Pred vama je sve što ste želeli da znate o tehnološki fascinantnom, iznenađujuće dugovečnom, ali u isto vreme omraženom menjaču s kontinuiranim promenama stepena prenosa, poznatom kao „CVT“.
CVT je u međuvremenu postao sinonim za odsustvo zabave u vožnji, a u zajednici automobilskih entuzijasta predstavlja pravu blasfemiju. Doduše, nije popularan posebno ni među regularnim vozačima.
Da li CVT ipak zaslužuje više poštovanja?
Ono što je indikativno je da se prisustvo ovog menjača širi na globalnom planu. Nakon što je pronašao svoje mesto u malim gradskim automobilima s ne tako snažnim motorima, možemo da ga vidimo i u limuzinama i SUV/krosoverima respektabilne snage. Čak i sportski kompakti, kao što je Subaru WRX, koriste transmisiju dotičnog dizajna umesto tradicionalnih automatika. Pored toga, invazija hibrida iznedrila je takozvani „e-CVT“, menjač koji spaja električni i benzinski pogon u jedno izlazno vratilo, s kontinuiranim promenljivim prenosnim odnosima. Svidelo se to entuzijastima ili ne, CVT je tu da ostane.
Inicijativa „Pojas i put“
Da bismo razumeli zašto je ovaj menjač postao omražen, moramo razumeti kako se razlikuje od tradicionalnih automatskih menjača. Kod potonjih sistema, hidraulički pritisak se koristi za aktiviranje promene stepena prenosa, dok u CVT-u uopšte nema „brzina“.
Većina CVT jedinica koristi dve remenice povezane remenom za isporuku snage s motora na točkove. Jedna remenica je spojena integralnim klinastim žlebom na vratilu i spojnicom s kolenastim vratilom motora. To je ulazna remenica CVT-a (koja se naziva i „pogonska remenica“). Druga remenica, povezana s pogonskom remenicom preko kaiša, snagu šalje na pogonsko vratilo ili točkove. To je izlazna (ili pogonjena) remenica.
Jedna ili obe remenice sastavljene su od para konusa, pri čemu su njihovi vrhovi okrenuti jedan prema drugom, kako bi formirali centar remenice u kanalu gde se susreću vrhovi konusa. Konuse kontroliše hidraulika, guraju se zajedno ili razdvajaju jedan od drugog u zavisnosti od uslova vožnje.
Pri malim brzinama, dva konusa koji čine pogonjenu remenicu su rašireni što je više moguće, omogućavajući kaišu koji ih povezuje da počiva na najužem prečniku remenice na pogonskoj strani. U ovom stanju, ulazno vratilo se brže okreće u odnosu na izlaznu osovinu, maksimizujući na taj način obrtni moment na točkovima. Ova pozicija imitira prvi stepen prenosa u konvencionalnom automatskom menjaču, kreirajući prenosni odnos koji akcenat stavlja na visok obrtni moment pri niskim obrtajima.
Evo sjajnog video klipa koji ilustruje dotični koncept:
Kako automobil ubrzava, konusi ulazne remenice CVT-a se polako spajaju, približavajući vrhove konusa i gurajući kaiš uz zid konusa. Ovo efektivni prečnik remenice čini većim.
Pogonska remenica se tada okreće mnogo sporije u odnosu na pogonjenu. Ovo je ekvivalentno stepenu prenosa u tradicionalnom menjaču koji akcenat stavlja na maksimalnu brzinu na točkovima pri niskom broju obrtaja kolenastog vratila. U modernom automobilu, obe remenice su napravljene u vidu konusa, kako bi se omogućilo mnogo više varijabilnosti u prenosnim odnosima (odnosno širem opsegu izvodljivih brzina motora).
Variomatic iz Holandije
Ne treba da čudi ako ovaj koncept zvuči jednostavno, jer on i jeste takav. CVT menjači postoje još od nastanka automobila. Naime, Benz Patent Motorwagen je imao rudimentarni CVT s remenom i remenicama. Prvi komercijalno dostupan automobil s ovim tipom transmisije je poticao iz Velike Britanije, proizvođača automobila i motocikala Clyno iz 1923., koji je ime dobio upravo po iskošenoj („inclined“) remenici CVT-a.
Ove rane solucije mogle su da istrpe skromnu količinu snage; većina Clynovih uspešnih primena odnosila se na motocikle s dve do pet konjskih snaga. Clyno je nažalost bankrotirao tokom Velike depresije, tako da nije dobio šansu da proizvede veći broj automobila opremljenih CVT-om. Svoj vek je završio kao fusnota u istoriji automobilske industrije.
Nakon toga, bilo je potrebno još nekoliko decenija da pristigne prvi komercijalno uspešan CVT. DAF, danas poznat po odličnim kamionima, 1958. je pustio u prodaju gradski automobil 600, koji je bio u ponudi s menjačem koji je nazvan „Variomatic“.
Radilo se o rudimentarnom CVT-u, integrisanom u zadnju osovinu. Koristio je masivne remenice i gumene kaiševe, koji su se rastezali tokom vremena, iako ga je DAF-ov motor od 22 ks, radne zapremine 0,590 litara, neznatno opterećivao. Model 600 je ostvario ogroman uspeh u Evropi, zahvaljujući sjajnoj efikasnosti i kompaktnim dimenzijama. DAF-ovi s Variomatic menjačima su se čak nakratko prodavali u Americi šezdesetih godina. Na kraju su zabranjeni na američkim putevima upravo zahvaljujući jedinstvenoj konstrukciji Variomatica. Naime, rani DAF-ovi nisu posedovali režim za parkiranje, već samo Drive, Neutral i „rikverc“. To se smatralo nebezbednim, tako da je obustavljena prodaja.
Još jedna osobenost Variomatica je bila ta da je DAF 600 mogao maksimalnu brzinu (oko 120 km/h) da postigne vožnjom unazad, budući da su se za „rikverc“ koristile iste remenice kao i za regularnu vožnju. To je dovelo do revolucionarnih inovacija u automobilskim trkama u Holandiji.
Nakon što je DAF nestao sa scene, Amerikanci su sledeći CVT menjač dobili tek sa Subaru Justyjem 1989. Ovaj modernizovani menjač, s „tradicionalnijim“ rešenjem za vožnju unazad i prisutnim „P“ režimom, otvorio je vrata za kontinuirane promene stepena prenosa. Zahvaljujući kompjuterskom dizajnu i razvoju nauke o materijalima, novi CVT menjači su mogli da podnesu znatno veću snagu bez značajnije degradacije remena. Neki moderni CVT-i čak koriste čelične lance između remenica a ne kaiševe, što im produžava životni vek. Do ranih 2000-ih, Honda, Nissan, Subaru i Toyota su u prodaji imali automobile opremljene ovom vrstom menjača.
Zbog superiornosti zabranjeni u F1?
Razlog zašto proizvođači automobila vole CVT, posebno u ekonomičnim automobilima kao što je štedljivi Justy sa 66 ks, zapravo je dvostruke prirode. Ovaj menjač ima manje pokretnih delova od tradicionalnih automatika, što ga čini jeftinijim za proizvodnju. Efikasniji je i po pitanju potrošnje goriva. Budući da su prenosni odnosi beskonačno i konstantno promenljivi, CVT uvek održava motor na najefikasnijem broju obrtaja. Svako ko je ikada vozio automobil opremljen ovom transmisijom, verovatno je upoznat s dotičnim osećajem.
Broj obrtaja skače pod snažnim ubrzanjima, jer ulazna remenica menjača omogućava motoru da se okreće pri broju obrtaja u minuti gde proizvodi maksimalan obrtni moment. Obrtaji „vise“ u tom rasponu kako se brzina vozila povećava, dok se ulazne i izlazne remenice CVT-a prilagođavaju međusobno kako bi se motor držao u optimalnom režimu rada.
Kada se dostigne brzina krstarenja a gas smanji, remenica ulaznog vratila se širi dok se remenica izlaznog skuplja, smanjujući brzinu motora radi efikasnijeg rada. Ovo se sve dešava uglađeno, bez karakteristične pauze pri menjanju stepena prenosa kod tradicionalnog menjača. Blago dodavanje gasa suprotstavlja se podešavanju veličine remenice, kako bi se održao nivo obrtaja motora, što je sjajno po pitanju uštede goriva.
Dok su rani CVT-i gubili deo ove efikasnosti zbog visokog trenja i temperature, moderne jedinice su mnogo naprednije. Prema Jatcou, proizvođaču menjača koji često sarađuje s velikim japanskim proizvođačima originalne opreme, neki od njegovih novijih CVT-a premašili su „barijeru efikasnosti prenosa od 90 odsto, što se smatra veoma teškim za CVT“. Ovo je u suprotnosti s efikasnošću od 85 odsto, s koliko raspolažu stariji automatici s konverterom obrtnog momenta.
CVT je čak ušao i u svet trkačkih automobila. Naime, bolidi s Formula 500 specifikacijama SCCA serije mogu da ih koriste, a devedesetih, Formula 1 je preventivno zabranila CVT u potpunosti iz straha da će automobili opremljeni ovim menjačima biti previše dominantni i laki za vožnju! Pa, zašto ih onda entuzijasti ne vole?
Jednolična “pesma”?
Video iznad bi mogao da pripomogne objašnjenju zašto entuzijasti ne vole CVT. U skladu sa svojim dizajnom, ovi menjači drže brzinu rada motora na gotovo konstantnom broju obrtaja prilikom ubrzanja. Iako je ovo tehnički efikasnije, dovodi do karakteričnog zujanja motora (čuveni „efekat fena za kosu“), te neutrališe deo osećaja postignute brzine, koji se dobija promenom stepena prenosa. Osećaj je naravno subjektivan, ali čini automobil manje privlačnim za vožnju. Od više „oktava“, sve se svodi na jednu „notu“.
Neki proizvođači su pribegli rešenju ovog problema u vidu programiranja CVT-a tako da oni poseduju virtuelne tačke promene stepena prenosa. Umesto uglađene promene relativnih prečnika ulaznih i izlaznih vratila u cilju ostvarivanja maksimalne snage ili efikasnosti, prečnici ostaju fiksni a zatim se simultano menjaju da bi snizili broj obrtaja.
Ovaj proces simulira stepene prenosa u tradicionalnim automaticima. U nekim automobilima, kao što je novi WRX, ovo čak omogućava vozačima da koriste polugice na volanu za „promenu brzina“. Koristeći ovu strategiju, proizvođači i dalje uživaju u prednosti CVT-a, mogućnosti promene prenosnih odnosa u hodu i nižim troškovima izrade, bez transmisije koja isisava životnu silu i radost iz vena automobilskih entuzijasta.
CVT koji to nije?
Nameće se pitanje, šta je s automobilima kao što je Lexus LC 500x, koji spaja električni i benzinski pogon u jedan e-CVT menjač? Radi se o potpuno drugačijim sistemima u odnosu na tradicionalne CVT jedinice. Umesto sistema konusa i remena, e-CVT koristi planetarnu garnituru zupčanika, koja integriše snagu motora s tandemom elektromotora-generatora. Specifičnosti ovog sistema su komplikovane, a objašnjene su vizuelno u video klipu ispod. Ono što je važno je da poput konvencionalnog CVT-a, e-CVT omogućava motoru da radi na optimalnom broju obrtaja, bilo radi željene izlazne snage (pod velikim opterećenjem) ili za punjenje baterije. Prenosni odnosi se efikasno mogu birati po želji, a tradicionalni zvuk CVT-a je i dalje prisutan.
Iako entuzijasti možda neće biti oduševljeni što budućnost verovatno uključuje mnogo više „fen na max“ rešenja, postoje i neke alternativne opcije, mada su za sada prilično „egzotične“. Naime, neki hibridi su se u potpunosti odrekli menjača. Koenigseggov sistem direktnog pogona, koji je prvi put implementiran u Regeru, prenosi snagu motora ili direktno na generatore za punjenje baterija ili na asfalt. Većina elektromobila poseduje jednostavne reduktore s jednom „brzinom“, kako i efikasno poslužili kao menjači, što znači da bi se i era CVT-a uskoro mogla okončati, zajedno s tradicionalnim menjačima s više stepena prenosa.
Izvor: Motor1
Priredio: Pavle Barta
