آشنایی با سيالات انتقال نيروی اتوماتيک (قسمت سوم)
در ابتدا نگاهی کوتاه خواهیم داشت به بازار جهانی سیستم های انتقال نیرو و چشم انداز آینده این بازار سپس به اهمیت مسئله کاهش مصرف سوخت در طراحی و گسترش انواع سیستم ها و سیالات انتقال نیرو پرداخته و در ادامه با سیستم انتقال نیروی متغیر پیوسته و نحوه عملکرد آن آشنا شده و در نهایت وظایف و ویژگیهای سیال CVT را مرور خواهیم کرد.
امروزه شاهد استفاده گسترده از سیستم های انتقال نیروی اتوماتیک در صنعت خودروسازی هستیم.
قبلا" خاطر نشان کردیم که سازندگان خودرو برای انتقال نیروی اتوماتیک از سه تکنولوژی: چند سرعته، متغیر پیوسته و کلاچ دوگانه استفاده می کنند. جالب است بدانید که با نگاهی به بازار جهانی خودرو متوجه می شویم که هر یک از این سیستم ها در یک منطقه از دنیا محبوب بوده یا به عبارتی بومی هستند. (نمودار 1) از این بین سیستم انتقال نیروی چند سرعته که متداولترین و آشناترین آنها نیز هست و اصولا" آن را به نام سیستم انتقال نیروی اتوماتیک می شناسیم، بیش از شصت سال است که در آمریکای شمالی و کشورهای همجوار رواج دارد و بیشترین سهم بازار سیستم های اتوماتیک را به خود اختصاص داده است. سیستم دیگری که بیشتر در اروپا محبوبیت دارد. کلاچ دوگانه DCT است که در انواع خودروهای اروپایی از خودروهای سبک گرفته تا ماشینهای لوکسی نظیر بوگاتی مورد استفاده قرار میگیرد. البته صحبت استفاده از این سیستمها در خودروهای سنگین و تجهیزات برون جاده ای نیز وجود دارد.
سیستم انتقال نیروی متغیر پیوسته CVT که تمرکز بحثمان نیز بر روی آن قرار دارد، مورد علاقه خودروسازان آسیایی ( کره و ژاپن) است. ضمن اینکه باید خاطر نشان نمود، مهمترین سازنده جعبه دنده های CVT شرکت ژاپنی جاتکو است.
درست است که هر یک از این سیستمها نقاط ضعف و قوت خود را داشته و هر یک در منطقه خاصی محبوب هستند. ولیکن رویکرد جهانی صنعت خودروسازی جهت کاهش نشر آلاینده ها و بهینه کردن مصرف سوخت. باعث گردیده که ایجاد هر تغییری در هر یک از اجزای خودروها با پیش فرض بهینه کردن مصرف سوخت صورت پذیرد. بهمین سبب هم هست که در سالهای اخیر شاهد رشد استفاده از سیستمهای انتقال نیروی CVT و DCT و تکنولوژیهای هیبریدی در برابر سیستمهای اتوماتیک رایج ( پنج و شش سرعته) هستیم. هر چند سازندگان آمریکایی جهت نیل به اهداف فوق سعی کردهاند با افزایش تعداد دندهها این نیازمندیها را تامین کنند و استفاده از سیستمهای هشت، نه و ده سرعته را در دستور کار خود قرار داده اند. لازم به توضیح است که سیستمهای انتقال نیروی چند سرعته ( انواع رایج ) آن علی رغم گشتاور بالایی که تولید میکنند از نظر کاهش مصرف سوخت، نمره خوبی دریافت نمیکنند.
با توجه به نمودار فوق مشاهده میشود که علیرغم پرچمداری سیستمهای AT با توجه به مسئله کاهش مصرف سوخت. گسترش سیستمهای DCT و CVT نیز بطور مشهودی ملاحظه میشود.
در ادامه با توجه به اهمیت موضوع کاهش مصرف سوخت که در واقع به Driving Force صنعت خودروسازی تبدیل شده است. در جدول زیر مقایسه هر یک از این سیستمها از نظر کاهش مصرف سوخت آورده شده است.
مقایسه سیستمهای AT,DCT&CVT از نظر توانایی در کاهش مصرف سوخت
|
||
فاکتورهای مرتبط با کاهش مصرف سوخت Fuel Economy Factors |
Relative FE performance |
|
بازده مکانیکی Mechanical efficiency |
DCT > AT > CVT |
سیستمهای DCT بیشترین راندمان را با حداقل اصطکاک و بدون اتلاف گشتاور نشان می دهند. |
توانایی تغییر دنده بصورت نرم و نامحسوس Ratio Flexibility |
CVT > DCT = AT |
در سیستم های CVT تغییر دنده مرحله ای نیست. از این نظر با توجه به ساختار خاص آن از بالاترین عملکرد موتور برخوردار است. |
کاهش مصرف سوخت FE performance |
CVT = DCT > AT |
|
منبع:Infineume Insight December 2013 |
چنانچه ملاحظه میشود. نتایج عملکرد سیستمهای کلاچ دوگانه و متغیر پیوسته از نظر مشارکت در کاهش مصرف سوخت، بهتر از سیستمهای چند سرعته رایج است.
تعریف سیستم انتقال نیروی CVT
در یک جعبه دنده دستی یا اتوماتیک با تعویض دنده و تغییر در نسبت چرخ دنده های درگیر است که میتوان به گشتاور و سرعت مناسب رسید. اما در سیستم انتقال نیروی متغیر پیوسته هیچ چرخ دنده ای وجود ندارد. کل سیستم بر اساس درگیری دو پولی مخروطی و یک تسمه فلزی یا پلاستیکی که دور آنها قرار گرفته، طراحی شده است.
در این سیستم تسمه های فلزی و پولیها جایگزین مبدل گشتاور شده و اصطکاک بین این تسمه ها و پولیهاست که نیرو را منتقل میکند. پولی های دارای شعاع متغیر قلب CVT تلقی می شوند با حرکت تسمه بین ابتدا تا انتهای مخروط، نسبتهای مختلف بدست میآید. این سیستم در واقع شبیه تسمه کولرهای آبی عمل می کند. اگر تسمه روی قسمت باریک مخروط قرار بگیرد، سرعت مخروط کم شده و گشتاور انتقالی بالا میرود. برعکس با قرار گرفتن تسمه روی قسمت انتهایی مخروط، سرعت بالا رفته و گشتاور انتقالی پایین میآید. بنابراین میبینیم که زمانی که تسمه در طول مخروط حرکت می کند. دنده یک شماره مشخص ندارد. بلکه پیوسته است و بینهایت تغییر بین بالاترین و پایینترین دنده را بدون گسستگی ممکن می سازد. بهمین دلیل عمل انتقال نیرو به نرمی انجام می شود و ماشین میتواند در هر زمانی و با هر دور موتوری کار کند.
طبیعت ساده و بدون گسستگی CVTs آنها را به سیستم انتقال قدرت ایده آلی برای تمام ماشینها و دستگاهها تبدیل کرده است. سالهاست که از این سیستم ها در مته ها و دیگر ابزار قدرتی استفاده می شود. ضمن اینکه در تراکتورها، ماشینهای برف روب و اسکوترهای موتوری بکار میروند. در تمام این تجهیزات از تسمه های پلاستیکی استفاده میشود. که با توجه به ماهیتشان ممکن است کشیده شده یا سر بخورند. ولیکن در نسلهای جدید CVT که در خودروها بکار میروند. از تسمه های فلزی استفاده شده است. این تسمه ها از چندین نوار نازک فولادی که تکه های فلزی پاپیونی بسیار مقاومی را نگه میدارند. تشکیل شده اند.
اما با توجه به اینکه در این سیستم، روش انتقال گشتاور اصطکاک است، قابلیت انتقال گشتاور محدود است. بهمین دلیل بیشتر برای رانندگی های آرام مناسب هستند. و در دنیای اسپورت جایی ندارند.
ویژگی های سیال انتقال نیروی CVT
ویژگیهای کلی سیال انتقال نیروی پیوسته متغیر با سیال ATF متفاوت است . در این سیستم سیال علاوه بر تامین نیازمندیهای کلی سیال انتقال نیرو لازم است. باید از پایداری برشی لازم برخوردار باشد تا از پاره شدن فیلم روانکار جلوگیری کند. بطور کلی ویژگیهای یک سیال CVT را میتوان در موارد زیر خلاصه نمود:
- سیالیت در دمای پایین
- پایداری اکسیداسیون
- خواص ضد سایش
- پایداری برشی
- سازگاری با فلزات
- خواص ضد کف
سیال CVT از روغن پایه مرغوب و ترکیبی از دترجنتهای فلزی، دیسپرسنتهای بدون خاکستر، ترکیبات کاهش دهنده اثر فشار، کاهش دهنده اصطکاک و بهبود دهنده گرانروی تشکیل شده است.
سیال CVT از اصطکاک فلز با فلز در نقاط تماس تسمه و پولی جلوگیری میکند.
چالشی که در ترکیببندی سیال CVT وجود دارد با سیال ATF متفاوت است. در سیال ATF اصطکاک صفحات فلزی با قطعات سلولوزی را داریم. در حالیکه در CVT اصطکاک فلز با فلز (فولاد) را داریم. که از خواص اصطکاکی متفاوتی برخوردار است. سیال باید از نظر قدرت محافظت در برابر سایش قویتر باشد. و همچنین از پایداری برشی بسیار خوبی برخوردار باشد . بدلیل نحوه عملکرد سیستم.
سیستم های انتقال نیروی DCT:
Afton Handbook
Handbook of Lubrication and Tribology: Volume I Application and Maintenance
www.Lubrizol.com/DrivelineAdditives/Automatic Transmission Fluid
www.intertek.com/automotive/atf
شما نظر خود را در رابطه با این مطلب بنویسید.