گیربکس CVT چطور کار می‌کند و چرا از آن متنفر هستیم؟

گیربکس‌های CVT که به‌طور گسترده‌ای در خودروهای مختلف استفاده می‌شوند، علیرغم مزیت‌هایی که دارند، به دلیل کاهش لذت رانندگی هیچ‌گاه گزینهٔ محبوب علاقه‌مندان به خودرو نبوده‌اند.

 

CVT را می‌توان یکی از مذموم‌ترین اصطلاحات در فرهنگ خودرو دانست. این سه حرف به مخفف «فاقد هیجان» تبدیل شده و چه علاقه‌مندان افراطی گیربکس‌های دستی و چه افراد معمولی از خودروهای مجهز به این نوع گیربکس متنفر هستند؛ اما آیا این تفکر واقعاً منصفانه است یا گیربکس‌های CVT شایستهٔ احترام بیشتری هستند؟

درهرحال، این گیربکس‌ها در کل بازار خودرو ریشه دوانده‌اند و گیربکس‌هایی که زمانی صرفاً در خودروهای کوچک و ارزان‌قیمت استفاده می‌شدند، طی سال‌های اخیر به سدان‌ها و شاسی‌بلندهای فول سایز قدرتمند راه پیدا کرده‌اند. حتی خودروهای اسپرتی مثل سوبارو WRX هم از گیربکس CVT استفاده می‌کنند و در بسیاری از خودروهای هیبریدی شاهد استفاده از گیربکس‌های موسوم به e-CVT هستیم که نیروی هردو موتور بنزینی و برقی را روی یک شافت خروجی ترکیب می‌کند؛ بنابراین، چه دوست داشته باشید چه، CVT در صنعت خودروسازی ماندگار خواهد بود.

شیوهٔ کار گیربکس CVT

برای فهمیدن دلیل این حجم از تنفر از گیربکس‌های CVT، باید با تفاوت آن‌ها با گیربکس‌های اتوماتیک سنتی آشنا شویم. در گیربکس CVT هیچ چرخدنده‌ای وجود ندارد و بجای آن صرفاً از دو پولی و یک تسمه برای ارسال نیرو از پیشرانه به چرخ‌ها استفاده می‌شود. یکی از این پولی‌ها، به میل‌لنگ موتور متصل است و به آن پولی ورودی یا Drive گفته می‌شود. پولی دوم هم که از طریق تسمه به پولی اول متصل است، نیرو را به میل‌گاردان یا چرخ‌ها می‌فرستد و به آن پولی خروجی یا Driven گفته می‌شود.

این پولی‌ها هرکدام از دو مخروط تشکیل شده‌اند که نوک آن‌ها روبروی هم قرار دارد. این مخروط‌ها که به‌صورت هیدرولیکی کنترل می‌شوند، بسته به شرایط رانندگی به هم نزدیک شده یا از هم فاصله می‌گیرند. در سرعت‌های پایین، دو مخروطی که پولی ورودی را تشکیل می‌دهند، تا حد امکان از هم دور می‌شوند و به تسمه اجازه می‌دهند در باریک‌ترین قطر پولی ورودی قرار گیرد درحالی‌که مخروط‌های پولی خروجی تا حد امکان به هم نزدیک هستند و تسمه در بزرگ‌ترین قطر پولی خروجی قرار می‌گیرد. در این حالت، شافت ورودی با سرعت بیشتری نسبت به شافت خروجی می‌چرخد و حداکثر گشتاور را به چرخ‌ها می‌رساند. این حالت مشابه دنده یک در گیربکس‌های اتوماتیک معمولی است و نسبت دنده‌ای را برای ارائهٔ حداکثر گشتاور ایجاد می‌کند.

با افزایش سرعت، مخروط‌های پولی ورودی به‌آرامی به هم نزدیک می‌شوند و تسمه را بالا می‌برند که باعث می‌شود قطر پولی بیشتر شود و از سوی دیگر، مخروط‌های پولی خروجی از هم فاصله می‌گیرند. در این حالت، پولی ورودی با سرعت بسیار کمتری نسبت به پولی خروجی می‌چرخد و حداکثر سرعت را با دور موتور پایین در چرخ‌ها فراهم می‌کند. البته در گیربکس‌های CVT اولیه، فقط پولی ورودی از دو مخروط تشکیل شده بود و پولی خروجی ثابت بود اما در نمونه‌های امروزی، هردو پولی از دو مخروط تشکیل شده‌اند تا ضرایب دندهٔ بسیار بیشتری فراهم شود.

تاریخچهٔ گیربکس CVT

گیربکس‌های CVT حتی پیش از پیداش خودرو اختراع شدند. هرچند بنز موتورواگن از یک گیربکس CVT ابتدایی با تسمه و پولی استفاده می‌کرد اما اولین خودروی تولیدی با گیربکس CVT در سال ۱۹۲۳ توسط شرکت بریتانیایی کلاینو ساخته شد. گیربکس‌های CVT اولیه اما توان تحمل قدرت کمی را داشتند و به همین دلیل، موفقیت کلاینو بیشتر به خاطر استفاده از این نوع گیربکس در موتورسیکلت‌های دو تا پنج اسب بخاری بود. متاسفانه، کلاینو در سال ۱۹۲۹ و آغاز رکود بزرگ ورشکست شد و نتوانست خودروهای زیادی با گیربکس CVT تولید کند.

به همین دلیل، چند دهه طول کشید تا گیربکس‌های CVT در صنعت خودروسازی به موفقیت تجاری برسند. در سال ۱۹۵۸، شرکت هلندی داف که امروزه بیشتر به خاطر کامیون‌هایش شناخته می‌شود، خودروی شهری ۶۰۰ را با گیربکسی بنام واریوماتیک به بازار عرضه کرد. این یک گیربکس CVT ابتدایی بود که از پولی‌های بزرگ و تسمهٔ لاستیکی استفاده می‌کرد و در محور عقب ادغام شده بود. هرچند این تسمه به مروز رمان کش می‌آمد اما پیشرانهٔ ۵۹۰ سی‌سی هوا خنک داف با تنها ۲۲ اسب بخار قدرت، تنش زیادی به گیربکس وارد نمی‌کرد.

۶۰۰ به لطف مصرف سوخت بسیار پایین و اندازهٔ جمع‌وجور به موفقیت بزرگی در اروپا دست پیدا کرد. این خودرو حتی در دههٔ ۶۰ به‌طور محدودی در آمریکا هم عرضه شد اما چون گیربکس آن فاقد حالت پارک بود، با منع قانونی در ایالات‌متحده مواجه شد. پس‌ازاین، تا سال ۱۹۸۹ و عرضهٔ سوبارو جاستی طول کشید تا آمریکایی‌ها دوباره رانندگی با خودرویی CVT را تجربه کنند. این گیربکس بسیار مدرن‌تر از نمونهٔ داف بود و دروازه‌ای را به روی گیربکس‌های CVT باز کرد. به لطف طراحی کامپیوتری و پیشرفت در علم مواد، گیربکس‌های CVT جدید می‌توانستند قدرت بسیار بیشتری را بدون خراب شدن تسمه تحمل کنند. ازاین‌رو، در اوایل دههٔ ۲۰۰۰، هوندا، نیسان، سوبارو و تویوتا همگی خودروهای خود را به این نوع گیربکس مجهز کردند.

مزیت‌های گیربکس CVT

دلیل علاقهٔ خودروسازان به گیربکس CVT، به‌ویژه در خودروهای اقتصادی، دو چیز است. این گیربکس‌ها قطعات کمتری نسبت به نمونه‌های اتوماتیک معمولی دارند که هزینهٔ تولید را پایین می‌آورد. مزیت دوم هم کاهش مصرف سوخت است. ازآنجایی‌که در گیربکس CVT ضرایب دنده بی‌نهایت و دائماً در حال تغییر است، پیشرانه همیشه در کارآمدترین دور موتور کار خواهد کرد. با بالا رفتن سرعت نیز پولی‌های ورودی و خروجی به‌گونه‌ای تنظیم می‌شوند که پیشرانه را در دور مطلوبی نگه دارند. همچنین در گیربکس CVT تکان و وقفه‌های تعویض دنده‌ای که در گیربکس‌های اتوماتیک معمولی می‌بینیم هم وجود ندارد و تغییر ضرایب به‌آرامی صورت می‌گیرد.

 

درحالی‌که گیربکس‌های CVT اولیه به دلیل اصطکاک و گرمای زیاد کارایی خوبی نداشتند اما نمونه‌های مدرن بسیار پیشرفته هستند تا جایی که برخی از این گیربکس‌ها اخیراً راندمان انتقال نیرو را به بیش از ۹۰ درصد رسانده‌اند. این عدد در قیاس با راندمان ۸۵ درصدی گیربکس‌های اتوماتیک ستنی یک شاهکار به‌حساب می‌آید.

چرا از گیربکس CVT متنفریم؟

با وجود همهٔ این مزیت‌ها، هنوز هم نمی‌توانیم با گیربکس‌های CVT کنار بیاییم. همانطور که گفته شد، این گیربکس‌ها هنگام شتاب گیری، دور موتور را ثابت نگه می‌دارند. این ویژگی هرچند باعث کاهش مصرف سوخت می‌شود اما صدای یکنواخت و آزاردهندهٔ پیشرانه را به دنبال دارد و احساس تعویض دنده به راننده نمی‌دهد که باعث کاهش درگیری رانندگی می‌شود. البته برخی از خودروسازان، گیربکس‌های CVT را به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی می‌کنند که تعویض دندهٔ مجازی داشته باشند. در این نوع از گیربکس‌های CVT، مخروط‌های پولی‌های ورودی و خروجی بجای تغییر موقعیت آرام، قطر پولی‌ها را تا ردلاین ثابت نگه می‌دارند و سپس به‌طور هم‌زمان تغییر موقعیت می‌دهند تا دور موتور کاهش پیدا کند.

این کار، تعویض دنده‌های یک گیربکس اتوماتیک سنتی را شبیه‌سازی می‌کند. در برخی از خودروها مثل سوبارو WRX، حتی امکان تعویض دندهٔ دستی با استفاده از gsxr‌های پشت فرمان هم وجود دارد. با این کار، خودروسازان همچنان از مزیت‌های گیربکس CVT یعنی کاهش مصرف سوخت و هزینه‌های ساخت بهره‌مند هستند بدون آنکه هیجان رانندگی را قربانی کنند.

همچنین بخوانید: