Thomas Dalton
0 
4032
1059
-
Galerie přenosových obrázků
Foto s laskavým svolením společnosti Nissan GlobalMotor Nissan HR15DE s Xtronic CVT. Zobrazit další obrázky přenosu.
Někteří říkají, že nemůžete učit starého psa nové triky. Ale nepřetržitě proměnná převodovka (CVT), kterou Leonardo da Vinci konceptualizoval před více než 500 lety a nyní v některých automobilech nahrazuje planetové automatické převodovky, je jedním starým psem, který se rozhodně naučil několik nových triků. Od té doby, co byl v roce 1886 podán první patent na toroidní CVT, byla tato technologie vylepšena a vylepšena. Dnes několik výrobců automobilů, včetně General Motors, Audi, Honda a Nissan, navrhují své hnací ústrojí kolem CVT.
V tomto článku prozkoumáme, jak CVT pracuje v typickém automobilu poháněném zadními koly, a zodpovíme několik otázek:
- Jak CVT porovnává s konvenční, planetární automatickou převodovkou?
- Jaké části to má a jak tyto části fungují?
- Jaké výhody nabízejí CVT oproti konvenčním automatickým převodům? A co nevýhody??
- Jaký je zážitek z jízdy jako v autě s CVT?
- Jaké značky a modely obsahují CVT?
- Existují jiné aplikace pro CVT jiné než automobily?
Nejprve se podíváme na to, jak se CVT porovnává s tradiční automatickou převodovkou.
-| Žádné další vybavení Časová osa inovace CVT
|
-Pokud jste četli o struktuře a funkci automatických převodovek v části Jak fungují automatické převodovky, pak víte, že úkolem převodovky je změnit poměr otáček mezi motorem a koly automobilu. Jinými slovy, bez převodovky by auta měla pouze jeden rychlostní stupeň - rychlostní stupeň, který by umožnil vozu jet požadovanou maximální rychlostí. Představte si na okamžik řízení auta, které mělo pouze první rychlostní stupeň, nebo auto, které mělo pouze třetí rychlostní stupeň. Bývalý vůz by se zrychlil z úplné zastávky a byl by schopen vyšplhat na strmý kopec, ale jeho maximální rychlost by byla omezena na několik mil za hodinu. Na druhé straně by druhé auto letělo rychlostí 80 mil / h po dálnici, ale při rozjezdu by nemělo téměř žádné zrychlení a nemohlo by se vyšplhat na kopce.
Převodovka proto využívá řadu převodových stupňů - od nízkých po vysoké - pro efektivnější využití točivého momentu motoru při změně jízdních podmínek. Ozubená kola mohou být zařazena ručně nebo automaticky.
 Foto s laskavým svolením DaimlerChrysler Automatická převodovka Mercedes-Benz CLK. |
V tradiční automatické převodovce jsou ozubená kola doslova ozubená kola - blokovací, ozubená kola, která pomáhají přenášet a upravovat rotační pohyb a točivý moment. Kombinace planetových převodů vytváří všechny různé převodové poměry, které může převodovka produkovat, obvykle čtyři rychlostní stupně vpřed a jedno zpětné kolo. Když tento typ převodovky cykluje prostřednictvím svých převodových stupňů, může řidič cítit otřesy, když je zařazen každý rychlostní stupeň.
Základy CVT
Na rozdíl od tradičních automatických převodovek nemají plynule měnitelné převodovky převodovku se stanoveným počtem převodových stupňů, což znamená, že nemají vzájemně blokovaná ozubená kola. Nejběžnější typ CVT pracuje na geniálním základě kladkový systém to umožňuje nekonečnou variabilitu mezi nejvyšším a nejnižším rychlostním stupněm bez samostatných stupňů nebo řazení.
 Foto s laskavým svolením Ford Motor Company Motor Ford Freestyle Duratec s CVT |
Pokud vás zajímá, proč se slovo „zařízení“ stále objevuje ve vysvětlení CVT, pamatujte, že obecně řečeno, zařízení se týká poměr otáček hřídele motoru na otáčky hnacího hřídele. Přestože CVT mění tento poměr bez použití sady planetových kol, jsou pro účely konvencí stále popisována jako nízká a vysoká „kola“..
Dále se podíváme na různé typy CVT: kladky, toroidální a hydrostatické.
 Foto s laskavým svolením společnosti Nissan Global CVT na bázi kladky |
- Vysoce výkonný kovový nebo gumový pás
- Řemenice s proměnným vstupem
- Výstupní „hnaná“ kladka
 |
Srdce CVT jsou řemenice s proměnným průměrem. Každá kladka je vyrobena ze dvou kuželů o 20 stupních proti sobě. V drážce mezi oběma kužely jede pás. Klínové řemeny jsou výhodné, pokud je pás vyroben z pryže. Klínové řemeny se pojmenovávají podle skutečnosti, že řemeny mají průřez ve tvaru písmene V, což zvyšuje třecí přilnavost řemene..
Když jsou dva kužely řemenice daleko od sebe (když se zvětšuje průměr), řemen se pohybuje v drážce níže a poloměr smyčky řemenu kolem kladky se zmenší. Když jsou kužely těsně u sebe (když se průměr snižuje), pás se v drážce pohybuje výš a poloměr smyčky pásu kolem kladky se zvětšuje. CVT mohou použít hydraulický tlak, odstředivou sílu nebo napětí pružiny k vytvoření síly potřebné k seřízení polovin řemenice.
Řemenice s proměnným průměrem musí být vždy v párech. Jeden z kladek, známý jako hnací kladka (nebo hnací kladka), je spojen s klikovým hřídelem motoru. Hnací kladka se také nazývá vstupní kladka protože tam vstupuje energie z motoru do převodovky. Druhá kladka se nazývá hnaná kladka protože je to první kladka. Jako výstupní kladka, hnaná řemenice přenáší energii na hnací hřídel.
 Vzdálenost mezi středem kladek, na které se pás dotýká v drážce, se nazývá poloměr rozteče. Když jsou kladky od sebe daleko, řemen se pohybuje níže a poloměr stoupání se snižuje. Když jsou kladky blízko sebe, řemen se pohybuje výš a zvyšuje se poloměr rozteče. Převod určuje poloměr stoupání na hnací kladce k poloměru stoupání na poháněné kladce. |
Když jedna kladka zvětší svůj poloměr, druhá zmenší svůj poloměr, aby udržel pás napnutý. Když obě kladky mění své poloměry vůči sobě navzájem, vytvářejí nekonečný počet převodových poměrů - od nízkých k vysokým a vše mezi tím. Například, když je poloměr rozteče malý na hnací řemenici a velký na hnané řemenici, pak se rychlost otáčení hnané řemenice sníží, což má za následek nižší „rychlostní stupeň“. Pokud je poloměr rozteče na hnací řemenici velký a malý na hnané řemenici, zvyšuje se rychlost otáčení hnané řemenice, což má za následek vyšší „rychlostní stupeň“. Teoreticky tedy má CVT nekonečný počet „rychlostních stupňů“, kterými může projít kdykoli, při jakýchkoli otáčkách motoru nebo vozidla.
Jednoduchost a plynulá povaha CVT z nich činí ideální přenos pro různé stroje a zařízení, nejen pro automobily. CVT se už léta používají v elektrickém nářadí a vrtačkách. Používají se také v různých vozidlech, včetně traktorů, sněžných skútrů a motorových skútrů. Ve všech těchto aplikacích se převodovky spoléhaly na gumové pásy o vysoké hustotě, které se mohou klouzat a protahovat, čímž se snižuje jejich účinnost.
Díky zavedení nových materiálů jsou CVT ještě spolehlivější a efektivnější. Jedním z nejdůležitějších pokroků byl návrh a vývoj kovových pásů pro připojení kladek. Tyto pružné pásy se skládají z několika (obvykle devíti nebo 12) tenkých pásů z oceli, které drží pohromadě vysoce pevné, kovově tvarované kusy kovu.
 Design kovového pásu |
Kovové pásy neklouzají a jsou vysoce odolný, umožňující CVT zvládnout větší točivý moment motoru. Jsou taky tišší než CVT poháněné gumovým pásem.
Další verze CVT - toroidního systému CVT - nahrazuje řemeny a řemenice disky a hnací válce.
 Foto s laskavým svolením společnosti Nissan Global Nissan Extroid toroidní CVT |
Přestože se takový systém jeví jako drasticky odlišný, všechny komponenty jsou analogické systému řemenice a řemenice a vedou ke stejným výsledkům - nepřetržitě proměnlivý přenos. Funguje to takto:
- Jeden disk se připojuje k motoru. To odpovídá hnací kladce.
- K disku je připojen další disk. To je ekvivalent k poháněné kladce.
- Válečky nebo kola umístěná mezi disky fungují jako pás a přenášejí sílu z jednoho disku na druhý.
 |
Kola se mohou otáčet podél dvou os. Otáčejí se kolem vodorovné osy a naklápějí se nebo svírají kolem svislé osy, což umožňuje kolům dotýkat se disků v různých oblastech. Když jsou kola v kontaktu s hnacím kotoučem v blízkosti středu, musí se dotknout poháněného disku v blízkosti ráfku, což má za následek snížení rychlosti a zvýšení točivého momentu (tj. Nízký rychlostní stupeň). Když se kola dotknou hnacího kotouče poblíž ráfku, musí se dotknout poháněného kotouče blízko středu, což má za následek zvýšení rychlosti a snížení točivého momentu (tj. Rychloběhu). Jednoduché naklonění kol pak postupně změní převodový poměr a zajistí plynulé, téměř okamžité změny převodového poměru.
Jak řemenice CVT, tak i toroidní CVT jsou příklady třecích CVT, které fungují změnou poloměru bodu kontaktu mezi dvěma rotujícími objekty. Existuje jiný typ CVT, známý jako hydrostatický CVT, který používá čerpadla s proměnným objemem pro změnu toku tekutiny na hydrostatické motory. U tohoto typu převodovky rotační pohyb motoru ovládá hydrostatické čerpadlo na straně řízení. Čerpadlo převádí rotační pohyb na tok tekutiny. Poté, s hydrostatickým motorem umístěným na poháněné straně, je tok tekutiny přeměněn zpět na rotační pohyb.
 |
Hydrostatická transmise je často kombinována s a planetová převodovka a spojky vytvořit hybridní systém známý jako hydromechanický převod. Hydromechanické převodovky přenášejí sílu z motoru na kola ve třech různých režimech. Při nízké rychlosti je síla přenášena hydraulicky a při vysoké rychlosti je síla přenášena mechanicky. Mezi těmito extrémy převod používá k přenosu energie hydraulické i mechanické prostředky. Hydromechanické převodovky jsou ideální pro náročné aplikace, a proto jsou běžné u zemědělských traktorů a terénních vozidel.
Výhody CVT
Neustále variabilní přenosy jsou z dobrého důvodu stále populárnější. Může se pochlubit několika výhodami, díky nimž jsou přitažlivé jak pro řidiče, tak pro environmentalisty. Níže uvedená tabulka popisuje některé klíčové vlastnosti a výhody CVT.
| Výhody CVT | |
| Vlastnosti | Výhoda |
| Neustálé, plynulé zrychlení od úplného zastavení k cestovní rychlosti | Eliminuje „šok řazení“ - přispívá k plynulejší jízdě |
| Pracuje na udržení optimálního výkonu motoru bez ohledu na to, jak rychle auto jede | Vylepšená spotřeba paliva |
| Reaguje lépe na měnící se podmínky, jako jsou změny v plynovém pedálu a rychlosti | Eliminuje lov lovných zařízení, když auto zpomaluje, zejména při stoupání do kopce |
| Menší ztráta výkonu v CVT než u typické automatické převodovky | Lepší zrychlení |
| Lepší kontrola rozsahu otáček benzínového motoru | Lepší kontrola emisí |
| Může zahrnovat automatické verze mechanických spojek | Vyměňte neefektivní převodníky točivého momentu kapaliny |
V další části se podíváme na to, jaké to je řídit auto na bázi CVT.
Auta s CVT jsou v Evropě běžná už léta. Ale ve Spojených státech trvalo nějakou dobu, než tato technologie získala oporu. Prvním výrobním automobilem nabízejícím CVT ve Spojených státech byl Subaru Justy.
 Foto s laskavým svolením Subaru Francie Subaru Justy |
Justy, který se prodával v letech 1989 až 1993, nikdy nepřitahoval pozornost amerických řidičů. Co se tedy liší na novějších vozech založených na CVT - automobily jako Saturn Vue, Audi A4 a A6, Nissan Murano a Honda Insight? Nejlepší způsob, jak odpovědět na tuto otázku, je vzít jedno z těchto aut na „zkušební jízdu“. Animace uvedená níže, která porovnává zrychlení automobilu s CVT s vozidlem bez, vám poskytne dobrý pocit ze zkušenosti.
Když sešlápnete plynový pedál automobilu s plynule měnitelnou převodovkou, okamžitě si všimnete rozdílu. Motor se otáčí směrem nahoru k rpms, při nichž produkuje největší výkon, a pak tam zůstane. Ale auto nereaguje okamžitě. O chvíli později se převodovka rozběhne a zrychlí auto pomalu, stabilně a bez řazení. Teoreticky by mělo vozidlo s CVT dosáhnout rychlostí 60 km / h (25 km / h) o 25 procent rychleji než stejné vozidlo se stejným motorem a manuální převodovkou [ref]. Je to proto, že CVT převádí každý bod na provozní křivce motoru na odpovídající bod na vlastní provozní křivce.
Pokud se podíváte na výkonovou křivku automobilu bez CVT, můžete vidět, že je to pravda. Všimněte si, že otáčkoměr v této situaci ukazuje otáčky motoru nahoru a dolů při každé změně rychlostního stupně, což je zaznamenáno jako bodec v křivce výkonu (a který řidič cítí jako náraz).
CVT jsou stejně účinné na kopcích. Neexistuje „lov lovných zařízení“, protože CVT plynule cykluje plynule na převodový poměr vhodný pro jízdní podmínky. Konvenční automatická převodovka řadí tam a zpět a snaží se najít tu správnou rychlost, což je mnohem méně efektivní.
Se všemi svými výhodami mají CVT některé nedostatky. Ve Spojených státech se stále snaží překonat problém s obrazem. Například Subaru Justy byl známý jako bezmotorový mikro-automobil. Tradičně byly CVT s řemenovým pohonem omezeny na točivý moment, který zvládly, a byly větší a těžší než jejich automatické a manuální protějšky. Technologický pokrok dal CVT do oblasti jejich konkurence - CVT Nissan Murano zvládne jeho 3,5-litrový motor V6 s výkonem 245 koní - ale první dojmy je těžké překonat.
Další informace o nepřetržitě proměnných přenosech a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.
Související články
- Jak fungují automatické převodovky
- Jak Gears funguje
- Jak fungují převodové poměry
- Jak fungují manuální převodovky
- Jak fungují měniče točivého momentu
Další skvělé odkazy
- InsightCentral.net: Přenos CVT
- Automotive Engineering International Online: Audi převádí CVT od 15. do 21. století
- Edmunds.com: CVT Vstupuje do hlavního proudu
- MSN Autos: Engineering New Transmissions
- Nissan USA: Xtronic CVT
Prameny
- Birch, Stuart. 2000. Audi využívá CVT od 15. do 21. století. Automotive Engineering International Online. leden.
- Carney, Dan. 2002. Malé SUV čelí. Populární věda. 18. února.
- Slovník Cars.com. Plynulý přenos (CVT).
- CVT: nepřetržitě variabilní převod.
- Encyklopedie Britannica 2005, s.v. "automatická převodovka." CD-ROM, 2005.
- Gizmology.net. Poznámky k nepřetržitě proměnným převodům.
- Job, Ann. Konstrukce nových převodovek. MSN Autos. Přístup k 20. březnu 2005.
- InsightCentral.net. Přenos CVT.
- Kluger, Michael A. 2000. Příprava na CVT. Technologie dnes. Letní vydání.
- Lienert, Dan. 2003. Cool. Kde je mohu získat? Populární věda. 16. ledna.
- Lienert, Dan. 2003. Uvedení síly na chodník. Populární věda. 13. srpna.
- Memmer, Scott. CVT vstupuje do hlavního proudu. Edmunds.com. Přístup k 20. březnu 2005.
- Nissan USA. Xtronic CVT.