سیستم e-CVT تویوتا؛ جدیدترین فناوری جعبه‌دنده‌های ضریب متغیر

شاید شما هم تاکنون از مالکان خودروهای دارای جعبه‌دنده‌ی CVT شنیده باشید که چقدر این جعبه‌دنده‌ها آزار‌دهنده هستند. یکنواختی صدای موتور و بی‌روح بودن جعبه‌دنده‌ی CVT برای برخی غیرقابل تحمل است؛ اما هنگامی‌که نگاهی به مزیت‌های این نوع جعبه‌دنده‌ها می‌اندازیم، متوجه می‌شویم CVT آن‌قدر‌ها هم که گفته می‌شود بد نیست. شرکت تویوتا در آخرین نمونه‌های ساخته‌شده از خودرو کرولا، جعبه‌دنده‌ای با نام e-CVT نصب کرده که از نظر مکانیکی ساده، ولی از نظر برقی بسیار پیچیده است.

درواقع تویوتا از زمان معرفی پریوس در دهه ۹۰ میلادی، ایده استفاده از این سیستم انتقال قدرت را در سر داشت. این سیستم در ابتدا سیستم تویوتا هایبرید نام داشت و سپس نام آن به سیستم سینرژی حرکت هیبرید تغییر کرد. سیستم یادشده در خودروهای لکسوس هم استفاده شد و حتی به سایر خودروسازان نیز فروخته شد. 

برخی از رانندگان از یکنواختی دور موتور و سرو‌صدای زیاد جعبه‌دنده‌های CVT شاکی هستند. یکی دیگر از موضوعاتی که ممکن است برای برخی از رانندگان خودروهای CVT آزاردهنده باشد، کاهش دور موتور تا ۱۲۰۰ دوربر‌دقیقه، به‌منظور صرفه‌جویی در مصرف سوخت است. اولین نمونه از جعبه‌دنده CVT توسط شرکت معروف DAF در سال ۱۹۵۸ با نام Variomatic معرفی شد.

به‌جای استفاده از تعداد زیادی چرخ‌دنده، در این جعبه‌دنده از دو پولی با قطر متغیر استفاده شده بود که به‌وسیله‌ی یک تسمه به‌یکدیگر متصل شده بودند. برای رسیدن به کمترین ضریب (همانند دنده یک در جعبه‌دنده‌ی معمولی)، پولی محرک به‌وسیله قدرت موتور در کمترین قطر و پولی دوم در بیشترین قطر خود قرار می‌گیرد. هرچه سرعت خودرو بیشتر می‌شود، پولی محرک توسط پیشرانه، بزرگتر و پولی دومی کوچکتر می‌شود تا ضریب دنده افزایش یابد. در اولین نمونه‌های جعبه‌دنده‌ی CVT، به‌جای استفاده از کامپیوتر، وظیفه کنترل میزان سرعت‌گیری در اتوبان‌ها و سربالایی‌ها به‌عهده‌ی سیستم وکیومی بود.

این طراحی در سال‌های گذشته توسط بسیاری از خودروسازان مشهور همانند آئودی، فورد و فیات استفاده شده است. با این وجود، تمامی جعبه‌دنده‌های CVT مانند یکدیگر نیستند. جدیدترین جعبه‌دنده معرفی‌شده توسط تویوتا شباهتی به جعبه‌دنده وریوماتیک اولیه ندارد و دیگر تسمه‌ای در آن دیده نمی‌شود. در این جعبه‌دنده به‌جای تسمه، از دو موتور الکتریکی استفاده شده که به مجموعه سیاره‌ای چرخ‌دنده‌ها متصل است. تمام پوسته جعبه‌دنده هم از یک طرف به پیشرانه متصل است و از طرفی دیگر انتقال قدرت به‌ چرخ‌ها را انجام می‌دهد.

مجموعه چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای در تمامی جعبه‌دنده‌های اتوماتیک هم موجود هستند. این مجموعه از یک چرخ‌دنده خورشیدی (‌Sun)، دنده‌های درگیر با دنده خورشیدی (Planet) و چرخ‌دنده رینگ تشکیل شده است که با یکدیگر حرکت دورانی دارند. در جعبه‌دنده هوشمند تویوتا قطعات کمی وجود دارند؛ اما عمل انتقال قدرت به‌ طور متفاوتی نسبت به سایر جعبه‌دنده‌ها انجام می‌گیرد و با استفاده از سیستم مینی سولار، موتورهای الکتریکی اختیار عمل را در دست می‌گیرند. موتور برقی MG1 می‌تواند خودرو را روشن کند و در حالات دیگر به‌عنوان یک ژنراتور، وظیفه شارژ سیستم هیبرید را بر‌عهده دارند.

موتور برقی MG2 به‌تنهای می‌تواند نقش یک موتور محرک را ایفا کند و در سایر موارد به‌عنوان ژنراتور سیستم بازیابی قدرت به‌وسیله ترمزگیری استفاده می‌شود. علاوه‌براین، موتور برقی MG1 میزان گشتاور اندکی به‌ مجموعه چرخ‌دنده‌ها وارد می‌کند تا تعادل قدرتی میان پیشرانه و MG2 را کنترل کند. در جعبه‌دنده e-CVT تویوتا حالتی وجود دارد که انتقال قدرت میان پیشرانه و جعبه‌دنده حذف می‌شود و تنها از قدرت موتورهای برقی استفاده می‌شود.