Nicht immer werden die Kräfte in einem Getriebe mithilfe von Zahnrädern übertragen. Es gibt Ausnahmen wie das CVT-Getriebe, bei dem sich ein Stahlband oder eine Lamellenkette auf kegelförmigen Scheiben bewegt. Wie das genau funktioniert, erklären wir hier. Zudem gibt es einige interessante Infos zu dieser Erfindung, die bereits im 19. Jahrhundert ihren Anfang nahm.
1. Wie erfolgt hier die Kraftübertragung?
Der Name deutet bereits die entscheidende Qualität dieser Technologie an: CVT steht für „Continously Variable Transmission“. Es handelt sich also um ein „durchgängig variables Getriebe“ – und das heißt: Diese Getriebelösung hält den Motor immer im idealen Drehzahlbereich. Möglich macht das eine verblüffende Idee: Antriebs- und Abtriebsachse sind mit einem Stahlband (oder einer Kette) verbunden, das bei beiden Achsen über gegenüberliegende kegelförmige Scheiben geführt wird. Weil sich diese Scheiben verschieben lassen, variiert der Umlaufradius für das Band und die Übersetzung zwischen den Achsen:
Gehen die Scheiben auseinander, bewegt sich das Band nach innen; der Radius des Kegels ist hier kleiner. Werden die Scheiben in Achsrichtung zusammengeschoben, befindet sich das Band auf dem äußeren Rand der Kegelform und umfasst deshalb einen größeren Radius.
Diese Getriebelösung hält den Motor immer im idealen Drehzahlbereich.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Variomatic, W.Rebel, CC BY 3.0, https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, via Wikimedia Commons
2. Wer hat’s erfunden?
Die Geschichte des CVT-Getriebes beginnt in einem Sägewerk in den USA am Ende des 19. Jahrhunderts. Hier arbeitet das spätere Ingenieurs-Genie Milton Reeves als Jugendlicher und erkennt ein Problem: Die Schnittgeschwindigkeit der Sägeblätter kann man nicht kontrollieren, denn der Antrieb lässt nur ein Tempo zu. In der Folge entwickelt er das erste CVT-Getriebe, das sehr bald in verschiedenen Maschinen zum Einsatz kommt.
Eine bedeutende Innovation gelingt viele Jahre später dem Pkw-Hersteller DAF in Eindhoven. Im Jahr 1958 erscheint hier der DAF 44 mit einer stufenlosen CVT-Automatik unter dem Namen „Variomatic“. Sie verändert ihre Übersetzung automatisch, wobei ein Keilriemen zum Einsatz kommt. Besonders witzig: Das Auto kann rückwärts- so schnell wie vorwärtsfahren. Er kommt in Holland zu Rückwärtsrennen …
Das System benötigt nur wenig Platz und arbeitet effizient.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Variomatic, Büdeler Naumann, CC BY-SA 3.0, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/, via Wikimedia Commons
3. Wo kommt das CVT-Getriebe heute erfolgreich zum Einsatz?
Insgesamt sind stufenlose Getriebe seltener geworden, weil Doppelkupplungsgetriebe und Wandlerautomaten ähnlich effizient ohne Zugkraftunterbrechung arbeiten. Allerdings halten einige Hersteller nach wie vor an der Technik fest – und das interessanterweise auch bei Hybridmotoren. Denn zum einen benötigen CVT-Getriebe verhältnismäßig wenig Bauraum, zum anderen sorgen sie für einen optimierten Antrieb unter allen Fahrbedingungen. Anders gesagt: Auch wenn der Akku einmal leer ist, kann man mit gewohnt hoher Leistung anfahren. Im Übrigen punkten viele CVT-Hybride mit geringen Energieverlusten, was wiederum die rein elektrische Reichweite der Hybride vergrößert.
4. Gibt es Nachteile?
Eine Kette, die über bewegliche Scheiben läuft – unter diesen Vorzeichen liegt es auf der Hand, dass die zentralen Bauteile eines CVT-Getriebes stark belastet sind. Im Laufe der Jahre kann deshalb die Kette verschleißen oder die Kegelscheiben befinden sich nicht mehr in der jeweils richtigen Position. Eine Folge dieser Schwächen ist deshalb, dass Ölwechsel im CVT-Getriebe häufiger als bei anderen Bauvarianten erfolgen müssen. Abgesehen von diesen technischen Nachteilen „fremdeln“ viele Fahrer mit der Technik, denn die Geräuschkulisse ist ungewohnt: Die Drehzahl des Motors bleibt auch beim Beschleunigen konstant.
5. Was für Herausforderungen zeigen sich in der Produktion?
Grundsätzlich müssen gerade die „Pulleys“ (Scheiben) hochgenau und ohne jede Abweichung hergestellt werden, denn ihre Oberflächenqualität beeinflusst die Funktionalität des gesamten Getriebes. Zudem akzeptieren Produktionsplaner gerade in der Hartbearbeitung keine Bearbeitungsfehler, weil die Kosten für jeden gehärteten Rohling recht hoch sind. Folglich kommen hierfür zumeist mehrere Dreh- und Schleifmaschinen zum Einsatz, die perfekt miteinander automatisiert und zudem mit einem zentralen Leitrechner verbunden werden. Mehrstufige Messsysteme gehören genauso dazu wie ein Lasersystem zu Beginn, das jedes Bauteil mit einem DataMatrix-Code versieht und somit die 100-prozentige Rückverfolgbarkeit im Produktionsprozess garantiert.
Die „Pulleys“ (Scheiben) im CVT-Getrieben müssen hochgenau hergestellt werden.
