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.

Skrzynia MultitronicSkrzynia Multitronic
Źródło zdjęć: © fot. mat. prasowe/Audi
Adrian Przekwas

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:

Zdjęcie ilustracyjne do artykułu

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.

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.

Subaru Global - 2010 Legacy "Lineartronic" CVT CGi

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
Audi Multitronic © fot. mat. prasowe SAE

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
Nissan Extroid z dwoma parami powierzchni toroidalnych © fot. mat. prasowe/Nissan

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

Torotrak's Full-Toroidal Variator Configured as a CVT

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.

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
CVT w napędzie hybrydowym © fot. Adrian Przekwas

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
Przekładnia BMW X6 Active Hybrid © fot. mat. prasowe/BMW

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 artykułu: WP Autokult
Wybrane dla Ciebie
Tesla odpowiada na zarzuty dotyczące zwolnień w niemieckiej fabryce
Tesla odpowiada na zarzuty dotyczące zwolnień w niemieckiej fabryce
Złodzieje mają nowy cel. Kradną w całej Polsce
Złodzieje mają nowy cel. Kradną w całej Polsce
BMW iX3, Volvo EX60 i Mercedes GLC EQ - porównujemy rewolucyjne SUV-y na papierze
BMW iX3, Volvo EX60 i Mercedes GLC EQ - porównujemy rewolucyjne SUV-y na papierze
Zwolnienia w Volkswagenie. Tym razem lecą członkowie zarządu
Zwolnienia w Volkswagenie. Tym razem lecą członkowie zarządu
Jedyne takie Bugatti trafi na aukcję. Teraz jest warte jeszcze więcej
Jedyne takie Bugatti trafi na aukcję. Teraz jest warte jeszcze więcej
Policja wzięła się za ośnieżone i oszronione pojazdy. Kierowcy wiele ryzykują
Policja wzięła się za ośnieżone i oszronione pojazdy. Kierowcy wiele ryzykują
Chińczycy zrobią lekkiego, sportowego elektryka. Ma trafić do Europy
Chińczycy zrobią lekkiego, sportowego elektryka. Ma trafić do Europy
Policjanci sprawdzali każdego kierowcę. Wynik zaskakuje
Policjanci sprawdzali każdego kierowcę. Wynik zaskakuje
Oto nowe Volvo EX60. Topowa wersja ma niedorzeczne osiągi
Oto nowe Volvo EX60. Topowa wersja ma niedorzeczne osiągi
Test: Peugeot 408 Hybrid 145– mogło być tak pięknie
Test: Peugeot 408 Hybrid 145– mogło być tak pięknie
Jechał pijany, na zakazie i potrącił pieszego. Sąd szybko go wypuścił
Jechał pijany, na zakazie i potrącił pieszego. Sąd szybko go wypuścił
Kia stawia na przyciski. Ekrany nie muszą ich wykluczać
Kia stawia na przyciski. Ekrany nie muszą ich wykluczać
MOŻE JESZCZE JEDEN ARTYKUŁ? ZOBACZ CO POLECAMY 🌟