CVT ช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อย่างไร
CVT เป็นระบบส่งกำลังที่สามารถปรับอัตราทดเกียร์ได้แบบไร้ขั้น ช่วยแปลงกำลังหมุนจากมอเตอร์ได้อย่างต่อเนื่อง จุดเด่นสำคัญของ CVT คือ ไม่มีการเปลี่ยนเกียร์เป็นจังหวะ ๆ เหมือนจักรยานที่ต้องไล่เกียร์ทีละขั้น แต่จะปรับอัตราทดให้เหมาะสมได้ตลอดเวลา
ด้วยความสามารถนี้ ทำให้ CVT สามารถรักษาความเร็วรอบของมอเตอร์ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุด ส่งผลให้เกิดข้อดีหลายอย่าง เช่น
ประสิทธิภาพของรถยนต์ไฟฟ้าสูงขึ้น
อัตราเร่งดีขึ้น
สมรรถนะการไต่ทางชันดีขึ้น
รองรับการบรรทุกน้ำหนักได้มากขึ้น
ระยะทางการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 5%
เราได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบแรงขับ (Driving Force) โดยใช้รถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่มีจำหน่ายจริงในท้องตลาด 2 คัน
คันแรก: ติดตั้งระบบเกียร์ CVT
คันที่สอง: ดัดแปลงจาก CVT เป็นเกียร์อัตราทดคงที่ (Fixed Speed Ratio Transmission)
หากต้องการข้อมูลเปรียบเทียบเชิงลึก สามารถดาวน์โหลดเอกสารได้จากลิงก์ด้านล่าง
ผลการวัดระยะทางต่อพลังงานไฟฟ้า (Electric Mileage)
ในการทดสอบเดียวกัน เราได้วัดประสิทธิภาพระยะทางต่อพลังงานไฟฟ้า (km/kWh) ด้วย
ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า
การใช้ระบบเกียร์ CVT ช่วยเพิ่มระยะทางได้ประมาณ 5%
ซึ่งหมายความว่า CVT สามารถใช้พลังงานได้คุ้มค่ายิ่งขึ้น
รูปแบบการทดสอบ: WMTC Mode
WMTC Mode คือรูปแบบการขับขี่มาตรฐานที่ใช้ในการประเมินอัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงหรือระยะทางต่อพลังงานไฟฟ้า
เป็นมาตรฐานระดับสากล ที่พัฒนาขึ้นโดย สหประชาชาติ (United Nations World Forum for Harmonization of Vehicle Standards)
โครงสร้างของ CVT
โครงสร้างของ CVT และการทำงานของระบบปรับอัตราทดแบบไร้ขั้น CVT ประกอบด้วย พูลเลย์ (Pulley) ที่มีลูกถ่วงเรียกว่า Weight Roller และ สายพานส่งกำลัง การทำงานของ CVT คือปรับอัตราทดเกียร์ได้อย่างต่อเนื่องแบบไร้ขั้น โดยอาศัยการเปลี่ยนตำแหน่งของ Weight Roller ภายในพูลเลย์ ซึ่งทำให้ร่องพูลเลย์แคบลงหรือกว้างขึ้น ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางของจุดสัมผัสกับสายพานเปลี่ยนตามไปด้วย จากหลักการนี้ จึงสามารถเปลี่ยนอัตราทดความเร็วได้อย่างลื่นไหล ไม่ต้องเปลี่ยนเกียร์เป็นจังหวะเหมือนระบบเกียร์ทั่วไป
รูปที่ 1 ครึ่งบนเป็นภาพมุมมองด้านข้าง และครึ่งล่างเป็นภาพตัดขวางของฝั่งส่งกำลัง (Driving Side) และฝั่งถูกขับ (Driven Side) ฝั่งส่งกำลัง (Driving Side) ประกอบด้วย Weight Rollers, จานพูลเลย์เคลื่อนที่ (Movable Sheave) และจานพูลเลย์คงที่ (Fixed Sheave) ฝั่งถูกขับ (Driven Side) ประกอบด้วย จานพูลเลย์เคลื่อนที่, จานพูลเลย์คงที่ และสปริงแรงอัด (Compression Spring) ในรูปที่ 1 แสดงสภาวะความเร็วต่ำ (Low Speed) ซึ่ง เส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานบนฝั่งถูกขับมีขนาดใหญ่กว่าฝั่งส่งกำลัง ในช่วงนี้ Weight Rollers จะอยู่ใกล้กับแกนกลางของพูลเลย์ ส่งผลให้: ความเร็วรอบ (rpm) ลดลง ที่ฝั่งถูกขับ แรงบิด (Torque) เพิ่มขึ้น ที่ฝั่งถูกขับ เมื่อเทียบกับฝั่งส่งกำลัง
รูปที่ 2 แสดงสภาวะความเร็วระดับกลาง (Medium Speed) เมื่อความเร็วรอบมอเตอร์เพิ่มจากระดับต่ำขึ้นสู่ระดับกลาง แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ของ Weight Rollers บนฝั่งส่งกำลังจะมีค่ามากกว่าแรงสปริงอัดบนฝั่งถูกขับ ทำให้ Weight Rollers เคลื่อนที่ออกไปด้านนอกตามรัศมี ผลที่เกิดขึ้นคือ จานพูลเลย์เคลื่อนที่ของฝั่งส่งกำลังถูกดันเลื่อนเข้าหากัน ทำให้ เส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานบนฝั่งส่งกำลังเพิ่มขึ้น ขณะเดียวกัน จานพูลเลย์บนฝั่งถูกขับจะห่างออกจากกัน ทำให้ เส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานบนฝั่งถูกขับลดลง ในสภาวะนี้ เมื่อเทียบกับรอบต่ำ: ความเร็วรอบ (rpm) เพิ่มขึ้น บนฝั่งถูกขับ แรงบิด (Torque) ลดลง บนฝั่งถูกขับ
รูปที่ 3 แสดงสภาวะความเร็วสูง (High Speed) เมื่อความเร็วรอบเพิ่มขึ้นถึงระดับสูง แรงเหวี่ยงหนีศูนย์ของ Weight Rollers จะมากกว่าช่วงความเร็วระดับกลาง ทำให้: เส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานบนฝั่งส่งกำลังเพิ่มขึ้นอีก ส่งผลให้ฝั่งถูกขับหมุนด้วย ความเร็วรอบสูงขึ้น และ แรงบิดลดลง เมื่อเทียบกับช่วงความเร็วระดับกลาง
ด้วยหลักการนี้ ระบบ CVT สามารถเปลี่ยนเกียร์ได้อย่างลื่นไหล โดยการปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานผ่านการเคลื่อนที่ของ Weight Rollers
ระบบเกียร์ CVT สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้แก่
Belt-type CVT ซึ่งใช้ในรถจักรยานยนต์และรถยนต์นั่งส่วนบุคคล
Toroidal CVT ซึ่งใช้ในรถยนต์นั่งขนาดใหญ่
สำหรับ Belt-type CVT ยังสามารถแบ่งย่อยได้อีก 2 ประเภท คือ
สายพานยาง (Rubber Belt) ใช้กับรถจักรยานยนต์และรถสามล้อ
สายพานโลหะ (Metal Belt) ใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล
สายพานยาง BANDO สำหรับเกียร์ CVT
มีประสบการณ์ยาวนานด้านสายพานสำหรับระบบ CVT ในรถเครื่องยนต์สันดาป (ICE)
สายพานยางสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่
สายพานแรงเสียดทาน (Friction Belts) ซึ่งใช้ในรถยนต์ เช่น สายพานไดชาร์จ/พัดลม
สายพานซิงโครนัส (Synchronous Belts) ซึ่งใช้ในระบบ OHC และชิ้นส่วนที่ต้องการความแม่นยำสูงในรถยนต์
Friction Belts … สายพานพัดลมรถยนต์ ฯลฯ
Synchronous Belts … ระบบ OHC, เครื่องจักรความแม่นยำสูง ฯลฯ
สายพานยางถูกนำมาใช้ในระบบ Belt-type CVT ของรถจักรยานยนต์และรถสามล้อ
และสายพาน Friction Belt ของเราถูกใช้อย่างแพร่หลายในระบบ CVT สำหรับรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน
สายพานแรงเสียดทานที่ใช้ในระบบ CVT มีหลายรูปแบบ ได้แก่
Single Cog,Double Cog,,Mini Double Cog
Single Cog
・・・ รถสกู๊ตเตอร์ 50cc ถึง 150cc
Double Cog
・・・ ATV/UTV, สโนว์โมบิล และรถสกู๊ตเตอร์ขนาดใหญ่กว่า 250 ซีซี
Mini Double Cog
・・・ 125cc
ด้วยประสบการณ์อันยาวนานในการพัฒนา สายพาน CVT สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน เราจึงสามารถต่อยอดความเชี่ยวชาญนี้เพื่อ ออกแบบสายพาน CVT ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า (EV) ได้เช่นกัน
ครั้งแรกของโลก! สายพานรองรับโหลดสูง ด้วยยางคอมโพสิต Cellulose Nanofiber
เราได้พัฒนาและจำหน่าย สายพาน Double Cog รุ่นแรกของโลกที่ใช้ยางคอมโพสิตผสมเส้นใยนาโนเซลลูโลส (Cellulose Nanofiber: CNF)
สายพานที่ใช้ยางคอมโพสิต CNF นี้สามารถตอบสนองต่อความต้องการด้านความยืดหยุ่นสูงของสายพานแรงเสียดทานในระบบ CVT รุ่นใหม่ได้อย่างสมบูรณ์
นอกจากนี้ ยังมีสมรรถนะพื้นฐานที่ยอดเยี่ยม ได้แก่
ความสามารถในการส่งกำลังสูง (High Transmission Capacity)
ทนต่อการแยกตัวของชั้นยาง (Excellent Separation Resistance)
ทนการสึกหรอ (High Abrasion Resistance)
ทนการแตกร้าว (Crack Resistance)
ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ สายพาน CNF จึงเหมาะอย่างยิ่งต่อการใช้งานในระบบ CVT สำหรับยุคถัดไป
จากผลการทดสอบพบว่า
สายพานที่มีเส้นใยนาโนเซลลูโลสมีความสามารถในการส่งกำลังสูงกว่าสายพานรุ่นปัจจุบันประมาณ 1.7 เท่า
ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการใช้งานยางคอมโพสิต CNF ในการรองรับกำลังที่สูงขึ้นสำหรับระบบ CVT
ยิ่งสายพาน CVT มีความยืดหยุ่นสูงเท่าใด ความทนทานและความสามารถในการส่งกำลังก็จะยิ่งดีขึ้น
ข้อดีสำคัญของคุณสมบัตินี้ คือ สามารถลดขนาดของสายพานได้ และทำให้ ชุดระบบ CVT มีขนาดกะทัดรัดยิ่งขึ้น
