Τι είναι η μετάδοση CVT, πώς λειτουργεί, τι εξυπηρετεί;
Ανεξαρτήτως της κατηγορίας που ανήκουν, όλα τα σκούτερ έχουν κατασκευαστεί με βασική αρχή την ευκολία οδήγησης. Σε αυτό συνδράμει περισσότερο η αυτόματη λειτουργία τους, χωρίς την χρήση συμπλέκτη και αλλαγών σχέσεων σε μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων, γεγονός που αποτελεί και τη μεγαλύτερη διαφορά τους σε σχέση με τις μοτοσυκλέτες, τουλάχιστον όσον α φορά το κομμάτι του χειρισμού. Πώς όμως επιτυγχάνεται αυτή η λειτουργία; Κείμενο: Κώστας Γαμβρούλης
Ας ξεκινήσουμε με το πρόγονο όλων των δίτροχων, το ποδήλατο, μιας που η μετάδοσή του αποτελεί τον ευκολότερο τρόπο για να γίνουν κατανοητά κάποια βασικά πράγματα. Στο ποδήλατο, λοιπόν, η περιστροφική κίνηση που δημιουργείται από τα πόδια του αναβάτη, μεταφέρεται στον πίσω τροχό, μέσω ενός συστήματος γραναζιών και αλυσίδας.
Το μήκος της αλυσίδας είναι πάντα σταθερό και φυσικά δεν μεταβάλλεται, αυτό που μπορεί να αλλάξει όμως, τουλάχιστον στα ποδήλατα που φέρουν ταχύτητες, είναι το μέγεθος των γραναζιών, τόσο μπροστά όσο και πίσω.
Αν έχετε εμπειρία από την οδήγηση ποδηλάτου (θεωρούμε ότι έχετε) τότε γνωρίζετε εμπειρικά, χωρίς να χρειαστούν μαθηματικά και φυσική για να εξηγηθεί το γιατί, ότι μικρό γρανάζι μπροστά και μεγάλο πίσω, «ελαφραίνει» το πάτημα και αυτή η σχέση επιλέγεται για να καταφέρει κανείς να βγάλει ανηφόρες.
Το αντίστροφό, δηλαδή μεγάλο γρανάζι μπροστά και μικρό πίσω, «βαραίνει» το πάτημα στα πετάλια και αυτός ο συνδυασμός ταιριάζει σε κατηφορικά κομμάτια όπου θέλουμε να αναπτύξουμε ταχύτητα.
Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει στα σκούτερ, λοιπόν, με τη σχέση μετάδοσης να μεταβάλει τον λόγο της μέσω ενός συστήματος που ονομάζεται CVT (Continuously Variable Transmission). Η βασική αρχή είναι η ίδια με αυτή των ποδηλάτων, ωστόσο ο τρόπος που επιτυγχάνεται είναι αυτόματος και δεν συμπεριλαμβάνει γρανάζια και αλυσίδα.
Ο κυριότερος μηχανισμός του CVT είναι ένα σύστημα που αποτελείται από δύο ομοαξονικά τοποθετημένους κώνους με τις κορυφές τους αντικριστά.
Ο ένας εκ των δύο κώνων είναι σταθερά στερεωμένος σε έναν άξονα και ο δεύτερος έχει τη δυνατότητα παράλληλης κίνησης πάνω σε πλήμνες στον άξονα αυτό.
Με την κίνηση του ολισθαίνοντα κώνου δημιουργείται ένα μεταβλητού βάθους κενό ανάμεσα στους δύο κώνους, σχήματος V.
Τώρα, μέσα σε αυτό το χάσμα, βρίσκεται ένας ιμάντας. Όταν ο κινούμενος κώνος απομακρύνεται από το ζεύγος του, το κενό ανάμεσά τους γίνεται πιο βαθύ και ο ιμάντας υποχωρεί προς το κέντρο του περιστρεφόμενου άξονα, δηλαδή, για να χρησιμοποιήσουμε το παράδειγμα με το ποδήλατο, το «γρανάζι» μικραίνει σε διάμετρο.
Από την άλλη, όταν ο κινούμενος κώνος πλησιάζει το ζεύγος τους, το κενό ανάμεσά τους γίνεται πιο «ρηχό» και ο ιμάντας ωθείται προς την περιφέρεια, δηλαδή το «γρανάζι» μεγαλώνει σε διάμετρο.
Στα σκούτερ με CVT, υπάρχουν δύο τέτοια ζεύγη κώνων, το ένα παίρνει κίνηση ομοαξονικά από τον στρόφαλο του κινητήρα και το άλλο μεταδίδει την κίνηση στον πίσω τροχό.
Σε ό,τι αφορά τους μηχανισμούς που ελέγχουν την απόσταση των δυο κώνων μεταξύ τους, αυτοί διαφέρουν στο μπροστινό ζεύγος, σε σχέση με το πίσω.
Στο μπροστινό ζεύγος, που παίρνει κίνηση από το μοτέρ, η κινούμενη κωνική πλάκα φέρει ένα φυγοκεντρικό σύστημα ελέγχου. Υπάρχουν κύλινδροι ακτινικά τοποθετημένοι στην εξωτερική της πλευρά, οι οποίοι με την δύναμη της φυγόκεντρου εξωθούνται προς την περιφέρεια. Οι κύλινδροι αυτοί κινούνται μέσα σε αυλάκια με κεκλιμένη τη μία πλευρά, ενώ υπάρχει μια άλλη σταθερή επιφάνεια που τους συγκρατεί.
Όσο πιο έξω βρίσκονται οι κύλινδροι αυτοί, τόσο περισσότερο πιέζουν την κωνική πλάκα προς την άλλη, αυξάνοντας ουσιαστικά τη διάμετρο του ιμάντα στο μπροστινό αυτό ζεύγος. Το πίσω ζεύγος των κώνων είναι παθητικό, με την έννοια ότι η κινούμενη πλευρά του ελέγχεται απλά από ένα ελατήριο που της εφαρμόζει τάση ώστε να συγκλίνει με την σταθερή πλευρά.
Αν υποθέσουμε λοιπόν ότι ένα σκούτερ βρίσκεται σε χαμηλές στροφές, δεν εφαρμόζεται μεγάλη φυγόκεντρος στους κυλίνδρους του κινούμενου μέρος των μπροστινών κώνων, και έτσι η διάμετρος του ιμάντα σε αυτή την πλευρά είναι μικρή, δηλαδή μικρό «γρανάζι» στο παράδειγμα με το ποδήλατο.
Στο πίσω ζεύγος, το ελατήριο εφαρμόζει τάση στο κινούμενο μέρος το οποίο βρίσκεται στην πιο κοντινή του θέση σε σχέση με το άλλο, δηλαδή, μεγάλο «γρανάζι» με ποδηλατικούς όρους. Έχουμε λοιπόν μια σχέση μικρού «γραναζιού» μπροστά και μεγάλου πίσω, που αποτελεί και την ιδανική για εκκινήσεις, προσφέροντας μεγάλη ροπή σε χαμηλούς ρυθμούς περιστροφής.
Όταν το γκάζι ανοίξει και όσο αυξάνονται οι στροφές του κινητήρα, το φυγοκεντρικό σύστημα του μπροστινού ζεύγους των κώνων, αυξάνει σταδιακά την διάμετρο του ιμάντα, μεγαλώνει δηλαδή σε διάμετρο το «γρανάζι».
Στο πίσω ζεύγος συμβαίνει το εξής: από την στιγμή που ο ιμάντας έχει δεδομένο μέγεθος και μήκος (όπως η αλυσίδα του ποδηλάτου), όσο μεγαλώνει η διάμετρος μπροστά τόσο ο ιμάντας πιέζει πίσω, αναγκάζοντας το ελατήριο του κινούμενου μέρους να υποχωρήσει προς τα έξω, άρα μικραίνει η διάμετρος του «γραναζιού».
Με αυτό τον τρόπο μεταβάλλονται οι σχέσεις στα δύο κωνικά ζευγάρια, αναλόγως του ρυθμού περιστροφής του κινητήρα. Ο βαθμός και ο ρυθμός απομάκρυνσης των κινούμενων κωνικών μερών στα δύο ζεύγη, είναι κάτι ρυθμίσιμο κατασκευαστικά, αναλόγως της μορφοποίησης στο φυγοκεντρικό (στα κεκλιμένα μέρη που πατούν οι κύλινδροι) και στην τάση του ελατηρίου.
Με αυτό τον τρόπο, οι κατασκευαστές μπορούν να προσδώσουν διαφορετικά χαρακτηριστικά λειτουργίας σε ένα CVT, όπως για παράδειγμα την αμεσότητα στις εκκινήσεις και το πώς ανταποκρίνεται ένα σκούτερ στις ρεπρίζ (επιταχύνσεις εν κινήσει).
Υπάρχει όμως και άλλη μια σημαντική παράμετρος στο CVT και αυτή είναι η διαδικασία της σύμπλεξης και αποσύμπλεξης, η οποία επίσης γίνεται αυτόματα και με φυγοκεντρικό τρόπο. Συγκεκριμένα το πίσω ζεύγος των κώνων περιστρέφεται ελεύθερα μέσα σε ένα κυλινδρικό κέλυφος, με το κέλυφος αυτό να είναι ουσιαστικά συνδεδεμένο στον πίσω τροχό.
Στην περιφέρεια του ελευθέρα κινούμενου στελέχους υπάρχει μια διάταξη που θυμίζει αρκετά τις σιαγόνες των ταμπούρων. Αυτές οι «σιαγόνες» συγκρατούνται, χωρίς να έρχονται σε επαφή με το κέλυφος, μέσω μια σειράς ελατηρίων.
Όταν το ελεύθερο σύστημα αρχίζει να περιστρέφεται, δηλαδή όταν ανοίξει το γκάζι, η φυγόκεντρος υπερνικά σταδιακά την τάση των ελατηρίων και οι σιαγόνες εκτείνονται προς έξω, ερχόμενες σε επαφή με το κέλυφος και αναγκάζοντας το σε περιστροφή.
Με αυτό τον τρόπο γίνεται η σύμπλεξη και η αποσύμπλεξη στην κίνηση του πίσω τροχού.
