Автоматични предавателни кутии тип cvt – класификация, описание

Иван Георгиев Минчев*, Юлияна Николаева Радева*

*Технически университет – Варна, ул. „Студентска” №1


Необходимостта от предавателна кутия е да коригира характеристиката на въртящия момент на бутален двигател, за да се постигне желаната характеристика. От теоретична гледна точка характеристиката на двигател + CVT се доближава най-много до желаната.
Continuous Variable Transmission (CVT-безстепенна скоростна кутия). Това по същество е скоростна кутия при която предавателното отношение се променя непрекъснато в зависимост от промяната на параметрите на двигателя и промяната на условията на движение на автомобила-промяна на скоростта, промяна на съпротивителните сили и др.

Стремежът за създаване на CVT съществува още от зората на създаване на автомобила, т.е. от краят на 19 век, тъй като характеристиките на двигателя с вътрещно горене, и по-точно кривата на въртящият момент не са подходящи за директно свързване на двигателните колела на автомобила с коляновият вал на двигателя. Това налага между тях да се монтират съединител и скоростна кутия с няколко фиксирани стойности на предавателното отношение. Тези скоростни кутии са най-често с ръчно или по- рядко при луксозните автомобили с автоматично превключване. При всяка смяна на поредната скорост, в зависимост от квалификацията на водача, се появяват допълнителни динамични натоварвания в механизмите които водят до по-голямо износване на детайлите от трансмисията,отвличат вниманието на водача от пътната обстановка и могат да доведат до пътно транспортни произшествия. Освен това водачът не винаги е в състояние да избере подходяща предавка, така че да обезпечи работата на двигателя в оптимален режим. Известно е от теорията на автомобила,че идеалният брой скорости в скоростната кутия е "безкрайност", т.е. предавателното отношение трябва да се променя автоматично с промяната на условията на движение и параметрите на двигателя.

Ето защо почти всички автомобилостроителни фирми работят по създаването на CVT.
Най-разпрострнените от съществуващите CVT по начин на действие са:

- изградени са на основата на две трансмисионни щайби с конусообразна форма-предаваща и приемаща, с противоположно ориентирани конусни повърхности, свързани посредством гъвкав предавателен ремък(това са и първите разработки на такива кутии), използват се от фирмите Mercedes, Audi, Subaru, Ford, Volvo

- безударно предаване на мощността към двигателните колела;

- предава въртящия момент без прекъсване на мощностният поток, което го има при ръчните предавателни кутии, при превключване на предавките.

- по-малко вредни вещества в изгорелите газове и по-малко замърсяване на околната среда;

- подобряване на икономичността на двигателя, поради оптималния режим на работа на двигателя;

- безопасно и приятно шофиране , тъй като водача не отвлича вниманието си от пътната обстановка за превключване на скорости;

- възможност за степенно изменение на фиксираните предавки при спортно каране.
НЕДОСТАТЪЦИ НА CVT
- предават движението чрез триене,което води до бързо износване;

- не могат да предават големи мощности;

- изискват големи сили на притискане между конусните шайби и ремъка и между тороидалните валяци и дисковете,което от своя страна води до по големи габарити и специална сложна хидравлична система за управление;

- изискват специални масла и материали;

- сложни и скъпи технологии при производството им.
Теоретично CVT трябва да оптимизира разхода на гориво и въртящия момент.Първите кутии от този тип на Honda, Nissan, Subaru и т.н. не предлагат абсолютно безстепенна трансмисия.
Hyper CVT разработена Nissan и Subaru


Състои се от задвижващ ремък между две шайби – едната е свързана с двигателя, другата с карданния вал. Като всяка шайба се състоят от два диска с наклонени повърхности. Когато дисковете се позиционират далеч един от друг ремъка ляга в траекторията на относително малкия диаметър, което се равнява на малка предавка когато дисковете се приближат един към друг, ремъка се избутва навън и ляга в траекторията на големия диаметър – това се равнява на голяма предавка, като резултат предавателното отношение може да се изменя чрез притискане и отпускане на дисковете.Когато едната шайба се изменя, другата трябва да се адабтира от само себе си обратнопропорционално на първата, за да може да се фиксира ремъка на същата дължина.
Audi Multitronic


От Audi правят истинска еволюция в CVT кутиите която базират в A6 Multitronic, тази предавателна кутия се различава от стандартните CVT по две неща - използва верига вместо ремък, с което обезпечава по-големи въртящи моменти и изменя предавателно отношение и има сензор за въртящ момент.

Веригата се състои от 1025 съединени пластини и 75 двойни щифтове, тя е почти толкова гъвкава колкото ремъка, но издържа на по-големи натоварвания. Другото важно постижение е сензор, отчитащ въртящия момент. Той гарантира, че шайбите притискат веригата с достатъчен натиск, но не прекомерен за разлика от предната CVT при която се прилага прекалено голям натиск, за да покрие всички условия на работа, това води до влошаване разхода на горивото. При Multitronic е постигнато голям диапазон 6.05, докато при механичната е 5.

Тороидалните CVT и тези с ремък са представетели на фрикционни предавателни кутии, който работят чрез промяна радиоса на контакт между два ротоционни обекта, има друг вид CVT извесна като хидростатична.Тя използва помпи за дебит изменящи потока на флуида в хидростатичните мотори.В този тип трансмисия двигателя управлява хирдостатичните помпи.Често хидростатичните трансмисии се комбинират с планетна зъбна предавка и съединител за създаване на хибридна система извесна като хидромеханична трансмисия.Тази трансмисия предава мощността на двигателя към колелата в три различнуи режима – при ниска скорост мощността се предава хидравлично,а при висока механично между тези крайности трансмисията използва едновремено хидравлично и механично средство за предаване на мощността.Хидромеханичната трансмисия е идеална за тежки режими на експлоатация затова те се използват в земеделски машини и автомобили с висока проходимост.

Вариатора е изграден от два конусни вала и пръстен за трансфер. Чрез преместване на пръстена по дължина на конусите се извършва плавната промяна на предавателното отношение.Необходимата притискаща сила се гарантира чрез осово преместване на изходящия конус и механичен сензор, отчитащ въртящия момент. Комбинацията от сензор и задвижващ механизъм в елементарната механична система избягва нуждата на технологията от скъп сензор и електрохидравлични системи за контрол, намиращи се в други CVT.