Onderwerpen:
- Algemeen
- Werking van de CVT
- Traploos accelereren
- Planetair tandwielstelsel
- Accelereren in verschillende trappen
- Duwband
- Filmpje van het instrumentenpaneel bij accelereren
- Grafiek
Algemeen:
Het CVT principe is al oud. In het jaar 1490 werd door Leonardo da Vinci al het eerste concept van een continu variabele transmissie ontworpen.
In de jaren 50 werden deze versnellingsbakken in de populaire DAF-personenauto’s toegepast (onder de naam Variomatic). Deze auto’s konden even hard vooruit, als achteruit rijden.
Tegenwoordig word er nog steeds veel gebruik gemaakt volgens het CVT principe. Bepaalde automerken; Audi en Seat met de multitronic, Nissan, Toyota, Ford, Fiat, Suzuki, Subaru, Rover, Mini (BMW group), Doge, Jeep, Mitsubishi, Saturn (en wellicht nog een andere fabrikant) gebruiken of gebruikten in bepaalde types een CVT versnellingsbak.
Niet alleen in auto’s word CVT toegepast, maar ook in karts, sneeuwscooters, scooters en bepaalde ATV’s.
Werking van de CVT:
CVT staat voor Continu Variabele Transmissie. Dat betekent dat de overbrengingsverhoudingen constant veranderen. In de handgeschakelde, automatische en DSG versnellingsbakken heeft elke versnelling zijn eigen overbrengingsverhouding. Deze overbrengingsverhouding wordt bepaald door het aantal tanden van de tandwielen op de assen (bij de handgeschakelde bak) en het overbrengingsgetal van het planetaire tandwielstelsel (bij de automatische versnellingsbak).
Bij een CVT bak zijn er geen vaste overbrengingsverhoudingen. Niet de tandwielen zorgen voor de overbrenging, maar een rubberen of metalen duwband die over schijven beweegt die variëren in dikte. De verandering van de diameter van de schijven zorgt voor een andere overbrengingsverhouding. Doordat de schijven traploos, dus in een vloeiende beweging groter en kleiner worden, ontstaan er geen schakelschokken zoals bij een conventionele versnellingsbak wel het geval is.
In de afbeelding is de werking te zien. Echter, de schijven variëren hier in 1 beweging van neutraal, naar klein, naar groot. In werkelijkheid gaat dit gelijkmatig.
Traploos accelereren:
De primaire conische schijf wordt door de motor (krukas) aangedreven en de secundaire conische schijf is in verbinding met het differentieel en de aandrijfassen van de auto. Bij lage snelheid is de primaire schijf breed en de secundaire schijf dun (zie onderstaande afbeelding). Nu kan er geaccelereerd worden met een hoog toerental en een lage snelheid. In deze situatie kan er veel motorkoppel naar de wielen gebracht worden om op te trekken. Naar mate de snelheid hoger wordt, verandert de primaire schijf van breed naar smal en de secundaire schijf van smal naar breed. Tijdens deze verandering blijft het toerental van de motor gelijk, maar wordt de voertuigsnelheid steeds hoger.
Accelereren in verschillende trappen:
Vaak kan er bij een CVT transmissie ook gekozen worden om in verschillende trappen te schakelen. Dat kan bijv. door de versnellingspook in de stand S te zetten (Sport) of op Manueel.
Bij de Manuele selectie kunnen, net als bij de conventionele Automatische transmissie, de programma’s 1 (hoog toerental bij lage snelheid) t/m 3 (laag toerental bij hoge snelheid) gekozen worden. Of er kan handmatig tussen de 1e t/m de 6e versnelling geschakeld worden.
Bij het handmatig inschakelen van bijv. de 2e versnelling (2e trap) gedraagt de versnellingsbak zich het zelfde als een normale automaatbak. Dat komt niet door dat er een constructie in de bak zit die dit mogelijk maakt, maar door dat de primaire en de secundaire schijf een bepaalde positie aannemen. De elektronica van de versnellingsbak heeft bij elke trap een bepaalde breedte van de schijven in het geheugen staan. Doordat de breedte tussen de beide schijven niet varieert, blijft de motor op bijv. 3000 toeren hangen bij een snelheid van 60 km/h.
Deze functie kan gebruikt worden wanneer er met een caravan gereden wordt, of voordat de bestuurder een inhaalmanoeuvre wilt maken. Door een bepaalde trap te selecteren waardoor de motor rond het koppelgebied draait, kan er makkelijker begonnen worden met accelereren. In de D (drive) modus zakt het toerental automatisch weer naar rond de 1500 toeren. Bij het intrappen van het gaspedaal (de kickdown) moeten de schijven eerst een andere positie aannemen, wat tijd kost. Door de Sport – en Manuele modus wordt dit probleem voorkomen.
Planetair tandwielstelsel:
Aan de primaire poelie staat ook nog een enkelvoudig planetair tandwielstelsel gekoppeld, wat ook een onderdeel is van een conventionele automaatbak. Dit planetaire tandwielstelsel maakt het mogelijk om de achteruitversnelling in te schakelen.
Meer informatie hier over is te vinden op de pagina automatische transmissie. (De werking daar van is immers het zelfde, en niet echt van belang op deze pagina).
Duwband:
De duwband in personenauto’s is uitgevoerd zoals in onderstaande afbeelding. De stalen band is in principe een ring, met allemaal metalen schijven erom heen geklemd. Door de geleidingspinnen kunnen de metalen schijven t.o.v. elkaar scharnieren, zodat een variatie in de diameter mogelijk is door middel van de bewegende schijven breder of smaller te laten worden.
Doordat de metalen schijven allemaal tegen elkaar aanliggen, kunnen er grote duwende krachten worden overgebracht. De hoek waaronder metalen schijven geplaatst worden kan klein kan zijn wanneer de schijf een kleine diameter aanneemt.
Variabele schijven:
De regeling van de diameters van de schijven wordt door de ECU (het motormanagement) bepaalt. Het motormanagement krijgt informatie van sensoren binnen, waarop de positie zal worden bepaald en de overbrengingsverhouding zal worden verandert. De volgende informatie is belangrijk voor de ECU:
- Motortoerental
- Rijsnelheid
- Stand van de gasklep
- Stand van keuzehendel (pook)
- Stand van planetaire stelsel
- Rijweerstanden
Filmpje van het instrumentenpaneel bij accelereren:
Hieronder staat een filmpje van een Audi A4 met een Multitronic versnellingsbak. Deze werkt ook volgens het CVT principe. Door dit filmpje krijgt men een goede indruk hoe deze versnellingsbak werkt en hoe dit ervaren wordt door de bestuurder. Deze Audi rijder trapt het gas volledig in. Bij rustiger accelereren blijft het toerental ook het zelfde bij oplopende snelheid, alleen dan bij bijvoorbeeld 2000 omw/min.
Grafiek:
Zoals in het bovenstaande filmpje te zien is, blijft het toerental constant bij accelereren. Dit is ook te zie in het grafiek hieronder. Een conventionele automaat schakelt een aantal keer op, waardoor er steeds pieken in de rijsnelheid te zien zijn. De CVT heeft een lineaire lijn zonder pieken. Het voordeel hiervan is dat de motor optimaal belast wordt in het meest gunstige koppelgebied.
