Převodovky s plynulou změnou otáček, známé také jako variátory nebo CVT (Continuously Variable Transmission), představují alternativu ke klasickým automatickým a manuálním převodovkám. Jejich hlavní výhodou je teoreticky nekonečné množství převodových poměrů, což umožňuje plynulý přenos hnací síly bez skokových změn.
Přestože jsou variátory běžné například u skútrů, objevují se i v osobních automobilech, kde je prosazují automobilky jako Nissan nebo Subaru. Konstrukčně jsou CVT skříně relativně jednoduché. Tvoří je řetěz, který obíhá po dvou řemenicích. Nejedná se o obyčejné řemenice, ale o dva páry kuželových kol, která mezi sebou řetěz pevně svírají. Jelikož jsou kola tvarována do tvaru komolého kužele, je možné jejich přibližováním a oddalováním ovlivnit to, po jak velké kružnici bude řetěz obíhat, a tím řídit převodový poměr.
Přenos hnací síly mezi dvěma kuželovými koly je realizován třením. I přes dokonalé zpracování jednotlivých součástí zde stále dochází k jistému prokluzu řetězu, což způsobuje ztráty. Přenos třením je také nevýhodný z hlediska opotřebení. Z těchto důvodů se variátory příliš nehodí pro motory s vysokým točivým momentem ani pro auta s častou jízdou pod zátěží, například s přívěsem.
Princip fungování a výhody
Variátory jsou zcela běžné třeba u skútrů. U osobních automobilů jsou však méně časté. Některé automobilky je však prosazují a to i v Evropě. Příkladem je Nissan či Subaru. Co je tedy výhodou převodovek CVT? Třeba to, že nabízejí teoreticky nekonečně mnoho převodů. Navíc točivý moment se na kola přenáší plynule, tedy bez skokových změn. U klasické převodovky s pevně danými převody se při přeřazení na vyšších „kvalt“ zmenší síla na kolech a současně tím vzroste rychlost vozidla. Změna je ovšem skoková, takže vlastně při řazení dojde k přerušení toku hnací síly. U variátorů k ničemu takovému nedochází.
Při rozjezdu, kdy je zapotřebí největší převod, resp. tažná síla, je na primární řemenici nastaven nejmenší průměr. Jelikož má řemen pevnou délku, sekundární řemenice se sama nastaví na největší průměr. Tím je nastaven nejnižší možný převodový poměr a nejvyšší kroutící moment. Důležité je, aby v oblasti nejvyššího točivého momentu motoru byly během zrychlování otáčky motoru pokud možno stálé. Motor může při akceleraci držet konstantní otáčky, což je zásadní výhoda. Je tak možné vytočit agregát do oblasti, kde má nejlepší efektivitu a ty držet, dokud se auto nerozjede na požadovanou rychlost. Stejné je to při potřebě maximálního výkonu. Řidič tedy nemá přímý vliv na to, jak vysoké budou otáčky.
Variátor - automatická převodovka CVT | Princip, servis, problémy a životnost
Nejlepší vlastnosti vykazuje variátor při pomalé jízdě, většinou ve městě. V takovém režimu může být účinnější, než klasické manuální převodovky, případně „automaty“ s měničem momentu. Naopak při ustálené vyšší rychlosti, tedy kupříkladu na dálnici je jeho účinnost poměrně nízká. To zvyšuje spotřebu paliva. Například zážehový 2.4/131 kW v Suzuki Kizashi s CVT točí při 130 km/h jen 2000 min-1, což jsou hodnoty turbodieselů. Ve stoupání by však už motor neměl dost síly, což by vedlo ke zhoršení spotřeby. Převodovka proto upraví převodový poměr a zvýší otáčky motoru.
Konstrukce a typy variátorů
Převodovky CVT se konstruují jako třecí, převodové stupně se nastavují změnou průměrů rotačních částí přenášejících točivý moment mezi vstupním a výstupním hřídelem. V osobních automobilech se používají dva typy, variátorové a toroidní, přičemž drtivá většina patří do první kategorie. Éru masového nasazení cévétéček odstartoval v roce 1958 Variomatic použitý v malém automobilu DAF 600. Princip variátoru je však znám mnohem déle, popsal ho již Leonardo da Vinci v patnáctém století.
Variátor tvoří dvě řemenice s axiálně posuvným kuželovým kolem, mezi nimiž obíhá klínový řemen nebo řetěz. Jedna řemenice je spojena se vstupním hřídelem (primární), druhá s výstupním (sekundární). Oddalováním a přibližováním kuželů se mění průměr, který řemen opisuje, a tím i samotný převodový poměr. Při rozjezdu, kdy je zapotřebí největší převod, resp. tažná síla, je na primární řemenici nastaven nejmenší průměr. Jelikož má řemen pevnou délku, sekundární řemenice se sama nastaví na největší průměr. Zatímco potřebnou přítlačnou sílu primární řemenice vyvolává hydraulika, u sekundární kontrastní pružina.
Existují tři základní typy variátorů, z nichž každý má své vlastní charakteristické rysy a osobitosti provozu. Obecně možno vyčlenit variátory toroidní; a variátory poháněné řetězem (u modelů značky Audi se používá právě tento typ) a poháněné klínovým řemenem.
Variátor s kuželovým řemenem/řetězem
Převodový poměr se mění změnou vzdálenosti mezi kuželovými koly, která tvoří řemenice. Řetěz obíhá po dvou řemenicích, které jsou tvořeny dvěma páry kuželových kol. Přibližováním a oddalováním těchto kuželových kol se mění průměr, po kterém řetěz obíhá, a tím i převodový poměr.
Toroidní variátor
Tento typ variátoru používá místo řemenic a řemenu dva toroidní disky, jeden spojený se vstupním a druhý s výstupním hřídelem, mezi nimiž je kladka. Změna převodu se děje jejím naklápěním, čímž se mění bod dotyku kladky s toroidními disky.
Nevýhody a omezení
Přestože teoreticky vzato by auto vybavené variátorem mělo mít nejlepší zrychlení, v praxi tomu tak není. Příčinou jsou ztráty, způsobené přenosem hnací síly mezi dvěma kuželovými koly. Přenos je realizován třením. I pokud uděláte jednotlivé součástky převodu co možná nejlépe, pořád zde bude jistý prokluz řetězu. Přenos třením je také nevýhodný z hlediska opotřebení. Proto se variátory moc nehodí pro motory s vysokým točivým momentem. Současně nejsou příliš vhodné ani pro auta u nichž se předpokládá častá jízda s dodatečnou zátěží - nejčastěji s přívěsem.
Převodový rozsah CVT určují průměry řemenic, takže je limitovaný zástavbovými rozměry. Nová generace převodovky Xtronic CVT od Nissanu se ale může pochlubit rekordní hodnotou 7,3, a to díky dalšímu dvoustupňovému planetovému převodu vloženém do stávající jednoduché planetové převodovky. Tu má většina CVT, slouží však pouze k řazení zpětného chodu. Díky přídavném převodu mohli konstruktéři použít menší řemenice, přičemž sekundární není už ponořená v olejové lázni. Zmenšily se tak rozměry skříně i vnitřní ztráty.
Za nízkou popularitou CVT převodovek v Evropě ale stojí i její projev při jízdě. Lidem vadí neustálé kolísání otáček motoru a chování při plné akceleraci, kdy otáčky vyletí do oblasti maximálního výkonu. Výrobci proto přišli s možností ručního řazení, nejčastěji šesti až osmi přednastavených převodů, čímž se variátory přiblížily běžné samočinné převodovce. Ani skutečná spotřeba není v porovnání s konvenčními automaty o tolik nižší, často bývá dokonce horší.
CVT snesou v porovnání s planetovými automaty mnohem menší zatížení. Nejslabším článkem je řemen. V počátcích byly pryžové, dnes se nejčastěji používá ocelový řemen. Přestože tyto řemeny snesou až 250 N.m, variátorové převodovky se objevují většinou jen se zážehovými motory. Spojení se vznětovými motory je sporadické. Prokluzující řemeny už po 70 000 km přinutily Ford stáhnout převodovku Durashift z nabídky modelu C-Max s 1.6 TDCi. Právě převodovka Multitronic používající místo řemenu řetěz měla snést vysoké točivé momenty i šestiválcového turbodieselu. Bohužel zejména v kombinaci s chiptuningem ale znamenal vysoký točivý moment pro tuto převodovku postupnou zkázu řemenic. Ve značkovém servisu se opravy řeší výměnou za nový kus (cena asi 120 000 Kč), specializované servisy provedou podle stupně poškození nápravu asi za polovinu.
V případě poruchy variátoru motoristé musejí vynaložit nemalou finanční částku na opravu, a životnost u tohoto zařízení je rovněž poněkud nižší, než u konvenčních automatických převodovek.
V hybridních Toyotách s e-CVT převodovkou žádný variátor není. Přenos hnací síly a vzájemnou spolupráci jednotlivých motorů obstarává planetová převodovka. Charakter CVT se všemi přednostmi i nectnostmi má také převodovka v hybridních modelech Toyota Prius/Auris HSD. Přesto to není klasický variátor s třecím převodem. Základ ústrojí tvoří jednoduché planetové soukolí s jediným převodem. Díky přesnému řízení otáček spalovacího motoru a elektromotoru však dokáže tato převodovka pokrýt celé rychlostní spektrum vozidla.
tags: #variator #prevodovka #skripta