CVT skaidrots: kas ir variators un kā tas darbojas?

Iespējams, pārlūkojot automašīnu katalogus vai skenējot tehniskās specifikācijas, esat saskārušies ar frāzi “automašīnā uzstādīta bezpakāpju pārnesumkārba”. Ikviens zina, kas ir manuālā pārnesumkārba, un lielākā daļa vadītāju jau sen ir samierinājušies ar klasisisko automātu. Taču variators — pazīstams arī kā CVT (bezpakāpju pārnesumkārba) — joprojām raisa neizpratni. Tas ir pārsteidzoši, jo tas nekādā gadījumā nav jauns izgudrojums.

Īsa CVT pārnesumkārbas vēsture

Lūk, fakts, kas mēdz pārsteigt: variatoru neizgudroja Honda, Toyota vai pat Mercedes-Benz. Pirmais patents bezpakāpju pārnesumkārbai tika piešķirts 19. gadsimta beigās — un oriģinālā koncepcija meklējama vēl senākos laikos. Leonardo da Vinci šo principu iezīmēja jau 1490. gadā.

Tomēr pirmā praktiskā automašīna ar CVT neparādījās Renesanses laikā. Tam bija vajadzīgi vēl pieci gadsimti. 1950. gados DAF — Nīderlandes zīmols, kas tolaik ražoja gan kravas, gan vieglās automašīnas — kļuva par pirmo ražotāju, kas variatoru uzstādīja sērijveidā. Volvo sekoja ar savu versiju, un kopš tā laika CVT tehnoloģija turpina izplatīties.

Kas ir variators? CVT pret automātisko pārnesumkārbu

Vienkārši sakot, variators ir automātiskās pārnesumkārbas veids — taču tāds, kas darbojas pēc pilnīgi atšķirīga principa. No vadītāja sēdekļa automašīna ar CVT izskatās identiska tai ar parasto automātu:

Divas pedāles — gāze un bremze
Pārnesumu selektors ar ierasto P, R, N, D pozīcijām
Nav sajūga pedāļa, nav nepieciešama manuāla pārnesumu maiņa

Taču zem motora pārsega stāsts ir pavisam citāds. Tradicionālai automātiskajai pārnesumkārbai ir fiksēts pārnesumu skaits — pirmais, otrais, trešais utt. CVT fiksētu pārnesumu nav vispār. Tā vietā tā nepārtraukti un nevainojami regulē pārnesumu attiecību, automašīnai paātrinoties vai palēninoties. Rezultāts? Nav triecienu, nav raustīšanās, nav jūtamas pārnesumu maiņas — tikai vienmērīga, nepārtraukta jaudas padeve.

CVT pārnesumkārbu veidi

Ne visi variatori ir uzbūvēti vienādi. Pastāv vairāki galvenie konstrukciju veidi:

V-siksna ar regulējamiem skriemeļiem — visizplatītākais veids, kas sastopams lielākajā daļā automašīnu ar CVT
Ķēdes tipa CVT — izmanto Audi, piedāvājot augstu efektivitāti un lielu griezes momenta kapacitāti
Toroidālais CVT — retāk izmantota, taču mehāniski eleganta konstrukcija ar rullīšiem starp toroidāliem diskiem

V-siksnas skriemeļu sistēma ir tā, ar ko lielākā daļa vadītāju saskarsies, tāpēc aplūkosim sīkāk, kā tā darbojas.

Kā darbojas V-siksnas CVT? Vienkāršs skaidrojums

Iedomājieties divus zīmuļus, kas guļ paralēli viens otram, savienoti ar izstieptu gumijas joslu. Pagrieziet vienu zīmuli, un otrs seko vienādā ātrumā. Tagad iedomājieties, ka zīmuļiem ir atšķirīgi diametri — viena apgrieziens lielākajam liek mazākajam apgriezties divas reizes. Tas ir V-siksnas variatora pamatprincips.

Reālā CVT tas tiek panākts ar diviem regulējamiem skriemeļiem:

Katrs skriemels sastāv no divām konusveida pusēm, kas vērstas viena pret otru ar galotnēm
Starp skriemeļiem iet V-veida siksna, kas satver tos gar rievotajām malām
Kad konusa pusītes attālinās, siksna nolaižas uz centru un iet pa mazāku rādiusu
Kad konusi satuvināsies, siksna iet pa lielāku rādiusu

Hidrauliskā sistēma (vai cits servomehānisms) pārvieto abus skriemeļus sinhroni — kad viens atveras, otrs aizveras. Viens skriemels atrodas uz piedziņas vārpstas (no motora), otrs — uz vadāmās vārpstas (uz riteņiem). Nepārtraukti mainot katra skriemeļa efektīvo diametru, pārnesumkārba maina pārnesumu attiecību plašā diapazonā — bez pakāpēm un pārtraukumiem.

Vienīgais, kas vēl nepieciešams, ir atpakaļgaitas pārnesuma mehānisms — parasti vienkāršs planētu reduktors — un CVT pārnesumkārba ir gatava darbam.

Kāda veida siksnu izmanto CVT?

Parasta gumijas piedziņas siksna CVT darba apstākļos sabruktu dažu tūkstošu kilometru laikā. Variātoros izmantotās siksnas ir speciāli konstruēti komponenti. Pastāv divi galvenie dizaini:

Tērauda spiedsiksna — virkne slāņotu tērauda lentu, uz kurām uzstādītas simtiem plānu, trapecveida tērauda plāksnīšu. Plāksnītes spiedz viena pret otru, ļaujot siksnai pārraidīt spēku pat spiedes pusē — ko gumijas siksna vienkārši nespēj
Tērauda ķēde — plata, plakana ķēde, kas ar skriemeļa konusiem saskaras gar malām, nevis plakni. Šo konstrukciju izmanto Audi CVT sistēmās (tirgots kā Multitronic)

Audi ķēdes tipa CVT izmanto speciālu transmisijas šķidrumu, kas kontaktpunktos, ārkārtīgi augsta spiediena ietekmē, maina viskozitāti, ļaujot ķēdei pārraidīt ievērojamu spēku ar minimālu slīdēšanu — pat ļoti mazā kontaktlaukumā.

Kā jūtas braukšana ar CVT?

Braukšanas pieredze atkarīga no CVT vadības programmas iestatījumiem, taču visbiežākā uzvedība spēcīgas paātrināšanās laikā izskatās šādi: nospiežat gāzi līdz galam, motors sasniedz maksimālā griezes momenta apgriezienu diapazonu — un paliek tur visu paātrināšanās laiku, uzturot vienmērīgu, nemainīgu skaņu, kamēr automašīna pieņem ātrumu.

Dažiem vadītājiem tas sākumā šķiet neparasti. Motora skaņa nepaceļas un nekrīt tāpat kā ar pakāpju pārnesumkārbu; tā vietā tā saglabājas vienā toņkārtā, kamēr automašīna paātrinās. To ir salīdzinājuši ar putekļsūcēja dūkšanu — efektīvi, bet atšķirīgi no tā, pie kā lielākā daļa vadītāju ir pieraduši.

Tomēr daudzi ražotāji iestata savus CVT tā, lai simulētu tradicionālās pārnesumkārbas sajūtu, ar motora apgriezieniem, kas pakāpeniski pieaug līdz ar ātrumu. Daži modeļi piedāvā vēl vairāk:

Virtuālas pārnesumu pakāpes — parasti 6 vai 8 elektroniski definētas attiecības, starp kurām CVT pārslēdzas krasi, atdarinot klasisko automātu
Manuāls secīgais režīms — ļauj vadītājam izvēlēties virtuālos pārnesumus ar lāpstiņu vai sviru
Automātiska pārslēgšanās uz zemāku pārnesumu — kāpjot kalnā vai palēninoties, CVT inteliģenti pārslēdzas uz zemāku attiecību, lai saglabātu griezes momentu neatkarīgi no gāzes pedāļa stāvokļa

Audi A4 allroad quattro CVT pārnesumkārba

Audi A4 allroad quattro — aprīkots ar Audi ķēdes tipa Multitronic CVT

CVT pārnesumkārbas priekšrocības

Bezgalīgs pārnesumu attiecību skaits — motors vienmēr darbojas visefektīvākajā vai jaudīgākajā diapazonā atkarībā no vajadzības
Vienmērīga paātrināšanās — bez pārnesumu maiņas nav griezes momenta pārtraukuma un raustīšanās
Mazāks degvielas patēriņš — uzturot motoru optimālajā darba diapazonā, CVT var samazināt degvielas patēriņu salīdzinājumā ar tradicionālajiem automātiem
Laba veiktspēja zemā ātrumā — īpaši noderīgi pilsētas sastrēgumos
Zemākas izmaksas nekā premium automātiem — CVT bloki parasti ir lētāki ražošanā nekā augstākās klases hidromehāniskā griezes momenta pārveidotāja automāti

CVT pārnesumkārbas trūkumi

Jaudas ierobežojumi — tradicionālie CVT nebija paredzēti augsta griezes momenta un lielas jaudas lietojumiem, tāpēc sportiskie un lielie luksusa automobiļi vēsturiski izmantoja parastās pārnesumkārbas
Augstākas apkopes izmaksas — CVT specifiskais transmisijas šķidrums ir dārgāks par parasto ATF, un siksnas nomaiņa (ik pēc 100 000–150 000 km) ir papildu apkopes elements
Nepazīstama braukšanas sajūta — konstanta apgriezienu paātrināšanās sajūta prasa pieradumu
Eļļas maiņas intervāli — CVT šķidrums parasti jānomaina ik pēc 40 000–50 000 km atkarībā no modeļa

Cik jaudīgs var būt CVT?

CVT sāka dzīvi mazajās pilsētas automašīnās — un ilgu laiku tās tur arī palika. Siksnas bāzes pārnesumkārbas mehāniskās prasības padarīja lielu jaudu par izaicinājumu. Taču inženiertehnika ir ievērojami attīstījusies.

Audi Multitronic ķēdes CVT, uzstādīts A4 2.0 TFSI, bez problēmām tiek galā ar 200 ZS. Nissan gāja vēl tālāk ar X-Tronic CVT modelī Murano — pilna izmēra krossovers ar 3,5 litru V6 dzinēju, kas attīsta 234 ZS. Tās vairs nav nišas, majas jaudas lietojumi.

CVT pret automātisko pārnesumkārbu: kura ir labāka?

Klasiskās automātiskās pārnesumkārbas ir cīnījušās ar vairāk pārnesumiem — 8 pakāpju bloki tagad ir standarts daudzās eksekutīvajās un premium automašīnās, cenšoties sasniegt to pašu efektivitātes un veiktspējas līdzsvaru, ko CVT piedāvā pēc noklusējuma. Desmit un divpadsmit pakāpju automāti parādījušies kravas automašīnās un sporta automobiļos.

Taču CVT piemīt strukturāla priekšrocība, ko neviena pakāpju pārnesumkārba nevar atkārtot: pārnesumu attiecību skaits ir bezgalīgs. Neatkarīgi no tā, cik daudz pārnesumu inženieri pievieno tradicionālajam automātam, starp katru no tiem vienmēr būs atstarpe. CVT atstarpu nav. Ikdienas braukšanai — braukšanai uz darbu, degvielas taupīšanai, vienmērīgai pilsētas satiksmei — tā joprojām ir viena no praktiskākajām un novērtētākajām pārnesumkārbu izvēlēm tirgū.