Przekładnia bezstopniowa - Continuously variable transmission

CVT na kole pasowym

Przekładnia bezstopniowa ( CVT ) jest automatyczną skrzynią biegów , która może zmienić płynnie przez ciągły zakres przełożeń przekładni . Kontrastuje to z innymi przekładniami, które zapewniają ograniczoną liczbę przełożeń w stałych krokach. Elastyczność CVT z odpowiednim sterowaniem może pozwolić silnikowi pracować ze stałą prędkością obrotową, podczas gdy pojazd porusza się z różnymi prędkościami.

CVT są używane w samochodach , traktorach , skuterach , skuterach śnieżnych i sprzęcie do robót ziemnych .

Najpopularniejszy typ CVT wykorzystuje dwa koła pasowe połączone paskiem lub łańcuchem ; jednak czasami stosowano również kilka innych projektów.

Rodzaje

Oparty na kołach pasowych

CVT z napędem pasowym do skutera
Napęd łańcuchowy PIV
CVT w kombajnie Claas Mercator . Efektywną średnicę koła pasowego zmienia się poprzez popychanie dwóch stożkowych tarcz do siebie lub od siebie.

Najpopularniejszy typ CVT wykorzystuje pasek klinowy, który biegnie pomiędzy dwoma kołami pasowymi o zmiennej średnicy. Koła pasowe składają się z dwóch połówek w kształcie stożka, które poruszają się razem i od siebie. Pasek klinowy biegnie pomiędzy tymi dwiema połówkami, więc efektywna średnica koła pasowego zależy od odległości między dwiema połówkami koła pasowego. Przekrój pasa w kształcie litery V powoduje, że na jednym kole pasowym jedzie wyżej, a na drugim niżej; dlatego przełożenie przekładni jest regulowane przez przesunięcie dwóch krążków jednego krążka bliżej siebie, a dwóch krążków drugiego krążka dalej od siebie.

Ponieważ odległość między kołami pasowymi a długość pasa nie zmienia się, oba koła pasowe muszą być wyregulowane (jedno większe, drugie mniejsze) jednocześnie, aby utrzymać odpowiednie napięcie paska. Proste przekładnie CVT łączące koło pasowe z napędem odśrodkowym z napędzanym kołem pasowym ze sprężyną często wykorzystują naprężenie paska w celu wykonania odpowiednich regulacji w napędzanym kole pasowym. Pasek klinowy musi być bardzo sztywny w kierunku osiowym koła pasowego, aby wykonywać tylko krótkie ruchy promieniowe podczas wsuwania i wysuwania koła pasowego.

Promieniowa grubość paska jest kompromisem pomiędzy maksymalnym przełożeniem a momentem obrotowym. Wzmocnione stalą pasy klinowe są wystarczające do zastosowań o małej masie i niskim momencie obrotowym, takich jak pojazdy użytkowe i skutery śnieżne, ale zastosowania o większej masie i momencie obrotowym, takie jak samochody, wymagają łańcucha. Każdy element łańcucha musi mieć boki stożkowe, które pasują do koła pasowego, gdy taśma biegnie po najbardziej zewnętrznym promieniu. Gdy łańcuch wsuwa się w koła pasowe, powierzchnia styku maleje. Ponieważ powierzchnia styku jest proporcjonalna do liczby elementów, pasy łańcuchowe wymagają wielu bardzo małych elementów.

Konstrukcja z napędem pasowym zapewnia około 88% sprawności, która, choć niższa niż w przypadku manualnej skrzyni biegów, może być skompensowana poprzez umożliwienie pracy silnika na najbardziej efektywnych obrotach, niezależnie od prędkości pojazdu. Gdy moc jest ważniejsza niż ekonomia, przełożenie przekładni CVT można zmienić, aby umożliwić silnikowi obracanie się z prędkością, przy której wytwarza największą moc.

W przekładni CVT opartej na łańcuchu liczne elementy łańcucha są rozmieszczone wzdłuż wielu warstw stalowych ułożonych jedna na drugiej, z których każda jest wystarczająco cienka, aby można ją było łatwo zginać . Gdy część pasa jest owinięta wokół koła pasowego, boki elementów tworzą powierzchnię stożkową. W stosie taśm każda taśma odpowiada nieco innemu przełożeniu napędu, a zatem taśmy ślizgają się po sobie i wymagają odpowiedniego smarowania . Na koła pasowe nakładana jest dodatkowa warstwa smaru. Folia musi być wystarczająco gruba, aby zapobiec bezpośredniemu kontaktowi między bloczkiem a łańcuchem, ale wystarczająco cienka, aby nie marnować energii, gdy każdy element łańcucha w nią wchodzi.

Niektóre przekładnie CVT przenoszą moc na wyjściowe koło pasowe poprzez naprężenie paska (siła „ciągnąca”), podczas gdy inne wykorzystują ściskanie elementów łańcucha (gdzie wejściowe koło pasowe „popycha” pasek, który z kolei popycha wyjściowe koło pasowe).

Napędy łańcuchowe o dodatniej nieskończoności (PIV) różnią się tym, że łańcuch pozytywnie blokuje się ze stożkowymi kołami pasowymi, osiąga się to dzięki stosowi wielu małych prostokątnych płytek w każdym ogniwie łańcucha, które mogą przesuwać się niezależnie z boku na bok, te płytki może być dość cienki, o grubości około milimetra. Stożkowe koła pasowe mają promieniowe rowki, rowek po jednej stronie koła pasowego spotyka się z grzbietem po drugiej stronie, dzięki czemu płyty ślizgowe są popychane tam i z powrotem, aby dostosować się do wzoru, skutecznie tworząc zęby o prawidłowym skoku po ściśnięciu między koła pasowe. Ze względu na powierzchnie blokujące ten typ napędu może przenosić znaczny moment obrotowy i dlatego jest szeroko stosowany w zastosowaniach przemysłowych, jednak maksymalna prędkość jest znacznie niższa niż w przypadku innych przekładni CVT opartych na kołach pasowych. Płyty ślizgowe będą się powoli zużywać przez lata użytkowania, dlatego płyty są dłuższe niż jest to konieczne, co pozwala na większe zużycie, zanim łańcuch będzie musiał zostać odnowiony lub wymieniony. Wymagane jest ciągłe smarowanie, dlatego obudowa jest zwykle częściowo wypełniona olejem.

Toroidalny

Toroidalny CVT zastosowany w Nissanie Cedric (Y34)

Toroidalne przekładnie CVT stosowane w Nissanie Cedric (Y34) składają się z szeregu tarcz i rolek. Dyski można zobrazować jako dwie prawie stożkowe części ułożone punkt do punktu, z bokami wypukłymi tak, że dwie części mogą pasować do środkowego otworu torusa . Jedna płyta to wejście, a druga to wyjście. Pomiędzy tarczami znajdują się rolki, które zmieniają przełożenie i przenoszą moc z jednej strony na drugą. Gdy osie rolek są prostopadłe do osi tarcz, efektywna średnica jest taka sama dla tarcz wejściowych i wyjściowych, co daje przełożenie 1:1. W przypadku innych przełożeń rolki obracają się wzdłuż powierzchni tarcz tak, że stykają się z tarczami w punktach o różnych średnicach, co daje przełożenie inne niż 1:1.

Zaletą toroidalnej przekładni CVT jest zdolność do wytrzymywania wyższych obciążeń momentem obrotowym niż przekładnia CVT oparta na kole pasowym. W niektórych systemach toroidalnych kierunek ciągu można odwrócić w CVT, eliminując potrzebę zewnętrznego urządzenia zapewniającego bieg wsteczny.

Zapadkowy

Zapadkowy CVT wykorzystuje szereg jednokierunkowych sprzęgieł lub mechanizmów zapadkowych, które korygują i sumują tylko ruch „do przodu”. Charakterystyki włącz-wyłącz typowej zapadki oznaczają, że wiele z tych konstrukcji nie działa w sposób ciągły (tzn. technicznie nie jest to CVT), ale w praktyce istnieje wiele podobieństw w działaniu, a zapadkowy CVT jest w stanie wytworzyć zerową moc wyjściową prędkość z dowolnej prędkości wejściowej (zgodnie z bezstopniową skrzynią biegów). Przełożenie napędu jest regulowane poprzez zmianę geometrii łącznika w elementach oscylujących tak, że sumaryczna maksymalna prędkość łącznika jest regulowana, nawet gdy średnia prędkość łącznika pozostaje stała.

Przekładnie CVT z zapadką mogą przenosić znaczny moment obrotowy, ponieważ ich tarcie statyczne faktycznie wzrasta w stosunku do momentu obrotowego, więc poślizg jest niemożliwy w prawidłowo zaprojektowanych systemach. Sprawność jest ogólnie wysoka, ponieważ większość tarcia dynamicznego jest spowodowana bardzo niewielkimi zmianami prędkości przejściowych sprzęgła. Wadą zapadkowych przekładni CVT są drgania spowodowane kolejnymi zmianami prędkości wymaganymi do przyspieszenia elementu, który musi zastąpić poprzednio działający i zwalniający element przenoszący moc.

Terminy Zasada konstrukcja z przed 1930 roku, z oryginalna konstrukcja przeznaczona do konwersji ruchu obrotowego na ruch oscylacyjny i powrót do ruchu obrotowego za pomocą sprzęgła rolkowych. Konstrukcja ta pozostaje w produkcji od 2017 roku, do użytku z wolnoobrotowymi silnikami elektrycznymi. Przykład prototypu jako przekładnia rowerowa został opatentowany w 1994 roku. Zasada działania projektu zapadkowego CVT, wykorzystującego mechanizm jarzma Scotch do przekształcania ruchu obrotowego w ruch oscylacyjny i niekołowych kół zębatych w celu uzyskania jednolitego stosunku wejściowego do wyjściowego, została opatentowana w 2014 roku .

Hydrostatyczna/hydrauliczna

Hydrostatyczna przekładnia CVT stosowana w motocyklu Honda DN-01

Hydrostatyczne CVT wykorzystują pompę o zmiennej wydajności i silnik hydrauliczny ; w ten sposób przekładnia przekształca ciśnienie hydrauliczne na obrót wału wyjściowego. Nazwa, choć nadużywa terminu hydrostatyczny , odróżnia te przekładnie, które wykorzystują pompy wyporowe , od sprzęgieł hydrokinetycznych, takich jak przemienniki momentu obrotowego, które wykorzystują pompy rotodynamiczne do przenoszenia momentu obrotowego.

Zaletami hydrostatycznych CVT są:

  • ich skalowalność do dowolnego momentu obrotowego, jaki może osiągnąć silnik hydrauliczny.
  • przeniesienie mocy na piastę koła za pomocą elastycznych przewodów, co pozwala na bardziej elastyczny układ zawieszenia i upraszcza konstrukcję pojazdów przegubowych z napędem na wszystkie koła .
  • płynne przejście przez wszystkie prędkości do przodu i do tyłu, które można kontrolować za pomocą jednej dźwigni.
  • dowolnie powolne pełzanie przy pełnym momencie obrotowym, co pozwala na precyzyjny ruch pojazdu.
  • możliwość zapewnienia kontroli prędkości dla innych elementów hydraulicznych, takich jak cylindry hydrauliczne .

W porównaniu z przekładniami zębatymi, hydrostatyczne przekładnie CVT są na ogół droższe, ale w maszynach, które już wykorzystują hydrauliczne przeniesienie mocy, dodatkowa złożoność i koszt są mniej znaczące. Podobnie jak w przypadku większości przekładni napędzanych hydraulicznie, przenoszenie wysokiego momentu obrotowego przez dłuższy czas wymaga chłodzenia płynu hydraulicznego.

Zastosowania hydrostatycznych CVT obejmują sieczkarnie , kombajny zbożowe , małe ładowarki kołowe / gąsienicowe / ze sterowaniem burtowym , ciągniki gąsienicowe i walce drogowe . Jeden przykład rolniczy, wyprodukowany przez AGCO , dzieli moc między hydrostatyczne i mechaniczne przeniesienie na wał wyjściowy za pomocą przekładni planetarnej w kierunku jazdy do przodu (w odwrotnej kolejności przeniesienie mocy jest w pełni hydrostatyczne); zmniejsza to obciążenie hydrostatycznej części przekładni w kierunku do przodu, przenosząc znaczną część momentu obrotowego przez bardziej wydajne stałe koła zębate.

Wariant o nazwie Integrated Hydrostatic Transaxle (IHT) wykorzystuje pojedynczą obudowę zarówno dla elementów hydraulicznych, jak i elementów redukcji biegów i jest stosowany w niektórych miniciągnikach i kosiarkach samojezdnych .

W motocyklu cruiser Honda DN-01 z lat 2008-2010 zastosowano hydrostatyczną przekładnię CVT w postaci osiowej pompy tłokowej o zmiennym wydatku z tarczą skośną o zmiennym kącie .

Japoński czołg Type 10 wykorzystuje hydrauliczną przekładnię mechaniczną.

Elektryczny

Komatsu 930E wozidło z napędem elektrycznym

Elektryczne CVT, stosowane w seryjnych hybrydowych pojazdach elektrycznych (SHEV), składają się z trzech lub czterech głównych elementów. Są to źródło zasilania, generator , silnik elektryczny i akumulator . Podstawowa zasada elektrycznej CVT jest analogiczna do hydrostatycznej CVT w tym, że źródło zasilania napędza generator elektryczny, podczas gdy silnik jest połączony z wałem wyjściowym – generator i silnik są połączone obwodem elektrycznym. W przeciwieństwie do hydrostatycznej przekładni CVT, dodanie zestawu akumulatorów może zgromadzić nadmiar energii, która normalnie byłaby marnowana podczas pracy pojazdu.

Można łatwo argumentować, że generator zasilający silnik poprzez rodzaj elektronicznej regulacji prędkości stanowiłby przekładnię bezstopniową. Przekładnie elektryczne mają tę zaletę, że są bardzo elastyczne w rozplanowaniu, ponieważ generator można umieścić w dowolnej odległości lub w dowolnej orientacji względem silnika. Co więcej, wszelka generowana nadwyżka mocy może być magazynowana w akumulatorach i pobierana, gdy wystąpią duże obciążenia. Są jednak ciężkie i nieefektywne; sprawność typowego generatora lub silnika wynosi tylko 75% do 80%, a połączenie dwóch daje sprawność tylko 56% do 64%. Ogranicza to ich zastosowanie do sytuacji, w których nie można zastosować innych rodzajów transmisji.

Ten układ seryjny jest standardem dla ciężkich pojazdów. Lokomotywy spalinowe i niektóre statki (a ostatnio także hybrydowe samochody elektryczne ) wykorzystują takie układy napędowe. Elektryczne przekładnie CVT dobrze sprawdzają się w sytuacjach, w których źródło zasilania i miejsca obciążenia uniemożliwiają bezpośredni napęd mechaniczny i gdy konieczne jest dokładne przenoszenie dużej mocy.

Schemat EVT jako części układu napędowego pojazdu

Ponadto, Electric Variable Transmission (EVT), której nie należy mylić z elektrycznymi przekładniami zmiennymi w niektórych samochodach hybrydowych, jest „w pełni elektromagnetyczną przekładnią bezstopniową, która zapewnia dwa dodatkowe porty elektryczne dla funkcji hybrydowej”, opracowaną przez Electrical Variable Transmission BV . Składa się z dwóch koncentrycznych wirników osadzonych w konwencjonalnym stojanie . Ten typ CVT jest bardzo rzadki, a jeden przykład jest testowany na Uniwersytecie w Gandawie . Zalety tego EVT obejmują jego wielozadaniowość (służący jako silnik hybrydowy lub CVT), wyższa projektowana wydajność i konstrukcja bezobsługowa bez smarowania, uszczelniania lub zaworów, wymagająca jedynie konserwacji pierścieni ślizgowych. Brak mechanicznego połączenia między silnikiem a kołami skutkuje również ochroną przed przeciążeniem i tłumieniem drgań.

Stożek

Evans o zmiennej prędkości wałka pośredniego

Stożkowy CVT zmienia przełożenie napędu, przesuwając koło lub pas wzdłuż osi jednej lub więcej stożkowych rolek. Najprostszy typ stożka CVT, wersja z pojedynczym stożkiem, wykorzystuje koło, które porusza się wzdłuż nachylenia stożka, tworząc różnice między wąską i szeroką średnicą stożka.

Niektóre konstrukcje stożkowe CVT wykorzystują dwie rolki. W 1903 roku William Evans i Paul Knauf złożyli wniosek patentowy na przekładnię bezstopniową wykorzystującą dwa równoległe stożkowe wałki skierowane w przeciwnych kierunkach i połączone pasami, które można przesuwać wzdłuż stożków w celu zmiany przełożenia. Wał pośredni o zmiennej prędkości Evans, wyprodukowany w latach 20. XX wieku, jest prostszy — dwie rolki są ułożone z małą szczeliną o stałej szerokości między nimi, a położenie skórzanego sznurka biegnącego między rolkami określa przełożenie.

Inny typ stożka CVT istnieje jako „Warko”, który wykorzystuje kilka mniejszych stożków wejściowych ułożonych wokół większego stożka wyjściowego. Moc jest przekazywana poprzez tarcie pomiędzy stożkami, a liczba stożków wejściowych jest określona przez próg momentu obrotowego przekładni. Przekroju stożka wyjściowego jest lekko wypukła, o mniejszej krzywiźnie, niż te, z lekko wklęsłymi wejściowych czopków. Współczynnik przełożenia zmienia się poprzez przechylanie osi stożków wejściowych tak, że stykają się ze stożkiem wyjściowym w innym punkcie wzdłuż jego osi.

Epicykliczny

W epicyklicznej CVT (zwanej również planetarną CVT) przełożenie jest zmieniane przez przechylanie osi sferycznych rolek, aby zapewnić różne promienie styku, które z kolei napędzają dyski wejściowe i wyjściowe. Jest to w zasadzie podobne do toroidalnych przekładni CVT. Wersje produkcyjne obejmują Toyotę e-CVT (która zadebiutowała w Toyocie Prius z 1997 roku ) oraz CVT NuVinci.

Inne rodzaje

Przekładnie z tarczą cierną były używane w kilku ciągnikach i małych lokomotywach zbudowanych na początku XX wieku . Stosowane obecnie w odśnieżarkach przekładnie te składają się z dysku wyjściowego, który porusza się po powierzchni dysku wejściowego, po którym się toczy. Gdy dysk wyjściowy jest ustawiony w pozycji równej jego własnemu promieniowi, wynikowy współczynnik napędu wynosi 1:1. Współczynnik napędu można ustawić na nieskończoność (tj. stacjonarny dysk wyjściowy), przesuwając dysk wyjściowy na środek dysku wejściowego. Kierunek wyjścia można również odwrócić, przesuwając dysk wyjściowy poza środek dysku wejściowego. Przekładnia we wczesnych lokomotywach Plymouth działała w ten sposób, podczas gdy w ciągnikach wykorzystujących tarcze cierne zakres prędkości wstecznych był zwykle ograniczony.

Wciąż opracowywany magnetyczny CVT przenosi moment obrotowy za pomocą bezstykowego sprzęgła magnetycznego. W konstrukcji zastosowano dwa pierścienie magnesów trwałych z pierścieniem ze stalowych nabiegunników pomiędzy nimi w celu stworzenia przekładni planetarnej za pomocą magnesów. Twierdzi się, że zmniejsza zużycie paliwa o 3 do 5 procent w porównaniu z systemem mechanicznym.

Przekładnie bezstopniowe

Schemat IVT

Niektóre przekładnie CVT mogą również działać jako przekładnia bezstopniowa (IVT), która oferuje nieskończony zakres niskich biegów (np. poruszanie się pojazdu do przodu z nieskończenie małą prędkością). Niektóre IVTs zapobiec backdriving (gdzie wał wyjściowy może się swobodnie obracać, jak transmisji samochodowego neutralnym) ze względu na zapewnienie wysokiego momentu backdriving. Inne IVT, takie jak zapadkowe, umożliwiają swobodny obrót wału wyjściowego. Typy CVT, które mogą działać jako IVT, obejmują epicykliczne, tarciowe i zapadkowe CVT.

W epicyklicznym IVT powstają nieskończenie niskie przełożenia napędu, gdy prędkość obrotowa wału wyjściowego jest równa różnicy między dwiema innymi prędkościami w CVT. W tej sytuacji CVT działa jako regulator prędkości obrotowej dowolnego z trzech rotatorów układu przekładni planetarnej. Ponieważ dwa z rotatorów są wejściem i wyjściem regulatora, przekładnię CVT można skonfigurować tak, aby prędkość wyjściowa wynosiła zero dla dowolnej prędkości wejściowej. Prędkość wejściowa CVT jest zawsze taka sama jak silnika, nawet gdy prędkość wyjściowa wynosi zero.

Początki

W 1879 roku Milton Reeves wynalazł przekładnię CVT (nazywaną wówczas przekładnią o zmiennej prędkości ) do użytku w tartaku. W 1879 Reeves zaczął montować tę skrzynię biegów w swoich samochodach, a Reeves CVT był również używany przez kilku innych producentów.

W motocyklu Zenith Gradua 6 KM z 1911 r. zastosowano CVT Gradua oparte na kole pasowym . Rok później, Rudge-Whitworth Multigear został wydany z podobnym, ale ulepszonym CVT. Inne wczesne samochody, w których używano CVT, to małe trójkołowe rowery Davida z lat 1913-1923 zbudowane w Hiszpanii, Clyno z 1923 r. Zbudowane w Wielkiej Brytanii i sedan Constantinesco z 1926 r. Zbudowane w Wielkiej Brytanii

Aplikacje

Samochody

2000-obecnie Toyota K CVT

Pierwszym masowo produkowanym samochodem, w którym zastosowano CVT, był DAF 600 z 1958 roku z Holandii . Jego przekładnia Variomatic była używana w kilku pojazdach zbudowanych przez DAF i Volvo do lat 80. XX wieku.

Druga generacja Forda Fiesty z 1987 roku i pierwszej generacji Fiata Uno stały się pierwszymi samochodami wyposażonymi w przekładnie CVT z opasaniem stalowym (w przeciwieństwie do mniej wytrzymałej konstrukcji DAF z opasaniem gumowym). Transmisji Multitronic opracowano Ford, Van Doorne'a i Fiat, przy pracy na transmisję zaczynającą się od 1976 roku.

Również w 1987 roku, ECVT został wprowadzony jako opcjonalna skrzynia biegów w Subaru Justy , produkcja została ograniczona do 500 sztuk miesięcznie ze względu na ograniczoną produkcję Van Doorne'a. W czerwcu tego roku dostawy wzrosły do ​​3000 miesięcznie, co skłoniło Subaru do udostępnienia CVT w samochodzie Rex kei . Subaru dostarczało również swoje CVT innym producentom (przykładem jest Nissan Micra z 1992 roku ).

Szósta generacja Honda Civic z 1996 roku wprowadziła oparty na kołach pasowych Multi Matic CVT, który zawierał konwerter momentu obrotowego, aby zapobiec pełzaniu na biegu jałowym .

W kolejnych latach zastosowanie CVT rozprzestrzeniło się na modele takie jak Nissan Cube z 1998 roku , Rover 25 z 1999 roku i Audi A6 z 1999 roku . Warunki marketingowe dla CVT obejmują „Lineartronic” (Subaru), „Xtronic” ( Jatco , Nissan, Renault ), INVECS-III ( Mitsubishi ), Multitronic ( Volkswagen , Audi), „Autotronic” ( Mercedes-Benz ) i „IVT” ( Hyundai , Kia ).

Nissan Cedric (Y34) z 1999 roku wykorzystywał toroidalny CVT — w przeciwieństwie do konstrukcji opartych na kołach pasowych stosowanych przez innych producentów — sprzedawany jako Nissan Extroid , który zawierał przemiennik momentu obrotowego. Nissan przeszedł następnie z przekładni toroidalnych na przekładnie CVT oparte na kołach pasowych w 2003 roku. Wersja przekładni CVT stosowana z silnikiem VQ35DE w Nissanie Altima czwartej generacji ma przenosić większe obciążenia momentu obrotowego niż inne przekładnie CVT pasowe.

Toyota Corolla (E210) 2019 jest dostępna z przekładnią CVT wspomaganą przez fizyczny „przekładnia rozruchowa” obok koła pasowego CVT. Przy prędkościach do 40 km/h (25 mil/h) mechanizm startowy jest używany w celu zwiększenia przyspieszenia i zmniejszenia obciążenia CVT. Powyżej tej prędkości skrzynia biegów przełącza się na CVT.

Kilka hybrydowych pojazdów elektrycznych — takich jak Toyota Prius, Nissan Altima i Ford Escape Hybrid — wykorzystuje elektryczne przekładnie o zmiennej prędkości (EVT) do kontrolowania udziału mocy z silnika elektrycznego i silnika spalinowego. Różnią się one od standardowych CVT tym, że oprócz silnika są napędzane silnikiem elektrycznym.

Samochody wyścigowe

W Stanach Zjednoczonych samochody wyścigowe Formuły 500 z otwartymi kołami używają CVT od wczesnych lat 70-tych. CVT zostały zakazane w Formule 1 w 1994 roku (wraz z kilkoma innymi systemami elektronicznymi i wspomaganiami jazdy) ze względu na obawy dotyczące eskalacji kosztów badań i rozwoju oraz utrzymania określonego poziomu zaangażowania kierowców w pojazdy.

Małe pojazdy

Wiele małych pojazdów, takich jak skutery śnieżne , wózki golfowe i skutery, korzysta z przekładni CVT, zwykle typu koła pasowego. CVT w tych pojazdach często wykorzystują gumowy pas o nierozciągliwym stałym obwodzie, wyprodukowany z różnych bardzo wytrzymałych i elastycznych materiałów, ze względu na prostotę mechaniczną i łatwość użytkowania, przewyższającą ich względną nieefektywność. Niektóre skutery wyposażone są w sprzęgło odśrodkowe , które pomaga podczas pracy na biegu jałowym lub ręcznego cofania skutera.

Motocykl terenowy Rokon RT340 TCR Automatic z 1974 roku został wyposażony w CVT skutera śnieżnego. Pierwszym quadem wyposażonym w CVT był Polaris Trail Boss w 1985 roku.

Sprzęt rolniczy i do robót ziemnych

Kombajny zbożowe wykorzystywały zmienne napędy pasowe już w latach 50. XX wieku. Wiele małych traktorów i samobieżnych kosiarek do domu i ogrodu wykorzystuje proste przekładnie CVT z paskiem gumowym. Hydrostatyczne CVT są bardziej powszechne w większych jednostkach. W operacjach koszenia lub zbioru CVT umożliwia regulację prędkości jazdy do przodu niezależnie od prędkości silnika; pozwala to operatorowi zwolnić lub przyspieszyć w razie potrzeby, aby dostosować się do zmian grubości plonu.

Hydrostatyczne przekładnie CVT są stosowane w małych i średnich urządzeniach rolniczych i do robót ziemnych. Ponieważ silniki w tych maszynach pracują zwykle ze stałą mocą wyjściową (w celu zapewnienia mocy hydraulicznej lub zasilania maszyn), straty sprawności mechanicznej są kompensowane przez zwiększoną sprawność operacyjną. Na przykład w sprzęcie do robót ziemnych skrócone są czasy wahadłowca przód-tył. Prędkość i moc wyjściowa CVT są wykorzystywane do kontrolowania prędkości jazdy, a czasem sterowania sprzętem. W tym ostatnim przypadku, wymagana różnica prędkości do kierowania sprzętem może być dostarczana przez niezależne przekładnie CVT, co pozwala na realizację sterowania bez kilku wad związanych z innymi metodami sterowania poślizgowego (takich jak straty podczas hamowania lub utrata siły pociągowej).

Traktory ogrodnicze Wheel Horse 875 i 1075 z 1965 r. były pierwszymi tego typu pojazdami wyposażonymi w hydrostatyczną skrzynię biegów CVT. W projekcie zastosowano pompę z tarczą krzywkową o zmiennym wydatku i przekładniowy silnik hydrauliczny o stałym wydatku połączone w jeden kompaktowy pakiet. Odwrotne proporcje osiągnięto poprzez odwrócenie przepływu pompy przez nadmierne centrowanie tarczy sterującej. Przyspieszenie zostało ograniczone i wygładzone dzięki zastosowaniu akumulatora ciśnienia i zaworów nadmiarowych umieszczonych pomiędzy pompą a silnikiem, aby zapobiec nagłym zmianom prędkości możliwym przy bezpośrednim sprzężeniu hydraulicznym. Kolejne wersje zawierały stałe silniki z tarczą krzywkową i pompy kulowe.

Fendt Vario 926 z 1996 roku był pierwszym ciągnikiem do dużych obciążeń wyposażonym w przekładnię IVT. To nie to samo, co hydrostatyczny CVT. Z tą przekładnią wyprodukowano ponad 100 000 ciągników.

Systemy wytwarzania energii

CVT są stosowane w samolotowych układach wytwarzania energii elektrycznej od lat pięćdziesiątych.

CVT z kołami zamachowymi są używane jako regulator prędkości pomiędzy silnikiem (np. turbiną wiatrową) a generatorem elektrycznym . Gdy silnik wytwarza wystarczającą moc, generator jest podłączony bezpośrednio do przekładni CVT, która służy do regulacji prędkości silnika. Gdy moc wyjściowa jest zbyt niska, generator jest odłączany, a energia jest magazynowana w kole zamachowym. Dopiero wtedy, gdy prędkość koła zamachowego jest wystarczająca, energia kinetyczna jest przekształcana w energię elektryczną, z przerwami, z prędkością wymaganą przez generator.

Inne zastosowania

Niektóre wiertarki i frezarki zawierają prosty system CVT z napędem pasowym do sterowania prędkością uchwytu , w tym modele Jet J-A5816 i J-A5818. W tym systemie efektywna średnica samych kół pasowych wału wyjściowego jest zmienna. Wejściowe koło pasowe połączone z silnikiem ma zwykle stałą średnicę (lub czasami z dyskretnymi krokami, aby umożliwić wybór zakresów prędkości). Operator reguluje prędkość wiertła za pomocą pokrętła, które kontroluje szerokość szczeliny między połówkami koła pasowego. Napinacz koło pasowe jest realizowany w przekładni pasowej podjęcia lub zwolnić luz w pasie jako prędkość jest zmieniana.

Wciągarki i wciągniki są również zastosowaniem CVT, szczególnie dla tych, które dostosowują przełożenie do oporu momentu obrotowego.

Rowery z przekładnią CVT odniosły ograniczony sukces komercyjny, a jednym z przykładów jest zakres przełożeń odpowiadający ośmiobiegowej manetki. Krótka przerzutka roweru pomagała podczas jazdy pod górę, ale zauważono, że CVT znacznie zwiększa wagę roweru.

Zobacz też

Bibliografia