تمام اطلاعاتی که در مورد گیربکس CVT باید بدانید

تمام اطلاعاتی که در مورد گیربکس CVT باید بدانید

 

درگيربكس هاي معمولي و دستي از تعداد محدودي دنده استفاده مي شود ، از اين رو خودروها سه دنده ، چهار دنده ، پنج دنده و غيره مي باشند . با توجه به محدود بودن تعداد دنده ها ، تعويض دنده به صورت مرحله اي يا گسسته انجام مي شود . امروزه دربرخي از خودروها از سيستم انتقال قدرت متغير پيوسته يا CVT استفاده مي شود . در اين صورت از كمترين نسبت دنده (مثلاً يك) تا بزرگترين نسبت دنده (مثلاً  4/3) بي نهايت نسبت دنده ايجاد شده و عمل تعویض اين بينهايت دنده نيز كاملاً اتوماتيك و به صورت پيوسته انجام مي گردد ، از اينرو عملكرد خودرو بسيار مطلوب مي باشد . یکی از معایب سیستم های CVT ، محدودیت در نسبت انتقال آنها می باشد به عبارتی دیگر محدودة تغییر دور و گشتاور آنها محدود می باشد لذا نمونه هایي از این سیستم را با گیربکس اتوماتیک سری کرده و در بعضی خودروها مانند Nissan Murano  و Mitsubishi Pajero مورد استفاده قرار می دهند .

انواع مختلفي از سيستم هاي CVT ابداع شده و بعضاً در خودرو نيز مورد استفاده قرار گرفته است ، در ذيل به بررسي CVT نوع تسمه اي پرداخته مي شود .

شكل (1) ، ساختار شماتيك CVT نوع تسمه اي را در سه وضعيت با نسبت انتقال دور1:1 ، 1:2/6 و 1: 0/445 را نشان مي دهد .

1-نزديك شدن نيم پولي ها به يكديگر   2 -دور شدن نيم پولي ها از يكديگر     3-پولي محرك

  4- سمت فشاري تسمه      5- سمت كششي تسمه     6- پولي متحرك

شكل1- ساختار شماتيك CVT نوع تسمه اي

ملاحظه مي گردد كه هر پولي از دو نيم پولي ساخته شده است به طوري كه يكي از نيم پولی ها روي محور ثابت بوده درحاليكه نيم پولي ديگر روي محور داراي حركت محوري مي باشد ضمن آنكه همه نيم پولي ها با محور دوران مي كنند از اين رو با دور كردن يا نزديك كردن نيم پولي های محرک و متحرک  ، قطر موثر پولي ها به صورت معكوس تغيير مي كند.

در شكل سمت چپ قطر موثر هردوپولي برابر بوده ، بنابراين نسبت انتقال دور 1:1 ايجاد شده و قدرت ورودي و خروجي بايكديگر برابر مي باشد .

در شكل وسط قطر موثر پولي محرك زياد شده در حاليكه قطر موثر پولي متحرك كاهش يافته است ،  بنابراين نسبت انتقال دور 1: 6/2 ايجاد شده ، بنابراين دور محور يا پولي متحرك 6/2 برابر دور محور يا پولي محرك شده در حاليكه گشتاور پولي يا شفت محرك يا ورودي 6/2 برابرگشتاور پولي يا شفت متحرك يا خروجي مي باشد.

در شكل سمت راست قطر موثر پولي محرك كاهش يافته در حاليكه قطر موثر پولي متحرك افزايش يافته است و نسبت انتقال دور1: 445/0 ايجاد شده است ، از اين رو دور شفت يا پولي خروجي يا متحرك 445/0 برابر دور شفت يا پولي ورودي يا محرك بوده در حاليكه گشتاور شفت يا پولي ورودي يا محرك 445/0 برابر گشتاور پولي يا شفت خروجي يا متحرك مي باشد.

با توجه به مطالب  فوق ، در اين سيستم ، نسبت انتقال دور بين 1:6/2 تا 1:445/0 به صورت پيوسته تغيير كرده و تغييردور و گشتاور نيز كاملاً تدريجي و پيوسته مي باشد . عمل دور يا نزديك شدن نيم پولي ها ، به طور هيدروليكی و بر اساس الگوريتم خاصي انجام مي پذيرد .

شكل (2) ، ساختار كاربردي CVT شكل (36-2) كه در خودرو Ford Fiesta به كار رفته است را نشان مي دهد .

شکل 2-ساختمان CVT تسمه ای مورد استفاده در خودرو Ford Fiesta

 

توضیحات شکل (2):

1-رينگي مجموعة چرخ دنده خورشيدي دوبل 2- چرخ دنده هاي هرزگرد دوبل 3- خورشيدي مجموعه چرخ دنده خورشيدي دوبل4- شفت ورودي از موتور 5- قفسه مجموعه چرخ دنده خورشيدي دوبل 6-پيستون فعال وغير فعال كردن كلاچ چند صفحه اي تثبيت يا آزاد كردن رينگي 7- كلاچ چند صفحه اي عقب براي تثبيت يا آزاد كردن رينگي 8- كلاچ چند صفحه اي جلو براي قطع و وصل كردن قفسه به شفت يا پولي ورودي CVT 9- شفت خروجي CVT كه پينيون ديفرانسيل نيز به آن وصل است . 10-نيم پولي لغزان روي شفت خروجي 11- نيم پولي ثابت روي شفت خروجي 12- به چرخ دنده هاي واسطه  كاهشي دور 13-پيستون فعال يا غير فعال كردن كلاچ چند صفحه اي (8) جلو 14- سيلندر هيدروليك اعمال حركت لغزشي به نيم پولي لغزان روي شفت ورودي 15- نيم پولي هاي لغزان و ثابت روي شفت ورودي 16- تسمه فلزي 17- اويل پمپ دنده اي 18- ساچمه يا غلتك جهت حركت كشويي روان نيم پولي لغزان روي شفت 19- شفت خروجي يا متحرك 20- فنر برگرداننده 21- سيلندر هيدروليك اعمال حركت لغزشي به نيم پولي لغزان روي شفت خروجي

نحوه عملكرد اين سيستم با توجه به شكل (2) به شرح ذيل مي باشد :

حالت P  يا N :

در اين حالت از اهرم تعويض حالت ، هر دو مجموعة كلاچ چند صفحه اي عقب (7) و جلو (8) خلاص مي باشند . از اين رو با ورود قدرت موتور به قفسه مجموعه خورشيدي دوبل چون هيچ عضو ثابتي در اين مجموعه وجود ندارد ، قدرت از مجموعه خورشيدي دوبل منتقل نمي شود و مجموعه درحالت خلاص مي باشد .

حالت D  يا L :

در اين وضعيت از اهرم تعويض حالت ، با اعمال فشار روغن هيدروليك به پيستون كلاچ چند صفحه اي جلو (13) ، كلاچ چند صفحه اي جلو (8) درگير مي شود .

بادرگيرشدن كلاچ جلو ، دور موتور به طور مستقيم از قفسه خارج شده و به شفت ورودي يا پولي ورودي يا محرك (15) مجموعة CVT مي رسد .

واحد كنترل هيدروليكيCVT از طريق سيگنال هايي كه از سرعت خودرو ، بار خودرو ، وضعيت پولي ها و غيره دريافت مي كند ، وضعيت مورد درخواست راننده را بدست آورده و از طريق كنترل فشار و حجم روغن هيدروليك در سيلندر هيدروليكي پولي محرك (14) و سيلندر هيدروليكي پولي متحرك (21) ، قطر موثر مناسب براي پولي هاي محرك و متحرك را تعيين نموده و بنابراين خودرو به سرعت و گشتاور مطلوب مي رسد .

به طور مثال براي شروع حركت بايد قطر موثر پولي متحرك (10) و (11) زياد شده در حاليكه قطر موثر پولي محرك (155) كاهش يابد در اين حالت واحد كنترل هيدروليك به طور همزمان حجم روغن درون سيلندر هيدروليكي پولي محرك (14) را كاهش داده و حجم روغن درون سيلندر هيدروليكي پولي متحرك (21) را افزايش مي دهد ، از اين رو قطر موثر پولي محرك (15) كاهش يافته و قطر موثر پولي متحرك (10) و (11) افزايش می یابد ، بنابراين دور خروجيCVT كاهش در حاليكه گشتاور خروجي افزايش مي يابد .

به تدريج كه خودرو شروع به حركت كرده و تمايل به افزايش سرعت دارد ، واحد كنترل هيدروليكي به طور همزمان حجم روغن هيدروليك درون سيلندر هيدروليكي پولي محرك (14) را افزايش داده و حجم روغن هيدروليك درون سيلندر هيدروليكي پولي متحرك (21) را كاهش مي دهد ، بنابراين قطر موثر پولي محرك به تدريج زياد شده و قطر موثر پولي متحرك كاهش يافته و منجر به افزايش دور و كاهش گشتاور شفت خروجيCVT مي گردد .

از اين رو بين حداقل سرعت و حداكثر سرعت خودرو عمل ايجاد نسبت انتقال به صورت كاملاً پيوسته صورت مي پذيرد .

حالت R يا دنده عقب :

با قرارگيري اهرم تعويض حالت در اين موقعيت ، روغن هيدروليك به پيستون كلاچ چند صفحه اي عقب (6) نيرو اعمال كرده و باعث وصل شدن رينگي به بدنه از طريق كلاچ ترمزي (7) مي شود . در اين صورت رينگي ثابت مي شود و با ثابت شدن رينگي در مجموعة خورشيدي دوبل و با توجه به محرك بودن قفسه و متحرك بودن خورشيدي و روابط حاكم برعملكرد مجموعة خورشيدي دوبل ، نسبت انتقال مطابق رابطه زیر بدست مي آيد كه علامت منفي نشان دهنده معكوس شدن جهت دور مي باشد .

از اين رو دور درجهت خلاف عقربه ساعت به پولي محرك CVT (15) مي رسد . در بخش CVT ، واحد كنترل هيدروليكي حجم مشخصي از روغن هيدروليك را به سيلندر هيدروليك (21) مي فرستد و باعث افزايش قطر موثر پولي متحرك (10) و (11) مي گردد در حاليكه با كاهش حجم روغن سيلندر هيدروليك (14) ، قطر موثر پولي محرك (15) كاهش يافته و بنابراين دور محور خروجي كاهش و گشتاور آن افزايش مي يابد ضمن آنكه جهت دوران نیزخلاف عقربه ساعت مي باشد .

نویسنده صیاد نصیری

گروه فنی مهندسی اِیمِگ