Stufenloses Getriebe (CVT): Funktionsweise und Vorteile

Das stufenlose Getriebe (CVT, Continuously Variable Transmission) wird häufig in Mopeds verwendet. Es wurde auch in einigen Autos seit den 60er Jahren eingesetzt, hatte aber zunächst keinen großen Erfolg. Theoretisch ist das stufenlose Getriebe ideal, da es das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich variiert. Man könnte sagen, es handelt sich um ein Automatikgetriebe mit einer unendlichen Anzahl von Übersetzungen.

Diese Eigenschaft ermöglicht es, das Fahrzeug stets im Bereich der maximalen Motorleistung zu bewegen – etwas, das mit herkömmlichen Automatik- oder Schaltgetrieben, die nur diskrete Schritte oder Sprünge zwischen den Gängen bieten, unmöglich ist.

Aufbau und Mechanismus des CVT

Ein stufenloses Getriebe besteht typischerweise aus zwei Rollen (Riemenscheiben), deren effektiver Innendurchmesser variabel ist. Die Kraftübertragung zwischen den beiden Scheiben erfolgt über einen speziellen „Gürtel“ oder Riemen, der aus Metallgliedern (Metall-Links) besteht.

Durch die Variation des Durchmessers der Riemenscheiben wird das Übersetzungsverhältnis stufenlos angepasst. Da der Riemen ein nicht dehnbares Element ist, führt die Vergrößerung des Durchmessers der einen Rolle automatisch zur Verringerung des Durchmessers der anderen. Dadurch wird eine unendliche Reihe von Entwicklungen erreicht, was zu einer kontinuierlichen Variation des Marsches führt. Dieses System wird daher auch als Automatik-Streaming oder Variomatik bezeichnet.

Detail zur Riemenscheiben-Anpassung

(Anmerkung: Das folgende Bild, das das Layout der beiden Scheiben zeigt, ist im Text nicht enthalten.)

Wenn die bewegliche Fläche der Riemenscheibe, die das Motordrehmoment überträgt, sich auf die andere Seite zubewegt, wird der effektive Durchmesser dieser Riemenscheibe größer. Da der Riemen eine nahezu konstante Länge hat, wird er auf der angetriebenen Scheibe auf einen weniger effektiven Durchmesser gezwungen, indem sich deren Scheibenflächen öffnen. Dadurch wird eine niedrigere Übersetzung erreicht.

Die Rolle der Hydrauliksteuerung

Die Änderung der Riemenscheibenbreite und damit des effektiven Durchmessers erfolgt über eine hydraulische Steuerung, die die Ölmenge dosiert, um jederzeit den angemessenen Druck zu gewährleisten.

Die hydraulische Steuerung berücksichtigt kontinuierlich wichtige Betriebsparameter:

• Drosselklappenstellung
• Betriebsbedingungen
• Fahrzeuggeschwindigkeit
• Motordrehzahl
• Getriebeübersetzung

Dieser Öldruck dient auch dazu, den gesamten Satz zu schmieren und die korrekte Riemenspannung aufrechtzuerhalten, indem der richtige Druck auf die angetriebene Riemenscheibe ausgeübt wird.

Riemenspannung und Drehmomentübertragung

Aktuelle CVT-Riemen funktionieren durch Kompression und schieben das vorangehende Glied, anstatt durch Traktion zu ziehen, wie es bei herkömmlichen Riemen der Fall ist. Die Riemenspannung ist daher ein wichtiges Element für das korrekte Funktionieren dieses Systems der kontinuierlichen Wandlung. Die Spannung hängt sowohl vom Drehmoment, das jederzeit übertragen werden muss, als auch vom gewählten Übersetzungsverhältnis ab.

Entwicklung und Anwendung

Anfangs wurde dieses Getriebesystem in Autos mit geringem Hubraum verwendet, da die Kette nur den Belastungen standhielt, die durch Motoren mit niedrigem Drehmoment verursacht wurden. Heute werden jedoch widerstandsfähigere Ketten oder Riemen hergestellt, die auch die hohen Drehmomentwerte von Hochleistungsfahrzeugen unterstützen können.