κιβώτια CVT (συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων)

Τα κιβώτια CVT (Continuously Variable Transmission) σήμερα χρησιμοποιούνται σε διάφορα μοντέλα, από το υβριδικό Honda Insight μέχρι το Mitsubishi Outlander και το Toyota RAV4. Παρόλο όμως που η ιδέα της επίτευξης άπειρων και συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων υπάρχει από τις αρχές του περασμένου αιώνα, διάφοροι πρακτικοί λόγοι δεν επέτρεπαν μέχρι πρόσφατα την υλοποίηση της θεωρίας. Πριν από δύο σχεδόν δεκαετίες -στις αρχές του ΄80- τα κιβώτια ταχυτήτων τύπου CVT αν και υιοθετήθηκαν από αρκετούς κατασκευαστές αυτοκινήτων δεν μπόρεσαν να επικρατήσουν, διότι οι ιμάντες που χρησιμοποιούνταν δεν αποδείχθηκαν αρκετά ανθεκτικοί ώστε να μεταφέρουν το μέγεθος της ροπής, ιδίως σε κινητήρες μεγάλου κυβισμού.



Με αρωγό τη ραγδαία εξέλιξη της ηλεκτρονικής, διάφορες εταιρείες εξόπλισαν στις αρχές του ΄90 αρκετά μοντέλα τους με κιβώτια CVT. Μερικά μόνο από αυτά ήταν τα Ford Fiesta, Fiat Uno 60, Lancia Y και Subaru Justy, με κοινό χαρακτηριστικό τους τη σχετικά μικρή χωρητικότητα του κινητήρα τους -κάτω από τα 1.300κ.εκ. Εντούτοις, με τη σταδιακή βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων του ιμάντα, η Honda παρουσίασε το 1996 το Multimatic CVT σε συνδυασμό με κινητήρες των 1.600κ.εκ. Το 1998 η Nissan με το Extroid προχώρησε ένα βήμα μακρύτερα συνδυάζοντας CVT με μηχανικά σύνολα από δύο έως και τρία λίτρα. Από τα πιο πετυχημένα παραδείγματα με κιβώτια CVT είναι αυτό του Multitronic της Audi το οποίο συνδυάζεται ακόμα και με κινητήρες τριών λίτρων ενώ σε μοντέλα μικρότερου κυβισμού το συναντάμε ακόμη και σε οικογενειακά όπως το νέο Toyota Avensis. Απορίας άξιο είναι η εγκατάλειψη του CVT από την Honda όπου ταίριαζε γάντι στο προηγούμενο Jazz. Παρά ταύτα, η τεχνολογία CVT εφαρμόζεται σήμερα σε περισσότερα από δύο εκατομμύρια οχήματα σε παγκόσμια κλίμακα. Το μεγαλύτερο ποσοστό αναλογεί στην ιαπωνική αγορά, ενώ ένα το ποσοστό αυτό είναι μικρότερο στην ευρωπαϊκή και διαρκώς αυξανόμενο στις ΗΠΑ.

Η αρχή λειτουργίας των CVT
Πώς λειτουργεί;

Σε αντίθεση με τα γνωστά μας αυτόματα κιβώτια, το CVT δε διαθέτει τα παραδοσιακά γρανάζια και τη μορφή του δίσκου που περιστρέφεται όπως το γνωρίζουμε. Οι πιο απλές μορφές του ενσωματώνουν δύο τροχαλίες, οι οποίες επιτρέπουν άμεση μετάβαση από τις κοντές στις μακριές σχέσεις, χωρίς αυτές οι αλλαγές να γίνονται αισθητές από τον οδηγό. Η πρώτη τροχαλία ονομάζεται «τροχαλία-οδηγός» ("drive pulley") και είναι αυτή που λαμβάνει τη ροπή από το στροφαλοφόρο, την οποία μεταφέρει μέσω του ιμάντα (ή καδένας σε κάποιες περιπτώσεις) στη δεύτερη «ακόλουθο-τροχαλία» ("driven pulley"), η οποία με τη σειρά της μεταδίδει την κίνηση στο διαφορικό. Η κάθε τροχαλία αποτελείται από δύο κώνους, ανάμεσα από τους οποίους περνάει ο ιμάντας (ή η καδένα) που τις ενώνει. Αυτοί έχουν την ιδιότητα να απομακρύνονται ή να πλησιάζουν μεταξύ τους, ανάλογα με την πίεση που ασκεί ο οδηγός στο γκάζι. Έτσι, όταν η απόσταση μεταξύ των κώνων της πρώτης τροχαλίας αυξάνεται, στην άλλη συγκλίνουν μεταξύ τους, διατηρώντας έτσι το ίδιο μήκος του ιμάντα. Με τον τρόπο αυτό, δημιουργούνται άπειρες σχέσεις μετάδοσης, κοντές ή μακριές, αλλά και άπειρα ενδιάμεσα στάδια. Για παράδειγμα, όταν οι κώνοι στην τροχαλία-οδηγό έχουν κλείσει και στην ακόλουθο-τροχαλία είναι ανοιχτοί, η ταχύτητα περιστροφής της δεύτερης τροχαλίας μειώνεται, οπότε το αυτοκίνητο κινείται με μικρότερη σχέση. Στα σύγχρονα CVT κιβώτια υπάρχουν και 6 ή 7 προκαθορισμένες θέσεις που λειτουργούν σαν «ταχύτητες» και ο οδηγός μπορεί να επιλέξει εν είδει σειριακού κιβωτίου.


Οι σχέσεις μετάδοσης μεταβάλλονται εντελώς αθόρυβα και «αόρατα». Έτσι, σε συνδυασμό με σωστό προγραμματισμό του κινητήρα, γίνεται καλύτερη διαχείριση του καυσίμου αλλά και της ισχύος του κινητήρα, αφού με το πάτημα του γκαζιού, οι στροφές λειτουργίας του πάνε αμέσως στον ιδανικό αριθμό. Αν, για παράδειγμα, ένα αυτόματο αυτοκίνητο κινείται σε ανηφορικό δρόμο, το κιβώτιο ανεβάζει και κατεβάζει συνεχώς ταχύτητες, για να προσαρμοστεί στις απαιτήσεις του οδηγού. Στα πλεονεκτήματα των CVT συγκαταλέγεται και η οικονομία καυσίμου που προκύπτει σαν συνέπεια των παραπάνω.

Στα μειονεκτήματα ανήκουν οι υψηλές απώλειες και η γενικότερη νωθρότητα υπακοής στη θέληση του οδηγού καθώς και ο μονότονος θόρυβος από τον κινητήρα σε φάση δυνατής επιτάχυνσης, αφού το κιβώτιο στέλνει τις στροφές ψηλά και τις διατηρεί εκεί, αλλάζοντας μόνο σχέση μετάδοσης, και όχι ρυθμό περιστροφής στον κινητήρα. Αυτό αποσοβείται κάπως με τη χρήση των προεπιλεγμένων σχέσεων σε κάποια μοντέλα.

Πηγή:
- Τα πάντα για τα κιβώτια CVT
http://www.caroto.gr/2009/05/10/%CE%BA%CE%B9%CE%B2%CF%8E%CF%84%CE%B9%CE%B1-cvt/

- Κιβώτιο ταχυτήτων CVT
http://www.autotriti.gr/data/news/preview_news/104941.asp

- CVT: Ένα κιβώτιο με άπειρες σχέσεις
http://iceal.wikidot.com/cvt

- Continuously variable transmission CVT en
https://www.youtube.com/watch?v=txE1HErmKXQ&feature=youtu.be

- Dodge CVT Animation
https://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=8VYPsrOyIdw