موضوع: گيربكس پيوسته (cvt)

دليل برتري CVT نسبت به دستي :
بر اساس مهارت راننده جهت افزايش سرعت ٬ زمان جدا شدن موتور از سيستم انتقال قدرت براي تعويض دنده (كلاچ گرفتن ) در سيستم دستي تغيير ميكنه ٬ اما در سريعترين حالت نيز كسري از ثانيه موتور از سيستم انتقال قدرت جدا ميشه كه اين جدا شدن آني باعث كاهش شتاب ميشه . در حاليكه در سيستم CVT يا پيشرفته اون Multitronic شتاب گيري بصورت پيوسته انجام ميشه چون براي تغيير نسبت دنده ( عوض شدن دنده ها ) موتور از سيستم انتقال قدرت جدا نميشه و در نتيجه اون افتي كه در اون كسري از ثانيه در گيربكس دستي بوجود اومده در اين سيستم حذف ميشه و نهايتا زمان شتابگيري از 0 تا 100 بهتري حاصل ميشه .
اين برداشت كه گيربكس خودكار از هر نوعش از گيربكس دستي شتابگيري ضعيفتريو حاصل ميكنه از اينجا ناشي ميشه كه ما هميشه گيربكس اتوماتيك رو از نوع هيدروليكي متداول در نظر ميگيريم .

ناگفته پيداست كه وقتي گيربكس اتوماتيك از نوع هيدروليكي متداول باشه تا هنگامي كه Lock Up ( در گيربكسهاي جديد مثل تيپ 6 ) صورت نگرفته به ميزان كمي هرزگردي داره يعني دور موتور ( فلايويل ) با شفت ورودي گيربكس يكي نشده و منجر به هرزگردي ميشه و كمي از شتابگيري خودرو كاسته ميشه .

بعضی ها معتقدند نمی توان به یک سگ پیر حرکات جدید یاد داد،اما انتقال قدرت پیوسته ( CVT) که لئوناردو داوینچی ٥٠٠ سال پیش اندیشه اش را در سر داشت و در حال حاضر جای انتقال قدرت اتوماتیک را در بعضی خودروها گرفته،یک سگ پیر است که قطعا چیز جدیدی یادگرفته است !
در واقع از اولین CVT که در١٨٨٦ ثبت شده تاکنون تکنولوژی آن بهبود پیدا کرده است،امروزه چندین کارخانه خودروسازی از جمله جنرال موتورز،آیودی،هوندا و نیسان در حال طراحی CVT های خود هستند

Nissan HR15DE engine with Xtronic CVT

اگر درباره ی ساختار و طرزکار انتقال قدرت اتوماتیک در بخش دنده ی اتوماتیک چگونه کار می کند، خوانده باشید،می دانید که وظیفه ی انتقال قدرت، تغییر دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است،به عبارت دیگر،بدون یک جعبه دنده خودرو فقط یک دنده خواهد داشت،دنده ای که به اتوموبیل اجازه دهد با سرعت مناسب حرکت کند

یک لحظه تصور کنید در حال رانندگی با اتوموبیلی هستید که فقط دنده یک یا دنده سه دارد،در حالت اول خودرو با شتاب خوبی از حالت سکون حرکت می کند و می تواند از یک تپه با شیب تند بالا رود اما بیشترین سرعت آن به چند مایل در ساعت محدود می شود، از طرف دیگردرحالت دوم خودرو با سرعت ٨٠ مایل بر ساعت در یک بزرگراه به سمت پایین حرکت خواهد کرد اما تقریبا شتابی هنگام شروع حرکت نخواهد داشت و نمی تواند از تپه بالا رود

جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده استفاده می کند تا با تغییر شرایط رانندگی استفاده ی مناسبی از گشتاور موتور شود،دنده ها می توانند به طور دستی و یا اتوماتیک تغییر کند.

Mercedes-Benz CLK automatic transmission

در جعبه دنده های اتوماتیک قدیمی،چرخ دنده ها وظیفه انتقال و تغییر گشتاور و حرکت دایره ای را به عهده دارند،ترکیبی از چرخ دنده های سیاره ای تمام نسبت های دنده ای که لازم است را به وجود می آورند.معمولا ٤ دنده جلو و یک دنده معکوس،وقتی با این نوع جعبه دنده، دنده عوض می شود راننده ضربه ای را احساس می کند

اصول CVT

بر خلاف سیستم انتقال قدرت اتوماتیک،در سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر پیوسته،جعبه دنده ای با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد یعنی در CVT چرخ دنده های دندانه دار درگیر با هم وجود ندارند رایج ترین نوع CVT بر اساس سیستم پولی کار می کندکه اجازه ی بینهایت تغییر بین بالاترین و پایین ترین دنده بدون گسستگی را می دهد.

Ford Freestyle Duratec engine with CVT

اگر از اینکه چرا درباره ی CVT هم از واژه دنده استفاده می شود تعجب می کنید به خاطر بیاورید که منظور از دنده نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ هاست،اگرچه CVT این نسبت را بدون استفاده از چرخ دنده های سیاره ای انجام می دهد اما باز هم از واژه دنده برای CVT استفاده می شود


CVT هایی بر اساس پولی

به جعبه دنده اتوماتیک توجه کنید،در آن دنیایی از چرخ دنده ها،ترمز ها، کلاچ ها و دستگاه های کنترل را خواهید دید در مقابل CVT به سادگی قالب

مطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:
● یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی
● یک پولی متغییر محرک (ورودی)
● یک پولی خروجی

بعلاوه CVT ها انواع مختلفی از ریزپردازنده ها و حسگر ها را دارا می باشند اما سه جزءی که در بالا توضیح داده شده اند اجزای اصلی اند که به این سیستم اجازه ی کار می دهندمطالع است،بیشتر CVT ها فقط سه جزء اساسی دارند:
● یک تسمه محکم فلزی یا لاستیکی
● یک پولی متغییر محرک (ورودی)
● یک پولی خروجی

بعلاوه CVT ها انواع مختلفی از ریزپردازنده ها و حسگر ها را دارا می باشند اما سه جزءی که در بالا توضیح داده شده اند اجزای اصلی اند که به این سیستم اجازه ی کار می دهند


پولی های با شعاع متغیر قلب CVT هستند،هر پولی از دو مخروط با زاویه راس ٢٠ درجه که رودر روی یکدیگر قرار دارند تشکیل شده است، تسمه ای در شیار بین دو مخروط قرار دارد،در صورت لاستیکی بودن تسمه ها از تسمه های V شکل استفاده می شود،تسمه های V شکل از آنجا نام خود را می گیرند که سطح مقطع V شکل دارند که اصطکاک تسمه با پولی را افزایش می دهد

وقتی دو مخروط از هم فاصله بگیرند،یعنی ضخامت پولی بیشتر شود،تسمه در شکاف پایین تر می رود و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی کاهش می یابد و وقتی دو مخروط به هم نزدیک می شوند ،یعنی ضخامت پولی کاهش می یابد،تسمه در شکاف بالا تر رفته و شعاع تسمه ی حلقه شده دور پولی افزایش می یابد CVT می تواند از فشار هیدرولیکی یا نیروی گریز از مرکز و یا کشش فنر به منظور تولید نیروی مورد نیاز برای تنظیم دو نیمه ی پولی استفاده کند

پولی ها با قطر متغیر همیشه به صورت دوتایی به کار می روند یکی از پولی ها که به عنوان پولی محرک شناخته می شود،به میل لنگ موتور متصل است،پولی محرک ، پولی ورودی هم نامیده می شود زیرا جایی است که انرژی موتور وارد سیستم انتقال قدرت می شود،پولی دوم پولی گردنده نامیده می شود زیرا پولی اول آن را می چرخاند،به عنوان پولی خروجی،پولی گردنده انرژی را به محور چرخها منتقل می کند

وقتی یک پولی ضخامت خود را افزایش می دهد،دومی از ضخامت خود می کاهد تا تسمه کشیده باقی بماند
زمانی که دو پولی ضخامت خود را نسبت به یکدیگر تغییر می دهند،بینهایت نسبت دنده مختلف بوجود می آید،از کم به زیاد،شامل همه نسبت های مابین، برای مثال وقتی شعاع تسمه در پولی محرک کم و در پولی خروجی زیاد باشد،سرعت دوران پولی خروجی کاهش می یابد که دنده پایین تری را ایجاد می کند و وقتی شعاع تسمه در پولی محرک زیاد و در پولی خروجی کم باشد،سرعت دوران پولی خروجی افزایش می یابد و دنده بالا تری را ایجاد می کند،بنابراین در تئوری یک CVT بینهایت دنده را شامل می شود و می تواند در هر زمانی و با هر دور موتوری کار کند

طبیعت ساده و بدون گسستگی CVT ها آنها را به یک سیستم انتقال قدرت ایده آل برای تمام ماشین ها و وسایل،نه فقط خودرو ها،تبدیل کرده است،CVT ها سالهای زیادی در ابزار های قدرتی و مته ها بکار می رفتند،همچنین از آنها در وسایل نقلیه مختلفی اعم از تراکتور ها و ماشین های برف رو و اسکوتر های موتوری استفاده می شود،در تمام این کاربرد ها این در نوع سیستم انتقال قدرت از تسمه هایی با لاستیک فشرده استفاده می شود که می تواند کشیده شده یا سر بخورد و در نتیجه باعث هدر رفتن انرژی و کاهش کارایی شود

اختراع ماده های جدید CVT ها را مطمئن تر و کارآمد تر از قبل می سازد،یکی از مهمترین پیشرفت ها طراحی و توسعه ی تسمه های فلزی برای متصل کردن دو پولی بوده است، این تسمه های انعطاف پذیر از چندین ، عموما ٩ یا ١٢، نوار نازک فولادی که تکه های فلزی پاپیونی شکل بسیار مقاوم را کنار هم نگه می دارد ساخته شده است



تسمه های فلزی سر نمی خورند و بسیار با دوام اند که به CVT اجازه ی انتقال گشتاور بیشتری را می دهند،در ضمن آرام تر از تسمه های لاستیکی هستند

يه عکس جالب از گريبکس مورانو ديدم که بد نيست اينجا بزارم.
تسمه تيتانيومي اين گريبکس رو نشون مي ده:





يه سايت هم پيدا کردم که توضيحات مفصلي در باره اين گريبکس ها داره
در واقع يک لينکستان کامله تو هر حوزه مربوط به اين گريبکس ها دسته بندي منظمي از لينک ها ارائه داده است:
http://www.mybookmarks.com/public/cvt/exc_folders/

اين ها رو هم داشته باشيد دلتون شاد بشه:

---------------------------------------------
Chrysler CVT Transaxle Gear Ratios
The 2007 Dodge Caliber, Jeep Compass, Jeep Patriot will use a new belt-driven CVT (Jatco JF011E).


---------------------------------------------------------
GM Continuously Variable Transaxle Gear Ratios
The 2002 - 2005 Saturn Vue uses an optional CVT transaxle


----------------------------------------------------
Honda M4VA CVT Gear Ratios
The Honda Civic HX has used a CVT transaxle since 1996.

گیربکس ضریب متغیر پیوسته یا CVT مزایای جالبی دارد از آن جمله، ارتقاء اقتصادی مصرف سوخت، شتابگیریه نرم و یکنواخت، ارائۀ حداکثر توان ممکن بطور پیوسته و دائمی و در نتیجه تسهیل در داشتن یک رانندگی قدرتمند.
نیسان مزایای زیاد CVT را پیشتر ازینها درنظر گرفت و با قدرت زیادی روی عملکرد آن کار کرد تا اینکه اولین گیربکس CVT خود را در سال 1992 عرضه کرد. نیسان لولین بار این گیربکس را برای یک خودروی 2.0 لیتری در سال 1997 عرضه کرد و بعنوان اولین خودروساز CVT را بر روی یک خودروی 4 چرخ متحرک 3.5 لیتر در سال 2003 عرضه نمود. بعلاوه در کنار پروژۀ ارتقای انجینها، نیسان تسمه استیل CVT را برای خودروهای کلاس 1.5 لیتر و 2.0 لیتر ارتقاء داده و عرضه کرد. به هر صورت استفاده از واحد XTRONIC CVT برای محصولات 3.5 لیتری نیسان نیز یک خط محصول (lineup) کامل با این تکنولوژی را برای نیسان به ارمغان آورد.

ارائۀ رانندگی نرم و لذتبخش در شرایط مختلف رانندگی

در مقایسۀ انواع CVT گیربکسXTRONIC CVT پاسخ خودرو را در بالا رفتن از شیب و خروج از پیچ ارتقاء میدهد. علاوه بر این، کنترل خطی آن، فرمانپذیری به همراه دارد که حس شتابگیری را القاء میکند که کاملاً با حس راننده همخوانی دارد.
زمانی که تعدادی سربالایی و سرازیری متوالی وجود دارد، در خودروهای با گیربکس اتوماتیک معمولی ترمزگیری و تعویض دنده های مکرر الزامیست. درحالیکه با بهره گیری از XTRONIC CVT نیازی به تعویضهای مکرر برای سبک کردن دنده یا دندۀ معکوس در سربالاییها نبوده و همچنین در سرازیریها XTRONIC CVT ترمز انجین مناسب را برای رانندگی نرم و پایدار القاء مینماید.
جالبه اینو تاحالا بهش توجه نکرده بودم!!


خودرو به محض فشرده شدن پدال گاز توسط راننده، شروع به شتابگیری کرده و XTRONIC CVT بسرعت به دنده های بهینه تغییر وضعیت میدهد. دور موتور در هر سرعتی از خودرو، برای ارائۀ شتاب آنی، بشدت افزایش میابد. واحد کنترل CVT این امکان را میدهد تا دور موتور بطور طبیعی با افزایش شتاب خودرو بالا رود. در نتیجه، دسترسی به قدرت موتور پیوسته، این قابلیت را میدهد تا برای حس یک شتابگیری لذتبخش، سرعت بطور نرم و یکنواخت افزایش یابد.

و منبعش : http://www.nissan-global.com/EN/DOCUMEN ... ic_ura.pdf


به هرصورت مزایای گیربکس سی وی تی مشخصه. ماشینای قدیمی گیربکسهای 3 سرعته داشتن، بعد به مرور 4 سرعته رایج شد و تا دهۀ قبل 5 سرعته گیربکس مرسوم بود. الآن دیگه 6 سرعته یه گیربکس فراگیر داره میشه و 7 و 8 سرعته رو هم که خودروسازای بزرگ (مثل بنز و ب ام و و لکسوس و ..) و یا خودروهای پرفورمنس متفاوت و اسپرت بکار میگیرن.
خوب این روال کاملاً این مطلب رو نشون میده که میل کردن ضرایب دنده به سمت بی نهایت یه کارایی بهتر و رفتار مناسب تر رو به وسیلۀ نقلیه خواهد داد. یعنی همون تعداد ضریب بی نهایت که با عبارت x در تعریف XTronic CVT مطرح میشه. این یه واقعیتی هست که گیربکس ضریب پیوسته داره کم کم فراگیر میشه و روی خیلی از محصولات هم نصب شده. کاری که نیسان بصورت تجاری و کاربری گسترده تو محصولاتش از سالها قبل شروع کرد.
این پروژه خیلی پیش ازینها ابداع شد و بطور پراکنده با شکست و موفقیتهای مختلف عرضه شد. اما امروز خیلی از خودرو سازای دیگر هم به استفادۀ گسترده تر ازین تکنولوژی رو آوردن و مثلاً خودروهای هیبریدی مثل هوندا سیویک هیبرید ، تویوتا کمری و هایلندر هیبرید، لکسوسهای هیبریدی، فورد Espace هیبریدی از 2009 عموماً ازش استفاده کردن.
در خانوادۀ خودروهای سوخت فسیلی هم میتسوبیشی لنسر نهم از 2005 و کلت از 2008 ،تویوتا پریوس نسل چهارم که امسال به بازار عرضه شده، آونسیس که یک تویوتای مخصوص بازار اروپاس و مونتاژ انگلستان ، سوبارو لگیسی نسل اخیر از 2010، آئودی های A4 از 2006 و A6 نسل اخیر از 2008 ، سئات اگزئو که از 2009 عرضه شده، محصولاتی از مرسدس بنز در کلاس A و B ، خیلی از نسلهای جدید هوندا مثل سیویک محصولاتی از گروه فورد مثل FIve Hundred از سال 2005 ، فورد فوکوس، در محصولات دوج هم مدلهایی مثل کالیبر یا یکی 2 نمونه از جیپ هستند که با این نوع گیربکس عرضه شدند.
درکل لیست بلند بالایی از خودروها هستن که از خودروسازهای مختلف و بطور پراکنده گیربکس CVT رو دست به عصا رو محصولات عرضه میکنن.

همونطور که گفتم این تحولات اخیرهم شروع تغییر نسل گیربکسهای اتوماتیک رو در خودروسازها از تعداد ضرایب محدود با افزایش تدریجی و سرانجام گیربکس ضرایب نامحدود نشون میده.
درهرحال هر تغییر تکنولوژی در بدو ورود نقصها و اشکالات خودش رو کم و بیش تجربه میکنه و هر تجربه ای هزینه ای داره که به مرور با پیشرفت و پی بردن خودروسازها به مشکلات میتونه راه جدیدی رو باز کنه. این قابلیت مثلاً در حال حاضر این جرأت رو به خودروسازی مثل نیسان داده که روی لیست بلندی از محصولاتش از سدان کوچک تا کراس اورهای متنوع ، گیربکس CVT رو بصورت استاندارد یا بعضاً آپشنال عرضه کنه. بطوریکه روی محصولاتش هم بعنوان یه قابلیت متفاوت از سایرین تبلیغ کنه و مشتریان خودش رو داشته باشه.

این توضیحی بود از گیربکس CVT و ترویج بکارگیری اون بین خودروسازها که به احتمال زیاد نسل بعدی گیربکس خواهند بود. چون تو یه درس کنترل موتور و سرعت موتور الکتریکی که اینجا داشتیم، استادمون خیلی روی این مقوله تأکید داشت و چون خودش هم صنعتی بود میگفت اکثر خودروسازها دارن روش کار میکنن و بعنوان پروژه و کارهای آینده بهش فکر کنید
در اینجا هم رنو داره کارای زیادی میکنه (به هرحال شریک نیسان هستن) و چند نمونه با گیربکس CVT تجاری شدن.

راستش اطلاعات جالب و زيادي در مورد cvt اينجا و جود داره ، و من هم از اون استفاده كردم ،‌اما در مورد تاريخ استفاده از گيربكس سي وي تي بايد يك چيز رواضافه كنم !
نخستين خودرويي كه به شكل توليد انبوه در خيابان هاي جهان حركت مي كرد و گيربكسش هم به شكل استاندارد سي وي تي بود اسمش كلينو (Clyno)
كه محصول دهه 20 انگلستانه و اون موقع به سيستم گيربكس اون مي گفتن تسمه - پولي كه به انگليسي مي شه (belt pulleys) و همه چيز رو در مورد سي وي تي با همين اسم توضيح مي ده البته نوع بسيار ابتدايي از اين گيربكس روي اون نصب بود ( اگه قبل از اين هم خودروي توليد انبوه با سيستم سي وي تي داريم من نمي دونم ، لطف كنيد بگيد كه من هم ياد بگيرم ) اين خودرو 40000 دستگاه توليد شد .
اما استفاده از سيستم سي وي تي تا سال 1958 كنار گذاشته شد ، اما در اين سال داف خودروي سواري خودش رو با گيربكس سي وي تي مدرن و پيشرفته به شكل استاندارد خودرو شروع كرد.
داف اين خودرو رو daf 600 نام گذاشت كه موتور دو سليندر هوا خنك داشت و گيربكس سي وي تي اون توسط شركت Variomatic ناميده مي شد.
اينهم عكسش :

Hub van Doorne طراح گيربكس هاي واريوماتيك دافه ! كه از تسمه وي شكل و پولي تشكيل شده ، داف اين گيربكس را در مدل هاي بعدي خود يعني daf55 و daf66 هم استفاده كرد . اين گيربكس در محور عقب خودرو قرار داشت و موتور در جلوي خودرو قرار مي گرفت موتور داف 55 و 66 هم موتور رنو 5 با حجم 1100 سي سي بود و البته يك مدل با پسوند ماراتن هم توليد مي شد كه موتورش 1300 سي سي بود در حالي كه داف 600 موتور 600 سي سي داشت !

داف بعد ها در دهه 70 به مالكيت ولوو در آمد و داف 66 به ولوو 66 تغيير نام داد و با گيربكس واريوماتيكش توليدش ادامه يافت ، بعد ها طرح ولوو 340 بر اساس همين داف 66 n در دهه 80 توليد شد كه من چند نمونه اش رو تو ايران ديدم كه اون ها هم گيربكس واريوماتيك روشون نصبه ( يعني گيربكس سي وي تي با استفاده از تسمه و پولي )
نكته اينجاست كه وقتي ولوو مالكيت داف رو به دست آورد ، حق توليد گيربكس رونتونست تصاحب كنه و حق مالكيت توليد اين گيربكس به كارخانه اي به نام vdt منتقل شد . كه مخفف( Van Doorne Transmissie است .
اين كارخانه بعد ها توسط بوش Boschخريداري شد . وي دي تي به توسعه سيستم واريوماتيكم ادامه داد تا و براي فورد فيستا و فيات اونو گيربكس سي وي تي ساخت .
الان هم تنها كارخانه اي كه تسمه هاي فلزي مخصوص سي وي تي را توليد مي كند كارخانه بوش است

لینک زیر مربوط به گیربکس CVT معرفی شده توسط شرکت هونداس:
.The Honda CVT: Better for drivers, Better for the earth
یه سری اپلیکیشن داخلش میبینید که با کلیک کردن روی گزینه هاش میشه شرایطو تغییر داد و مقایسه اش با گیربکسهای اتوماتیک متداول مشاهده میشه.

والبته CVT در محصولات میتسوبیشی:
INVECS-III CVT
وهمچنین Renault