Techniek: de continu variabele transmissie (CVT)

Door Tom in Techniek, donderdag 26 Feb 2015 08:02
Voor sommige mensen maakt schakelen een onderdeel uit van de motorbeleving. Anderen laten het liever aan de techniek over. Meestal gebeurt dat met behulp van een continu variabele transmissie. CVT conische schijven

Tekst: Peter Aansorgh, foto's: fabrikanten

De meeste motorfietsen hebben een versnellingsbak met vijf of zes versnellingen. Elke keer dat je naar een hogere versnelling schakelt, zakt het toerental. Het toerental verandert dus steeds en dat is een probleem, want de motor trekt niet bij alle toerentallen even goed. Het zou ideaal zijn als je de motor steeds op het toerental kon houden waarbij deze optimaal presteert. Dat betekent echter dat de overbrenging continu moet veranderen om te kunnen optrekken. Dat moet dan automatisch en traploos gebeuren. Oftewel, het moet een continu variabele transmissie (CVT) zijn.

Diameters
Een CVT bestaat uit een rubberen riem, die door twee taps toelopende schijven wordt aangedreven en die twee andere, eveneens taps toelopende schijven aandrijft. De riem kan daarbij op verschillende hoogtes tussen de schijven worden geklemd, zodat de riem op verschillende diameters ‘loopt’. Dat werkt net als bij een racefiets. Wil je tegen een berg op rijden, dan kies je een klein tandwiel voor en een groot tandwiel achter. Dan kun je weinig snelheid maken, maar wordt de aandrijfkracht van je benen zover vergroot dat je moeiteloos omhoog klimt. Ga je bergaf, dan schakel je voor naar het grote tandwiel en achter naar een kleiner. Dan worden de omwentelingen van je trapas sterk vermenigvuldigd, zodat je achterwiel heel veel snelheid kan maken, al kun je zo niet veel kracht meer zetten. Een CVT doet hetzelfde.  

Centrifugaalkoppeling
Het veranderen van de diameter gebeurt bij een CVT door de conische schijven naar elkaar toe te schuiven of juist uit elkaar te schuiven. De hoogte waarop de afstand tussen de schijven precies een riembreedte is, verandert daardoor, zodat de riem er verder of minder ver tussen zakt. Bij elke schijvenset kan er één schijf schuiven, de andere is vast op de as gemonteerd. Het voorste schijvenpaar zit direct op de krukas. Bij een langzaam draaiende motor staan ze ver uit elkaar, zodat de rubberen aandrijfriem de schijven pas helemaal ‘onderin’ raakt, vlak bij de as zelf. De achterste schijven worden door een drukveer naar elkaar toegedrukt en staan bij lage toerentallen heel dicht op elkaar, zodat de riem er helemaal ‘bovenin’ net tussen past. Het systeem heeft dan een grote overbrengingsverhouding, waardoor de achterste schijvenset veel langzamer draait dan de voorste. Daar wordt handig gebruik van gemaakt, want tussen de achterste schijvenset en de uitgaande as van de CVT is een centrifugaalkoppeling aangebracht. Bij stationair toerental loopt die koppeling vrij, zodra je gas geeft, komt de koppeling in aangrijping en geeft deze het koppel door naar de uitgaande as, die dit via een laatste tandwieloverbrenging aan het achterwiel doorgeeft. 

Schuivende schijven
Zodra je gaat rijden en het motortoerental stijgt, schuift één van de twee voorste schijven naar de andere toe. Dat komt doordat er een aantal gewichtjes achter zit. Die worden door de steeds sterker wordende centripetale kracht naar de buitenrand van de schijf geslingerd. De gewichtjes zitten opgesloten tussen de schijf en een soort drukplaat. Beide zijn taps gevormd, waardoor de ruimte naar de rand van de schijf toe steeds kleiner wordt. De gewichtjes kunnen dus alleen naar de rand van de schijf schuiven als ze de riemschijf wegduwen, naar de andere riemschijf toe. Hoe sneller de motor draait, hoe sterker de gewichtjes de schijven naar elkaar toe drukken. De riem gaat daardoor op een hogere diameter lopen. Omdat de riem een vaste lengte heeft, trekt hij de achterste twee schijven uit elkaar, zodat hij er dieper in kan wegzakken. De riem zal dus voor op een steeds grotere diameter lopen, achter op een steeds kleinere. Daarmee verandert de overbrengingsverhouding traploos en continu. 

Evenwicht
Hoe sneller de motor draait, hoe verder de CVT opschakelt, maar het is allemaal een kwestie van evenwicht. De sterkte van de veer en het gewicht van de centrifugaalgewichtjes bepalen welke stand de schijven bij welk toerental krijgen. Bij bromscooters worden vaak lichtere rollen gezet, zodat de transmissie later begint te regelen en de motor met een hoger toerental accelereert. Een hogere topsnelheid krijgt hij hier niet van. Die wordt vaak beperkt door een ring, die zorgt dat de voorste twee schijven niet verder naar elkaar toe kunnen schuiven. Het plaatsen van een dunnere ring – of het weghalen van de ring – verandert de eindstand en zorgt door een ‘langere’ overbrenging voor een hogere topsnelheid. Dit is illegaal en zorgt bovendien voor een hogere slijtage van de transmissie.

Bijsturen
Bromscooters rijden bijna altijd vol gas. Motorscooters rijden ook vaak op deellast. Dan is er minder vermogen nodig en is het voor het geluid, het brandstofverbruik en het comfort gewenst dat de motor weinig toeren draait. Dan heb je een ‘lange’ overbrenging nodig. Tijdens het optrekken wil je echter juist veel vermogen en koppel naar het achterwiel sturen. Dan heb je juist een ‘korte’ overbrenging nodig. De CVT zou dan moeten terugschakelen. Bij eenvoudige systemen gebeurt dat vaak met een soort schroefvormige groef op de voorste as, waarop de schuivende schijf zit. Moet die schijf veel koppel overbrengen, dan zorgt de schroefvormige gleuf voor een kracht die de schijf weer naar buiten drijft, tegen de kracht van de gewichtjes in. Bij geavanceerdere systemen wordt dit met een stappenmotor gedaan. Die wordt aangestuurd door de motorelektronica. Zo wordt een computergestuurde ‘schakelkarakteristiek’ verkregen die de beste prestaties levert voor zuinigheid of voor prestaties.

Vond je dit interessant? Klik hier voor nog meer techniek!

Tags:

Gerelateerde artikelen