گیربکس CVT چیست و چگونه کار میکند؟

گیربکس CVT یا همان Continuously Variable Transmission (سیستم انتقال قدرت متغیر پیوسته) یک مدل گیربکس اتوماتیک است که به جای چرخ دنده های عادی، با به کار گیری دو عدد فولی که توسط یک تسمه یا زنجیر به یکدیگر متصل شده اند می تواند بی نهایت ضریب دنده پیوسته برای خودرو فراهم کند. در این گیربکس دیگر خبری از تعویض دنده نیست (در واقع دنده ای برای عوض شدن وجود ندارد) و بی نهایت ضریب متغیر همواره در حال تغییرند تا انتقال قدرت از موتور به چرخ ها را به نرمی هرچه بیشتر انجام دهند.

روغن گیربکس cvt

تاریخچه جعبه دنده CVT

ایده اولیه جعبه دنده های CVT به قرن 19 میلادی برمیگردد. در آن زمان کارل بنز و گوتلیب دایملر اولین CVT را که مبتنی بر تسمه اصطکاکی بود ثبت اختراع کردند. این دو سال ها بعد از آن در 1935، یک مدل CVT دیگر را نیز در ایالات متحده ثبت اختراع کردند.

در دهه های بعدی چارلز ماینر با اختراعات خود در زمینه فولی ها به پیشرفت تکنولوژی CVT کمک شایانی کرد.

اما اولین استفاده های گسترده گیربکس CVT در خودرو ها مربوط به اواخر دهه 80 میلادی می شد. در سال 1987 کمپانی سوبارو در مدل Justy خود از یک گیربکس CVT استفاده کرد که به صورت الکترونیکی کنترل می شد و با کمک شرکت صنایع سنگین فوجی ساخته شده بود. بعد از سوبارو، فیات و فورد نیز شروع به استفاده از این گیربکس کردند. نیسان نیز در سال 1992 نوع جدیدی از CVT را معرفی کرد که از مبدل گشتاور بهره می برد و امکان انتقال قدرت های بالاتر را فراهم می کرد.

با این پیشرفت ها، گیربکس CVT کم کم به حالت ایده آل رسید و خودروسازان با یافتن ایراد های رایج آن، به مرور از استهلاک این گیربکس کاستند. امروزه می توان گیربکس CVT را روی بسیاری از خودرو های اقتصادی پیدا کرد.

تفاوت جعبه دنده CVT و اتوماتیک

بزرگترین تفاوت جعبه دنده های ضریب متغیر یا همان CVT نسبت به دیگر گیربکس های اتوماتیک نداشتن دنده است. در این نوع گیربکس راننده تغییر دنده ها متوجه نمی شود و سرعت و دور موتور همزمان با هم بالا می روند. البته در نسل های جدید گیربکس های CVT تغییر دنده ها به صورت مصنوعی نمایش داده می شود اما در اصل نحوه کار این مدل جعبه دنده ها بدون تعویض دنده است. همچنین مصرف سوخت در مدل های سی وی تی به مراتب پایین تر از دیگر انواع جعبه دنده های اتوماتیک است.

معرفی اجزای گیربکس CVT

اجزای اصلی این نوع از جعبه دنده های اتوماتیک عبارتند از یک پولی ورودی که به عنوان محرک شناخته می شود و یک پولی خروجی که به عنوان متحرک شناخته شده و در نهایت یک تسمه که می تواند از نوع فلزی مخصوص و یا پلاستیکی باشد.

نحوه عملکرد گیربکس CVT

در گیربکس سی وی تی به جای چرخ دنده های مختلف، از دو فولی  مخروطی استفاده شده که توسط یک تسمه یا زنجیر به یکدیگر متصل شده اند، یکی از این فولی های مخروطی نیروی موتور را دریافت کرده و از طریق تسمه به فولی خروجی گیربکس منتقل میکند، در واقع در داخل این نوع گیربکس ها یک فولی نقش محرک را دارد و نیروی موتور به آن منتقل می شود و فولی دیگر متحرک است که نیرو را به چرخ ها منتقل کند، ضرایب این مدل گیربکس ها اما با تغییر موقعیت این دو فولی مخروطی نسبت به یکدیگر مدام در حال تغییر است به صورتی که با نزدیک شدن بخش مخروطی فولی ها به یکدیگر یا دور شدن آنها از یکدیگر محل چرخش تسمه بر روی چرخ دنده بزرگ یا کوچکتر می شود تا بجای تعدادی ضریب محدود، بی نهایت ضریب دنده داشته باشیم تا گیربکس بتواند برای هر موقعیتی ضریب مناسب را بوجود آورد. (برای درک بهتر این موضوع، ویدئوی تغییرات ضرایب دنده جعبه دنده CVT را مشاهده کنید)

معرفی انواع گیربکس CVT

این مدل از جعبه دنده اتوماتیک دارای انواع مختلفی است که البته از بسیاری از آنها بسیار کم استفاده می شود. به صورت کلی از انواع آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. جعبه دنده CVT معمولی
2. جعبه دنده سی وی تی چنبره‌ای
3. گیربکس CVT مخروطی
4. جعبه دنده CVT هیدرواستاتیک
5. جعبه دنده سی وی تی الکتریکی
6. گیربکس CVT سیاره‌ای

مزایای گیربکس CVT

جعبه دنده های CVT مزایایی دارند که باعث گسترش آن ها در صنعت خودروسازی شده و به خصوص در خودرو های شهری و اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، اولین ویژگی مثبت گیربکس CVT کاهش قابل ملاحظه مصرف سوخت است. خودرویی که به این نوع گیربکس مجهز است همواره با دور موتور ایده آل حرکت می کند و در هنگام حرکت در سرعت های بالا، دور موتور آن در پایین ترین حد ممکن قرار می گیرد و به همین علت مصرف سوخت آن کمتر از خودرویی مشابه با گیربکس AT خواهد بود. به غیر از این، گیربکس CVT وزن کمتری از گیربکس AT دارد و خود این کاهش وزن در کاهش مصرف سوخت موثر است.

همچنین، گیربکس CVT رانندگی بسیار نرم و بدون تنشی را برای خودرو به ارمغان می آورد. از آنجایی که در این گیربکس عمل تعویض دنده به شکل رایج وجود ندارد و ضرایب به طور پیوسته در حال تغییرند، شوک و تکان ناشی از تعویض دنده در گیربکس AT دیگر در اینجا وجود ندارد و خودرو همیشه به نرمی حرکت می کند.

در نهایت، گیربکس CVT همواره بهینه ترین دور موتور را برای رانندگی انتخاب می کند که این موضوع بجز مصرف سوخت در شتاب گیری ثانویه خودرو نیز تاثیر مثبتی دارد؛ همانطور که می دانید موتور خودرو همیشه حداکثر توان تولیدی خود را در اختیار ندارد و فقط در موتور های بالا به آن دست می یابد. در خودرو های مجهز به گیربکس های معمولی دنده تا مرز کات آف پر شده و سپس با تعویض دنده دور موتور افت می کند و در نتیجه با هر بار تعویض دنده یک افت شتاب در خودرو احساس می شود. اما در خودرو های مجهز به گیربکس CVT در هنگام شتاب گیری گیربکس همواره دور موتور را در بالاترین حد ممکن خود نگه می دارد و در نتیجه خودرو همواره با حداکثر قدرت تولیدی موتور خود در حال شتاب گیری است و می توان گفت که خودروی مجهز به گیربکس CVT، شتاب ثانویه بهتری از همان خودرو با گیربکس AT دارد.

معایب گیربکس CVT

گیربکس CVT با وجود مزایای فراوان، به همان نسبت معایبی هم دارد که باعث شده تا نتواند در میان تمام خودرو ها فراگیر شود.

اولین نکته منفی ای که در هنگام رانندگی با یک خودروی مجهز به CVT احساس خواهید کرد بی هیجانی و خسته کننده بودن رانندگی است. رانندگی نرم و یکنواخت CVT شاید در منظر خریدارانی که علاقه ای به رانندگی اسپرت ندارد و آرامش را ترجیح می دهند جذاب باشد اما قطعا برای افرادی که به دنبال لذت رانندگی اند مسئله جالب توجهی نخواهد بود.

دومین نکته منفی درباره گیربکس های CVT، شتاب اولیه ضعیف خودروی مجهز به این گیربکس است. در بخش مزایا گفتیم که گیربکس CVT به علت ثابت نگه داشتن دور موتور در مرز کات آف و استفاده دائمی از حداکثر اسب بخار موتور باعث بهبود قابل توجه شتاب ثانویه می شود. اما ساختار ضریب متغیر و پیوسته این گیربکس باعث می شود تا خودرو برای رسیدن به دور موتور نهایی و استفاده از حداکثر توان خود احتیاج به زمان نسبتا زیادی داشته باشد و در نتیجه، شتاب اولیه خودرو دچار ضعف مشهودی می شود.

البته قابل ذکر است که برخی خودروسازان برای پوشش دادن این ایرادات اقدام به ایجاد حالت تیپ ترونیک برای گیربکس CVT می کنند. در حالت تیپ ترونیک، گیربکس CVT به طور مثال 6 ضریب دنده ثابت را برای خود تعریف می کند و تلاش می کند با تغییر ضرایب، تا حد زیادی حس رانندگی با یک گیربکس AT را شبیه سازی کند. این مسئله تا حدودی مشکلات مربوط به شتاب اولیه و همچنین بی هیجان بودن رانندگی را رفع می کند اما قادر به از بین بردن کامل این مشکلات نیست.

سومین نکته منفی درباره گیربکس های CVT، سر و صدای زیاد آن ها است. این گیربکس ها به علت ساختار متفاوتی که دارند نوع صدایی که تولید می کنند متفاوت از گیربکس های AT عادی است و هنگام رانندگی با آن ها به وضوح صدای بلند و ادامه داری را خواهید شنید که در برخی موارد حتی تبدیل به ناله کردن نیز می شود. همچنین هنگامی که این گیربکس ها داغ می کنند سر و صدا و ناله آن ها حتی بیشتر از قبل می شود که ممکن است برای برخی رانندگان آزار دهنده باشد.

چهارمین نکته منفی گیربکس های CVT، تعمیرات آن ها است. گیربکس های CVT به علت تفاوت ساختاری با گیربکس های معمولی نحوه تعمیر متفاوتی هم دارند و پیدا کردن مکانیک ماهری که در تعمیر این گیربکس ها تخصص داشته باشد مقداری دشوار است. به جز این، قطعات این گیربکس ها نیز گران قیمت است و تعمیر کردن آن ها هزینه گزافی بر روی دست شما خواهد گذاشت.

به عنوان نکته آخر می توان گفت که گیربکس های CVT توان تحمل کردن گشتاور بالا را ندارد و به همین علت از آن ها روی خودرو های با موتور قدرتمند استفاده نمی شود. البته نمی توان این مسئله را چندان جزو نکات منفی به حساب آورد زیرا که اصولا هدف استفاده از این گیربکس ها کاهش مصرف سوخت و ایجاد نرمی هنگام رانندگی است که این مسئله اهمیت چندانی در یک خودروی قدرتمند ندارد.

لیست برخی از خودروهای مجهز به گیربکس CVT

کیا: فورته (سراتو)، ریو، سلتوس، سول

لکسوس: ES 300h، NX 300h، RX 450h، RX 450hL، UX 250h

لینکلن: Corsair Grand Touring (PHEV)

میتسوبیشی: Mirage، Mirage G4، Outlander PHEV، Outlander Sport

نیسان: آلتیما، کیکس، ماکسیما، مورانو، NV200، روگ، روگ اسپرت، سنترا، ورسا

سوبارو: Ascent، Crosstrek، Crosstrek Hybrid (PHEV)، Forester، Impreza، Legacy، Outback

تویوتا: آوالون هیبریدی، C-HR، کمری هیبریدی، کرولا، کرولا هیبریدی، هایلندر هیبریدی، پریوس، پریوس پرایم (PHEV)، راو4 هیبریدی، راو4 پرایم (PHEV)، سینا، ونزا

نکات نگهداری از گیربکس CVT

نگهداری از جعبه دنده هایCVT به مانند سایر گیربکس های اتوماتیک نیازمند رعایت نکات مشخصی است که در صورت انجام آن ها عمر مفید گیربکس افزایش می یابد و هزینه های نگهداری در دراز مدت بسیار کمتر می شوند.

نکات اولیه مشترک با تمام گیربکس های اتوماتیک است؛

• برای شروع حرکت با شتاب بالا از گاز دادن در حالت N و سپس قرار دادن دنده روی D خودداری کنید.
• هنگام حرکت از خلاص کردن خودرو و حرکت با N اجتناب کنید، این کار هیچ کمکی به کاهش مصرف سوخت خودرو نخواهد کرد و تنها باعث کاهش عمر گیربکس خواهد شد.
• در هنگام توقف های کوتاه زیر 1 دقیقه نیز توصیه می شود گیربکس را خلاص نکنید و فقط برای توقف های بالای 1 دقیقه دنده را به حالت N ببرید.
• نهایتا، در هنگام پارک کردن ابتدا خودرو را خلاص کنید و سپس ترمز دستی را بکشید تا وزن خودرو روی ترمز دستی بیفتد و سپس دنده را به P منتقل کنید.

به جز این موارد، چک کردن سطح روغن گیربکس و تعویض آن در موعد مقرر نیز بسیار مهم است. قابل ذکر است که جعبه دنده های CVT حساسیت بیشتری به روغن دارند و توصیه می شود که حتما از روغن گیربکس با کیفیت و دارای گرید استاندارد ذکر شده در دفترچه خودرو در آن استفاده کنید.

جمع بندی

در نهایت، تنها نکته خاصی که درباره نگهداری از گیربکس CVT می توان گفت، این است که این گیربکس ها در رانندگی های طولانی مخصوصا با ظرفیت کامل خودرو و تحت فشار احتمال داغ کردن دارند و بهتر است در صورت بروز این اتفاق، با کاهش سرعت و یا توقف کردن به گیربکس فرصت استراحت بدهید تا دمای آن به حالت نرمال برگردد.