CVT چیست و چگونه کار می کند؟

 

بعضی ها معتقدند نمی توان به یک سگ پیر حرکات جدید یاد داد،اما انتقال قدرت پیوسته ( CVT) که لئوناردو داوینچی ۵٠٠ سال پیش اندیشه اش را در سر داشت و در حال حاضر جای انتقال قدرت اتوماتیک را در بعضی خودروها گرفته،یک سگ پیر است که قطعا چیز جدیدی یادگرفته است !

در واقع از اولین CVT که در١٨٨۶ ثبت شده تاکنون تکنولوژی آن بهبود پیدا کرده است،امروزه چندین کارخانه خودروسازی از جمله جنرال موتورز،آیودی،هوندا و نیسان در حال طراحی CVT های خود هستند.

 

Nissan HR15DE engine with Xtronic CVT

 

اگر مطلب پیرامون ساختار و طرزکار انتقال قدرت اتوماتیک خوانده باشید،می دانید که وظیفه ی انتقال قدرت، تغییر دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است،به عبارت دیگر،بدون یک جعبه دنده خودرو فقط یک دنده خواهد داشت،دنده ای که به اتوموبیل اجازه دهد با سرعت مناسب حرکت کند.

یک لحظه تصور کنید در حال رانندگی با اتوموبیلی هستید که فقط دنده یک یا دنده سه دارد،در حالت اول خودرو با شتاب خوبی از حالت سکون حرکت می کند و می تواند از یک تپه با شیب تند بالا رود اما بیشترین سرعت آن به چند مایل در ساعت محدود می شود، از طرف دیگردرحالت دوم خودرو با سرعت ٨٠ مایل بر ساعت در یک بزرگراه به سمت پایین حرکت خواهد کرد اما تقریبا شتابی هنگام شروع حرکت نخواهد داشت و نمی تواند از تپه بالا رود.

جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده استفاده می کند تا با تغییر شرایط رانندگی استفاده ی مناسبی از گشتاور موتور شود،دنده ها می توانند به طور دستی و یا اتوماتیک تغییر کند.

 

Mercedes-Benz CLK automatic transmission

 

در جعبه دنده های اتوماتیک قدیمی،چرخ دنده ها وظیفه انتقال و تغییر گشتاور و حرکت دایره ای را به عهده دارند،ترکیبی از چرخ دنده های سیاره ای تمام نسبت های دنده ای که لازم است را به وجود می آورند.معمولا ۴ دنده جلو و یک دنده معکوس،وقتی با این نوع جعبه دنده، دنده عوض می شود راننده ضربه ای را احساس می کند

 


 

اصول CVT

بر خلاف سیستم انتقال قدرت اتوماتیک،در سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر پیوسته،جعبه دنده ای با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد یعنی در CVT چرخ دنده های دندانه دار درگیر با هم وجود ندارند رایج ترین نوع CVT بر اساس سیستم پولی کار می کندکه اجازه ی بینهایت تغییر بین بالاترین و پایین ترین دنده بدون گسستگی را می دهد.

 

Ford Freestyle Duratec engine with CVT

 

اگر از اینکه چرا درباره ی CVT هم از واژه دنده استفاده می شود تعجب می کنید به خاطر بیاورید که منظور از دنده نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ هاست،اگرچه CVT این نسبت را بدون استفاده از چرخ دنده های سیاره ای انجام می دهد اما باز هم از واژه دنده برای CVT استفاده می شود

 


 

CVT هایی بر اساس پولی

به جعبه دنده اتوماتیک توجه کنید،در آن دنیایی از چرخ دنده ها،ترمز ها، کلاچ ها و دستگاه های کنترل را خواهید دید در مقابل CVT به سادگی قالب مطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:

 ● یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی

 ● یک پولی متغییر محرک (ورودی)

 ● یک پولی خروجی

 

بعلاوه CVT ها انواع مختلفی از ریزپردازنده ها و حسگر ها را دارا می باشند اما سه جزءی که در بالا توضیح داده شده اند اجزای اصلی اند که به این سیستم اجازه ی کار می دهند.

 

پولی های با شعاع متغیر قلب CVT هستند،هر پولی از دو مخروط با زاویه راس ٢٠ درجه که رودر روی یکدیگر قرار دارند تشکیل شده است، تسمه ای در شیار بین دو مخروط قرار دارد،در صورت لاستیکی بودن تسمه ها از تسمه های V  شکل استفاده می شود،تسمه های V  شکل از آنجا نام خود را می گیرند که سطح مقطع V شکل دارند که اصطکاک تسمه با پولی را افزایش می دهد.

 

 

وقتی دو مخروط از هم فاصله بگیرند،یعنی ضخامت پولی بیشتر شود،تسمه در شکاف پایین تر می رود و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی  کاهش می یابد و وقتی دو مخروط به هم نزدیک می شوند ،یعنی ضخامت پولی کاهش می یابد،تسمه در شکاف بالا تر رفته و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی افزایش می یابد CVT می تواند از فشار هیدرولیکی یا نیروی گریز از مرکز و یا کشش فنر به منظور تولید نیروی مورد نیاز برای تنظیم دو نیمه ی پولی استفاده کند.

پولی ها با قطر متغیر همیشه به صورت دوتایی به کار می روند یکی از پولی ها که به عنوان پولی محرک شناخته می شود،به میل لنگ موتور متصل است،پولی محرک ، پولی ورودی هم نامیده می شود زیرا جایی است که انرژی موتور وارد سیستم انتقال قدرت می شود،پولی دوم پولی گردنده نامیده می شود زیرا پولی اول آن را می چرخاند،به عنوان  پولی خروجی،پولی گردنده انرژی را به محور چرخها منتقل می کند .

 

Metal belt design

 

وقتی یک پولی ضخامت خود را افزایش می دهد،دومی از ضخامت خود می کاهد تا تسمه کشیده باقی بماند.

زمانی که دو پولی ضخامت خود را نسبت به یکدیگر تغییر می دهند،بینهایت نسبت دنده مختلف بوجود می آید،از کم به زیاد،شامل همه نسبت های مابین، برای مثال وقتی شعاع تسمه در پولی محرک کم و در پولی خروجی زیاد باشد،سرعت دوران پولی خروجی کاهش می یابد که دنده پایین تری را ایجاد می کند و وقتی شعاع تسمه در پولی محرک زیاد و در پولی خروجی کم باشد،سرعت دوران پولی خروجی افزایش می یابد و دنده بالا تری را ایجاد می کند،بنابراین در تئوری یک CVT بینهایت دنده را شامل می شود و می تواند در هر زمانی و با هر دور موتوری کار کند.

طبیعت ساده و بدون گسستگی CVT ها آنها را به یک سیستم انتقال قدرت ایده آل برای تمام ماشین ها و وسایل،نه فقط خودرو ها،تبدیل کرده است،CVT ها سالهای زیادی در ابزار های قدرتی و مته ها بکار می رفتند،همچنین از آنها در وسایل نقلیه مختلفی اعم از تراکتور ها و ماشین های برف رو و اسکوتر های موتوری استفاده می شود،در تمام این کاربرد ها این در نوع سیستم انتقال قدرت از تسمه هایی با لاستیک فشرده استفاده می شود که می تواند کشیده شده یا سر بخورد و در نتیجه باعث هدر رفتن انرژی و کاهش کارایی شود.

اختراع ماده های جدید CVT ها را مطمئن تر و کارآمد تر از قبل می سازد،یکی از مهمترین پیشرفت ها طراحی و توسعه ی تسمه های فلزی برای متصل کردن دو پولی بوده است، این تسمه های انعطاف پذیر از چندین ، عموما ٩ یا ١٢، نوار نازک فولادی که تکه های فلزی پاپیونی شکل بسیار مقاوم را کنار هم نگه می دارد ساخته شده است.

تسمه های فلزی سر نمی خورند و بسیار با دوام اند که به CVT اجازه ی انتقال گشتاور بیشتری را می دهند،در ضمن آرام تر از تسمه های لاستیکی هستند.

 


 

انواع دیگر  CVT

CVT ی چنبری:

نوع دیگری از CVT است که در آن تسمه و پولی ها با دیسک ها و غلطک ها جایگزین شده است.

 

 

اگر چه چنین سیستمی خیلی متفاوت به نظر می رسد همه اجزای آن قابل مقایسه با تسمه و پولی است و نتیجه ی یکسانی می دهد.طرز کار آن اینجا آمده است:

●  یک دیسک به موتور متصل است که معادل پولی محرک است

● دیسک دیگری به میل گاردان متصل است که معادل پولی مقاوم است

● غلطک ها و یا چرخ ها بین دو دیسک واقع شده اند و مانند تسمه نیرو را از یک دیسک به دیگری منتقل می کنند.

 

 چرخ ها می توانند در دو جهت بچرخند.حول محور افقی می چرخند و به سمت بالا و پایین حرکت می کنند که این به چرخ ها اجازه می دهد در وضعیت های مختلف با دیسک در تماس باقی بماند.وقتی چرخ ها با دیسک محرک در نزدیکی مرکز در تماس باشند با دیسک مقاوم در نزدیکی لبه آن در تماس هستند که این باعث کاهش سرعت و افزایش گشتاور می شود(مانند دنده ی سنگین) وقتی چرخ ها با دیسک محرک در لبه ی آن تماس داشته باشند باید با دیسک مقاوم نزدیک مرکز در تماس باشند که باعث افزایش سرعت و کاهش گشتاور می شود(مانند دنده سبک) بدین ترتیب حرکت ساده ی چرخ ها نسبت دنده را بصورت لحظه ای و ملایم تغییر می دهد.

 


 

CVT های هیدرواستاتیکی:

هر دو نوع CVT ی  پولی- تسمه ای و چنبری از CVTهای اصطکاکی هستند که با تغییردادن شعاع تماس بین دو بخش چرخنده کار می کنند.نوع دیگری از CVT ها وجود دارد که به عنوان CVT ی هیدرواستاتیکی شناخته شده است.در آن از پمپ های جا به جایی متغیر استفاده شده تا جریان مایع ورودی به موتور هیدرواستاتیکی را تغییر دهد.در این نوع انتقال قدرت،حرکت چرخشی موتور یک پمپ هیدرواستاتیکی را در طرف محرک به کار می اندازد.پمپ حرکت چرخشی را به جریان سیال تبدیل می کند آنگاه با یک موتور هیدرواستاتیکی که در طرف مقاوم قرار دارد،جریان سیال دوباره به حرکت چرخشی تبدیل می شود.

 

 

اغلب انتقال قدرت هیدرواستاتیکی با یک دسته دنده ی سیاره ای و کلاچ ها ترکیب می شود تا یک سیستم دوگانه به نام انتقال قدرت هیدرومکانیکی را تشکیل دهد.انتقال قدرت هیدرومکانیکی نیرو را با سه روش به چرخ ها منتقل می کند.در سرعت های پایین به صورت هیدرولیکی و در سرعت های بالا به صورت مکانیکی نیرو را منتقل می کند و بین این دو حد،از هر دو روش برای انتقال استفاده می کند.انتقال قدرت هیدرومکانیکی برای کارهای سنگین مناسب است و به همین علت معمولا در تراکتورهای کشاورزی و وسایل نقلیه ای که روی هر سطحی حرکت می کنند به کار می رود.

سیستم انتقال قدرت اتوماتیک cvt

چون دستیابی به یک سیستم انتقال نرم و بدون صدا با استفاده از جعبه دنده های دستی مرسوم که در بالا اشاره شد، امکان پذیر نمی باشد، بنابراین در جعبه دنده های اتوماتیک نیز همانند آنچه قبلاً برای اوردرایو گفته شد از سیستم چرخدنده خورشیدی استفاده می شود. علاوه بر آن، این نوع سیستم جعبه دنده ای مزایای زیادی دارد:

1 تمام اعضا مجموعه خورشیدی برروی یک محور اصلی قرار دارند و در نتیجه همه آنها در یک مجموعه قرار گرفته اند.

2- دنده های خورشیدی همیشه بطور ثابت با هم در گیر می باشند و امکان حذف دنده و یا شکستن و سرو صدا کمتر وجود دارد و هم چنین تعویض دنده، سریع و بطور خودکار و بدون افت قدرت انجام می گردد.

3- دنده های خورشیدی نسبت به جعبه دنده های استاندارد می توانند سخت تر و قویتر باشند و بارهای گشتاوری را بطور سریع منتقل نمایند و دارای حجم کمتری باشند. به این دلیل که گشتاور از میان دنده های سیاره ای عبور می نمایند و نیرو بین چند دنده سیاره ای تقسیم می گردد، قدرت انتقال افزایش می یابد.

4- موقعیت اعضا مجموعه سیاره ای برای نگهداشتن یا درگیری و قفل نمودن آنها با یکدیگر برای تعویض دنده ها نسبت به هم رابطه ساده ای دارند.

در جعبه دنده های اتوماتیک حتماً باید از کلاچ هیدرولیکی و مبدل گشتاور بجای کلاچ اصطکاکی استفاده کرد. ساختمان و نحوه عمل این مبدلها در قسمت کلاچها توضیح داده شد.

اغلب این جعبه دنده های خودکار سه یا چهار دنده برای حرکت رو به جلو دارند. این جعبه دنده ها در وضعیتهای پارک، خلاص و دنده عقب نیز قرار می گیرند. در این خودروها دنده چهار معمولاً اوردرایو است. در بعضی از جعبه دنده های خودکار که شش دنده اند، دنده پنج اوردرایو است. خودروهایی که جعبه دنده خودکار دارند، معمولاً با دنده یک به راه می افتند. سپس جعبه دنده به دنده های دو، سه و چهار می رود. تعویض دنده ها و قفل شدن مبدل گشتاور بدون کمک راننده انجام می شود. با افزایش سرعت خودرو، دنده ها تعویض می شود و بار موتور کاهش می یابد. راننده برای کاهش سرعت خودرو و متوقف کردن آن پایش را از روی پدال گاز برمی دارد و در صورت نیاز ترمز می گیرد. در این حالت جعبه دنده مبدل گشتاور را خلاص می کند و به صورت خودکار دنده معکوس می رود؛ هنگامی که خودرو متوقف می شود، جعبه دنده در دنده یک است. در این حالت به کلاچی که با پا بکار می افتد نیازی نیست. بکسواد کردن مبدل گشتاور این امکان را می دهد که حتی حین درگیری جعبه دنده نیز موتور درجا کار کند.
شکل کلی نمونه ای از این جعبه دنده ها را در پایین مشاهده می کنید. همانطور که ملاحظه  میشود برای دستیابی به دنده مورد نظر باید تعدادی از دنده های خورشیدی، پینیونها، بازوها یا رینگها ثابت یا بهم قفل شوند. برای بوجود آمدن این شرایط، یکسری عملگر (مانند کلاچهای یکطرفه، بستهای قفل کننده و کلاچهای چند صفحه ای) وجود دارد که با قفل شدن یا آزاد شدن هریک از آنها توسط سیستم کنترلی، تعدادی از دنده ها قفل شده و اتومبیل در دنده مورد نظر قرار می گیرد.
در شکل2-15 نمونه ای از این گیربکسهای اتوماتیک بهمراه عملگرهای آن را مشاهده می کنید. بعنوان مثال برای قرار گرفتن گیربکس در دنده یک، باید کلاچهای DC و FC و همچنین کلاچ یکطرفه OWC قفل شوند. برای دیگر دنده ها نیز به همین ترتیب عملگرهای دیگر عمل می کنند. 



شکل2-15شکل شماتیکی ازگیربکسهای اتوماتیک بهمراه عملگرهای آن

سیستم کنترل هیدرولیکی جعبه دنده اتوماتیک


سیستم هیدرولیکی، سیال تحت فشار لازم برای بکار انداختن جعبه دنده خودکار را تامین می کند. کلاً سیستم هیدرولیکی کارهای زیر را انجام می دهد:
سیال را به مبدل گشتاور می رساند.
سیال تحت فشار را بسوی پمپ بست قفل کننده و کلاچهای چند صفحه ای هدایت می کند.
قطعات داخلی را روغنکاری می کند.
مبدل گشتاور و سایر قطعات را خنک می کند.
همانطور که دیدیم عمل تعویض دنده یا تغییر کارکرد عملگرها در این نوع جعبه دنده ها به صورت خودکار و بدون دخالت راننده انجام می پذیرد. جهت نیل به این مقصود باید اطلاعاتی از وضعیت حال حاضر خودرو در دسترس باشد، تا سیستم کنترلی بتواند بر اساس این اطلاعات تصمیم گیری نماید. این اطلاعات که در واقع زمان تعویض دنده را مشخص می کنند از سه طریق بدست می آیند :

 دور خروجی جعبه دنده
 دور موتور
 بار موتور (میزان گشودگی دریچه گاز(

هر کدام از این عوامل فشارهای متغیری را در مسیر هیدرولیکی سیستم کنترلی ایجاد می کنند که در نتیجه تاثیر این فشارها برروی شیرهای هیدرولیکی در سر راه و نهایتاً برروی بستهای قفل کننده و کلاچهای چند صفحه ای و تغییر وضعیت هر یک از آنها، می تواند دنده خودرو عوض شود.

در شکل 2-16 شمای کلی از این سیستم کنترل را بهمراه اجزای عمل کننده آن مشاهده می کنید.


شکل2-16 اجزای سیستم کنترل در ارتباط با یکدیگر و نحوه عمل عملگرها

  بست قفل کننده (band brake)

بست قفل کننده در واقع کفشک ترمزی است که دور یک کاسه کلاچ فلزی می پیچد. بست قفل کنده با ماده ای از جنس لنت ترمز پوشانیده می شود. وقتی این بست روی کاسه کلاچ فشرده می شود، کاسه کلاچ و چرخدنده خورشیدی از چرخش باز می ایستند و ثابت می شوند. یک سر بست قفل کننده به پوسته جعبه دنده متصل است و سر دیگر آن با یک پمپ در ارتباط است. شکل217-

پمپ وسیله ای در سیستم هیدرولیک است که فشار هیدرولیکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. وقتی فشار هیدرولیکی سیال تحت فشار به پشت پیستون پمپ هدایت می شود، پیستون به حرکت در می آید. پیستون بر نیروی فنر پمپ غلبه کرده و به ضامن بست، فشار وارد می آورد. در نتیجه بست قفل کننده به کار می افتد. جهت آزاد کردن بست نیز فشار روغن از پشت پیستون برداشته می شود


شکل2-17 بست قفل کننده

کلاچ چند صفحه ای (multiple clutch)

این کلاچ که شامل چند صفحه کلاچ می باشد در داخل کاسه کلاچ قرار دارد. این صفحه ها یک در میان فولادی و اصطکاکی اند. صفحه های فولادی لختند اما هر دو طرف صفحه های اصطکاکی لنت کوبی شده اند. صفحه های فولادی با هزارخاربه کاسه کلاچ متصلند. صفحه های لنت کوبی شده با هزارخار به یک توپی در کلاچ متصلند تا مجموعه چرخدنده سیاره ای را کنترل کند. (شکل2-18(
برای درگیر کردن کلاچ، فشار روغن به پشت پیستون کلاچ هدایت می شود، در نتیجه پیستون به حرکت در می آید و صفحه ها را به هم می فشارد. صفحه ها چرخدنده خورشیدی را به بازو قفل می کنند. در این حالت مجموعه چرخدنده سیاره ای بصورت واحدی یکپارچه می چرخد.



شکل2-18 کلاچ چند صفحه ای

گاورنر

گاورنر وسیله ای حساس به سرعت است که فشار هیدرولیکی را متناسب با سرعت محور خروجی تغییر می دهد. فشار گاورنر تعویض دنده را متناسب با سرعت خودرو کنترل می کند. گاورنر حرکت خود را از محور خروجی جعبه دنده می گیرد. فشار لوله اصلی توسط پمپ به گاورنر می رسد. وقتی محور خ آهسته می چرخد، نیروی گریز از مرکز تاثیر اندکی بر وزنه های گاورنر دارد. در این
حالت گاورنر فشار مختصری را به یکطرف شیر راه دهنده وارد می کند. با افزایش سرعت محور خروجی و خودرو، وزنه ها به طرف خارج متمایل می شوند. در نتیجه شیر گاورنر بیشتر باز شده و فشار گاورنر افزایش می یابد.

سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر (CVT)
ایده استفاده از سیستمهای انتقال قدرت پیوسته متغیر از سالها قبل مطرح شده بود ولی تنها در چند سال اخیر سازندگان اتومبیل به آن رو آورده اند. بر خلاف سیستم های انتقال متداول دستی اتوماتیک درCVT ، نسبت دنده های مجزا با نسبتهای قابل تنظیم پیوسته جایگزین می شود. سیستم CVT می تواند به طور ثابت نسبت دنده خود را برای بهبود راندمان موتور و ایجاد یک منحنی

گشتاور- سرعت مناسب تغییر دهد. این ویژگی باعث بهبود مصرف سوخت و نیز شتاب گیری در مقایسه با سیستم های انتقال قدرت متداول می شود.
علی رغم اینکه یک دهه است که سیستم CVT در اتومبیلها استفاده می شود، ولی محدود بودن گشتاور و پایین بودن قابلیت اطمینان آنها بکارگیری این سیستم را محدود کرده است.
 
انواع CVT

اصولاً CVT ها سه جز اساسی دارند :

یک تسمه لاستیکی یا فلزی با توان کششی بالا
یک قرقره متغیر ورودی
یک قرقره متغیر خروجی

CVT ها همچنین ریزپردازنده ها و سنسورهایی نیز دارند اما اجزای اصلی و کلیدی آنها همان سه مورد بالا می باشد. امروزه تحقیقات زیادی بر روی انواع گوناگونی از سیستمهای انتقال قدرت پیوسته متغیر انجام شده که برخی از آنها عبارتند از : CVT نوع تسمه فشاری ،
CVTنوعtoroidal  یا محرک کششی ،CVT نوع تسمه ای الاستومر با قطر متغیر ، CVT با هندسه متغیر و CVT نوع محرک کششی انحرافی و انواع دیگری که تحقیقات روی آنها ادامه دارد.

  CVT  نوع تسمه فشاری

در این نوع که پر کاربردترین نوع از سیستمهای CVT است، یک تسمه توان را بین دو قرقره مخروطی که یکی ثابت و دیگری متحرک است منتقل می کند. هر قرقره از دو مخروط با زوایایی حدود 20 درجه تشکیل می شود که یک تسمه V شکل نیز روی شیار بین دو قرقره سوار می شود. بسته به فاصله بین مخروطهای هر قرقره مقدار دور تسمه روی هر قرقره مشخص می شود. (شکل2-19) چنانچه
دو مخروط به هم نزدیک باشند، قطر حلقه تسمه روی آن قرقره زیاد و اگر خوا از هم دور شوند، قطر حلقه کم می شود. وقتی قطر یک قرقره افزایش می یابد، قطر طرف دیگر کاهش می یابد تا سفتی تسمه حفظ شود. جهت اعمال نیروی لازم برای تنظیم فاصله بین مخروطهای هر قرقره می توان از فشار هیدرولیک، نیروی گریز از مرکز یا فنرهای کششی استفاده کرد.


شکل2-19 CVT  نوع تسمه فشاری

 همانطور که دیدیم به صورت تئوری و با استفاده از این روش بینهایت نسبت انتقال می توان ساخت. در واقع می توان گفت شاید بهترین گزینه برای سیستم انتقال قدرت همین CVT باشد. اما باید توجه داشت که تسمه می تواند بلغزد یا کش بیاید که این خود سبب افت راندمان می گردد. اما با استفاده از مواد جدید در ساخت تسمه ها این افت را حتی الامکان کاهش داده اند. یکی از مهمترین پیشرفتها در این زمینه استفاده از تسمه های فولادی است. (شکل2-20) این تسمه های انعطاف پذیر از چندین نوار باریک فلزی (بین 9(12- که بصورت محکمی روی هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. این تسمه های فلزی نمی لغزند و دوام بالایی دارند و امکان انتقال گشتاورهای بزرگتری با استفاده از آنها وجود دارد. این تسمه ها همچنین کم سروصدا تر از تسمه های لاستیکی کار می کنند.


شکل2-20 مدلی از تسمه های فولادی مورد استفاده در CVT  نوع تسمه فشاری 

در این نوع CVT  یک سنسور، خروجی موتور را حس کرده و سپس یک مدار برقی فاصله بین قرقره ها و در نتیجه کشش تسمه را افزایش یا کاهش می دهد. تغییر پیوسته فاصله بین قرقره ها مشابه عمل تعویض دنده می باشد.

CVT نوعtoroidal   یا محرک کششی

در این نوع ازCVT قرقره ها و تسمه ها توسط دیسکها و غلتکهای انتقال قدرت جایگزین می شوند. اگرچه این سیستم کاملاً متفاوت از سیستم قبل بنظر می آید، ولی همه اجزا آن قابل مقایسه با CVT از نوع تسمه فشاری می باشد. به این صورت که :یک دیسک به موتور متصل است که در واقع معادل قرقره محرک است.دیسک دیگر به شفت متحرک متصل است که معادل قرقره متحرک است. غلتکها نیز بین دیسکها عمل می کنند، همانند تسمه که در شیار بین قرقره ها قرار دارد.غلتکها در امتداد دو محور می چرخند. آنها حول محور افقی گردش می کنند و حول محور عمودی کج می شوند که این امر سبب می شود که غلتکها با دیسک در سطوح مختلف تماس پیدا کنند و همین سبب ایجاد نسبتهای انتقال گوناگون می شود. مثلاً هنگامیکه یکی از لبه های غلتکها با نقطه با قر کم دسک محرک در تماس باشد، لبه دیگر غلتکها بایستی نقطه با قطر زیاد دیسک متحرک را لمس می کند؛
که نتیجه آن کاهش در سرعت و افزایش گشتاور است و برعکس. شکل2-21





شکل2-21 CVT نوعtoroidal   یا محرک کششی در حالتهای مختلف از انتقال قدرت

  CVT نوع تسمه ای الاستومر با قطر متغیر

در این نوع CVT ، از یک تسمه مسطح و انعطاف پذیر که روی تکیه گاههای متحرک قرار گرفته استفاده می شود. این تکیه گاهها می توانند شعاع را تغییر داده و در نتیجه نسبت انتقال نیرو را عوض کنند. (شکل2-22) با این وجود، در نسبتهای دنده بالا تکیه گاهها جدا شده و یک مسیر ناپیوسته دنده را ایجاد می کنند که منجر به مشکلاتی نظیر خزش و لغزش می گردد.





شکل2-22 CVT نوع تسمه ای الاستومر با قطر متغیر

انواع دیگر CVT

انواع دیگری از CVT نیز وجود دارد، ولی کاربرد آنها به اندازه نوع فشاری و Toroidal گسترش نیافته است. در نوع محرک کششی انحرافی از یک محور مخروطی و لولا برای تعویض دنده در CVT استفاده می شود و یا برعکس. به این ترتیب یک نسبت دنده پیوسته ایجاد می شود.

در CVT با هندسه متغیر از چرخ دنده های خورشیدی قابل تنظیم برای تغییر نسبت دنده ها استفاده می گردد. این نوع CVT بیشتر شبیه CVTهای متداول و سیستم انتقال قدرت معمولی قابل انعطاف می باشد.

مزایای CVT

 رانندگان اغلب با تعویض نرم دنده مواجه نیستند، ولی در سیستم CVT عمل تغییر نسبت انتقال به نرمی صورت می گیرد، بنحوی که راننده یا مسافران تنها شتاب گرفتن اتومبیل را احساس می کنند. از نظر تئوری،CVT باعث خرابی کمتر موتور و انتقال مطمئن تر توان خواهد شد، در حالیکه تعویض سریع دنده و دنده های مجزا باعث می شود که موتور در سرعتی غیر از سرعت بهینه کار کند. علاوه

بر این سیستم CVT راندمان و عملکرد بهتری دارد. در شکل2-23 راندمان انتقال توان یک گیربکس پنج سرعته (درصد توان منتقل شده موتور توسط سیستم انتقال) آورده شده است. راندمان متوسط این گیربکس 86 درصد و راندمان ط یک گیربکس دستی 97 درصد می باشد. در شکل2-24 نیز محدوده راندمان چند نوع سیستم CVT جهت مقایسه با راندمان گیربکس آورده شده است.




شکل2-23


شکل2-24 محدوده راندمان چند نوع سیستم CVT

مشاهده می شود که راندمان سیستم های CVT نسبت به گیربکسهای اتوماتیک بهتر است. علاوه بر این به دلیل اینکه سیستمهای CVT این امکان را برای موتور فراهم می کنند که بتوانند صرف نظر از سرعت خودرو در نقطه طراحی کار کنند، مصرف سوخت اتومبیل نیز کاهش یافته و در نقطه بهینه قرار می گیرد. آزمایشات نشان می دهد که مصرف سوخت با استفاده از CVT ، 10 درصد کمتر از
مصرف سوخت با استفاده از یک گیربکس چهار سرعته اتوماتیک می باشد.


معایب CVT
 توسعه سیستم های CVT به دلایل مختلفی کند بوده است. از جمله اینکه به دلیل عملکرد مطلوب گیربکسهای دستی و اتوماتیک و کاهش مصرف سوخت با استفاده از آنها نیازی به سیستم های CVT احساس نمی شد. یکی از معایب اصلی مدلهای اولیهCVT ، لغزش بین تسمه و غلت آنها بود، زیرا فاقد دندانه بوده و نمی توانستند یک اتصال مکانیکی صلب را ایجاد کنند. محرکهای اصطکاکی معمولاً در معرض لغزش هستند، مخصوصاً در گشتاورهای بزرگ. در مدلهایی از CVT که در سالهای 1950 و 1960 استفاده می شد، موتورها برای جبران لغزش، در دورهای بالاتری کار می کردند، به خصوص هنگام شتاب گیری از حالت سکون و گشتاور ماکزیمم. یکی از راه حلهای ساده برای این مشکل، استفاده از CVT در اتومبیلهایی است که موتور آنها گشتاور کمی تولید می کنند. شاید بیشتر از هر
علتی، هزینه این نوع سیستمها مانع از رشد و توسعه آنها شده است.

سه‌شنبه ۱۳٩٠/٧/٢٦ساعت ۱٠:٤٠ ‎ب.ظ توسط رامین حاجبی.g.a نظرات ()
تگ ها:
=http://www.persiangig.com/pages/download/?dl