Wariator od A do Z

Przekładnia typu CVT z przedziału pasażerskiego nieruchomego samochodu jest prawie nie do odróżnienia od znanej maszyny. Tutaj widać dźwignię zmiany biegów i znajome litery PNDR, nie ma pedału sprzęgła. Jak działa bezstopniowa przekładnia CVT w nowoczesnych samochodach? Jaka jest różnica między wariatorem toroidalnym a wariatorem na pasek klinowy? Zostanie to omówione w następnym artykule.

CVT - przekładnia bezstopniowa

Wśród odmian przekładni wyróżnia się bezstopniowy wariator, który odpowiada za przenoszenie momentu obrotowego. Najpierw trochę tła historycznego.

Historia CVT

Jeśli chodzi o tło urządzenia wariatorowego, mowa jest o osobowości Leonarda da Vinci (1452-1519). W pracach włoskiego artysty i naukowca można znaleźć pierwsze opisy bezstopniowej transmisji, która poważnie zmieniła się w XXI wieku. Średniowieczni młynarze znali również zasadę leżącą u podstaw urządzenia. Za pomocą napędu pasowego i stożków młynarze ręcznie działali na kamienie młyńskie i zmieniali prędkość ich obrotu.

Minęło prawie 400 lat, zanim pojawił się pierwszy patent na wynalazek. Mowa o toroidalnym wariatorze opatentowanym w 1886 roku w Europie. Pomyślne zastosowanie przekładni CVT w motocyklach wyścigowych doprowadziło do tego, że na początku XX wieku wprowadzono w zawodach zakaz udziału sprzętu wyposażonego w CVT. Aby utrzymać zdrową konkurencję, takie zakazy dały się odczuć w ciągu ostatniego stulecia.

Pierwsze użycie wariatora samochodowego datuje się na 1928 rok. Następnie, dzięki staraniom twórców brytyjskiej firmy Clyno Engineering, uzyskano samochód z przekładnią typu CVT. Ze względu na niedorozwój technologii maszyna nie wyróżniała się niezawodnością i wysoką wydajnością.

Nowa runda historii miała miejsce w Holandii. Właściciel koncernu DAF, Van Dorn, opracował i wdrożył projekt Variomatic. Produkty zakładu są pierwszym wariantem masowego zastosowania.

Dziś znane na całym świecie firmy z Japonii, USA, Niemiec aktywnie ćwiczą instalację przekładni bezstopniowych w samochodach. Aby sprostać ówczesnym warunkom, urządzenie jest stale ulepszane.

Co to jest CVT

CVT to skrót od Continuous Variable Transmission. W tłumaczeniu z angielskiego oznacza to „ciągłą zmianę przekazu”. W rzeczywistości ciągłość objawia się tym, że zmiana przełożenia nie jest w żaden sposób odczuwana przez kierowcę (brak charakterystycznych wstrząsów). Przeniesienie momentu obrotowego z silnika na koła napędowe odbywa się bez użycia ograniczonej liczby kroków, dlatego przeniesienie nazywa się bezstopniową. Jeśli oznaczenie CVT znajduje się w oznaczeniu konfiguracji samochodu, mówimy o tym, że używany jest wariator.

Rodzaje wariatorów

Elementem konstrukcyjnym odpowiedzialnym za przeniesienie momentu obrotowego z wału napędowego na wał napędzany może być pasek klinowy, łańcuch lub rolka. Jeśli określona cecha projektowa zostanie wybrana jako podstawa klasyfikacji, uzyska się następujące opcje CVT:

• pasek klinowy;
• klinowy;
• toroidalny.

Tego typu przekładnie wykorzystywane są głównie w motoryzacji, choć opcji urządzeń odpowiedzialnych za płynną zmianę przełożenia jest znacznie więcej.

Dlaczego potrzebna jest bezstopniowa transmisja

Dzięki bezstopniowej przekładni silnik spalinowy przekaże moment obrotowy bez zwłoki w każdym momencie swojej pracy. Takie opóźnienia pojawiają się, gdy zmienia się przełożenie skrzyni biegów. Na przykład, gdy kierowca przestawia dźwignię ręcznej skrzyni biegów w inne położenie lub automatyczna skrzynia biegów wykonuje swoje zadanie. Dzięki ciągłej skrzyni biegów samochód płynnie przyspiesza, zwiększa się wydajność silnika i uzyskuje się pewną oszczędność paliwa.

Urządzenie i zasada działania wariatora

Pytania o to, czym jest urządzenie wariatora i jaka zasada jego działania zostanie omówiona bardziej szczegółowo. Ale najpierw musisz określić, jakie są główne elementy konstrukcyjne.

Główne elementy

Przekładnia CVT zawiera napędzające i napędzane koła pasowe, łączący je pasek (łańcuch lub rolkę) oraz układ sterowania. Koła pasowe znajdują się na wałach i wyglądają jak dwie połówki o kształcie stożka, zwrócone do siebie wierzchołkami stożków. Cechą szyszek jest to, że mogą się zbiegać i rozchodzić w określonym zakresie. Dokładniej, jeden stożek się porusza, podczas gdy drugi pozostaje nieruchomy. Ruch kół pasowych na wałach jest kontrolowany przez system sterowania, który odbiera dane z komputera pokładowego pojazdu.

Również główne elementy CVT to:

• konwerter momentu obrotowego (odpowiedzialny za przenoszenie momentu obrotowego z silnika na wał wejściowy skrzyni biegów);
• korpus zaworu (dostarcza olej do obracających się kół pasowych);
• filtry zabezpieczające przed produkcją metalu i osadów;
• grzejniki (usuń ciepło z pudełka);
• mechanizm planetarny zapewniający ruch wsteczny samochodu.

Wariator paska klinowego

Wariator na pasek klinowy jest reprezentowany przez dwa przesuwne i rozprężne koła pasowe połączone metalowym paskiem. Poprzez zmniejszenie średnicy koła napędowego następuje równoczesny wzrost średnicy koła napędzanego, co wskazuje na przekładnię redukcyjną. Zwiększenie średnicy koła napędowego daje nadbieg.

Zmiana ciśnienia płynu roboczego wpływa na ruch stożka koła napędowego. Napędzane koło pasowe zmienia swoją średnicę dzięki napinanemu pasowi i sprężynie powrotnej. Nawet niewielka zmiana ciśnienia w skrzyni biegów wpływa na przełożenie.

Urządzenie pasowe

Pas CVT w kształcie pasa składa się z metalowych kabli lub pasków. Ich liczba może sięgać nawet 12 sztuk. Paski są umieszczone jeden nad drugim i spięte stalowymi zszywkami. Skomplikowany kształt wsporników pozwala nie tylko mocować listwy, ale również zapewnić kontakt z kołami niezbędnymi do pracy przekładni.

Powłoka zapewnia ochronę przed szybkim zużyciem. Zapobiega również ślizganiu się paska na kołach pasowych podczas pracy. W nowoczesnych samochodach nieopłacalne jest stosowanie pasków skórzanych lub silikonowych ze względu na niewielki zasób części.

Wariator łańcucha V

Wariator z łańcuchem klinowym jest podobny do paska klinowego, tylko łańcuch pełni rolę przekaźnika między wałem napędowym a napędzanym. Za przenoszenie momentu obrotowego odpowiada koniec łańcucha, który dotyka stożkowej powierzchni kół pasowych.

Ze względu na większą elastyczność, wersja CVT z łańcuchem V jest bardzo wydajna.

Zasada działania jest dokładnie taka sama, jak w przypadku przekładni z napędem pasowym.

Urządzenie obwodu

Łańcuch składa się z metalowych płytek, z których każda posiada ucha łączące. Dzięki ruchomemu połączeniu między płytkami w konstrukcji łańcucha zapewniają elastyczność i utrzymują moment obrotowy na zadanym poziomie. Dzięki ogniwom ułożonym w szachownicę łańcuch ma dużą wytrzymałość.

Siła zrywająca łańcucha jest większa niż paska. Wkładki z uchwytami są wykonane ze stopów odpornych na szybkie zużycie. Zamykane są za pomocą wkładek, których kształt jest półcylindryczny. Cechą konstrukcyjną łańcuchów jest to, że mogą się rozciągać. Fakt ten wpływa na działanie bezstopniowej skrzyni biegów, dlatego wymaga szczególnej uwagi podczas planowych przeglądów.

Wariator toroidalny

Rzadziej spotykany jest toroidalny typ przekładni CVT. Godną uwagi cechą urządzenia jest to, że zamiast paska lub łańcucha zastosowano tu obracające się rolki (wokół jego osi ruchy wahadłowe od koła napędowego do napędzanego).

Zasada działania polega na jednoczesnym ruchu rolek na powierzchni połówek kół pasowych. Powierzchnia połówek ma kształt toroidu, stąd nazwa przekładni. Jeżeli kontakt z dyskiem napędzającym odbywa się na linii o największym promieniu, to punkt kontaktu z dyskiem napędzanym będzie leżeć na linii o najmniejszym promieniu. Pozycja ta odpowiada trybowi nadbiegowego przenoszenia momentu obrotowego. Gdy rolki poruszają się w kierunku wału napędzanego, bieg jest redukowany.

CVT w przemyśle motoryzacyjnym

Marki motoryzacyjne opracowują własne opcje bezstopniowej skrzyni biegów. Każdy koncern nazywa rozwój na swój sposób:

1. Durashift CVT, Ecotronic - amerykańska wersja Forda;
2. Multitronic i Autotronic - niemieckie CVT od Audi i Mercedes-Benz;
3. Multidrive (Toyota), Lineartronic (Subaru), X-Tronic i Hyper (Nissan), Multimatic (Honda) – te nazwy można znaleźć wśród japońskich producentów.

Plusy i minusy CVT

Podobnie jak skrzynia manualna lub automatyczna, bezstopniowa skrzynia biegów ma swoje wady i zalety. Zalety to:

• komfortowy ruch samochodem (pozycja „D” na selektorze jest ustawiona przed rozpoczęciem ruchu, silnik przyspiesza i spowalnia samochód bez szarpnięć charakterystycznych dla mechaniki i automatyki);
• równomierne obciążenie silnika, co łączy się z precyzyjną pracą skrzyni biegów i przyczynia się do oszczędności paliwa;
• zmniejszona emisja szkodliwych substancji do atmosfery;
• dynamiczne przyspieszenie samochodu;
• brak poślizgu kół, co zwiększa bezpieczeństwo (zwłaszcza jeśli chodzi o jazdę na lodzie).

Spośród minusów przekładni bezstopniowej zwraca się uwagę na siebie:

• konstruktywne ograniczenie łączenia wariatora z potężnymi silnikami spalinowymi (na razie możemy mówić tylko o kilku egzemplarzach samochodów z takim tandemem);
• ograniczone zasoby nawet przy regularnej konserwacji;
• drogie naprawy (zakup);
• wysokie ryzyko przy zakupie używanego samochodu z CVT (z serii „świnia w worku”, ponieważ nie wiadomo na pewno, w jaki sposób poprzedni właściciel obsługiwał sprzedawany samochód);
• niewielka liczba centrów serwisowych, w których mistrzowie podjęliby się naprawy urządzenia (wszyscy wiedzą o CVT);
• ograniczenie holowania i używania przyczepy;
• zależność od czujników monitorujących (komputer pokładowy w przypadku awarii poda nieprawidłowe dane do pracy);
• drogi olej przekładniowy i konieczność stałego monitorowania jego poziomu.

Zasób CVT

Niuanse działania (warunki drogowe, styl jazdy) i częstotliwość konserwacji przekładni CVT wpływają na zasoby urządzenia.

Jeśli instrukcje producenta nie będą przestrzegane, jeśli zostaną naruszone przepisy dotyczące regularnej konserwacji, nie ma sensu liczyć na długą żywotność.

Zasób wynosi 150 tysięcy km, transmisja z reguły nie pielęgnuje więcej. Istnieją pojedyncze przypadki zmiany CVT w ramach naprawy gwarancyjnej samochodów, które nie przejechały 30 tys. Km. Ale to wyjątek od reguły. Główną jednostką wpływającą na żywotność jest pasek (łańcuch). Część wymaga uwagi kierowcy, ponieważ przy dużym zużyciu przekładnia CVT może się całkowicie zepsuć.

odkrycia

Jeśli chodzi o auta z bezstopniową przekładnią momentu obrotowego, jest powód do negatywnych ocen. Powodem jest to, że węzeł wymaga regularnej konserwacji, a jego zasoby są niewielkie. Pytanie, czy kupić samochód z CVT, każdy decyduje sam. Transmisja ma zalety i wady. Podsumowując, możesz udzielić komentarza ostrzegawczego - kupując używany samochód z przekładnią CVT, musisz być bardzo ostrożny. Właściciel używanego samochodu może ukryć cechy działania, a wariator pod tym względem jest wrażliwą opcją dla mechanicznej skrzyni biegów.