CVT објашњен: Шта је варијатор и како функционише?

Вероватно сте наишли на фразу попут „на аутомобилу је уграђен бесступањски мењач” прегледајући каталоге аутомобила или читајући технички лист. Сви знају шта је ручни мењач, а већина возача одавно се помирила са класичним аутоматиком. Али варијатор — познат и као CVT (continuously variable transmission, тј. бесступањски мењач) — и даље изазива збуњене погледе. То је изненађујуће, јер је далеко од новитета.

Кратка историја CVT мењача

Ево чињенице која обично изненади људе: варијатор нису изумели Хонда, Тојота нити чак Мерцедес-Бенц. Први патент за бесступањски мењач добијен је крајем 19. века — а сам концепт сеже и даље уназад. Леонардо да Винчи скицирао је принцип још 1490. године.

Први практични аутомобил опремљен CVT-ом, међутим, није стигао у доба ренесансе. Требало је чекати још пет векова. Педесетих година 20. века, DAF — холандски произвођач који је тада правио и камионе и путничке аутомобиле — постао је први произвођач који је серијски уградио варијатор. Волво је следио са сопственом верзијом, а CVT технологија је од тада непрестано напредовала.

Шта је варијатор? CVT наспрам аутоматског мењача

Укратко, варијатор је врста аутоматског мењача — али такав који функционише на потпуно другачијем принципу. Из возачевог седишта, аутомобил са CVT-ом изгледа идентично оном са класичним аутоматом:

Две педале — гас и кочница
Бирач режима са познатим положајима P, R, N, D
Без педале квачила, без ручног мењања брзина

Али испод хаубе, прича је потпуно другачија. Класични аутомат има фиксан скуп преносних односа — прва, друга, трећа и тако даље. CVT нема фиксне степене преноса. Уместо тога, непрекидно и беспрекорно прилагођава преносни однос током убрзавања или успоравања аутомобила. Резултат? Без трзаја, без потреса, без осетних промена брзина — само глатка, непрекидна испорука снаге.

Врсте CVT мењача

Нису сви варијатори направљени на исти начин. Постоји неколико главних конструкција у употреби:

V-ремен са подесивим ременицама — најчешћи тип, присутан у већини аутомобила са CVT-ом
Ланчани CVT — користи га Ауди, нуди висок степен ефикасности и капацитет обртног момента
Тороидни CVT — ређа, али механички елегантна конструкција која користи ваљке између тороидних дискова

Систем V-ременских ременица је онај са којим ће се већина возача срести, па погледајмо ближе како функционише.

Како функционише V-ременски CVT?Једноставно објашњење

Замислите две оловке које леже паралелно једна другој, повезане растегнутом еластичном траком. Окрените једну оловку, а друга следи истом брзином. Сада замислите да оловке имају различите пречнике — један окрет веће присиљава мању да се окрене двапут. То је суштинска идеја иза V-ременског варијатора.

У стварном CVT-у, ово се постиже помоћу две подесиве ременице:

Свака ременица се састоји од два конусна полудела окренута један према другом, врховима
V-облики ремен пролази између ременица, хватајући их дуж наребрених ивица
Када се конусни полуделови раздвоје, ремен се спушта ка средини и клизи по мањем полупречнику
Када се конуси споје, ремен клизи по већем полупречнику

Хидрауличан систем (или неки други серво механизам) помера обе ременице синхроно — када се једна отвара, друга се затвара. Једна ременица се налази на погонском вратилу (од мотора), а друга на погоњеном вратилу (ка точковима). Непрекидним варирањем ефективног пречника сваке ременице, мењач мења свој преносни однос у врло широком опсегу, без степена и без прекида.

Све што је потребно за употпуњавање система је јединица за задњу брзину — обично једноставан планетарни зупчанички скуп — и CVT мењач је спреман за рад.

Какав ремен користи CVT?

Стандардни гумени погонски ремен би се распао за неколико хиљада километара у радним условима CVT-а. Ременови који се користе у варијаторима су наменски конструисане компоненте. Постоје два главна дизајна:

Челични потисни ремен — скуп слојевитих челичних трака на које је монтирано неколико стотина танких, трапезастих челичних плоча. Плоче гурају једна другу, омогућавајући ремену да преноси силу чак и на страни компресије — нешто што гумени ремен једноставно не може учинити
Челични ланац — широк, раван ланац који контактира конусе ременица дуж ивица, а не лицем. Ово је конструкција коју користе Аудијеви CVT системи (тржишно назван Multitronic)

Аудијев ланчани CVT користи специјалну трансмисиону течност која мења своју вискозност под екстремним притиском у тачкама контакта, омогућавајући ланцу да преноси значајну силу са минималним проклизавањем — чак и на врло малој контактној површини.

Каква је вожња са CVT-ом?

Возачко искуство зависи од тога како је подешен управљачки програм CVT-а, али најчешће понашање при снажном убрзавању је следеће: притиснете гас до пода, мотор се пење до опсега обртаја максималног обртног момента — и остаје тамо током целог убрзавања, одржавајући равномеран, доследан звук, док се аутомобил убрзава.

Неки возачи то у почетку сматрају неуобичајеним. Звук мотора не расте и не опада на начин на који то чини са степенастим мењачем; уместо тога, задржава се на једном тону током убрзавања аутомобила. Поређен је са зујањем усисивача — ефикасно, али другачије од онога на шта је већина возача навикла.

Ипак, многи произвођачи подешавају своје CVT-ове тако да симулирају осећај класичног мењача, с обртајима мотора који прогресивно расту са брзином. Неки модели иду даље и нуде:

Виртуалне степене — обично 6 или 8 електронски дефинисаних преносних односа, између којих CVT оштро прелази, имитирајући класичан аутомат
Ручни секвенцијални режим — омогућавајући возачу да бира виртуалне брзине помоћу лопатица за мењање брзина или полуге
Аутоматско снижавање преносног односа — при пењању уз успон или успоравању, CVT интелигентно прелази на нижи преносни однос ради одржавања обртног момента, без обзира на положај гаса

Ауди A4 allroad quattro — опремљен Аудијевим ланчаним Multitronic CVT-ом

Предности CVT мењача

Бесконачни преносни односи — мотор увек ради у свом најефикасинијем или најснажнијем опсегу, у зависности од захтева
Глатко убрзавање — без промена брзина значи без прекида обртног момента и без трзаја
Боља потрошња горива — задржавајући мотор у оптималном радном опсегу, CVT-ови могу смањити потрошњу горива у поређењу са класичним аутоматима
Снажне перформансе при малим брзинама — посебно корисно у градском саобраћају типа стани-крени
Нижи трошкови од премиум аутомата — CVT јединице су генерално јефтиније за производњу од врхунских аутомата са хидротрансформатором

Недостаци CVT мењача

Ограничења снаге — класични CVT-ови нису дизајнирани за примене са великим обртним моментом и великом снагом, због чега су спортски и велики луксузни аутомобили историјски остајали при конвенционалним мењачима
Виши трошкови одржавања — CVT специфична трансмисиона течност скупља је од обичне ATF течности, а замена ремена (свака 100.000–150.000 km) додатна је ставка сервиса
Неуобичајен осећај вожње — сензација убрзавања при константним обртајима захтева навикавање
Интервали замене уља — CVT течност обично треба мењати свака 40.000–50.000 km, у зависности од модела

Колику снагу може да поднесе CVT?

CVT-ови су почели своју примену на малим градским аутомобилима — и дуго су тамо остали. Механички захтеви трансмисије на бази ремена чинили су велике снаге изазовом. Али инжењеринг је значајно напредовао.

Аудијев Multitronic ланчани CVT, уграђен у A4 2.0 TFSI, без проблема управља са 200 КС. Нисан је отишао даље са X-Tronic CVT-ом у Мурану — крупном кросоверу са 3,5-литарским V6 мотором који производи 234 КС. Ово више нису нишне примене намењене малим снагама.

CVT наспрам аутоматског мењача: Шта је боље?

Класични аутоматски мењачи узвраћају ударац са све више брзина — осмостепени мењачи сада су стандард у многим луксузним и премиум аутомобилима, јурећи исти баланс ефикасности и перформанси који CVT-ови подразумевано нуде. Десето- и дванаестостепени аутомати појавили су се у камионима и спортским возилима.

Али CVT задржава структурну предност коју ниједан степенасти мењач не може реплицирати: број преносних односа је бесконачан. Без обзира на то колико брзина инжењери додају класичном аутомату, увек ће постојати размак између сваке. CVT нема размака. За свакодневну вожњу — одлазак на посао, уштеда горива, глатки градски саобраћај — остаје један од најпрактичнијих и најпотцењенијих избора трансмисије на тржишту.