Kasnakların Çalışması ve Aktarma-Vites Oranları

Manuel şanzımanda dişli oranı, farklı büyüklükteki (farklı çap) dişliler üzerinden hareketin aktarılmasıyla sağlanır: büyük dişli küçük dişliyi döndürürken; küçük dişlinin hızı artar fakat torku azalır, küçük dişli büyük dişliyi döndürürken; büyük dişlinin hızı azalır fakat torku artar. Tıpkı vitesli bisiklette olduğu gibi.

 CVT şanzımanlardaysa dişli yoktur, bunun yerine çapları sürekli değişen kasnaklar vardır; aslında kasnağın çapı değişmez, kayışın sarıldığı-dolandığı kasnak çapı değişir. Her bir kasnak iki konik yüzeyden oluşur. Konik yüzeylerden biri hareketlidir ve hidrolik basınçla eksenel (mil üzerinde ileri-geri) hareket edebilir. Kasnağın konik yüzeyinin bu şekilde ileri-geri hareket etmesi; kayışın sarıldığı aralığın daralıp-genişlemesine sebep olur. Kasnak aralığı daraldıkça, kayış daha az derine sarılır ve dönüş dairesi çapı büyür (büyük dişli gibi davranır); kasnak aralığı genişledikçe, kayış daha derine sarılır, ve dönüş çapı küçülür (küçük dişli gibi davranır). 

Karşılıklı çalışan ve biri döndüren (giriş) kasnak, diğeri döndürülen (çıkış) kasnağın çaplarının sonsuz ölçekli olarak değiştirilebilmesi, şanzımanda hızın ve torkun (momentin) değiştirilebilmesini sağlar. 

CVT şanzımanda vites oranları yaklaşık 2.5 ile 0.4 arasında değişebilir.

Döndüren (giriş) kasnak küçük çapta ve döndürülen (çıkış) kasnak büyük çapta olduğunda; bu büyük bir vites oranı verir; tıpkı 1. Vites gibi. Çıkış kasnağı yavaş döner ama tork yaklaşık 3-4 kat artar, yani aracın çekiş kuvveti çok büyük olur fakat hızı çok azdır, bu aracın ilk kalkışı için uygun olan orandır.

Döndüren (giriş) kasnak büyük çapta ve döndürülen (çıkış) kasnak küçük çapta olduğundan; bü küçük bir vites oranı demektir, overdrive dene hız oranına karşılık gelir, tıpkı 5-6-7.vitesler gibi. Çıkış kasnağı, giriş kasnağından çok daha hızlı döner (hız artmıştır), fakat çıkış kasnağındaki tork azalmıştır. Bu, fazla tork ihtiyacı olmayan ortalama yüksek hızlarda, düz yolda-otoban sürüşlerinde-sabit hızlardaki sürüşlerde, çıkış devrinin maksimum olmasını, bu sayede motor devrinin düşük tutulmasını ve yakıt tasarrufu yapılmasını sağlar.

CVT Kayışı

Otomobillerde kullanılan cvt şanzımanlarda çelik yapılı kayış kullanılır. Bu kayış iç içe geçmiş çoklu çelik şeritlerin üzerine dizilmiş yüzlerce çelik baklalardan (elemanlar) oluşur. Çelik şeritler dairesel esnekliği sağlarken, baklalar kasnakların konik yüzeyine tutunurlar. İki kasnak arasında hareketin aktarılması bu çelik kayış üzerinden sağlanır. 

Kayış, kasnakların konik yüzeylerine sürtünme kuvvetinin etkisiyle tutunur ve hareket kuvvetini iletilir. Sürtünme kuvveti ideal olmalıdır; çok olursa kayış aşınır, az olursa kayış sıyırır-kaçırır ve zarar görür. Gelişen teknolojiyle yüksek tork miktarları (yaklaşık 300Nm) bu kayış üzerinden aktarılabilmektedir. Buna rağmen cvt şanzımanın en büyük sınırlayıcılarından biri, yüksek motor torku karşısında olası dayanıksızlık-arıza durumlarıdır.

CVT Şanzıman Kontrol Ünitesi

CVT şanzıman, bir elektronik kontrol ünitesi (ECU) tarafından; sensörlerden gelen sinyaller değerlendirilerek ve ECU’deki yazılımı kullanılarak yönetilir. Geliştirilmiş yazılım ve yüksek işlemcili donanım (ECU-Bilgisayar), cvt şanzımanın en iyi performansta ve en doğru şekilde yönetilmesini sağlar. Motor devri, gaz pedalı konumu, araç hızı, motor yükü vb. onlarca sensörden gelen sinyaller, ECU’deki yazılıma göre değerlendirilip kullanılarak; vites kademesinin (aktarma oranının) ayarlanması sağlanır. CVT ECU’sü, diğer elektronik kontrol üniteleriyle can-bus hattı üzerinden iletişim halinde çalışır, örneğin motor kontrol ünitesi (motor ecu’sü), ABS-ESP ecu’sü vb. CVT elektronik kontrol ünitesi, elektrohidrolik kumanda ünitesini kumanda eder. CVT şanzımanın doğru olarak çalıştırılabilmesi için, şanzımandaki bazı sensörlerden gelen sinyaller kullanılır; giriş mili hız sensörü, çıkış mili hız sensörü, vites kolu konum sensörü (P-R-N-D), yağ sıcaklığı ve yağ basınç sensörleri vb.

Giriş kasnağı ve çıkış kasnağı dönüş hızlarının algılanmasıyla, aktarma oranı (vites oranı) anlık olarak hesaplanır.

CVT Şanzıman Elektrohidrolik Kumanda Ünitesi

CVT şanzımanın D (ileri), R (geri), N (boş) konumlarına alınması sırasında çalıştırılan planet dişli setindeki çok diskli plakaların (kavrama ve fren) hidrolik kumandası, tork konvertörünün hidrolik yağ beslemesi, kasnakların hareketli konik yüzeylerini hareket ettiren hidrolik pistonların hidrolik kumandası; şanzımanın alt (karter) kısmındaki elektrohidrolik ünite tarafından yapılır. Elektrohidrolik ünite (beyin); bir çok yağ akış kanallarının açılıp kapanmasını sağlayan elektrohidrolik valfler (selenoid valfler), çek valfler, basınç kontrol valfleri ve vites koluna bağlı (P-R-N-D) çalışan sürgülü hidrolik valflerden oluşur. Labirent şeklindeki yağ kanalları ve valflerden oluşan hidrolik kumanda ünitesi, cvt şanzımanın tüm hidrolik mekanizmalarının çalışmasını sağlar.

Tork Konvertörü

Cvt şanzımanda kavrama (debriyaj) olarak tork konvertörü kullanılır. Tork konvertörü, hareketi sıvı (ATF sıvı) aracılığıyla aktaran bir kavramadır. İlk kalkışta hareketin yavaş yavaş (kademeli) olarak şanzımana iletilmesini sağlar. Bu durumda basınçlı yağ pompadan türbine çarptırılır; hareket de pompadan türbine sıvı aracılığıyla iletilir. Türbin, şanzımanın giriş miline bağlıdır. Ayrıca konvertör ilk kalkışta tork miktarını da arttırır böylece ayak gaz pedalından çekildiğinde araç yavaş yavaş hareket etmeye başlar. Bu durum ayrıca yokuşta aracın geri kaçmasını da önler.

Tork konvertörü bir sıvı kavrama olduğundan, motordan gelen devir sayısı ile şanzımana aktarılan devir sayısı arasında kaçırmadan kaynaklanan kayıp farkı (%2-4) olmaması için, tork konvertörülerinde lock up (tork konvertörü kilit sistemi) kullanılır. Böylece araç kalkış yaptıktan sonra, tork konvertörü motordan gelen hareketi aynen kayıpsız bir şekilde aktarır. Bu durumda hareket konvertör gövdesinden direkt olarak türbine ve giriş miline aktarılır. Bu kayıpsız aktarım, yakıt ekonomisi sağlar.

Hidrolik Pompa - ATF Pompası

CVT şanzıman hidrolik basınçla çalışan mekanizmalara sahiptir. Tork konvertörü, çapı hidrolik basınçla değiştirilen kasnaklar, planet dişli setindeki çok diskli kavramanın çalıştırılması için, hidrolik yağ basıncı gereklidir. Bunun için bir hidrolik yağ (ATF) pompası kullanılır. ATF pompası paletli tip veya dişli tip olabilir ve hareketini tork konvertöründen bir zincir veya dişli ile alır. Pompada oluşan basınçlı yağ, hidrolik kumanda ünitesine gönderilir. Sistemde ısınan yağın soğutulması için soğutucu devreler bulunur (hava ve/veya su ile soğutma). (ATF: Automatic Transmission Fluid: Otomatik şanzıman sıvısı-yağı) 

CVT Şanzımanda Geri Vites, Boş Vites ve İleri Nasıl Sağlanır?

Bazı cvt şanzımanlarda planet dişli seti giriş milinde bulunurken, bazılarında çıkış milinde bulunur, prensip aynıdır.

Park konumu (P): Vites kolu park konumuna alındığında, şanzımanın çıkış milindeki kilit dişlisine kilit pimi mekanik olarak geçer, şanzıman mekanik olarak kilitlenmiş hale gelir.

CVT Şanzımanda Tork-Hareket Akışı Nasıldır?

Motor krank milinden gelen dönüş hareketi, tork konvertörüne giriş yapar, tork konvertörü hareketi şanzımanın giriş miline aktarır. Giriş mili üzerinde giriş kasnağı (hareket veren-döndüren kasnak) bulunur. Giriş kasnağı, bir çelik kayış ile bu hareketi çıkış mili üzerinde bulunan çıkış kasnağına aktarır. Çıkış kasnağındaki hareket; bir planet dişli seti ve çok diskli hidrolik kavrama üzerinden çıkış milinin bağlı olduğu çıkış dişlisi (pinyon dişli) ile diferansiyelin ayna dişlisine aktarılır. Diferansiyel, dönüş hareketini her iki aks miline dağıtarak tekerleklerin dönmesini sağlar.