Przekładnie bezstopniowe - CVT

Historia stosowania przekładni bezstopniowych w samochodach seryjnych sięga lat 50-tych. Nie zdobyły one znaczącej popularności, mało tego, wśród kierowców cieszą się złą sławą. Z drugiej strony rozwój CVT cały czas postępuje.

O wyższości przekładni bezstopniowych

Jest to jedyny rodzaj przekładni, który pozwala utrzymywać prędkość obrotową silnika na stałym poziomie, niezależnie od zmian prędkości samochodu. Daje to możliwość pracy silnika w punkcie najwyższej sprawności (podczas "normalnej" jazdy) lub maksymalnej mocy (gdy potrzebne jest szybkie rozpędzenie samochodu). Dodatkowo moment jest dostarczany na koła płynnie, bez przerw na zmiany biegów.

Wykorzystując przedstawiony wcześniej wykres trakcyjny, siłę napędową będzie się zmieniać w następujący sposób:

Czarna krzywa przedstawia siłę napędową przy wykorzystaniu przekładni bezstopniowej, zakładając, że jej sprawność jest taka sama jak manualnej skrzyni biegów. Widać, że korzyści z CVT są tym większe im silnik ma gorszą charakterystykę. Stąd też bez problemu znajdziemy CVT przy silniku 1.8 Valvematic Toyoty, ale nie powinniśmy go szukać w przypadku np. 1.8 TSI Volkswagena.

Reasumując, dobra przekładnia bezstopniowa powinna:

  • pozwolić obniżyć zużycie paliwa,
  • poprawić osiągi, szczególnie przyspieszenie,
  • pozwolić na stosowanie mniej zaawansowanych silników.

Zobacz również: Tylko na Autokult.pl

DSG – krótka notka edukacyjna

CVT z pasem lub łańcuchem

Najbardziej rozpowszechniony rodzaj przekładni wykorzystuje metalowy pas klinowy. Współpracuje on z dwoma kołami pasowymi, każdym złożonym z dwóch stożków. Odsunięcie jednego stożka zmniejsza średnicę na której pracuje pas. W tej samej chwili na drugim kole przysuwa się stożek, aby zachować stały naciąg pasa. Zmiana średnic powoduje zmianę przełożenia.

Całość najczęściej sterowana jest hydraulicznie. Za ruszanie odpowiada osobne sprzęgło. Niestety przekładnie takie ograniczone są do współpracy z małymi silnikami, a ich sprawność nie zachwyca.

Na rysunku otwierającym tekst widoczna jest skrzynia Audi Multitronic, mająca usunąć powyższe problemy. Różnica dotyczy usunięcia metalowego pasa i zastosowania łańcucha składającego się z wielu płytek. Sama zasada pracy pozostała niezmieniona.

Audi Multitronic (sae.org)

Przekładnie toroidalne

Inne rozwiązanie problemu przedstawił Nissan w przekładni Extroid. Wykorzystuje ona pary powierzchni toroidalnych i łączący je ciernie wychylny krążek. Zależnie od pochylenia tego krążka, styka się on z powierzchniami toroidalnymi na różnych średnicach.

Nissan Extroid z dwoma parami powierzchni toroidalnych

Zasadę działania dobrze pokazuje prezentacja firmy Torotrak specjalizującej się w tego typu rozwiązaniach:

Pomysł Torotrak można znaleźć m. in. w mechanicznych systemach KERS. Nissan Extroid jest natomiast kojarzony z mocnymi silnikami V6, wykraczającymi poza zakres stosowania przekładni z pasem.

Jaka skrzynia lepsza – DSG od Volkswagena czy klasyczny manual?

W hybrydach można inaczej

W zaawansowanych napędach hybrydowych Toyoty (Lexusa) czy BMW X6 wykorzystano przekładnie planetarne i parę generator — silnik elektryczny. Poniżej widoczny jest schemat najprostszego rozwiązanie tego typu:

CVT w napędzie hybrydowym

Moment z silnika spalinowego jest wprowadzany na koło słoneczne (kolor czarny) przekładni planetarnej. Tam jest dzielony pomiędzy jarzmo z satelitami (zielone) i koło koronowe (czerwone). Moment z satelitów służy napędzanie generatora, a z koła koronowego przekazywany jest dalej całkowicie mechanicznie, łącząc się z momentem z silnika elektrycznego.  Sterując samą gałęzią elektryczną można sterować obciążeniem silnika i przełożeniem całego układu. Prędkość koła koronowego zawsze będzie zależna od prędkości pozostałych dwóch części przekładni planetarnej.

Przekładnia BMW X6 Active Hybrid

Sprawność takiego rozwiązania jest dość wysoka — tylko część mocy przekazuje się drogą elektryczną. Oczywiście rzeczywiste konstrukcje są bardziej skomplikowane, uwzględniają: odzyskiwanie energii przy hamowaniu, jazdę wyłącznie z wykorzystaniem napędu elektrycznego czy rozruch silnika spalinowego.

Efekt skutera

Wielu kierowców źle znosi słuchanie pracy silnika przy stałych obrotach. Dla nich zaproponowano wirtualne biegi, które symulują działanie stopniowej skrzyni biegów. Efektem ubocznym włączenia takiego trybu pracy jest także utrata niemal wszystkich zalet CVT. Coś za coś.

Źródło: Nissan GlobalSae.orgAutoblog Green

Zobacz więcej artykułów z serii: Układ napędowy

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Leki zaburzające zdolność prowadzenia pojazdu [poradnik] Regeneracja wtryskiwaczy Common Rail Smarowanie mechanizmów różnicowych - czy wymiana oleju jest konieczna? Eksploatacja świec zapłonowych – ocena wyglądu świecy Łańcuchy tekstylne - lepsza alternatywa dla stalowych? Świece zapłonowe - budowa i zasada działania Jak eksploatować samochód z instalacją gazową? Tramwaj czy auto - kto ma pierwszeństwo? Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia - ciecze magnetoreologiczne Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia - sterowanie zaworami elektromagnetycznymi Porównanie napędu Mazda SKYACTIV kontra Škoda TSI&DSG Opony zimowe - na co zwrócić uwagę Škoda Octavia 1,2 TSI - którą wersję silnika i jaką skrzynię lepiej wybrać? Amortyzatory o zmiennej charakterystyce tłumienia Jak dbać o oświetlenie pojazdu? Jaka prędkość na autostradzie jest najlepsza? Strefa ruchu i strefa zamieszkania - czym się różnią? Dlaczego opona zimowa lepiej sprawdza się podczas zimy? Jak kupować używane auto z instalacją LPG? – strona techniczna Czujniki ciśnienia w oponach TPMS – jak to działa? Czy zakup oszczędnego silnika się zwróci? Wtryskiwacze Common Rail – zasada działania Jak zabezpieczyć auto przed solą? Światła w samochodzie - kiedy włączyć jakie?

Popularne w tym tygodniu:

Sprzedałeś samochód - rozlicz się z urzędem skarbowym „Na mechanika” - nowy sposób na oszukiwanie kierowców Tak łatwo można wpaść w kłopoty finansowe. Wystarczy brak OC 3.0d: flagowy diesel BMW nie jest taki idealny, jak go malują 5 zasad, dzięki którym będziesz lepszym kierowcą Czy można naprawić lampy LED? AdBlue: mocznik do diesla Usuwanie filtra DPF – nie ma z tym problemu, ale jest spór Samochody kompaktowe z prostymi silnikami benzynowymi Rozgrzany samochód jest dla dziecka śmiertelną pułapką Jak wybrać auto pod montaż instalacji gazowej? Sprawdzenie skuteczności amortyzatorów jest trudne. Dlaczego?