Jak działa bezstopniowa skrzynia biegów?
Wśród automatycznych skrzyń biegów różnego rodzaju, bezstopniowa skrzynia CVT zdecydowanie wyróżnia się zasadą działania. To rozwiązanie, które oferuje zalety niedostępne dla „klasycznych” skrzyń automatycznych, ale niesie ze sobą również pewne wady. Co warto wiedzieć o bezstopniowych skrzyniach automatycznych CVT?
Automatyczne skrzynie biegów służą przede wszystkim wygodzie jazdy. Ograniczają rolę kierowcy wyłącznie do używania gazu, hamulca i kierownicy. Nowoczesne skrzynie biegów oferują coraz większą liczbę przełożeń. Obecnie nawet 8 i więcej biegów nie jest czymś nadzwyczajnym i niezwykłym. Wszystko po to, aby zapewnić możliwość doboru jak najlepszego przełożenia do aktualnego obciążenia silnika.
Poza tym odczucia podczas przyspieszania automatem wciąż pozostają zbliżone do skrzyni ręcznej. Auto rozpędza się, obroty wzrastają, skrzynia zmienia bieg, obroty spadają, auto w dalszym ciągu przyspiesza, obroty rosną, zmiana biegu, spadek obrotów… i tak do osiągnięcia pożądanej prędkości. Następnie skrzynia dobiera bieg, który pozwoli najlepiej wykorzystać pracę silnika podczas jazdy z obraną stałą prędkością. A jak zachowuje się samochód wyposażony w bezstopniową skrzynię CVT?
Skrzyni CVT nie ogranicza liczba biegów. Może ona dobrać dowolne przełożenie, dostępne w zakresie, który przewidzieli dla niej konstruktorzy. Zmiana przełożenia odbywa się płynnie, więc nie wywoła to nawet najmniejszych “szarpnięć” podczas przyspieszania.
Jeśli porównamy automatyczne skrzynie do linijki o długości 10 cm, to klasyczna wyposażona w biegi, może wybrać jeden z pełnych punktów oznaczonych 1 cm, 2 cm, 3 cm… Bezstopniowa skrzynia CVT jest natomiast linijką bez oznaczonych centymetrów i może dobrać dowolny punkt na skali, będący przełożeniem najlepiej wykorzystującym pracę silnika.
Zakładając zatem, że optymalne obroty wynoszą 3000 obr./min, skrzynia CVT utrzyma je na tym poziomie. Wskazówka prędkościomierza będzie unosić się, wskazując wzrost prędkości, a obrotomierz pozostanie w pozycji wskazującej dokładnie 3000 obr./min. Umożliwia to właśnie praca skrzyni CVT, która będzie płynnie zmieniać przełożenie.
Po mocnym wciśnięciu gazu skrzynia dobierze przełożenie, które wkręci silnik na wysokie obroty i utrzyma je poprzez ciągłą zmianę przełożenia. Przy łagodnym operowaniem pedałem gazu skrzynia utrzyma natomiast niskie obroty.
Skrót CTV pochodzi z angielskiego zwrotu Continuous Variable Transmission i w wolnym tłumaczeniu może oznaczać „ciągłą zmianę przełożenia”. W konwencjonalnej skrzyni mamy kilka przełożeń zwanych „biegami”, które są zmieniane w zależności od potrzeby. Po wrzuceniu któregoś z biegów, pojazd przez pewien czas korzysta z tego samego przełożenia.
W skrzyni CVT natomiast za przeniesienie napędu z silnika do dyferencjału odpowiada stalowy pas umieszczony pomiędzy dwoma parami kół stożkowych (wariatorów) umieszczonych na wale wejściowym i wyjściowym (sprzęgłowym i zdawczym).
Jeżeli jedna z par kół stożkowych przybliża się do siebie, to jednocześnie zwiększa się promień obrotu łańcucha wokół odpowiadającego im wału. Łańcuch nie jest elastyczny. Nie rozciągnie się, więc druga para kół musi się od siebie oddalić, zmniejszając promień obrotu. W ten sposób regulowane jest właśnie przełożenie obrotów silnika na ruch kół. Zmiana przełożenia odbywa się płynnie w sposób ciągły.
Dobierając odpowiedni promień obrotu łańcucha na każdym z wałów, skrzynia dopasowuje je, aby osiągnąć jak najwyższą wydajność dla aktualnego obciążenia silnika i zapotrzebowania na przyspieszenie. Przekładnia CVT dopasowuje przełożenie na podstawie takich czynników jak położenie pedału gazu, prędkość poruszania się samochodu czy obroty silnika.
Przekładnia e-CVT jest innym rodzajem skrzyni bezstopniowej. Stosowana jest w samochodach hybrydowych, przede wszystkim marek Toyota oraz Lexus. Jak działa e-CVT? Przede wszystkim warto zaznaczyć, że jej budowa znacząco odbiega od konstrukcji CVT. Skrzynia e-CVT to przekładnia planetarna, nazywana również obiegową. Składa się z układu kół zębatych.
Obudową przekładni planetarnej jest wewnętrznie uzębione koło zębate, nazywane koronowym. Otacza mniejsze, zewnętrznie uzębione koła zębate tzw. satelity, z którymi jest zazębiona. Satelity z kolei otaczają i zazębiają się z kołem centralnym (słonecznym), zlokalizowanym w środku przekładni.
Silniki – elektryczny i spalinowy – połączone z odpowiednimi elementami przekładni e-CVT, przekazują do nich moment obrotowy. Przekładnia może zsumować momenty obrotowe i wykorzystać do napędzania samochodu.
Przekładnia e-CVT – w przeciwieństwie do CVT – uznawana jest za wyjątkowo wytrzymałą.
Jedną z głównych wad przekładni CVT jest jej wytrzymałość. Łańcuch napędowy zużywa się stosunkowo szybko, przez co jej trwałość nie należy do najwyższych. Koszt naprawy czy wymiany jest dosyć wysoki. Oprócz tego słabe strony skrzyni CVT da się wyczuć podczas użytkowania. Należą do nich:
Pomimo swoich słabych stron, niektóre marki wykorzystują przekładnie CVT w swoich modelach samochodów. Nie może to być zatem całkowicie złe rozwiązanie. Wśród jego zalet można wyróżnić:
Bezstopniowe skrzynie CVT są montowane przede wszystkim w małych samochodach miejskich. Wynika to ze specyfiki tej konstrukcji – lepiej sprawdza się przy niższych prędkościach. Nie jest też wystarczająco wytrzymała aby przenosić wysoki moment obrotowy. Dlatego największe korzyści przyniesie kierowcom charakteryzującym się spokojnym stylem jazdy, którzy poruszają się głównie w mieście.
Jazda ze skrzynią CVT wymaga pewnej wprawy. Pierwszy kontakt z samochodem wyposażonym w przekładnię CVT może być dziwnym doświadczeniem. Zdecydowanie nie jest to rozwiązanie dla wszystkich. Decydując się na auto z CVT, należy pamiętać o regularnych wymianach oleju w skrzyni co około 60 tys. km. Dzięki temu obniży się ryzyko awarii, a przekładnia CVT zachowa sprawność przez dłuższy czas.
Układ Hamulcowy