Stufenloses Getriebe – Wikipedia

Automatikgetriebe, das sich nahtlos durch einen kontinuierlichen Bereich effektiver Übersetzungsverhältnisse ändern kann

EIN stufenloses Getriebe ((CVT) ist ein Automatikgetriebe, das sich über einen kontinuierlichen Bereich von Übersetzungsverhältnissen nahtlos ändern kann. Dies steht im Gegensatz zu anderen Getrieben, die eine begrenzte Anzahl von Übersetzungsverhältnissen in festen Schritten bereitstellen. Die Flexibilität eines CVT mit geeigneter Steuerung kann es dem Motor ermöglichen, mit einer konstanten Drehzahl zu arbeiten, während sich das Fahrzeug mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt.

CVTs werden in Automobilen, Traktoren, Motorrollern, Schneemobilen und Erdbewegungsmaschinen verwendet.

Die gebräuchlichste Art von CVT verwendet zwei Riemenscheiben, die durch einen Riemen oder eine Kette verbunden sind. Manchmal wurden jedoch auch mehrere andere Konstruktionen verwendet.

Riemenscheibenbasis[edit]

Ein PIV-Kettenantrieb

CVT in einem Claas Mercator Mähdrescher. Der Durchmesser der Riemenscheibe kann geändert werden, indem die beiden kegelförmigen Scheiben entweder aufeinander zu oder voneinander weg gedrückt werden

Die gebräuchlichste Art von CVT verwendet einen Keilriemen, der zwischen zwei Riemenscheiben mit variablem Durchmesser verläuft.[1] Die Riemenscheiben bestehen aus zwei kegelförmigen Hälften, die sich zusammen und auseinander bewegen. Der Keilriemen verläuft zwischen diesen beiden Hälften, sodass der effektive Durchmesser der Riemenscheibe vom Abstand zwischen den beiden Hälften der Riemenscheibe abhängt. Der V-förmige Querschnitt des Riemens bewirkt, dass er auf einer Riemenscheibe höher und auf der anderen niedriger fährt. Daher wird das Übersetzungsverhältnis eingestellt, indem die beiden Scheiben einer Riemenscheibe näher beieinander und die beiden Scheiben der anderen Riemenscheibe weiter auseinander bewegt werden.[2]

Da sich der Abstand zwischen den Riemenscheiben und der Länge des Riemens nicht ändert, müssen beide Riemenscheiben gleichzeitig eingestellt werden (eine größer, die andere kleiner), um die richtige Spannung am Riemen aufrechtzuerhalten. Einfache CVTs, die eine Fliehkraftantriebsscheibe mit einer federbelasteten angetriebenen Riemenscheibe kombinieren, verwenden häufig eine Riemenspannung, um die entsprechenden Einstellungen in der angetriebenen Riemenscheibe zu bewirken.[2] Der Keilriemen muss in axialer Richtung der Riemenscheibe sehr steif sein, um beim Ein- und Ausgleiten der Riemenscheiben nur kurze radiale Bewegungen auszuführen.

Die radiale Dicke der Riemenscheibe des Riemens ist ein Kompromiss zwischen maximalem Übersetzungsverhältnis und Drehmoment. Stahlverstärkte Keilriemen sind ausreichend für massearme Anwendungen mit geringem Drehmoment wie Nutzfahrzeuge und Schneemobile, aber Anwendungen mit höherer Masse und höherem Drehmoment wie Automobile erfordern eine Kette. Jedes Element der Kette muss konische Seiten haben, die zur Riemenscheibe passen, wenn der Riemen im äußersten Radius läuft. Wenn sich die Kette in die Riemenscheiben bewegt, wird die Kontaktfläche kleiner. Da die Kontaktfläche proportional zur Anzahl der Elemente ist, benötigen Kettenbänder viele sehr kleine Elemente.

Ein riemengetriebenes Design bietet einen Wirkungsgrad von ca. 88%.[3] Dies ist zwar niedriger als das eines Schaltgetriebes, kann jedoch ausgeglichen werden, indem der Motor unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit mit seiner effizientesten Drehzahl laufen kann. Wenn Leistung wichtiger ist als die Wirtschaftlichkeit, kann das Verhältnis des CVT geändert werden, damit sich der Motor mit der Drehzahl drehen kann, mit der er die größte Leistung erzeugt.

Bei einem kettenbasierten CVT wird ein Schmierfilm auf die Riemenscheiben aufgetragen. Es muss dick genug sein, damit sich die Riemenscheibe und die Kette nie berühren, und es muss dünn sein, um keine Energie zu verschwenden, wenn jedes Element in den Schmierfilm eintaucht. Zusätzlich stabilisieren die Kettenelemente etwa 12 Stahlbänder. Jedes Band ist dünn genug, damit es sich leicht biegt. Beim Biegen hat es eine perfekte konische Oberfläche auf der Seite. In dem Stapel von Bändern entspricht jedes Band einem leicht unterschiedlichen Antriebsverhältnis, und daher gleiten sie übereinander und benötigen Öl zwischen ihnen. Auch die äußeren Bänder gleiten durch die Stabilisierungskette, während das mittlere Band als Kettenglied verwendet werden kann.

Einige CVTs übertragen die Kraft über eine Spannung im Riemen (eine „Zugkraft“) auf die Abtriebsscheibe, während andere diese verwenden Verknüpfungselement Kompression, bei der die Eingangsscheibe den Riemen „drückt“, was wiederum die Ausgangsscheibe drückt.[4][5][6]

Positiv unendlich variable (PIV) Kettenantriebe zeichnen sich dadurch aus, dass die Kette positiv mit den konischen Riemenscheiben verriegelt. Dies wird erreicht, indem in jedem Kettenglied ein Stapel von vielen kleinen rechteckigen Platten vorhanden ist, die unabhängig von Seite zu Seite gleiten können kann ziemlich dünn sein, ungefähr einen Millimeter dick. Die konischen Riemenscheiben haben radiale Rillen, eine Nut auf einer Seite der Riemenscheibe ist auf der anderen Seite mit einem Grat versehen, und so werden die Gleitplatten hin und her geschoben, um sich dem Muster anzupassen, und bilden beim Zusammendrücken effektiv Zähne mit der richtigen Steigung die Riemenscheiben. Aufgrund der ineinandergreifenden Oberflächen kann dieser Antriebstyp ein erhebliches Drehmoment übertragen und ist daher in industriellen Anwendungen weit verbreitet. Die maximale Drehzahl ist jedoch erheblich niedriger als bei anderen CVTs auf Riemenscheibenbasis. Die Gleitplatten verschleißen über Jahre hinweg langsam, daher werden die Platten länger als nötig hergestellt, was mehr Verschleiß ermöglicht, bevor die Kette überholt oder ersetzt werden muss. Eine ständige Schmierung ist erforderlich, daher ist das Gehäuse normalerweise teilweise mit Öl gefüllt.[7][8]

Toroidal[edit]

Toroidale CVTs, wie sie 1999 beim Nissan Cedric (Y34) verwendet wurden,[9][10] bestehen aus einer Reihe von Scheiben und Rollen. Die Scheiben können als zwei fast konische Teile dargestellt werden, Punkt zu Punkt, wobei die Seiten so gewölbt sind, dass die beiden Teile das zentrale Loch eines Torus füllen können. Eine Disc ist der Eingang und die andere ist der Ausgang. Zwischen den Scheiben befinden sich Rollen, die das Verhältnis variieren und die Kraft von einer Seite zur anderen übertragen. Wenn die Achse der Walze senkrecht zur Achse der Scheiben ist, ist der effektive Durchmesser für die Eingangsscheiben und die Ausgangsscheiben gleich, was zu einem Antriebsverhältnis von 1: 1 führt. Bei anderen Verhältnissen werden die Walzen entlang der Achse der Scheiben bewegt, was dazu führt, dass die Walzen an einem Punkt mit einem größeren oder kleineren Durchmesser mit den Scheiben in Kontakt stehen, was ein Antriebsverhältnis von etwas anderem als 1: 1 ergibt.[11]

Ein Vorteil eines torusförmigen CVT ist die Fähigkeit, höheren Drehmomentbelastungen standzuhalten als ein CVT auf Riemenscheibenbasis.[12] In einigen Ringkernsystemen kann die Schubrichtung innerhalb des CVT umgekehrt werden, so dass keine externe Vorrichtung erforderlich ist, um einen Rückwärtsgang bereitzustellen.[13]

Ratschen[edit]

Ein Ratschen-CVT verwendet eine Reihe von Einwegkupplungen oder Ratschen, die nur „Vorwärts“ -Bewegungen korrigieren und summieren. Die Ein-Aus-Eigenschaften einer typischen Ratsche bedeuten, dass viele dieser Konstruktionen im Betrieb nicht kontinuierlich sind (dh technisch gesehen kein CVT). In der Praxis gibt es jedoch viele Ähnlichkeiten im Betrieb und ein Ratschen-CVT kann eine Ausgangsgeschwindigkeit von Null erzeugen jede gegebene Eingangsdrehzahl (gemäß einem stufenlosen Getriebe). Das Antriebsverhältnis wird durch Ändern der Verbindungsgeometrie innerhalb der oszillierenden Elemente so eingestellt, dass die summierte maximale Verbindungsgeschwindigkeit angepasst wird, selbst wenn die durchschnittliche Verbindungsgeschwindigkeit konstant bleibt.

Ratschen-CVTs können ein erhebliches Drehmoment übertragen, da ihre Haftreibung im Verhältnis zum Drehmomentdurchsatz tatsächlich zunimmt, sodass in ordnungsgemäß ausgelegten Systemen kein Schlupf möglich ist. Der Wirkungsgrad ist im Allgemeinen hoch, da der größte Teil der dynamischen Reibung durch sehr geringfügige Änderungen der Übergangskupplungsgeschwindigkeit verursacht wird. Der Nachteil beim Ratschen von CVTs ist die Vibration, die durch den sukzessiven Geschwindigkeitsübergang verursacht wird, der zum Beschleunigen des Elements erforderlich ist und das zuvor betätigende und verzögernde Kraftübertragungselement ersetzen muss.

Das Konstruktionsprinzip stammt aus der Zeit vor den 1930er Jahren, wobei die ursprüngliche Konstruktion die Drehbewegung in eine oszillierende Bewegung und mithilfe von Rollenkupplungen in eine Drehbewegung umwandeln sollte.[14] Dieses Design wird ab 2017 für die Verwendung mit Elektromotoren mit niedriger Drehzahl hergestellt.[15] Ein als Fahrradgetriebe modellierter Prototyp wurde 1994 patentiert.[16] Das Funktionsprinzip für ein Ratschen-CVT-Design unter Verwendung eines Scotch-Joch-Mechanismus zur Umwandlung von Drehbewegungen in oszillierende Bewegungen und unrunden Zahnrädern zur Erzielung eines gleichmäßigen Eingangs-Ausgangs-Verhältnisses wurde 2014 patentiert.[17]

Hydrostatisch[edit]

Hydrostatische CVTs verwenden eine Verstellpumpe und einen Hydraulikmotor, daher wandelt das Getriebe den Hydraulikdruck in die Drehung der Abtriebswelle um. Die Vorteile von hydrostatischen CVTs sind:

  • Kann auf jede Drehmomentkapazität skaliert werden, die von einem Hydraulikmotor erreicht werden kann.
  • Die Kraft kann mit flexiblen Schläuchen auf die Radnabe übertragen werden, was ein flexibleres Aufhängungssystem ermöglicht und das Design von Gelenkfahrzeugen mit Allradantrieb vereinfacht.
  • Es gibt einen reibungslosen Übergang durch alle Vorwärts- und Rückwärtsgänge, der mit einem einzigen Hebel gesteuert werden kann.
  • Bei vollem Drehmoment können beliebig langsame Kriechgeschwindigkeiten erreicht werden, die eine präzise Fahrzeugbewegung ermöglichen.
  • Kann auch die Drehzahlregelung für andere Hydraulikkomponenten wie Hydraulikzylinder übernehmen.

Im Vergleich zu Getriebegetrieben sind hydrostatische CVTs im Allgemeinen teurer, aber bei Maschinen, die bereits eine hydraulische Kraftübertragung verwenden, sind die zusätzliche Komplexität und die Kosten weniger bedeutend. Wie bei den meisten hydraulischen Kraftübertragungen erfordert die Übertragung eines hohen Drehmoments über längere Zeiträume eine Kühlung der Hydraulikflüssigkeit.

Zu den Anwendungen hydrostatischer CVTs gehören Feldhäcksler, Mähdrescher, kleine Rad- / Ketten- / Kompaktlader, Raupentraktoren und Straßenwalzen. Ein landwirtschaftliches Beispiel, das von der AGCO Corporation hergestellt wurde, teilt die Leistung zwischen hydrostatischer und mechanischer Übertragung auf die Abtriebswelle über ein Planetengetriebe in Vorwärtsrichtung auf (umgekehrt ist die Leistungsübertragung vollständig hydrostatisch), wodurch die Belastung des hydrostatischen Teils von verringert wird das Getriebe in Vorwärtsrichtung durch Übertragung eines erheblichen Teils des Drehmoments über effizientere feste Gänge.[18]

Eine Variante namens Integriertes hydrostatisches Getriebe (IHT) verwendet ein einziges Gehäuse sowohl für Hydraulikelemente als auch für Untersetzungselemente und wird in einigen Minitraktoren und Aufsitzmähern verwendet.

Das Honda DN-01 Cruiser-Motorrad 2008-2010 verwendete ein hydrostatisches CVT in Form einer Axialkolbenpumpe mit variabler Verdrängung und einer Taumelscheibe mit variablem Winkel.

Der japanische Typ 10-Tank verwendet ein hydraulisch-mechanisches Getriebe.[clarification needed]

Kegel[edit]

Ein Kegel-CVT variiert das Antriebsverhältnis, indem ein Rad oder ein Riemen entlang der Achse der Kegelrolle (n) auf und ab bewegt wird. Die einfachste Art von Kegel-CVT, die Einzelkegelversion, verwendet ein Rad, das sich entlang der Neigung des Kegels bewegt und die Variation zwischen dem schmalen und dem breiten Durchmesser des Kegels erzeugt.

Einige Konstruktionen von Kegel-CVTs verwenden zwei Rollen.[19][20] Das Evans Reibkegel– hergestellt in den 1920er Jahren – verwendet zwei Rollen, die so ausgerichtet sind, dass ein kleiner Spalt konstanter Größe zwischen den Rollen vorhanden ist.[21] In der Lücke zwischen den Rollen sitzt ein Lederband, das gegen beide Rollen gedrückt wird, um die Bewegung von der Eingaberolle auf die Ausgabewalze zu übertragen. Das Antriebsverhältnis des Getriebes wird eingestellt, indem dieser Gurt entlang der Achse der Rollen bewegt wird.

In einem CVT mit oszillierenden Kegeln,[citation needed] Das Drehmoment wird über Reibung von einer variablen Anzahl von Kegeln (entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment) auf eine zentrale, tonnenförmige Nabe übertragen. Die Seitenfläche der Nabe ist konvex mit einem spezifischen Krümmungsradius, der kleiner als der Konkavitätsradius der Kegel ist. Auf diese Weise gibt es zu jedem Zeitpunkt nur einen (theoretischen) Kontaktpunkt zwischen jedem Kegel und der Nabe.

Epizyklisch[edit]

In einem epizyklischen CVT (auch a genannt planetarisches CVT) wird das Übersetzungsverhältnis durch kontinuierliches Kippen der Kugelachsen verschoben, um unterschiedliche Kontaktradien bereitzustellen, die wiederum Eingangs- und Ausgangsscheiben antreiben. Das System kann mehrere „Planeten“ haben, um das Drehmoment durch mehrere Flüssigkeitsflecken zu übertragen. Produktionsversionen enthalten die Toyota e-CVT (der 1997 auf dem Toyota Prius debütierte)[22] und das NuVinci CVT.[23]

Andere Arten[edit]

Reibscheibengetriebe wurden in mehreren Traktoren und kleinen Lokomotiven eingesetzt, die in den frühen Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gebaut wurden. Diese Übertragungen bestehen aus einer Ausgabediskette, die über die Oberfläche der Eingabediskette bewegt werden kann, auf der sie rollt. Wenn die Ausgabediskette auf eine Position eingestellt wurde, die ihrem eigenen Radius entspricht, betrug das resultierende Laufwerksverhältnis 1: 1. Das Laufwerksverhältnis könnte auf unendlich eingestellt werden (dh eine stationäre Ausgabediskette), indem die Ausgabediskette in die Mitte der Eingabediskette verschoben wird. Die Ausgaberichtung kann auch umgekehrt werden, indem die Platte über die Mitte der Eingabeplatte hinaus bewegt wird. Das Getriebe früherer Plymouth-Lokomotiven funktionierte auf diese Weise, während bei Traktoren mit Reibscheiben der Bereich der Rückwärtsgeschwindigkeiten typischerweise begrenzt war.[24]

Ein magnetisches CVT[citation needed] überträgt das Drehmoment eher über eine berührungslose Magnetkupplung als über einen physischen Kontakt.[25] Das Design verwendet zwei Ringe aus Permanentmagneten mit einem Ring aus Stahlpolstücken dazwischen, um mithilfe von Magneten einen Planetenradsatz zu erstellen.[26] Es wird behauptet, dass der Kraftstoffverbrauch im Vergleich zu einem mechanischen System um 3 bis 5 Prozent gesenkt wird.[26]

Stufenlose Getriebe[edit]

Einige CVTs können auch als stufenloses Getriebe (IVT), das eine unendliche Auswahl an niedrigen Gängen bietet (z. B. ein Fahrzeug mit einer unendlich langsamen Geschwindigkeit vorwärts bewegen). Einige IVTs verhindern das Zurückfahren (bei dem sich die Abtriebswelle frei drehen kann, wie bei einem Fahrzeuggetriebe im Leerlauf), da ein hohes Drehmoment für das Zurückfahren bereitgestellt wird. Andere IVT, wie beispielsweise Ratschenarten, ermöglichen es der Abtriebswelle, sich frei zu drehen. Die Arten von CVTs, die als IVTs fungieren können, umfassen epizyklische CVTs, Reibscheiben- und Ratschen-CVTs.

In einem epizyklischen CVT werden die unendlich niedrigen Antriebsverhältnisse erzeugt, wenn die Drehzahl der Abtriebswelle gleich der Differenz zwischen zwei anderen Drehzahlen innerhalb des CVT ist. In dieser Situation fungiert das CVT als Regler der Drehzahl eines der drei Rotatoren des Planetengetriebes. Da zwei der Rotatoren der Eingang und der Ausgang des Reglers sind, kann das CVT so konfiguriert werden, dass für jede gegebene Eingangsgeschwindigkeit eine Ausgangsgeschwindigkeit von Null ergibt. Die Eingangsdrehzahl des CVT ist immer die gleiche wie die des Motors, auch wenn die Ausgangsdrehzahl Null ist.

Ursprünge[edit]

Im Jahr 1879 erfand Milton Reeves ein CVT (damals a genannt Getriebe mit variabler Geschwindigkeit) zur Verwendung beim Sägen. 1879 begann Reeves, dieses Getriebe an seine Autos anzupassen.[27] und das Reeves CVT wurde auch von mehreren anderen Herstellern verwendet.

Das 6-PS-Motorrad Zenith Gradua von 1911 verwendete eine Riemenscheibe Gradua CVT.[28][29] Ein Jahr später wurde der Rudge-Whitworth Multigear mit einem ähnlichen, aber verbesserten CVT veröffentlicht. Andere frühe Autos, die ein CVT verwendeten, waren die kleinen dreirädrigen David-Kleinwagen von 1913-1923, die in Spanien gebaut wurden.[30] Der 1923 in Großbritannien gebaute Clyno und der 1926 in Großbritannien gebaute Constantinesco Saloon

Anwendungen[edit]

Automobile[edit]

Das erste Serienauto mit CVT war die 1958 in den Niederlanden gebaute kleine Limousine DAF 600.[31] Dieses Variomatic-Getriebe wurde bis in die 1980er Jahre in mehreren Fahrzeugen von DAF und Volvo eingesetzt.[32]

Der Ford Fiesta (zweite Generation) und der Fiat Uno (erste Generation) von 1987 waren die ersten Fahrzeuge, die mit einem CVT mit Stahlgürtel ausgestattet waren (im Gegensatz zum weniger robusten DAF-Design mit Gummiband). Das Multitronische Übertragung wurde von Ford, Van Doorne und Fiat entwickelt. Die Arbeiten am Getriebe begannen 1976.[33]

Ebenfalls 1987 wurde die ECVT wurde als optionales Getriebe auf dem Subaru Justy eingeführt,[34][35] Die Produktion war auf 500 Einheiten pro Monat begrenzt, da Van Doornes Transmissie in den Niederlanden nur so viele Stahlbänder für sie produzieren konnte. Im Juni stieg der Vorrat auf 3.000 pro Monat, was Subaru veranlasste, das CVT im Subaru Rex Kei-Auto verfügbar zu machen.[36] Subaru hat seine CVTs auch an andere Hersteller geliefert (wie den 1992er Nissan Micra).[33]

Der 1996er Honda Civic (sechste Generation) führte eine Riemenscheibe ein Multi Matic CVT mit Drehmomentwandler für langsame „Kriech“ -Aktion).[37]

Die Verwendung von CVTs verbreitete sich dann in den folgenden Jahren auf Modelle wie den 1998er Nissan Cube, den 1999er Rover 25 und den 1999er Audi A6.[38] Zu den Marketingbegriffen für CVTs gehören „Lineartronic“ (Subaru), „Xtronic“ (Jatco, Nissan, Renault), INVECS-III (Mitsubishi), Multitronic (Volkswagen, Audi), „Autotronic“ (Mercedes-Benz) und IVT (Hyundai, Kia).

Der 1999er Nissan Cedric (Y34) verwendete ein torusförmiges CVT – im Gegensatz zu den auf Riemenscheiben basierenden Konstruktionen anderer Hersteller -, die als der vermarktet werden Nissan Extroid und die einen Drehmomentwandler enthielt. Nissan wechselte dann 2003 von torusförmigen zu riemenscheibenbasierten CVTs.[39] Die Version des CVT, die mit einem V6-Motor im Nissan Altima verwendet wird, soll in der Lage sein, höhere Drehmomentlasten als andere Riemen-CVTs zu übertragen.[40]

Der Toyota Corolla (E210) von 2019 ist mit einem CVT erhältlich, das von einem physischen „Startgetriebe“ neben der CVT-Riemenscheibe unterstützt wird. Bis zu 40 km / h nutzt das Getriebe das Startgetriebe, um die Beschleunigung zu erhöhen und die Belastung des CVT zu verringern. Oberhalb dieser Drehzahl schaltet das Getriebe auf die CVT-Riemenscheibe um.[41]

Mehrere Hybrid-Elektrofahrzeuge wie der Toyota Prius, der Nissan Altima und der Ford Escape Hybrid verwenden elektrische variable Getriebe (EVTs), um den Beitrag der Leistung des Elektromotors und des Verbrennungsmotors zu steuern. Trotz des ähnlichen Namens unterscheiden sich diese Geräte grundlegend von CVTs (die von einer einzigen Quelle gespeist werden).

Rennautos[edit]

In den USA verwenden Formel-500-Open-Wheeler-Rennwagen seit den frühen 1970er Jahren CVTs. CVTs wurden 1994 (zusammen mit mehreren anderen elektronischen Systemen und Fahrerhilfsmitteln) aus der Formel 1 verbannt, da Bedenken hinsichtlich der Eskalation der Forschungs- und Entwicklungskosten und der Aufrechterhaltung eines bestimmten Maßes an Fahrerbeteiligung an den Fahrzeugen bestehen.[42]

Kleine Fahrzeuge[edit]

Viele kleine Fahrzeuge – wie Schneemobile, Golfwagen und Motorroller – verwenden CVTs, typischerweise den Gummiband oder eine variable Riemenscheibe. CVTs in diesen Fahrzeugen verwenden häufig ein Gummibanddesign mit einem nicht dehnbaren festen Umfang, das unter Verwendung verschiedener äußerst haltbarer und flexibler Materialien hergestellt wird, da die mechanische Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit ihre vergleichbare Ineffizienz überwiegen. Einige Motorroller verfügen über eine Fliehkraftkupplung, die beim Leerlauf oder beim manuellen Rückwärtsfahren des Rollers hilft.[43]

Das 1974er Rokon RT340 TCR Automatic Offroad Motorrad wurde mit einem Schneemobil CVT ausgestattet. Das erste mit einem CVT ausgestattete ATV war das Polaris Industries Trail Boss im Jahr 1985.[citation needed]

Land- und Erdbewegungsmaschinen[edit]

Mähdrescher verwendeten bereits in den 1950er Jahren variable Riemenantriebe. Viele kleine Traktoren und selbstfahrende Mäher für Haus und Garten verwenden einfache CVTs aus Gummibändern. Hydrostatische CVTs sind bei größeren Einheiten häufiger.[example needed] Bei Mäh- oder Erntevorgängen ermöglicht das CVT die Einstellung der Vorwärtsgeschwindigkeit des Geräts unabhängig von der Motordrehzahl. Dies ermöglicht es dem Bediener, nach Bedarf zu verlangsamen oder zu beschleunigen, um Schwankungen in der Dicke des Ernteguts Rechnung zu tragen.

Kleine bis mittelgroße landwirtschaftliche und Erdbewegungsmaschinen verwenden häufig hydrostatische CVTs. Da die Motoren in diesen Maschinen typischerweise mit konstanter Leistung betrieben werden (um Hydraulikleistung bereitzustellen oder Maschinen anzutreiben), werden Verluste im mechanischen Wirkungsgrad durch eine verbesserte Betriebseffizienz ausgeglichen. Beispielsweise werden in Erdbewegungsgeräten die Vorwärts-Rückwärts-Shuttle-Zeiten reduziert. Die Geschwindigkeit und die Ausgangsleistung des CVT werden verwendet, um die Fahrgeschwindigkeit des Geräts zu steuern und manchmal auch das Gerät zu steuern. Im letzteren Fall kann das zum Lenken der Ausrüstung erforderliche Geschwindigkeitsdifferential durch unabhängige CVTs geliefert werden, wodurch die Lenkung ohne mehrere Nachteile erreicht werden kann, die mit anderen Kompaktlenkverfahren verbunden sind (wie Bremsverluste oder Verlust der Zugkraft).

Die 1965 Radpferd 875 und 1075 Gartentraktoren waren die ersten Fahrzeuge dieser Art, die mit einem hydrostatischen CVT ausgestattet waren.[citation needed] Das Design verwendete eine Taumelscheibenpumpe mit variabler Verdrängung und einen Hydraulikmotor mit fester Verdrängung, die zu einem einzigen kompakten Paket kombiniert wurden. Umkehrverhältnisse wurden erreicht, indem der Durchfluss der Pumpe durch Überzentrierung der Taumelscheibe umgekehrt wurde. Die Beschleunigung wurde durch die Verwendung von Druckspeichern und Überdruckventilen zwischen Pumpe und Motor begrenzt und geglättet, um plötzliche Geschwindigkeitsänderungen zu verhindern, die mit einer direkten hydraulischen Kupplung möglich sind. Nachfolgende Versionen umfassten feste Taumelscheibenmotoren und Kugelpumpen.

Die 1996 Fendt Vario 926 war der erste Schwerlasttraktor, der mit einem hydrostatischen CVT ausgestattet war.[44] Mit diesem Getriebe wurden über 100.000 Traktoren hergestellt.[44]

Stromerzeugungssysteme[edit]

CVTs werden seit den 1950er Jahren in Stromerzeugungssystemen für Flugzeuge eingesetzt.[citation needed]

CVTs mit Schwungrädern werden verwendet[citation needed] als Drehzahlregler zwischen einem Motor (zB einer Windkraftanlage) und dem elektrischen Generator. Wenn der Motor ausreichend Leistung erzeugt, wird der Generator direkt an das CVT angeschlossen, das zur Regulierung der Motordrehzahl dient. Wenn die Ausgangsleistung zu niedrig ist, wird der Generator abgeschaltet und die Energie im Schwungrad gespeichert. Nur wenn die Drehzahl des Schwungrads ausreicht, wird die kinetische Energie zeitweise mit der vom Generator geforderten Drehzahl in Elektrizität umgewandelt.

Andere Verwendungen[edit]

Einige Bohrmaschinen und Fräsmaschinen enthalten ein einfaches CVT-System mit Riemenantrieb zur Steuerung der Geschwindigkeit des Spannfutters, einschließlich der Jet-Modelle J-A5816 und J-A5818.[45] Bei diesem System ist der effektive Durchmesser der Abtriebswellenscheiben aufgrund ihrer konischen Form einstellbar. Die Riemenscheibe am Motor hat normalerweise einen festen Durchmesser (oder manchmal mit diskreten Schritten, um eine Auswahl von Drehzahlbereichen zu ermöglichen). Der Bediener passt die Geschwindigkeit des Bohrers mithilfe eines Handrads an, das die Breite des Spaltes zwischen den Riemenscheibenhälften steuert. Eine Spannrolle ist in das Riemengetriebe eingebaut, um das Durchhängen des Riemens aufzunehmen oder zu lösen, wenn die Geschwindigkeit geändert wird.

Winden und Hebezeuge sind auch eine Anwendung von CVTs, insbesondere für diejenigen, die das Übersetzungsverhältnis an das widerstandsfähige Drehmoment anpassen.

Fahrräder mit CVT-Getriebe hatten nur begrenzten kommerziellen Erfolg, wobei ein Beispiel eine Reihe von Getrieben bietet, die einem Achtgang-Schalthebel entsprechen.[46] Das Kurzschalten des Fahrrads half beim Bergauffahren. Es wurde jedoch festgestellt, dass das CVT das Gewicht des Fahrrads signifikant erhöht.[47]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

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