احتمالاً هنگام مرور کاتالوگهای خودرو یا بررسی برگههای مشخصات فنی با عبارتی مانند «این خودرو مجهز به گیربکس متغیر پیوسته است» روبهرو شدهاید. همه میدانند گیربکس دستی چیست، و اکثر رانندگان مدتهاست با اتوماتیک کلاسیک کنار آمدهاند. اما واریاتور — که با نام CVT (گیربکس متغیر پیوسته) نیز شناخته میشود — همچنان نگاههای متعجب را به خود جلب میکند. این جالب است، چرا که این فناوری اصلاً جدید نیست.
تاریخچهای کوتاه از گیربکس CVT
واقعیتی که معمولاً مردم را غافلگیر میکند این است: واریاتور را نه هوندا، نه تویوتا و نه حتی مرسدس-بنز اختراع کرد. اولین ثبت اختراع برای گیربکس متغیر پیوسته در اواخر قرن نوزدهم صادر شد — و ایده اصلی آن به مراتب قدیمیتر است. لئوناردو داوینچی این اصل را در سال ۱۴۹۰ ترسیم کرده بود.
اولین خودروی عملی مجهز به CVT اما در دوران رنسانس به بازار نرسید. پنج قرن دیگر طول کشید. در دهه ۱۹۵۰، DAF — برند هلندی که در آن زمان هم کامیون و هم خودروی سواری تولید میکرد — نخستین سازندهای شد که واریاتور را به صورت تجاری نصب کرد. ولوو نیز با نسخه خود از این فناوری پیروی کرد و CVT از آن زمان به تدریج جایگاه خود را در بازار تثبیت کرده است.
واریاتور چیست؟ CVT در مقابل گیربکس اتوماتیک
به زبان ساده، واریاتور نوعی گیربکس اتوماتیک است — اما با اصل کارکردی کاملاً متفاوت. از دید راننده، خودروی مجهز به CVT ظاهری یکسان با خودروی دارای اتوماتیک معمولی دارد:
- دو پدال — گاز و ترمز
- اهرم انتخاب دنده با موقعیتهای آشنای P، R، N، D
- بدون پدال کلاچ، بدون نیاز به تعویض دنده دستی
اما در زیر کاپوت، داستان کاملاً متفاوت است. یک اتوماتیک سنتی مجموعهای ثابت از دندهها دارد — اول، دوم، سوم و به همین ترتیب. CVT اصلاً دنده ثابتی ندارد. در عوض، نسبت دنده را به صورت پیوسته و بدون وقفه در حین شتابگیری یا کاهش سرعت تنظیم میکند. نتیجه؟ بدون تکان، بدون لرزش، بدون احساس تعویض دنده — فقط انتقال نیرویی روان و بیوقفه.
انواع گیربکسهای CVT
همه واریاتورها یکسان ساخته نشدهاند. چند طراحی اصلی در حال استفاده وجود دارد:
- تسمه V شکل با پولیهای تنظیمپذیر — رایجترین نوع، که در اکثر خودروهای مجهز به CVT یافت میشود
- CVT زنجیری — مورد استفاده آئودی، با کارایی بالا و ظرفیت گشتاور زیاد
- CVT توروئیدی — طراحی کمتر رایج اما از نظر مکانیکی زیبا، که از غلتکهایی بین دیسکهای توروئیدی استفاده میکند
سیستم پولی با تسمه V شکل همان چیزی است که اکثر رانندگان با آن روبهرو میشوند، پس بیایید نگاهی دقیقتر به نحوه کارکرد آن بیندازیم.
CVT با تسمه V شکل چگونه کار میکند؟ توضیحی ساده
تصور کنید دو مداد موازی کنار هم قرار دارند که با یک کش کشیده شده به هم وصلاند. یکی را بچرخانید، دیگری با همان سرعت دنبال میکند. حالا تصور کنید مدادها قطرهای متفاوتی دارند — یک دور چرخش مداد بزرگتر، مداد کوچکتر را دو بار میچرخاند. این ایده اصلی پشت واریاتور با تسمه V شکل است.
در یک CVT واقعی، این با دو پولی تنظیمپذیر محقق میشود:
- هر پولی از دو نیمه مخروطی تشکیل شده که رو به روی هم قرار گرفتهاند
- یک تسمه V شکل بین پولیها حرکت میکند و از لبههای دندهدار خود آنها را میگیرد
- وقتی نیمههای مخروط از هم باز میشوند، تسمه به سمت مرکز میافتد و روی شعاع کوچکتری حرکت میکند
- وقتی مخروطها به هم نزدیک میشوند، تسمه روی شعاع بزرگتری حرکت میکند
یک سیستم هیدرولیک (یا مکانیزم سروو دیگری) هر دو پولی را به صورت همزمان حرکت میدهد — وقتی یکی باز میشود، دیگری بسته میشود. یک پولی روی شفت محرک (از موتور) و دیگری روی شفت متحرک (به چرخها) قرار دارد. با تغییر مداوم قطر مؤثر هر پولی، گیربکس نسبت دنده را در طیف بسیار گستردهای، بدون پله و بدون وقفه تغییر میدهد.
تنها چیزی که برای تکمیل این مجموعه لازم است یک واحد برای دنده عقب است — معمولاً یک دنده سیارهای ساده — و گیربکس CVT آماده کار است.
CVT از چه نوع تسمهای استفاده میکند؟
یک تسمه محرک لاستیکی معمولی در شرایط کاری CVT در عرض چند هزار کیلومتر از بین میرود. تسمههای مورد استفاده در واریاتورها قطعاتی هستند که به طور خاص مهندسی شدهاند. دو طراحی اصلی وجود دارد:
- تسمه فشاری فولادی — مجموعهای از نوارهای فولادی لایهلایه که صدها صفحه فولادی نازک ذوزنقهای روی آنها نصب شده است. این صفحات به هم فشار میآورند و به تسمه اجازه میدهند حتی در سمت فشاری نیرو منتقل کند — کاری که یک تسمه لاستیکی قادر به انجام آن نیست
- زنجیر فولادی — یک زنجیر عریض و تخت که از لبههایش (نه از سطح) با مخروطهای پولی تماس برقرار میکند. این طراحی در سیستمهای CVT آئودی (با نام تجاری Multitronic) به کار میرود
CVT زنجیری آئودی از روغن گیربکس ویژهای استفاده میکند که در اثر فشار شدید در نقاط تماس، ویسکوزیته آن تغییر میکند و به زنجیر اجازه میدهد با حداقل لغزش نیروی قابل توجهی را منتقل کند — حتی در یک سطح تماس بسیار کوچک.
رانندگی با CVT چه حسی دارد؟
تجربه رانندگی به نحوه تنظیم برنامه کنترلی CVT بستگی دارد، اما رایجترین رفتار در حین شتابگیری شدید اینگونه است: پدال گاز را تا ته فشار میدهید، موتور به محدوده دور گشتاور حداکثر میرسد — و در همانجا میماند در طول کل فرآیند شتابگیری، با صدایی یکنواخت و ثابت، در حالی که خودرو سرعت میگیرد.
برخی رانندگان در ابتدا این حالت را غیرمعمول مییابند. صدای موتور مانند گیربکس پلهای بالا و پایین نمیرود؛ در عوض، در یک نت ثابت میماند در حالی که خودرو شتاب میگیرد. این را به صدای یکنواخت جاروبرقی تشبیه کردهاند — مؤثر، اما متفاوت از آنچه اکثر رانندگان به آن عادت دارند.
با این حال، بسیاری از سازندگان CVTهای خود را طوری تنظیم میکنند که حس یک گیربکس سنتی را شبیهسازی کنند، به طوری که دور موتور با افزایش سرعت به تدریج بالا میرود. برخی مدلها فراتر میروند و موارد زیر را ارائه میدهند:
- دندههای مجازی — معمولاً ۶ یا ۸ نسبت تعریفشده الکترونیکی که CVT بین آنها به شکل تیز تعویض میکند و یک اتوماتیک کلاسیک را تقلید مینماید
- حالت دنده دستی ترتیبی — که به راننده امکان انتخاب دندههای مجازی از طریق پدالهای پشت فرمان یا اهرم را میدهد
- کاهش دنده خودکار — هنگام بالا رفتن از سربالایی یا کاهش سرعت، CVT به طور هوشمند به نسبت پایینتری تغییر میکند تا گشتاور را حفظ کند، صرفنظر از موقعیت پدال گاز
مزایای گیربکس CVT
- نسبتهای دنده بینهایت — موتور همیشه در کارآمدترین یا قدرتمندترین محدوده خود کار میکند، بسته به نیاز
- شتابگیری روان — نبود تعویض دنده یعنی نبود قطع گشتاور و نبود تکان
- مصرف سوخت بهتر — با نگه داشتن موتور در بهینهترین محدوده کاری، CVT میتواند مصرف سوخت را در مقایسه با اتوماتیکهای سنتی کاهش دهد
- عملکرد قوی در سرعتهای پایین — به ویژه مفید در ترافیک شهری پر از توقف و حرکت
- هزینه پایینتر نسبت به اتوماتیکهای گرانقیمت — واحدهای CVT معمولاً ارزانتر از اتوماتیکهای مرتبهبالا با مبدل گشتاور ساخته میشوند
معایب گیربکس CVT
- محدودیت توان — CVTهای سنتی برای کاربردهای با گشتاور و توان بالا طراحی نشدهاند، به همین دلیل خودروهای اسپرت و لوکس بزرگ تاریخاً از گیربکسهای معمولی استفاده کردهاند
- هزینههای نگهداری بالاتر — روغن گیربکس مخصوص CVT گرانتر از ATF معمولی است، و تعویض تسمه (هر ۱۰۰٬۰۰۰ تا ۱۵۰٬۰۰۰ کیلومتر) یک سرویس اضافه است
- حس رانندگی غیرمعمول — احساس شتابگیری با دور ثابت موتور نیاز به عادت کردن دارد
- فواصل تعویض روغن — روغن CVT معمولاً هر ۴۰٬۰۰۰ تا ۵۰٬۰۰۰ کیلومتر بسته به مدل باید تعویض شود
CVT تا چه حد میتواند قدرتمند باشد؟
CVTها عمرشان را در خودروهای کوچک شهری آغاز کردند — و برای مدت طولانی در همانجا ماندند. نیازهای مکانیکی یک گیربکس مبتنی بر تسمه، دستیابی به توان بالا را دشوار میکرد. اما مهندسی به میزان قابل توجهی پیشرفت کرده است.
CVT زنجیری Multitronic آئودی، نصبشده روی A4 2.0 TFSI، بدون مشکل ۲۰۰ اسب بخار را تحمل میکند. نیسان با X-Tronic CVT در موارنو — یک کراساوور تمامعیار با موتور V6 سه و نیم لیتری با ۲۳۴ اسب بخار — فراتر رفت. اینها دیگر کاربردهای خاص و کمتوان نیستند.
CVT در مقابل گیربکس اتوماتیک: کدام بهتر است؟
گیربکسهای اتوماتیک کلاسیک با افزایش تعداد دندهها پاسخ دادهاند — واحدهای ۸ دنده اکنون در بسیاری از خودروهای اجرایی و لوکس استاندارد شدهاند تا همان تعادل کارایی و عملکردی را دنبال کنند که CVT به طور پیشفرض ارائه میدهد. اتوماتیکهای ۱۰ و ۱۲ دنده نیز در کامیونها و خودروهای اسپرت ظاهر شدهاند.
اما CVT یک مزیت ساختاری دارد که هیچ گیربکس پلهای نمیتواند آن را تکرار کند: تعداد نسبتهای دنده بینهایت است. مهم نیست مهندسان چند دنده به یک اتوماتیک سنتی اضافه کنند، همیشه فاصلهای بین هر دو دنده وجود خواهد داشت. CVT هیچ فاصلهای ندارد. برای رانندگی روزمره — رفتوآمد، صرفهجویی در سوخت، ترافیک روان شهری — این گیربکس یکی از عملیترین و دستکمگرفتهشدهترین انتخابهای انتقال قدرت در بازار باقی میماند.
این یک ترجمه است. متن اصلی را میتوانید اینجا بخوانید: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html
منتشر شده فوریه 10, 2022 • 6 دقیقه برای مطالعه
