیفرانسیل عقب یا مستقیماً به دیفرانسیل در خودروهای دیفرانسیل جلو است .

سیستم جعبه دنده ای انتقال قدرت را می توان به دو گروه جعبه دنده ای دستی و گیربکس اتوماتیک تقسیم بندی کرد . سیستم انتقال قدرت دستی در حالت انتقال مستقیم بازدهی در حدود 98 % ولی در دنده های با نسبت انتقال پایین تر بازده به حدود 90 % می رسد . چون بیشترین زمان استفاده از اتومبیل، جعبه دنده در حالت انتقال مستقیم قدرت است، بنابراین با توجه به این مورد و هزینه اولیه به نسبت کمتر این سیستم جعبه دنده ای، هنوزاستفاده از آنها در اکثراتومبیل ها مورد توجه است .

از سیستم انتقال اتوماتیک بیشتر در اتومبیل های گران قیمت تر و کلاسهای بالاتر استفاده می شود چرا که با توجه به عمل کرد ساده ترآن برای راننده، هزینه ساخت آن نیزبیشتراست .علاوه بردونوع فوق،امروزه استفاده ازنسل جدیدی ازسیستم انتقال قدرت بنام سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر CVT نیزمورد توجه طراحان قرار گرفته است . اولین cvt در سال 1886 ثبت شده است .

گیربکس CVT از دوپولی و یک تسمه که بین این دوپولی قرار گرفته، تشکیل  شده است؛ محور مرکزی پولی اول به موتور و محور پولی دوم به دیفرانسیل متصل است؛ هر کدام از این پولی ها در حقیقت دو نیم پولی هستند که یکی ثابت و دیگری متحرک است؛ نیم پولی متحرک به وسیله یک جک هیدرولیک، قابلیت نزدیک شدن و دور شدن از نیم پولی ثابت را دارد، با توجه به اینکه هر کدام از این پولی ها، یک مخروط ناقص را تشکیل می دهند؛ نزدیک شدن دو نیم پولی به یکدیگر به معنی افزایش قطر پولی است که این کار دوپولی، عکس یکدیگر انجام می شود یعنی قطر پولی محرک، افزایش می یابد و پولی دوم با کاهش قطر روبه رو خواهد بود .

این عمل، باعث می شود ضریب تبدیل گیربکس در محدودهٔ وسیعی به صورت پیوسته تغییر کند، بنابراین دور و قدرت به صورت اتوماتیک دقیقاً باید آن چیزی باشد که لازم است .بنابراین مصرف سوخت کاهش و قدرت بهینه می شود، و ECU حرکت جک های هیدرولیک به فرمان واحد نظارت الکترونیک موتور براساس تابعیت از دور موتور و وضعیت دریچه گاز صورت می گیرد

گیربکس های متغیر پیوسته (CVT)

مزایای استفاده از گیربکسCVT :

  • کاهش مصرف سوخت به میزان 20 درصد نسبت به گیربکس های اتوماتیک معمولی.
  • کارآیی و عملکرد دینامیکی بهتر در قیاس با گیربکس های اتوماتیک معمولی؛ به دلیل انتقال روان قدرت موتور بدون گسستگی در روند حرکت خودرو.
  •  این نوع گیربکس همچنین می تواند باعث شتابگیری خودرو در بهترین حوزه عملکرد موتور از لحاظ توان خروجی شود که در این صورت بهترین ارقام شتاب گیری با کمترین میزان مصرف سوخت میسر خواهد بود.
  • فایده ی CVT Xtronic این است که برتری های بیشتری نسبت به گیربکس های سنتی اتوماتیک و دستی دارد. یک برتری آشکار، تعویض دنده ی یکنواخت و ملایم در برابر صدای “تق” هنگام تعویض دنده است. برای از بین بردن این گونه موارد ، CVT Xtronic به موتور این اجازه را می دهد تا نزدیک تر به حد مطلوب دور موتور خود، کار کند.همچنین CVT Xtronic مصرف سوخت را بهینه سازی کرده و کارایی را افزایش می دهد.

روش افزایش سرعت در CVT:

1 – در این حالت موتور خاموش و سیستم غیرفعال است

2 – در این حالت موتور روشن است و سیستم توسط ایجاد فشار روغن توسط پمپ روغن فعال شده است. پولی اولیه همانند موتور خاموش  حداکثر باز است (قطر پولی حداقل) و بلعکس پولی ثانویه حداکثر بسته است (قطر پولی حداکثر) در این حالت دنده سنگین و گشتاور خروجی حداکثر است .مدار فشار روغن جریان پرفشار روغن را در مسیر پولی اولیه هدایت می نماید. در پولی ثانویه جهت تثبیت فشار ، روغن موجود تحت تراکم قرار می گیرد . در این حالت سوپاپ کنترل فشار اولیه باز و میزان آن توسط استپر کنترل می شود و سوپاپ  کنترل فشار دوم ضمن تخلیه روغن اضافی (در صورت نیاز) فشار روغن را تثبیت می نماید.

3 – جهت افزایش سرعت شفت خروجی لازم است میزان باز بودن پولی اولیه کمتر شود که نتیجه آن بیشتر شدن قطر پولی است به همین منظور فشار روغن به وسیله سوپاپ کنترل فشار اولیه به سیلندر پولی اولیه هدایت می شود. میزان فشار روغن وابسته به قطر مورد نیاز پولی است که توسط پردازنده ECU و استپر موتور کنترل می گردد.مناسب با افزایش قطر پولی اولیه سوپاپ فشار روغن ثانویه ، فشار را در سیلندر پولی ثانویه تا حد مناسب کاهش می دهد تا نسبت دنده مورد نظر ایجاد گردد.

4 – درحالتی که نیاز به کاهش دور خروجی به وجود آید (حالت دنده معکوس) فشار روغن توسط سوپاپ هیدرولیکی ثانویه به پولی هدایت می شود و باعث کم شدن دهانه پولی و افزایش قطر پولی ثانویه می شود.به همین ترتیب سرعت خروجی کاهش می یابد.

مزایای گیربکس های متغیر پیوسته:

رانندگان اغلب با تعویض نرم دنده مواجه نیستند، ولی در سیستم‌های CVT عمل تغییر نسبت انتقال به نرمی صورت می‌گیرد. به نحوی که راننده یا مسافران تنها شتاب گرفتن اتومبیل را احساس می‌کنند. از نظر تئوری، CVT باعث خرابی کمتر موتور و انتقال مطمئن‌تر توان تولیدی موتور خواهد شد، در حالیکه تعویض سریع دنده و دنده‌های مجزا باعث می‌شود که موتور در سرعتی غیر از سرعت بهینه کار کند.

علاوه بر این سیستم CVT راندمان و عملکرد بهتری دارد که در این بین راندمان متوسط این نوع گیربکس در تسمه لاستیکی بین 90 تا 95 درصد و همچنین در تسمه فولادی بین 90 تا 97 درصد است.

مزایای کلی گیربکس های متغیر پیوسته هم می‌تواند یکی کاهش ذرات آلاینده، کاهش مصرف سوخت، کارکرد موتور در دما و دور موتور پایین‌تر، افت توان کمتر و برخورداری از شتاب بیشتر، مطابقت با انواع مکانیزم‌های رایج کلاچ و در نهایت یکنواختی حرکت و رانندگی آرام از توقف کامل تا سرعت‌های بالا عنوان شود.

معایب گیربکس های متغیر پیوسته

توسعه سیستم‌های CVT به دلایل مختلفی بسیار کند پیش می‌رود، از جمله اینکه به دلیل عملکرد مطلوب گیربکس‌های دستی و گیربکس های اتوماتیک در نسل‌های جدید که باعث کاهش مصرف سوخت با استفاده از آنان شده‌اند، دیگر نیازی به سیستم‌های انتقال قدرت CVT احساس نمی‌شود.

یکی از معایب اصلی مدل‌های اولیه گیربکس‌های CVT هم لغزش بین تسمه و غلتک‌ها بود، زیرا فاقد دندانه بوده و نمی‌توانستند یک اتصال مکانیکی صلب ایجاد کنند. محرک‌های اصطکاکی هم معمولا در معرض لغزش، بخصوص در گشتاورهای بزرگ قرار دارند.

در سال‌های 1950 تا 1960 میلادی هم موتورها برای جبران لغزش، در دورهای بالاتری کار می‌کردند، به خصوص هنگام شتاب‌گیری از حالت سکون و گشتاور ماکزیمم که باعث لغزش در سیستم می‌شدند که خب در سیستم‌های انتقال قدرت CVT امروزی این مشکلات تقریبا برطرف شده است.

البته همچنان معایبی هم در سیستم‌های انتقال قدرت CVT دیده می‌شود که طبق گزارشات مردمی، شامل سر و صدای نسبتا زیاد این دسته از جعبه دنده‌ها، هزینه تعمیرات بسیار سنگین که در داخل کشور ما هم چندان دانش فنی برای تعمیر و نگهداری از آنان وجود ندارد و یا اگر هم وجود داشته باشد بسیار محدود است و هزینه‌های سنگینی خواهد داشت و در نهایت هم شامل پیچیدگی سیستم انتقال قدرت CVT برای دارندگان این سیستم می‌شود که هنوز خیلی‌ها از نحوه کارکرد این دسته از جعبه دنده‌ها اطلاعاتی کافی ندارند.

برعکس جعبه دنده‌های دستی که همه می‌دانند انتقال قدرت از طریق درگیری دو چرخ دنده با هم صورت می‌پذیرد.