mini|CVT toroidal usada en el Nissan Cedric. En mecánica, la transmisión variable continua (CVT) es un tipo de transmisión automática que puede cambiar la relación de transmisión de forma continua dentro de sus límites de funcionamiento. La transmisión variable continua no está restringida a un pequeño número de relaciones de cambio, como las 4 a 6 relaciones delanteras de las transmisiones típicas de automóviles.
La unidad de control electrónico puede simular cambios de marcha abruptos, especialmente a bajas velocidades, porque la mayoría de los conductores esperan las bruscas sacudidas típicas y rechazarían una transmisión perfectamente suave por su aparente falta de potencia.
Tipos
CVT basada en polea El tipo más común de CVT utiliza una banda V, la cual corre entre dos poleas de diámetro variable. Cada polea consta de dos mitades con forma de cono que se aproximan o se separan entre sí. La banda V corre entre estas dos mitades, de forma que el diámetro efectivo de la polea es dependiente de la distancia entre las dos mitades de la polea. La sección transversal de forma V de la banda le produce moverse alto en una polea y bajo en la otra, así, la gran razón es ajustada al mover cerca las dos roldanas juntas de una polea y lejos las dos roldanas de la otra polea.
Dado que la distancia entre las poleas y el largo de la banda no cambia, ambas poleas deben ser ajustadas (una más grande, la otra más pequeña) simultáneamente para mantener la correcta cantidad de tensión en la banda. Los CVT simples que combinan una polea conductora centrífuga con una polea conducida cargada por resorte, a menudo, utilizan la tensión de la banda para efectuar los ajustes en la polea conducida. La correa en V debe mantenerse tensada en la dirección axial de la polea en orden de hacer solo movimientos radiales pequeños mientras se deslizan hacia adentro y afuera de las poleas.
El espesor radial de la banda es un compromiso entre la relación de transmisión máxima y par motor. Las bandas V reforzadas con acero son suficientes para aplicaciones de baja masa y bajo par como vehículos utilitarios y motonieve, pero para aplicaciones de alta masa y par tales como automóviles se requiere de una cadena. Cada elemento de la cadena debe tener lados cónicos que encajan en la polea cuando la banda esté funcionando en el radio más externo. Como la cadena se mueve adentro de la polea, el área de contacto se vuelve más pequeña. Ya que el área de contacto es proporcional al número de elementos, las bandas de cadena requieren varios elementos muy pequeños.
Un diseño de banda conducida ofrece aproximadamente un 88% de eficiencia, la cual, ya que es más baja que la de una transmisión manual, se puede compensar permitiéndole al motor correr a su más eficiente RPM, sin importar la velocidad del vehículo. Cuando la potencia es más importante que la economía, la razón de CVT puede ser cambiada para permitirle al motor rotar a las RPM que producen la mayor potencia.
En una CVT basada en cadena, los numerosos elementos de cadena son arreglados a lo largo de múltiples bandas laminadas de acero, unas sobre otras, cada una de las cuales son suficientemente delgadas para que se doblen fácilmente. Cuando parte de la banda se envuelve alrededor de una polea, los lados de los elementos forman una superficie cónica. En la pila de bandas, cada banda corresponde a una razón de marcha ligeramente diferente, así las bandas se deslizan sobre cada una, necesitando lubricación suficiente. Una película adicional de lubricante se aplica a las poleas. La película necesita ser suficientemente gruesa para prevenir el contacto directo entre las poleas y la cadena, pero suficientemente delgada para no gastar potencia cuando cada elemento de cadena entra en las poleas.
Algunas CVTs transfieren potencia a la polea de salida vía tensión en la banda (una fuerza que hala) mientras, otros utilizan compresión en los elementos de cadena (cuando la polea de entrada "empuja" la banda, la cual sucesivamente empuja la polea de salida).
Las cadenas conductoras de PIV son diferentes en que la cadena positivamente se enclava con las poleas cónicas. Esto se logra al tener una pila de varias placas rectangulares pequeñas en cada eslabón de cadena que pueden deslizarse independientemente de lado a lado. Las placas deben ser muy delgadas, alrededor de un milímetro de espesor. Las poleas cónicas tienen ranuras radiales. Una ranura en un lado de la polea se encuentra con una cresta en el otro lado y así las placas deslizantes son empujadas hacia atrás y adelante para formar el patrón, efectivamente formando dientes del paso correcto cuando se presiona entre las poleas. Debido a las superficies de enclavamiento, este tipo de conductor puede transmitir un significativo par y así ha sido utilizado ampliamente en las aplicaciones industriales. Sin embargo, la velocidad máxima es significativamente más baja que en otros CVTs basados en polea. Las placas deslizantes se desgastan despacio con los años de uso. Por ello, las placas son hechas más largas de lo que se necesita, permitiendo más desgaste antes que la cadena deba ser reformada o remplazada. Se requiere una lubricación constante, así la carcasa esta normalmente parcialmente llena con aceite.
CVT toroidal Las CVT toroidales, como las utilizadas en el Nissan Cedric (Y34), y aquellas fabricadas por CVTCORP, consisten de una serie de discos y rodillos. Estos discos pueden ser descritos como dos partes casi cónicas arregladas punto a punto, con los lados puestos de tal forma que las dos partes pueden encajar en el agujero central de un toro. Un disco es la entrada, y el otro es la salida. Entre los discos hay rodillos, los cuales varían el radio y transfieren potencia de un lado al otro. Cuando los ejes de los rodillos son perpendiculares al eje de los discos, el diámetro efectivo es el mismo para los discos de entrada y discos de salida, resultando en una razón de marcha de 1:1. Para otras razones, los rodillos son rotados a lo largo de la superficie de los discos, así que están en contacto con los discos en puntos con diámetros diferentes, resultando en una razón de marcha de otro que 1:1.
Una ventaja del CVT toroidal es la capacidad de soportar mayores cargas de par que el CVT basado en polea. En algunos sistemas toroidales, la dirección de empuje puede ser revertida en el CVT, retirando la necesidad de un dispositivo externo para proveer un cambio de reversa.
CVT de trinquete Una CVT de trinquete utiliza una serie de embragues o trinquetes de un sentido que rectifican y suman solo movimiento hacia adelante. La característica de activado-desactivado de un trinquete típico quiere decir que varios de estos diseños no son continuos en operación (ejemplo técnicamente no constituye técnicamente una CVT), pero en la práctica, hay varias similitudes en operación, y una CVT de trinquete es capaz de producir una velocidad cero de salida para cualquier velocidad de entrada dada (como por una Transmisión Infinitamente Variable). La razón de marcha se ajusta cambiando la geometría de enlace entre los elementos oscilantes, así la velocidad de enlace máxima sumada es ajustada, aún cuando la velocidad de enlace promedio permanece constante.
Las CVTs de trinquete pueden transferir par sustancial, ya que, realmente, su fricción estática relativa al par que pasa se incrementa, así que el deslizamiento es posible en sistemas diseñados correctamente. La eficiencia es generalmente alta ya que mucha de la fricción dinámica es causada por muy sutiles cambios de velocidad de embrague transicional. Los inconvenientes de las CVTs de trinquete son las vibraciones causadas por la transición sucesiva en velocidad requerida para acelerar el elemento, la cual debe suplantar al elemento transmisor de potencia que esta previamente operando y desacelerando.
El principio de diseño data de antes de los 1930s, con el diseño original tratando de convertir movimiento rotacional en movimiento oscilatorio y de regreso a movimiento rotatorio utilizando embragues de rodillo. Este diseño permanece en producción tanto como en 2017, para uso con motores eléctricos de baja velocidad. Un ejemplo de prototipo como una transmisión de bicicleta fue patentado en 1994. El principio de operación de un diseño de CVT de trinquete, utilizando un mecanismo de yugo escocés para convertir movimiento rotatorio a movimiento oscilatorio y engranajes no circulares para alcanzar razón de entrada a salida uniforme, fue patentado en 2014.
CVT hidrostática / hidráulica Las CVTs hidrostáticas (2 marchas por movimiento de cadena o banda) utilizan una bomba de desplazamiento variable y un motor hidráulico, así, la transmisión convierte presión hidráulica en rotación del eje de salida. El nombre, aunque utiliza mal el término de hidrostática, diferencia estas transmisiones, las cuales utilizan bombas de desplazamiento positivo, de aquellos acoples fluidos tales como el convertidor de par que utilizan bombas rotodinámicas para transmitir par.
Las ventajas de las CVTs hidrostáticas son:
Su escalabilidad a cualquier capacidad de par que puede ser alcanzado por un motor hidráulico. La transmisión de potencia al cubo de la rueda con mangueras flexibles, permitiendo un sistema de suspensión más flexible y simplificando el diseño de vehículos articulados de conducción todas las ruedas. La transición suave a través de todas las velocidades hacia adelante y reversa, las cuales pueden ser controladas utilizando una simple palanca. Las velocidades bajas arbitrarias a todo par, permitiendo el movimiento preciso del vehículo. La provisión posible de control de velocidad para otros componentes hidráulicos, tales como cilindros hidráulicos.
Comparada con la transmisión basada en engranes, las CVTs hidrostáticas son, generalmente, más caras, pero en maquinaria que ya utilizan transmisión de potencia hidráulica, la complejidad añadida y costo son menos significativos. Como con transmisiones de potencia hidráulica, la transmisión de alto par por duraciones extendidas requieren enfriamiento del fluido hidráulico.
Los usos de las CVTs hidrostáticas incluyen cosechadoras de forraje, cosechadoras combinadas, pequeñas cargadoras con llantas / orugas / patín de dirección, tractor de oruga, y aplanadora. En ejemplos de agricultura, producidos por AGCO, se divide la potencia al eje de salida entre transferencia hidrostática y mecánica, por medio un engranaje planetario en la dirección hacia el frente de viaje (en reversa, la transferencia de potencia es totalmente hidrostática), esto reduce la carga en la porción hidrostática de la transmisión cuando en la dirección hacia adelante al transmitir una porción significativa del par a través de engranajes fijos más eficientes.
Una variante llamada la "Itegrated Hydrostatic Transaxle (IHT)" utiliza una simple carcasa para ambos elementos hidráulicos y elementos reductores de engranaje y es utilizado en algunos mini-tractores y podadoras de césped tripuladas.
La motocicleta de crucero Honda DN-01 del 2008-2010 utilizaba una CVT hidrostática en la forma de una bomba de desplazamiento variable de pistón axial con un plato de chapoteo de ángulo variable.
El tanque japonés Tipo 10 utiliza una transmisión mecánica hidráulica.
CVT eléctrica Las CVTs eléctricas, utilizados en "series hybrid electric vehicles (SHEVs)", tienen tres o cuatro elementos. Estos son una fuente de potencia, un generador, un motor eléctrico y un paquete de baterías. El principio básico de la CVT eléctrica es análogo a la CVT hidrostática en que la fuente de potencia maneja un generador eléctrico, mientras un motor es conectado al eje de salida (generador y motor son conectados por un circuito eléctrico). A diferencia de la CVT hidrostática, la añadidura de un paquete de baterías puede almacenar el exceso de potencia que podría, normalmente, ser gastado durante la operación del vehículo.