Trasmissione a variazione continua

Puleggia-basedEdit

Il tipo più comune di CVT utilizza una cinghia a V che scorre tra due pulegge a diametro variabile. Le pulegge sono costituite da due metà a forma di cono che si muovono insieme e separatamente. La cinghia a V corre tra queste due metà, quindi il diametro effettivo della puleggia dipende dalla distanza tra le due metà della puleggia., La sezione trasversale a forma di V della cinghia fa sì che giri più in alto su una puleggia e più in basso sull’altra, quindi il rapporto di trasmissione viene regolato spostando i due pulegge di una puleggia più vicini e i due pulegge dell’altra puleggia più distanti.

Poiché la distanza tra le pulegge e la lunghezza della cinghia non cambia, entrambe le pulegge devono essere regolate (una più grande, l’altra più piccola) contemporaneamente per mantenere la giusta quantità di tensione sulla cinghia., I CVT semplici che combinano una puleggia motrice centrifuga con una puleggia guidata caricata a molla utilizzano spesso la tensione della cinghia per effettuare le regolazioni conformi nella puleggia condotta. La cinghia a V deve essere molto rigida nella direzione assiale della puleggia per effettuare solo brevi movimenti radiali mentre si scivola dentro e fuori dalle pulegge.

Lo spessore radiale della puleggia della cinghia è un compromesso tra rapporto di trasmissione massimo e coppia., Le cinghie trapezoidali rinforzate in acciaio sono sufficienti per applicazioni a bassa massa a bassa coppia come veicoli commerciali e motoslitte, ma le applicazioni a massa e coppia più elevate come le automobili richiedono una catena. Ogni elemento della catena deve avere lati conici che si adattano alla puleggia quando la cinghia è in esecuzione sul raggio più esterno. Come la catena si muove nelle pulegge l’area di contatto diventa più piccolo. Poiché l’area di contatto è proporzionale al numero di elementi, le cinghie della catena richiedono molti elementi molto piccoli.,

Un design a cinghia offre un’efficienza di circa l ‘ 88%, che, sebbene inferiore a quella di una trasmissione manuale, può essere compensata consentendo al motore di funzionare al suo regime più efficiente indipendentemente dalla velocità del veicolo. Quando la potenza è più importante dell’economia, il rapporto del CVT può essere modificato per consentire al motore di girare al numero di giri al quale produce la massima potenza.

In un CVT a catena viene applicato un film di lubrificante alle pulegge., Deve essere abbastanza spesso in modo che la puleggia e la catena non si tocchino mai e deve essere sottile per non sprecare energia quando ogni elemento si tuffa nel film di lubrificazione. Inoltre, gli elementi della catena stabilizzano circa 12 bande di acciaio. Ogni banda è abbastanza sottile in modo che si piega facilmente. Se si piega, ha una superficie conica perfetta sul suo lato. Nella pila di bande, ogni banda corrisponde a un rapporto di trasmissione leggermente diverso, e quindi scivolano l’uno sull’altro e hanno bisogno di olio tra di loro., Inoltre, le bande esterne scorrono attraverso la catena stabilizzante, mentre la banda centrale può essere utilizzata come collegamento a catena.

Alcuni CVT trasferiscono la potenza alla puleggia di uscita tramite la tensione nella cinghia (una forza di “trazione”), mentre altri usano la compressione dell’elemento di collegamento in cui la puleggia di ingresso “spinge” la cinghia che a sua volta spinge la puleggia di uscita.,

Positivamente infinitamente variabile (PIV) azionamenti a catena sono distinti in quanto la catena si interblocca positivamente con le pulegge coniche, questo si ottiene avendo una pila di molte piccole piastre rettangolari in ogni collegamento a catena che può scorrere indipendentemente da lato a lato, queste piastre possono essere piuttosto sottili, circa un millimetro di spessore., Le pulegge coniche hanno scanalature radiali, una scanalatura su un lato della puleggia si incontra con una cresta sull’altro lato e quindi le piastre scorrevoli vengono spinte avanti e indietro per conformarsi al modello, formando efficacemente i denti del passo corretto quando schiacciati tra le pulegge. A causa delle superfici ad incastro, questo tipo di azionamento può trasmettere una coppia significativa e quindi è stato ampiamente utilizzato in applicazioni industriali, tuttavia, la velocità massima è significativamente inferiore rispetto ad altri CVT basati su puleggia., Le piastre scorrevoli si usurano lentamente negli anni di utilizzo, quindi le piastre sono fatte più a lungo del necessario, consentendo una maggiore usura prima che la catena debba essere rinnovata o sostituita. È necessaria una lubrificazione costante e quindi l’alloggiamento è solitamente parzialmente riempito con olio.

ToroidalEdit

Toroidale CVTs, utilizzata nel 1999 Nissan Cedric (Y34), consistono in una serie di dischi e rulli., I dischi possono essere raffigurati come due parti quasi coniche, punto a punto, con i lati bombati in modo tale che le due parti potrebbero riempire il foro centrale di un toro. Un disco è l’input e l’altro è l’output. Tra i dischi ci sono rulli che variano il rapporto e che trasferiscono potenza da un lato all’altro. Quando l’asse del rullo è perpendicolare all’asse dei dischi, il diametro effettivo è lo stesso per i dischi di ingresso e i dischi di uscita, risultando in un rapporto di azionamento 1:1., Per altri rapporti, i rulli vengono spostati lungo l’asse dei dischi, con il risultato che i rulli sono in contatto con i dischi in un punto che ha un diametro maggiore o minore, dando un rapporto di azionamento di qualcosa di diverso da 1:1.

Un vantaggio di un CVT toroidale è la capacità di sopportare carichi di coppia più elevati rispetto a un CVT basato su puleggia. In alcuni sistemi toroidali, la direzione di spinta può essere invertita all’interno del CVT, eliminando la necessità di un dispositivo esterno per fornire una retromarcia.,

RatchetingEdit

Un CVT a cricchetto utilizza una serie di frizioni o cricchetti unidirezionali che rettificano e sommano solo il movimento “in avanti”. Le caratteristiche on-off di un tipico cricchetto significa che molti di questi progetti non sono in funzione continua (cioè tecnicamente non un CVT), tuttavia in pratica ci sono molte somiglianze in funzione e un CVT a cricchetto è in grado di produrre una velocità di uscita zero da una data velocità di ingresso (come per una trasmissione infinitamente variabile)., Il rapporto di trasmissione viene regolato modificando la geometria del collegamento all’interno degli elementi oscillanti in modo da regolare la velocità massima di collegamento sommata, anche quando la velocità media del collegamento rimane costante.

I CVT a cricchetto possono trasferire una coppia sostanziale perché il loro attrito statico aumenta effettivamente rispetto al rendimento della coppia, quindi lo slittamento è impossibile in sistemi progettati correttamente. L’efficienza è generalmente elevata perché la maggior parte dell’attrito dinamico è causata da lievi cambiamenti di velocità della frizione transitoria., Lo svantaggio del CVT a cricchetto è la vibrazione causata dalla successiva transizione di velocità necessaria per accelerare l’elemento, che deve soppiantare l’elemento di trasmissione di potenza precedentemente operativo e decelerato.

Il principio di progettazione risale a prima del 1930, con il design originale destinato a convertire il movimento rotatorio in movimento oscillante e tornare al movimento rotatorio utilizzando frizioni a rulli. Questo design rimane in produzione a partire dal 2017, per l’utilizzo con motori elettrici a bassa velocità. Un prototipo come trasmissione per bicicletta è stato brevettato nel 1994., Il principio di funzionamento di un design CVT a cricchetto che utilizza un meccanismo a giogo scotch per convertire il movimento rotatorio in movimento oscillante e ingranaggi non circolari, per ottenere un rapporto input-output uniforme, è stato brevettato nel 2014.

HydrostaticEdit

I CVT idrostatici utilizzano una pompa a cilindrata variabile e un motore idraulico, quindi la trasmissione converte la pressione idraulica alla rotazione dell’albero di uscita., I vantaggi dei CVT idrostatici sono:

• Può essere scalato a qualsiasi capacità di coppia che può essere raggiunta da un motore idraulico.
• La potenza può essere trasmessa al mozzo ruota con tubi flessibili, consentendo un sistema di sospensione più flessibile e semplificando la progettazione di veicoli articolati a trazione integrale.
• C’è una transizione graduale attraverso tutte le velocità in avanti e indietro, che può essere controllata utilizzando una singola leva.
• Velocità di scansione arbitrariamente lento può essere raggiunto a piena coppia, consentendo preciso movimento del veicolo.,
• Può anche fornire il controllo della velocità di qualsiasi altro componente idraulico, come i cilindri idraulici.

Rispetto alle trasmissioni ad ingranaggi, i CVT idrostatici sono generalmente più costosi, ma su macchine che già utilizzano la trasmissione di potenza idraulica, la complessità e il costo aggiunti sono meno significativi. Come con la maggior parte delle trasmissioni di potenza idraulica, la trasmissione di coppia elevata per durate prolungate richiede il raffreddamento del fluido idraulico.,

Gli usi dei CVT idrostatici includono le raccoglitrici di foraggio, le mietitrebbie, le piccole caricatrici gommate / cingolate / skid-steer, i trattori del cingolo ed i rulli compressori. Uno agricolo esempio, prodotti da parte di AGCO Corporation, spacca il potere tra idrostatica meccanica e trasferimento per l’albero di uscita tramite un ingranaggio planetario in avanti di viaggio (al contrario, il trasferimento di potenza è completamente idrostatica), questo riduce il carico idrostatico parte della trasmissione, quando in avanti, trasmettendo una parte significativa della coppia attraverso una più efficiente fisso ingranaggi.,

Una variante chiamata Transaxle idrostatico integrato (IHT) utilizza un singolo alloggiamento sia per gli elementi idraulici che per gli elementi riduttori e viene utilizzata in alcuni mini-trattori e tosaerba.

La moto Honda DN-01 cruiser 2008-2010 utilizzava un CVT idrostatico, sotto forma di una pompa a pistone assiale a cilindrata variabile con un piatto oscillante ad angolo variabile.

Il tipo giapponese 10 carro armato usa la trasmissione meccanica idraulica.,

ConeEdit

Un cono CVT varia il rapporto di trasmissione spostando una ruota o una cinghia su e giù per l’asse dei rulli conici. Il tipo più semplice di cono CVT, la versione a cono singolo, utilizza una ruota che si muove lungo la pendenza del cono, creando la variazione tra il diametro stretto e largo del cono.

Alcuni disegni di cono CVT utilizzano due rulli., Il cono di attrito Evans-prodotto negli anni ‘ 20-utilizza due rulli orientati in modo che tra i rulli sia presente un piccolo spazio di dimensioni costanti. Un cinturino in pelle si trova nello spazio tra i rulli, premuto contro entrambi i rulli per trasferire il movimento dal rullo di ingresso al rullo di uscita. Il rapporto di trasmissione della trasmissione viene regolato spostando questa cinghia lungo l’asse dei rulli.

In un CVT con coni oscillanti, la coppia viene trasmessa per attrito da un numero variabile di coni (in base alla coppia da trasmettere) ad un mozzo centrale a forma di botte., La superficie laterale del mozzo è convessa con uno specifico raggio di curvatura che è più piccolo del raggio concavità dei coni. In questo modo, ci sarà un solo punto di contatto (teorico) tra ogni cono e il mozzo in qualsiasi momento.

EpicyclicEdit

In un CVT epicicloidale (chiamato anche CVT planetario), il rapporto di trasmissione viene spostato inclinando gli assi delle sfere in modo continuo, per fornire diversi raggi di contatto, che a loro volta guidano l’ingresso e dischi di uscita., Il sistema può avere più “pianeti” per trasferire la coppia attraverso più patch di fluidi. Le versioni di produzione includono la Toyota e-CVT (che ha debuttato sulla Toyota Prius del 1997) e la NuVinci CVT.

Altri tipimodifica

Le trasmissioni a dischi di attrito furono utilizzate in diversi trattori e piccole locomotive costruite nei primi decenni del xx secolo. Queste trasmissioni consistono in un disco di uscita che può essere spostato sulla superficie del disco di ingresso su cui è rotolato. Quando il disco di uscita è stato regolato in una posizione uguale al proprio raggio, il rapporto di azionamento risultante era 1: 1., Il rapporto di azionamento può essere impostato su infinito (cioè un disco di uscita stazionario) spostando il disco di uscita al centro del disco di ingresso. La direzione di uscita potrebbe anche essere invertita, spostando il disco oltre il centro del disco di ingresso. La trasmissione sulle prime locomotive Plymouth ha funzionato in questo modo, mentre sui trattori che utilizzano dischi di attrito, la gamma di velocità inverse era tipicamente limitata.

Un CVT magnetico trasmette la coppia utilizzando un accoppiamento magnetico senza contatto piuttosto che un contatto fisico., Il design utilizza due anelli di magneti permanenti con un anello di pezzi di palo in acciaio tra di loro, al fine di creare un gearset planetario utilizzando magneti. Si dice che produca una riduzione del 3-5% del consumo di carburante, rispetto a un sistema meccanico.

Trasmissione infinitamente variabilemodiFica

Alcuni CVT possono anche funzionare come una trasmissione infinitamente variabile (IVT) che offre una gamma infinita di marce basse (ad esempio spostando un veicolo in avanti a una velocità infinitamente bassa)., Alcuni IVT impediscono la marcia indietro (dove l’albero di uscita può ruotare liberamente, come una trasmissione automobilistica in folle) a causa della fornitura di una coppia di trazione posteriore elevata. Altri IVT, come i tipi a cricchetto, consentono all’albero di uscita di ruotare liberamente. I tipi di CVT che sono in grado di funzionare come IVT includono epiciclici, dischi di attrito e CVT a cricchetto.

In un CVT epicicloidale, i rapporti di trasmissione infinitamente bassi vengono prodotti quando la velocità di rotazione dell’albero di uscita è uguale alla differenza tra altre due velocità all’interno del CVT., In questa situazione, il CVT funziona come regolatore della velocità di rotazione di uno qualsiasi dei tre rotatori del sistema di ingranaggi planetari. Poiché due dei rotatori sono l’ingresso e l’uscita del regolatore, il CVT può essere configurato per ottenere una velocità di uscita pari a zero per qualsiasi data velocità di ingresso. La velocità di ingresso del CVT è sempre la stessa del motore, anche quando la velocità di uscita è zero.

MagneticEdit

Concept model CVT utilizza anelli di magneti permanenti per formare ingranaggi senza contatto.