Układy przeniesienia napędu (cz. VI): Bezstopniowe automatyczne skrzynie biegów

Fot. Subaru, Caroto.gr

Bezstopniowa przekładnia Subaru Lineartronic Transmission

Jedną z konstrukcji automatycznych skrzyń biegów jest rozwiązanie bezstopniowe (CVT), w którym zmiana całkowitego przełożenia odbywa się bez przerw w przenoszeniu momentu obrotowego.

Kierowca tak wyposażonego pojazdu może w sposób stosunkowo prosty i niezależny od sterowania automatycznego wpływać indywidualnie na dynamikę jazdy i wykorzystywanie wszystkich technicznych możliwości, jakie daje ta konstrukcja. W trybie automatycznym może bowiem tylko dokonywać preselekcyjnego wyboru pomiędzy jazdą najbardziej ekonomiczną i taką, przy której uzyskuje się najlepsze osiągi.

Duża rozpiętość całkowitych przełożeń w układach napędowych z bezstopniowymi skrzyniami biegów umożliwia wykorzystywanie najbardziej ekonomicznych zakresów pracy silnika, czyli jazdę z najmniejszym zużyciem paliwa. Z kolei uzyskiwanie osiągów lepszych niż w przypadku skrzyni biegów o stopniowanych przełożeniach wynika po pierwsze: z przenoszenia siły napędowej bez przerw związanych ze zmianą przełożeń, a po drugie: z wykorzystywania tych zakresów prędkości obrotowej silnika, przy których odznacza się on największą elastycznością.

ZOBACZ TAKŻE:

Zautomatyzowana skrzynia biegów ze sterowaniem elektrycznym

Zautomatyzowana skrzynia biegów ze sterowaniem elektrycznym (Citroën C3): A. sterownik skrzyni biegów B. silnik obsługujący sprzęgło; C. silnik wyboru i przełączania biegów; D.czujnik prędkości jazdy

Pomiędzy silnikiem a tego typu skrzynią nie stosuje się sprzęgieł hydrokinetycznych. Moment obrotowy przenoszony jest z wykorzystaniem dwóch mokrych sprzęgieł ciernych, z których jedno służy do jazdy w przód, a drugie – do cofania. Oba sprzęgła są sterowane hydraulicznie, a wartość ciśnienia płynu użytego do ich włączania i rozłączania oblicza odpowiedni elektroniczny moduł sterujący. To rozwiązanie również przyczynia się do uzyskania większej sprawności przenoszenia napędu niż w przypadku automatycznej skrzyni biegów w jej klasycznej konstrukcji.

Hydrauliczne sterowanie sprzęgieł przez bardzo precyzyjną regulację ciśnienia płynu roboczego pozwala na uzyskiwanie „efektu pełzania”, czyli bardzo wolnego ruchu pojazdu (bez użycia pedału przyspieszenia) podczas manewrowania nim w trakcie parkowania.

W samej skrzyni moment obrotowy przenoszony jest z wału wejściowego (sprzęgłowego) poprzez przekładnię planetarną na pierwszą parę tarcz stożkowych, skąd za pośrednictwem klinowego pasa transmisyjnego przekazywany jest na drugą parę tarcz stożkowych osadzonych na wale połączonym z przekładnią główną i mechanizmem różnicowym. Pas transmisyjny jest łańcuchem drabinkowym o specjalnej konstrukcji. Składa się on z równoległych ogniw, tworzących w sumie obwód zamknięty. Przeniesienie napędu przez pas transmisyjny realizowane jest na zasadzie tarcia, poprzez zakleszczanie się ogniw łańcucha pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami tarcz stożkowych.

Spośród tarcz tej samej pary jedna osadzona jest na wale przesuwnie. Jej ruch poosiowy wymuszany jest siłownikiem hydraulicznym. Wzrost ciśnienia w cylindrze siłownika powoduje zbliżenie się tarcz do siebie. Skutkiem tego pas transmisyjny wypierany jest w stronę ich obwodu. Tym samym zwiększa się czynna średnica koła pasowego. Zmniejszenie ciśnienia w siłowniku daje oczywiście efekt odwrotny.

Zasada działania przekładni z cięgłem klinowym. Z lewej – przełożenie maksymalne, z prawej – minimalne

Zasada działania przekładni z cięgłem klinowym.
Z lewej – przełożenie maksymalne, z prawej – minimalne

Najmniejszy stopień całkowitego przełożenia, czyli najwyższy bieg i maksymalną prędkość jazdy osiąga się wówczas, gdy tarcze na wale wejściowym są do siebie zbliżone najbardziej, a tarcze na wale wyjściowym najbardziej od siebie oddalone. Pas przekazuje wówczas napęd z koła największego na najmniejsze. Biegowi najniższemu (używanemu do ruszania), czyli największej wartości całkowitego przełożenia, odpowiada odwrotne ustawienie obu ruchomych tarcz w parach. Siłowniki muszą zapewniać nie tylko realizację pełnego zakresu zmiany przełożeń, lecz także optymalne dla warunków pracy przekładni napięcie pasa transmisyjnego, by mógł on pracować bez nadmiernych poślizgów. Siła docisku łańcucha do tarcz musi być zawsze adekwatna do wartości przenoszonego w danej chwili momentu obrotowego, mierzonego odpowiednim czujnikiem na wale wejściowym.

Alternatywny rodzaj przekładni bezstopniowej

Alternatywny rodzaj przekładni bezstopniowej

Do wytwarzania ciśnienia w całym hydraulicznym układzie sterującym służy pompa napędzana przez wał wejściowy przekładni. Ciśnienie w poszczególnych siłownikach dozowane jest przez elektronicznie sterowany zespół elektrozaworów. Sygnały do zarządzającego nim procesora przesyłane są z czujników: docisku tarcz stożkowych, docisku tarcz sprzęgieł, prędkości obrotowej wału wejściowego, prędkości obrotowej wału wyjściowego, położenia dźwigni wyboru trybu pracy przekładni.