CVT מוסבר: מה זה ווריאטור וכיצד הוא עובד?

כנראה נתקלתם בביטוי כמו “ברכב מותקנת תיבת הילוכים משתנה ברציפות” בעת עיון בקטלוגי רכב או בדף מפרטים. כולם יודעים מה זו תיבת הילוכים ידנית, ורוב הנהגים כבר השלימו זמן רב עם האוטומטית הקלאסית. אך ווריאטור — הידוע גם בשם CVT (תיבת הילוכים משתנה ברציפות) — עדיין מעורר תמיהה. זה מפתיע, כי הוא רחוק מלהיות חדש.

היסטוריה קצרה של תיבת ה-CVT

הנה עובדה שנוטה להפתיע אנשים: הווריאטור לא הומצא על ידי הונדה, טויוטה, או אפילו מרצדס-בנץ. הפטנט הראשון לתיבת הילוכים משתנה ברציפות ניתן בסוף המאה ה-19 — והרעיון המקורי חוזר אחורה אף יותר. לאונרדו דה וינצ’י שרטט את העיקרון כבר בשנת 1490.

הרכב המעשי הראשון שצויד ב-CVT, עם זאת, לא הגיע בתקופת הרנסנס. נדרשו עוד חמש מאות שנה. בשנות ה-50 של המאה ה-20, DAF — מותג הולנדי שייצר אז גם משאיות וגם מכוניות נוסעים — הפך ליצרן הראשון שהתקין ווריאטור באופן מסחרי. וולוו עקבה עם גרסה משלה, ומאז טכנולוגיית ה-CVT צוברת תאוצה.

מה זה ווריאטור? CVT לעומת תיבת הילוכים אוטומטית

במילים פשוטות, ווריאטור הוא סוג של תיבת הילוכים אוטומטית — אך כזו שעובדת על עיקרון שונה לחלוטין. ממושב הנהג, רכב עם CVT נראה זהה לרכב עם אוטומטית קונבנציונלית:

• שתי דוושות — גז ובלם
• בורר הילוכים עם עמדות P, R, N, D המוכרות
• ללא דוושת מצמד, ללא צורך בהחלפת הילוכים ידנית

אך מתחת למכסה המנוע, הסיפור שונה לחלוטין. לאוטומטית המסורתית יש סט קבוע של הילוכים — ראשון, שני, שלישי, וכן הלאה. ל-CVT אין הילוכים קבועים כלל. במקום זאת, הוא מתאים ברציפות ובאופן חלק את יחס ההילוכים בעת האצה או האטה של הרכב. התוצאה? ללא נסיקות, ללא זעזועים, ללא החלפות הילוך מורגשות — רק העברת כוח חלקה ורציפה.

סוגי תיבות CVT

לא כל הווריאטורים בנויים באותה צורה. קיימים מספר עיצובים עיקריים בשימוש:

• רצועת V עם גלגלות מתכווננות — הסוג הנפוץ ביותר, המצוי ברוב הרכבים המצוידים ב-CVT
• CVT מסוג שרשרת — בשימוש אאודי, מציע יעילות גבוהה וקיבולת מומנט
• CVT טורואידלי — עיצוב פחות נפוץ אך אלגנטי מבחינה מכנית, המשתמש בגלגלות בין דיסקות טורואידליות

מערכת גלגלת רצועת ה-V היא זו שרוב הנהגים יפגשו, אז בואו נסתכל מקרוב על אופן פעולתה.

כיצד עובד CVT מסוג רצועת V? הסבר פשוט

דמיינו שני עפרונות מונחים מקביל זה לזה, מחוברים על ידי גומייה מתוחה. סובבו עיפרון אחד, והשני עוקב באותה מהירות. עכשיו דמיינו שלעפרונות יש קוטר שונה — סיבוב אחד של הגדול מאלץ את הקטן להסתובב פעמיים. זהו הרעיון המרכזי מאחורי ווריאטור רצועת V.

ב-CVT אמיתי, זה מושג עם שתי גלגלות מתכווננות:

• כל גלגלת מורכבת משני חצאים חרוטיים הפונים זה לזה, קצה לקצה
• רצועה בצורת V רצה בין הגלגלות, אוחזת בהן לאורך הקצוות המשוננים שלה
• כאשר חצאי החרוט מתרחקים, הרצועה שוקעת לכיוון המרכז ורצה לאורך רדיוס קטן יותר
• כאשר החרוטים מתקרבים, הרצועה רצה לאורך רדיוס גדול יותר

מערכת הידראולית (או מנגנון סרוו אחר) מזיזה את שתי הגלגלות בסינכרוניזציה — כאשר האחת נפתחת, השנייה נסגרת. גלגלת אחת יושבת על ציר ההנעה (מהמנוע), והשנייה על הציר המונע (לגלגלים). על ידי שינוי רציף של הקוטר האפקטיבי של כל גלגלת, תיבת ההילוכים משנה את יחס ההילוכים שלה על פני טווח רחב מאוד, ללא שלבים וללא הפסקות.

כל שנדרש להשלמת המנגנון הוא יחידה לגיר אחורי — בדרך כלל סט גלגלי שיניים פלנטריים פשוט — ותיבת ה-CVT מוכנה לעבודה.

איזה סוג רצועה משתמש CVT?

רצועת הנעה גומי רגילה תתפרק תוך כמה אלפי קילומטרים בתנאי הפעולה של CVT. הרצועות המשמשות בווריאטורים הן רכיבים מתוכננים למטרה זו. קיימים שני עיצובים עיקריים:

• רצועת דחיפה מפלדה — סט של רצועות פלדה שכבתיות עליהן מורכבות מאות לוחיות פלדה דקות בצורת טרפז. הלוחיות דוחפות זו את זו, ומאפשרות לרצועה להעביר כוח גם בצד הדחיסה — דבר שרצועת גומי פשוט אינה מסוגלת לעשות
• שרשרת פלדה — שרשרת שטוחה ורחבה היוצרת מגע עם חרוטי הגלגלת לאורך קצותיה ולא על פני שטחה. זהו העיצוב המשמש במערכות ה-CVT של אאודי (בשיווק כ-Multitronic)

ה-CVT מסוג שרשרת של אאודי משתמש בנוזל תיבת הילוכים מיוחד המשנה את צמיגותו תחת הלחץ הקיצוני בנקודות המגע, ומאפשר לשרשרת להעביר כוח משמעותי עם החלקה מינימלית — אפילו על פני שטח מגע קטן מאוד.

איך מרגישה נהיגה עם CVT?

חווית הנהיגה תלויה בתכנות של תוכנית הבקרה של ה-CVT, אך ההתנהגות הנפוצה ביותר בזמן האצה חזקה היא כזו: אתם לוחצים על דוושת הגז עד הסוף, המנוע עולה לטווח סל”ד של המומנט המקסימלי — ונשאר שם לאורך כל ריצת ההאצה, שומר על צליל יציב ועקבי בעוד הרכב בונה מהירות.

חלק מהנהגים מוצאים זאת לא מוכר בהתחלה. צליל המנוע לא עולה ויורד כפי שהוא עושה עם תיבת הילוכים מדורגת; במקום זאת, הוא מחזיק בצליל אחד בעוד הרכב מאיץ. הדבר הושווה לרעשן של שואב אבק — יעיל, אך שונה ממה שרוב הנהגים רגילים אליו.

עם זאת, יצרנים רבים מכווננים את ה-CVT שלהם כדי לדמות את התחושה של תיבת הילוכים מסורתית, כאשר סל”ד המנוע עולה בהדרגה עם עלייה במהירות. דגמים מסוימים מציעים יותר ומציעים:

• שלבי הילוך וירטואליים — בדרך כלל 6 או 8 יחסים המוגדרים אלקטרונית, שביניהם ה-CVT עובר בחדות, מחקה אוטומטית קלאסית
• מצב רצף ידני — המאפשר לנהג לבחור הילוכים וירטואליים דרך משוטי הגה או ידית
• הורדת הילוך אוטומטית — בעת עלייה בעלייה או האטה, ה-CVT עובר באופן חכם ליחס נמוך יותר לשמירת מומנט, ללא קשר למיקום דוושת הגז

יתרונות תיבת CVT

• יחסי הילוך אינסופיים — המנוע תמיד פועל בטווח היעיל ביותר או החזק ביותר שלו, בהתאם לדרישה
• האצה חלקה — ללא החלפות הילוך משמע ללא הפרעה במומנט וללא זעזועים
• חיסכון דלק טוב יותר — על ידי שמירת המנוע בתחום הפעולה האופטימלי שלו, CVT יכול להפחית את צריכת הדלק בהשוואה לאוטומטיות מסורתיות
• ביצועים חזקים במהירות נמוכה — שימושי במיוחד בתנועה עירונית עצורה-ולכי
• עלות נמוכה יותר מאוטומטיות פרימיום — יחידות CVT בדרך כלל זולות יותר לייצור מאוטומטיות ממיר מומנט מתקדמות

חסרונות תיבת CVT

• מגבלות כוח — CVT מסורתיים לא תוכננו ליישומים עם מומנט ועוצמה גבוהים, ולכן רכבי ספורט ורכבי יוקרה גדולים נשארו היסטורית עם תיבות הילוכים קונבנציונליות
• עלויות תחזוקה גבוהות יותר — נוזל CVT ייעודי יקר יותר מ-ATF רגיל, והחלפת הרצועה (כל 100,000–150,000 ק”מ) היא פריט שירות נוסף
• תחושת נהיגה לא מוכרת — תחושת ההאצה בסל”ד קבוע דורשת הסתגלות
• מרווחי החלפת שמן — נוזל CVT בדרך כלל צריך להיות מוחלף כל 40,000–50,000 ק”מ בהתאם לדגם

כמה חזק יכול CVT להיות?

CVT התחיל את חייו ברכבי עיר קטנים — ולזמן רב, שם הוא נשאר. הדרישות המכניות של תיבת הילוכים מבוססת רצועה הפכו תפוקות כוח גבוהות לאתגר. אך ההנדסה התקדמה במידה ניכרת.

ה-CVT מסוג שרשרת Multitronic של אאודי, המותקן ב-A4 2.0 TFSI, מטפל ב-200 כ”ס ללא בעיה. ניסאן הלכה רחוק יותר עם X-Tronic CVT במוראנו — קרוסאובר מלא הגודל עם מנוע V6 בנפח 3.5 ליטר המייצר 234 כ”ס. אלו כבר אינם יישומי נישה בהספק נמוך.

CVT לעומת תיבת הילוכים אוטומטית: מה עדיף?

תיבות הילוכים אוטומטיות קלאסיות נלחמות בחזרה עם יותר הילוכים — יחידות 8-הילוכים הן כעת סטנדרטיות ברבים מהרכבים הניהוליים והפרימיום, ורודפות אחר אותו איזון יעילות וביצועים שה-CVT מציע כברירת מחדל. אוטומטיות עם עשרה ושנים עשר הילוכים הופיעו במשאיות וברכבי ספורט.

אך ל-CVT יש יתרון מבני שאף תיבת הילוכים מדורגת לא יכולה לשכפל: מספר יחסי ההילוך הוא אינסופי. לא משנה כמה הילוכים מוסיפים מהנדסים לאוטומטית מסורתית, תמיד יהיה פער בין כל אחד מהם. ל-CVT אין פערים. לנהיגה יומיומית — נסיעות לעבודה, חיסכון בדלק, תנועת עיר חלקה — הוא נותר אחד מבחירות תיבות ההילוכים הפרקטיות והמוערכות פחות בשוק.

זהו תרגום. ניתן לקרוא את המקור כאן: https://www.drive.ru/technic/4efb330200f11713001e32e2.html