..: Συμπλέκτης-Διαφορικο-Κιβωτιο-Μεταδοση :..
Posted: Fri Apr 08, 2005 9:55 pm
Ποιά είναι τα μέρη του συστήματος μετάδοσης ενός αυτοκινήτου; Υπάρχει ένα είδος συμπλέκτη; Ποιά είναι η λειτουργία του διαφορικού και ποιά είδη υπάρχουν; Εκτός από το μηχανικό και το αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, υπάρχουν και άλλα;
Συμπλέκτης
Το πρώτο μέρος της μετάδοσης είναι ο συμπλέκτης, ο οποίος υπάρχει σε διάφορους τύπους (ξηρός, υδραυλικός, ηλεκτροϋδραυλικός κ.ά.). Ο βασικός ρόλος του συμπλέκτη είναι να απομονώνει τον κινητήρα από το κιβώτιο ταχυτήτων, όταν ο οδηγός αλλάζει ταχύτητα. Ετσι επιτυγχάνονται η ομαλή αλλαγή των ταχυτήτων και η ομαλή σύμπλεξη του κινητήρα με τα υπόλοιπα μέρη του συστήματος μετάδοσης. Τα περισσότερα αυτοκίνητα με μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιούν ξηρό συμπλέκτη ενώ τα αυτόματα υδραυλικό. Τα τελευταία χρόνια έχουν παρουσιαστεί νέοι τύποι συμπλεκτών, όπως οι μηχανικοί Visco και Syncro και ο ηλεκτροϋδραυλικός Haldex του Ομίλου VW. Οι συμπλέκτες τύπου Visco και Syncro ουσιαστικά έχουν την ίδια βασική αρχή. Ο συνεκτικός συμπλέκτης Visco ενώνει σε ένα κέλυφος έναν αριθμό διαφραγμάτων, τα μισά από τα οποία κινούνται και τα άλλα μεταφέρουν την κίνηση στον πίσω άξονα.
Σαν μέσο σύνδεσης μεταξύ των διαγραμμάτων χρησιμοποιείται ένας τύπος υγρής σιλικόνης, η οποία όταν θερμαίνεται αυξάνει την πίεση που εξασκεί με συνέπεια να ενεργοποιείται όλο και περισσότερο ο συμπλέκτης. Με αυτόν τον τρόπο κατανέμεται η ροπή ισόποσα και στους δύο άξονες. Στην περίπτωση του Syncro ο συμπλέκτης είναι ένα κλειστό σύστημα ρύθμισης το οποίο δεν δέχεται εξωτερικές επεμβάσεις. Ο ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης Haldex καταργεί τον κεντρικό συνεκτικό συμπλέκτη και κατανέμει το μεγαλύτερο ποσοστό της ροπής στον άξονα που παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ολίσθηση των τροχών.
Η αρχή λειτουργίας του συστήματος είναι απλή και βασίζεται στην υδραυλική αυξομείωση της πίεσης που ασκείται στους δίσκους οι οποίοι είναι εμβαπτισμένοι με λάδι από μια ηλεκτρονικά ελεγχόμενη αντλία.Σε κατάσταση κανονικών συνθηκών το 95% της ροπής μεταφέρεται στον μπροστινό άξονα και το υπόλοιπο 5% στον πίσω. Με την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του άξονα μετάδοσης το κυματοειδές πλατό αυξάνει τη συχνότητα λειτουργίας της αντλίας ενεργοποίησης. Ετσι αυξάνεται η πίεση του λιπαντικού που υπάρχει στο κύκλωμα μέχρι το έμβολο ενεργοποίησης. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει την πίεση που ασκεί στους δίσκους με αποτέλεσμα να αυξάνεται παράλληλα το ποσοστό της ροπής που καταλήγει στο πίσω διαφορικό με ποσοστό που μπορεί να φτάσει το 50%.
O υδραυλικός συμπλέκτης, αντί για τα συρματόσχοινα του αντίστοιχου μηχανικού, διαθέτει ένα υδραυλικό σύστημα το οποίο συνδέεται είτε με το δοχείο του υγρού φρένων, είτε με ξεχωριστό ανάλογα με τον κατασκευαστή.
Διαφορικό
Την περιστροφή των τροχών αναλαμβάνει το σύστημα του διαφορικού, το οποίο αποτελείται από γρανάζια. Οταν η κίνηση μεταφέρεται στους μπροστινούς τροχούς, δεν υπάρχει κεντρικός άξονας (εφόσον είναι και ο κινητήρας μπροστά) και το διαφορικό βρίσκεται μαζί με το κιβώτιο ταχυτήτων. Οταν η μετάδοση γίνεται στους πίσω τροχούς -και ο κινητήρας είναι μπροστά- το κιβώτιο ταχυτήτων με το διαφορικό συνδέονται με έναν άξονα. Στην περίπτωση που η κίνηση μεταφέρεται σε όλους τους τροχούς -στην κλασική διάταξη- υπάρχουν δύο διαφορικά που μεταφέρουν την κίνηση σε όλους τους τροχούς και ένα κεντρικό του βοηθητικού κιβωτίου ταχυτήτων. Με το κεντρικό διαφορικό η κίνηση μεταδίδεται συνεχώς και στους τέσσερις τροχούς ενώ υπάρχει και ένα σύστημα μπλοκέ διαφορικού το οποίο κατανέμει ισόποσα την ίδια δύναμη και στους δύο τροχούς. Ετσι όταν ένας τροχός σπινάρει και ο άλλος έχει κολλήσει, τότε μεταφέρει ένα ποσοστό της δύναμης του τροχού που σπινάρει στον άλλο. Ενα από τα πρώτα "έξυπνα" συστήματα διαφορικού, το οποίο εξελίχθηκε από την Steyer - Daimler - Puch, είναι το Viscomatic. Το σύστημα αυτό βασίζεται σε ηλεκτρονικά συστήματα που ούτως ή άλλως υπάρχουν σε ένα αυτοκίνητο. Ολες οι σημαντικές πληροφορίες παρέχονται από τους αισθητήρες του ABS από τους οποίους ελέγχεται συνεχώς η ταχύτητα περιστροφής καθενός τροχού. Ετσι η διαφορά περιστροφής μεταξύ των τροχών γίνεται άμεσα αντιληπτή. Οταν οι τροχοί μπλοκάρουν, οι πληροφορίες μεταδίδονται στο ABS, ενώ όταν ολισθαίνουν επεμβαίνει το Viscomatic. Ενας υπολογιστής, που σε κάθε χρονική στιγμή γνωρίζει με ποια ταχύτητα γυρνούν οι τροχοί, ποια είναι η κλίση τους και ποια η θέση του πεντάλ του γκαζιού, έχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για να γνωρίζει πόσο γρήγορα κινείται το αυτοκίνητο σε μια στροφή αλλά και πόσο κλειστή είναι η στροφή αυτή. Ετσι είναι σε θέση να κατανείμει τη διαθέσιμη ροπή κατά τέτοιο τρόπο που να εξασφαλίζεται η μέγιστη δυνατή ασφάλεια. Το Viscomatic λύνει το καθημερινό πρόβλημα του "κουρδίσματος" του μηχανισμού μετάδοσης στις κλειστές στροφές ή κατά τις μανούβρες, γιατί πολύ απλά σε αυτές τις περιπτώσεις απεμπλέκεται. Το σύστημα αυτό τοποθετήθηκε για πρώτη φορά στην Alfa Romeo Quadrifoglio 4. Σήμερα έχουν εμφανιστεί νέοι τύποι μετάδοσης της κίνησης στους τέσσερις τροχούς και εφαρμόζονται συνήθως στα ελεύθερου χρόνου οχήματα (Honda HRV, Renault Scenic RX4, Toyota RAV4 κ.ά.). Αυτά τα οχήματα είναι κατά βάση προσθιοκίνητα και μόνο όταν η περιστροφή του εμπρός άξονα είναι μεγαλύτερη από του πίσω, τότε μέρος της ροπής (έως και 50%) μεταφέρεται στο πίσω διαφορικό. Τα δύο διαφορικά εμπρός και πίσω κινούν δύο αντλίες που λειτουργούν σε σειρά. Οταν έχουν την ίδια ταχύτητα, δεν παρατηρείται αύξηση της πίεσης. Οταν όμως το πίσω κινείται πιο αργά, η επιπλέον πίεση ενεργοποιεί έναν πολύδισκο συμπλέκτη που ενεργοποιεί και το πίσω διαφορικό. Παράλληλα έχουν εξελιχθεί νέα συστήματα τετρακίνησης όπως το Quadra -Drive- από την Jeep, το οποίο είναι 100% μηχανικό. Tο σύστημα αυτό βασίζεται σε μια περιστροφική αντλία σύνθλιψης όπου τα γρανάζια συνδέονται με τους άξονες που δίνουν κίνηση εμπρός και πίσω. Οταν δεν υπάρχει διαφορά ταχύτητας, τότε η αντλία δεν λειτουργεί ενώ μόλις υπάρξει απώλεια πρόσφυσης, τότε η αντλία στέλνει λάδι με πίεση σε έναν πολύδισκο συμπλέκτη οπότε επιτυγχάνεται η εξομοίωση της ταχύτητας. Το σύστημα αυτό για την κατανομή της δύναμης εμπρός - πίσω συμπληρώνεται από δύο συστήματα πανομοιότυπης κατασκευής στους δύο άξονες που ελέγχουν την πρόσφυση σε κάθε τροχό ανεξάρτητα, με αποτέλεσμα το αυτοκίνητο να ξεκολλά ακόμα και στην περίπτωση που έχει μόνο ένας τροχός επαρκή πρόσφυση.
Στα αυτοκίνητα με μετάδοση στους πίσω τροχούς και κινητήρα μπροστά, για να γίνει η μετάδοση, το κιβώτιο των ταχυτήτων με το διαφορικό συνδέονται μέσω ενός άξονα.
Ο ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης Haldex κατανέμει το μεγαλύτερο ποσοστό της ροπής στον άξονα με τη μεγαλύτερη ολίσθηση των τροχών και λειτουργεί με την αυξομείωση της πίεσης που ασκείται στους δίσκους, η οποία δημιουργείται από το λάδι που βρίσκεται μέσα σε αυτούς.
Το διαφορικό τύπου Viscomatic βασίζεται στους αισθητήρες του ABS, οι οποίοι ελέγχουν συνεχώς την ταχύτητα περιστροφής του κάθε τροχού, και επεμβαίνει μόλις υπάρξει διαφορά περιστροφής.
Στο μηχανικό σύστημα τετρακίνησης Quadra - Drive της Chrysler - Jeep η εξωτερική επιφάνεια της γραναζωτής αντλίας σύνθλιψης ενεργοποιείται μόνο όταν υπάρχει διαφορά ταχύτητας στους δύο άξονες και στέλνει λάδι υπο πίεση στα δισκάκια.
Το σύστημα τετρακίνησης Syncro της VW λειτουργεί κατά βάση ως προσθιοκίνητο και η βασική διαφορά του με τα υπόλοιπα συστήματα είναι ότι όταν υπάρξει διαφορά ταχύτητας μεταξύ των δύο αξόνων εμπλέκεται ο πίσω άξονας μέσω υγρής σιλικόνης και όχι λαδιού.
Κιβώτιο ταχυτήτων
Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα σύστημα το οποίο επιτρέπει την αλλαγή σχέσης της μετάδοσης του κινητήρα στους τροχούς και τοποθετείται κοντά στον κινητήρα. Ανάλογα με τη σχέση του κιβωτίου ταχυτήτων, αυξάνονται ή μειώνονται οι στροφές του κινητήρα και ανάλογα αυξάνεται ή μειώνεται η ταχύτητα του αυτοκινήτου. Τα πιο διαδεδομένα συστήματα μετάδοσης είναι το μηχανικό και το αυτόματο. Τα τελευταία χρόνια έχουν εξελιχθεί νέα ημιαυτόματα συστήματα μετάδοσης όπως το σειριακό, χωρίς συμπλέκτη και το συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων (CVT) τα οποία έχουν εφαρμόσει πολλές εταιρείες με διαφορετικούς τρόπους και ονόματα, όπως η Renault το Easy, η Fiat το Selecta, η Alfa Romeo το Selespeed και η Opel το Easytronic.
Το κιβώτιο των ταχυτήτων βρίσκεται κοντά στον κινητήρα και είναι ένα πολύπλοκο σύστημα το οποίο αποτελείται κατά βάση από γρανάζια. Στη φωτογραφία διακρίνονται τα μέρη ενός εξατάχυτου μηχανικού κιβωτίου της Mercedes.
Μηχανικό κιβώτιο
Το μηχανικό κιβώτιο είναι το πιο "πολυφορεμένο", γιατί προσφέρει οδηγική απόλαυση και είναι απλό και οικονομικό στην κατασκευή του. Η λειτουργία του γίνεται μέσω γραναζιών τα οποία έχουν διαφορετικό μέγεθος και ανάλογα με τη σύμπλεξή τους έχουμε την επιθυμητή σχέση στο κιβώτιο. Ο επιλογέας συνδέεται με το κιβώτιο ταχυτήτων -ανάλογα με τον κατασκευαστή- είτε με τρία συρματόσχοινα, είτε με δύο μεταλλικούς άξονες.
Αυτόματο κιβώτιο
Το αυτόματο κιβώτιο καταργεί το συμπλέκτη ενώ οι σχέσεις αλλάζουν αυτόματα -μέσω του μετατροπέα ροπής- ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα και το πρόγραμμα που έχει επιλέξει ο οδηγός από τον επιλογέα. Οι εντολές από τον επιλογέα μεταφέρονται σε μηχανισμούς οι οποίοι τροφοδοτούνται με λάδι και με τη σειρά τους ενεργοποιούν αυτόματα το σύστημα των γραναζιών του κιβωτίου. Επίσης ανάλογα με τις στροφές και τις μεταβολές υποπίεσης του κινητήρα ενεργοποιούνται αισθητήρες οι οποίοι ενεργοποιούν αυτόματα τους μηχανισμούς του κιβωτίου.
Το αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων καταργεί το συμπλέκτη και αποτελείται από το μετατροπέα της ροπής και τα γρανάζια τα οποία ενεργοποιούνται αυτόματα από ένα μηχανισμό ο οποίος τα τροφοδοτεί με λάδι.
Σειριακό κιβώτιο
Τα σειριακά κιβώτια, τα οποία εμφανίστηκαν στα αγωνιστικά και στα ακριβά σπορ αυτοκίνητα (Porsche Tiptronic, Ferrari F1), πέρασαν και στα "καθημερινά" αυτοκίνητα με τις απαραίτητες αλλαγές (Alfa Romeo Selespeed, Opel Corsa Easytronic, Daihatsu Sirion Steershift). Οι ταχύτητες επιλέγονται η μία μετά την άλλη με τη μετακίνηση του επιλογέα πάνω για ανέβασμα (+) και κάτω (-) για κατέβασμα ταχύτητας κάθε φορά που χρειάζεται να γίνει αλλαγή. Στην περίπτωση της Alfa Romeo εκτός από τον επιλογέα υπάρχουν δύο μπουτόν πάνω στο τιμόνι με τα οποία γίνονται οι αλλαγές ενώ παράλληλα όπως και στο Easytronic υπάρχει επιλογή για αυτόματη αλλαγή των σχέσεων. Αν και υπάρχει το μειονέκτημα ότι οι ταχύτητες πρέπει να ακολουθούν πάντοτε μια συγκεκριμένη σειρά, υπάρχει το σημαντικό πλεονέκτημα ότι με τον παραπάνω τρόπο οι αλλαγές μπορούν να γίνουν ταχύτατα και με ακρίβεια. Ομως λόγω της μεγάλης ταχύτητας με την οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας τέτοιος επιλογέας σε ένα τέτοιο κιβώτιο, προκαλείται φθορά στους δακτυλίους συγχρονισμού, γι' αυτό και ο μηχανικοί έχουν τοποθετήσει ένα μικρό ηλεκτροκινητήρα στο κιβώτιο ο οποίος περιστρέφει το φορέα των αυλακώσεων με συγκεκριμένη ταχύτητα σε κάθε αλλαγή. Ο ηλεκτροκινητήρας αυτός ενεργοποιείται κάθε φορά που θα κινηθεί ο επιλογέας μπροστά ή πίσω και η ταχύτητα περιστροφής του είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα με την οποία θα κινηθεί ο επιλογέας. Οι αλλαγές των σχέσεων γίνονται βάσει ενός προγράμματος το οποίο λαμβάνει υπ' όψη την ταχύτητα, το άνοιγμα της πεταλούδας του γκαζιού και τις στροφές του κινητήρα.
Σε αυτές τις φωτογραφίες φαίνονται οι θέσεις μηχανισμού αλλαγής ταχυτήτων ενός σειριακού κιβωτίου στις περιπτώσεις που επιλέγεται νεκρά (επάνω), πρώτη ταχύτητα (αριστερά) και δεύτερη ταχύτητα (δεξιά).
Εκτός από το σειριακό κιβώτιο ταχυτήτων Selespeed η Alfa Romeo έχει κατασκευάσει ένα άλλο κιβώτιο, το Q - System, το οποίο έχει διάταξη των σχέσεων σε σχήμα Η όπως τα χειροκίνητα και λειτουργεί ως αυτόματο και ως χειροκίνητο. 1. Μονάδα ελέγχου διαχείρισης ηλεκτρονικού κιβωτίου 2. Ηλεκτρονικός επιταχυντής γκαζιού 3. Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κινητήρα 4. Πληροφοριακή οθόνη σχέσεως 5. Πρόγραμμα λειτουργίας Ice, Sport και City. 6. Σχέσεις και πρόγραμμα του κιβωτίου ταχυτήτων 7. Ποντενσιόμετρο ηλεκτρονικού γκαζιού 8. Διακόπτης φρένου.
Οι αλλαγές σχέσεων στο σειριακό κιβώτιο Selespeed της Alfa Romeo γίνονται με τη μετακίνηση του επιλογέα προς τα πάνω (+) για ανέβασμα και προς τα κάτω (-) για κατέβασμα χωρίς τη χρήση του συμπλέκτη.
Κιβώτιο Easy της Renault
To σύστημα Easy, που εξέλιξε η Renault, προέρχεται από την F1 με τις απαραίτητες τροποποιήσεις για να γίνει συμβατό τις καθημερινές κυκλοφοριακές συνθήκες. Με αυτό το σύστημα οι αλλαγές γίνονται όπως σε ένα μηχανικό κιβώτιο με τη διαφορά ότι δεν υπάρχει το πεντάλ του συμπλέκτη. Το σύστημα αποτελείται από ένα υδραυλικό έμβολο, ένα σύνολο ηλεκτρικής αντλίας με διάφορους αισθητήρες (μοχλού ταχυτήτων, φορτίου κινητήρα, επιλεγμένης σχέσης στο κιβώτιο κ.λπ.) καθώς και από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή. Το υδραυλικό έμβολο και η ηλεκτρική αντλία είναι ενιαία. Το υδραυλικό έμβολο είναι στερεωμένο πάνω στο κιβώτιο ταχυτήτων και είναι συνδεδεμένο με το δίχαλο του συμπλέκτη και ένα συρματόσχοινο. Πραγματοποιεί τη σύμπλεξη και την αποσύμπλεξη των σχέσεων ανάλογα με την πίεση που δέχεται από την ηλεκτρική αντλία. Ο αισθητήρας θέσης, που είναι τοποθετημένος στην άκρη του εμβόλου, πληροφορεί τον υπολογιστή για τη θέση του και συνεπώς για τη θέση του εμβόλου. Το έμβολο αυτό, παρ' όλο που μπορεί να πάρει πολλές θέσεις, τρεις είναι οι σταθερές: η θέση σύμπλεξης, αποσύμπλεξης και πατιναρίσματος, όταν δηλαδή ο δίσκος του συμπλέκτη βρίσκεται σε επαφή με το βολάν του κινητήρα. Παράλληλα ένας αισθητήρας που βρίσκεται ενσωματωμένος στον επιλογέα πληροφορεί τον υπολογιστή ότι ο οδηγός επιθυμεί να αλλάξει ταχύτητα.Στη συνέχεια ο υπολογιστής δίνει εντολή να γίνουν οι ανάλογες ενέργειες για τη σύμπλεξη - αποσύμπλεξη ελέγχοντας το έμβολο μέσω μιας ηλεκτροβαλβίδας που βρίσκεται μέσα στην αντλία. Τέλος ένα περιστροφικό ποτενσιόμετρο, που βρίσκεται στερεωμένο πάνω στο πεντάλ του γκαζιού και ενεργοποιείται από αυτό, πληροφορεί τον υπολογιστή για το πόσο φορτίο κινητήρα ζητάει ο οδηγός. Οταν τα χιλιόμετρα περνούν τα 20 και ο οδηγός δεν πατάει το γκάζι, ο υπολογιστής δίνει εντολή στο έμβολο και απομονώνει την επιλεγμένη ταχύτητα.
Κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων
Το κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων CVT (Continuous Variable Transmission) εμφανίστηκε περίπου στα μέσα της δεκαετίας του '50 αλλά εγκαταλείφθηκε γιατί εφαρμοζόταν μόνο σε οχήματα χαμηλού κυβισμού. Σήμερα πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες το έχουν φέρει ξανά στην επιφάνεια σε εξελιγμένη μορφή όπως η Fiat, η Nissan και η Audi. To σύστημα Selecta της Fiat αποτελείται από ένα ηλεκτρονικό συμπλέκτη που ελέγχεται από μια κεντρική ηλεκτρονική μονάδα για να παρέχει στο αυτοκίνητο ομαλή και σταδιακή εκκίνηση από τη θέση στάσης. Η κίνηση μεταδίδεται στο διαφορικό μέσω ενός μειωτήρα στροφών ο οποίος παράγει απεριόριστο αριθμό σχέσεων. Αντί των κλασικών γραναζιών χρησιμοποιείται ένας μεταλλικός ιμάντας, ενώ η μείωση των στροφών επιτυγχάνεται από δύο τροχαλίες μεταβλητής διαμέτρου που εξασφαλίζουν πρακτικά άπειρες σχέσης μετάδοσης. Παράλληλα μια υδραυλική τρόμπα μεταφέρει λιπαντικό υπό πίεση για τη λίπανση και ψύξη του συστήματος. Τέλος έχει τοποθετηθεί ένας αισθητήρας στο πεντάλ γκαζιού για να γίνονται πιο ομαλά η εκκίνηση του οχήματος και οι μανούβρες κατά τη διάρκεια του παρκαρίσματος. Η Fiat όμως εξέλιξε ακόμα περισσότερο αυτό το σύστημα και κατασκεύασε ένα νέο κιβώτιο ταχυτήτων, το Speedgear. Αυτό το νέο κιβώτιο τοποθετείται στο νέο Punto με τον 16βάλβιδο κινητήρα των 1,2 λίτρων και μπορεί να λειτουργήσει σαν CVT και σαν σειριακό. Η Nissan προχώρησε ένα βήμα παραπέρα και κατασκεύασε πρόσφατα ένα κιβώτιο CVT με την ονομασία Hypertronic και Hypertronic M-6, το οποίο συνεργάζεται με κινητήρα μεγάλου κυβισμού (2.000 κ.εκ.). Οι μηχανικοί της Nissan για να αντιμετωπίσουν την επιπλέον ροπή του μεγάλου κινητήρα χρησιμοποίησαν μια νέα συνδετική ζώνη μεταξύ των δύο τροχαλιών του κιβωτίου. Η νέα ζώνη είναι πάλι χαλύβδινη, όμως έχει μεγαλύτερο πλάτος για μεγαλύτερη αντοχή. Το δεύτερο στοιχείο είναι ένα υδραυλικό σύστημα ελέγχου το οποίο φροντίζει για την ομαλή κίνηση των δύο τροχαλιών ακόμα και σε συνθήκες υψηλών πιέσεων. Το Hypertronic M-6 έχει τη δυνατότητα επιλογής των σχέσεων με τρόπο αντίστοιχο των σειριακών κιβωτίων. Η λειτουργία του βασίζεται στην ύπαρξη έξι προεπιλεγμένων θέσεων στις δύο τροχαλίες του CVT. Ο ατσάλινος ιμάντας μετακινείται άμεσα πάνω σε αυτές ανάλογα με τις εντολές του οδηγού. Οπως είναι λογικό, οι έξι θέσεις αντιστοιχούν σε πέντε σχέσεις ενός κλασικού μηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων και σε μία ακόμη για οικονομική οδήγηση. Τέλος, υπάρχει ένα κουμπί που ενεργοποιείται η θέση "S" η οποία βελτιώνει τη μετάδοση της κίνησης έτσι ώστε να λειτουργεί ο κινητήρας στο φάσμα των στροφών της μέγιστης απόδοσής του. Η Audi επίσης παρουσίασε ένα νέο κιβώτιο CVT το οποίο καινοτομεί και στη θέση του ιμάντα χρησιμοποιεί μια αλυσίδα ελασματιδίων. Λόγω της κατασκευής της είναι σε θέση να αντέχει τις αυξημένες δυνάμεις που παράγουν οι μεγάλου κυβισμού κινητήρες. Η τεχνολογία αυτή έχει το πλεονέκτημα ότι ο οδηγός θα μπορεί να κινείται και να επιταχύνει το όχημά του, παραμένοντας σε ένα σταθερό προεπιλεγμένο ρυθμό στροφών.
Στο σύστημα συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων του κιβωτίου της Fiat, αντί των γραναζιών που χρησιμοποιούνται στα "κλασικά" κιβώτια, υπάρχει ένας μεταλλικός ιμάντας, ενώ η μείωση των στροφών επιτυγχάνεται μέσω δύο τροχαλιών μεταβλητής διαμέτρου. Κοντή σχέση μετάδοσης (δεξιά), μακριά σχέση μετάδοσης (αριστερά).
Το πειραματικό κιβώτιο ταχυτήτων με διαρκώς μεταβαλλόμενες σχέσεις μετάδοσης της Mazda είναι μικρό σε βάρος, έχει περιορισμένες διαστάσεις και είναι αρκετά ανθεκτικό σε μεγάλα φορτία.
Το σχέδιο "φάντασμα" αποκαλύπτει το νέο κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων της Nissan το οποίο είναι το πρώτο παραγωγής που τοποθετείται σε κινητήρα 2.000 κ.εκ. Διακρίνονται χαρακτηριστικά οι δύο τροχαλίες και η χαλύβδινη ζώνη με την οποία συνδέονται.
Η Audi προχώρησε παραπέρα στην κατασκευή των κιβωτίων συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων και στη θέση του ιμάντα τοποθέτησε μια αλυσίδα ελασματιδίων.
Το Daihatsu Sirion 1,3 Steershift είναι το πρώτο μικρό αυτοκίνητο που διαθέτει αλλαγή σχέσεων μέσω δύο διακοπτών στο τιμόνι ανάλογους με αυτούς της Alfa Romeo Selespeed.
Στην πάνω φωτογραφία διακρίνεται ο μηχανισμός και ο τρόπος λειτουργίας του ημιαυτόματου κιβωτίου Speedgear της Fiat που λειτουργεί με αντίστοιχο τρόπο των υπόλοιπων ημιαυτόματων κιβωτίων.
To σύστημα Selespeed της Alfa Romeo είναι πολύ απλό στην χρήση και ο οδηγός είναι σε θέση να αλλάζει ταχύτητες, είτε μέσω δύο κουμπιών που βρίσκονται στο τιμόνι είτε μετακινώντας τον επιλογέα πάνω (+) για να ανεβάσει ταχύτητα και κάτω (-) για να κατεβάσει.
Συμπλέκτης
Το πρώτο μέρος της μετάδοσης είναι ο συμπλέκτης, ο οποίος υπάρχει σε διάφορους τύπους (ξηρός, υδραυλικός, ηλεκτροϋδραυλικός κ.ά.). Ο βασικός ρόλος του συμπλέκτη είναι να απομονώνει τον κινητήρα από το κιβώτιο ταχυτήτων, όταν ο οδηγός αλλάζει ταχύτητα. Ετσι επιτυγχάνονται η ομαλή αλλαγή των ταχυτήτων και η ομαλή σύμπλεξη του κινητήρα με τα υπόλοιπα μέρη του συστήματος μετάδοσης. Τα περισσότερα αυτοκίνητα με μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιούν ξηρό συμπλέκτη ενώ τα αυτόματα υδραυλικό. Τα τελευταία χρόνια έχουν παρουσιαστεί νέοι τύποι συμπλεκτών, όπως οι μηχανικοί Visco και Syncro και ο ηλεκτροϋδραυλικός Haldex του Ομίλου VW. Οι συμπλέκτες τύπου Visco και Syncro ουσιαστικά έχουν την ίδια βασική αρχή. Ο συνεκτικός συμπλέκτης Visco ενώνει σε ένα κέλυφος έναν αριθμό διαφραγμάτων, τα μισά από τα οποία κινούνται και τα άλλα μεταφέρουν την κίνηση στον πίσω άξονα.
Σαν μέσο σύνδεσης μεταξύ των διαγραμμάτων χρησιμοποιείται ένας τύπος υγρής σιλικόνης, η οποία όταν θερμαίνεται αυξάνει την πίεση που εξασκεί με συνέπεια να ενεργοποιείται όλο και περισσότερο ο συμπλέκτης. Με αυτόν τον τρόπο κατανέμεται η ροπή ισόποσα και στους δύο άξονες. Στην περίπτωση του Syncro ο συμπλέκτης είναι ένα κλειστό σύστημα ρύθμισης το οποίο δεν δέχεται εξωτερικές επεμβάσεις. Ο ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης Haldex καταργεί τον κεντρικό συνεκτικό συμπλέκτη και κατανέμει το μεγαλύτερο ποσοστό της ροπής στον άξονα που παρουσιάζει τη μεγαλύτερη ολίσθηση των τροχών.
Η αρχή λειτουργίας του συστήματος είναι απλή και βασίζεται στην υδραυλική αυξομείωση της πίεσης που ασκείται στους δίσκους οι οποίοι είναι εμβαπτισμένοι με λάδι από μια ηλεκτρονικά ελεγχόμενη αντλία.Σε κατάσταση κανονικών συνθηκών το 95% της ροπής μεταφέρεται στον μπροστινό άξονα και το υπόλοιπο 5% στον πίσω. Με την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του άξονα μετάδοσης το κυματοειδές πλατό αυξάνει τη συχνότητα λειτουργίας της αντλίας ενεργοποίησης. Ετσι αυξάνεται η πίεση του λιπαντικού που υπάρχει στο κύκλωμα μέχρι το έμβολο ενεργοποίησης. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει την πίεση που ασκεί στους δίσκους με αποτέλεσμα να αυξάνεται παράλληλα το ποσοστό της ροπής που καταλήγει στο πίσω διαφορικό με ποσοστό που μπορεί να φτάσει το 50%.
O υδραυλικός συμπλέκτης, αντί για τα συρματόσχοινα του αντίστοιχου μηχανικού, διαθέτει ένα υδραυλικό σύστημα το οποίο συνδέεται είτε με το δοχείο του υγρού φρένων, είτε με ξεχωριστό ανάλογα με τον κατασκευαστή.
Διαφορικό
Την περιστροφή των τροχών αναλαμβάνει το σύστημα του διαφορικού, το οποίο αποτελείται από γρανάζια. Οταν η κίνηση μεταφέρεται στους μπροστινούς τροχούς, δεν υπάρχει κεντρικός άξονας (εφόσον είναι και ο κινητήρας μπροστά) και το διαφορικό βρίσκεται μαζί με το κιβώτιο ταχυτήτων. Οταν η μετάδοση γίνεται στους πίσω τροχούς -και ο κινητήρας είναι μπροστά- το κιβώτιο ταχυτήτων με το διαφορικό συνδέονται με έναν άξονα. Στην περίπτωση που η κίνηση μεταφέρεται σε όλους τους τροχούς -στην κλασική διάταξη- υπάρχουν δύο διαφορικά που μεταφέρουν την κίνηση σε όλους τους τροχούς και ένα κεντρικό του βοηθητικού κιβωτίου ταχυτήτων. Με το κεντρικό διαφορικό η κίνηση μεταδίδεται συνεχώς και στους τέσσερις τροχούς ενώ υπάρχει και ένα σύστημα μπλοκέ διαφορικού το οποίο κατανέμει ισόποσα την ίδια δύναμη και στους δύο τροχούς. Ετσι όταν ένας τροχός σπινάρει και ο άλλος έχει κολλήσει, τότε μεταφέρει ένα ποσοστό της δύναμης του τροχού που σπινάρει στον άλλο. Ενα από τα πρώτα "έξυπνα" συστήματα διαφορικού, το οποίο εξελίχθηκε από την Steyer - Daimler - Puch, είναι το Viscomatic. Το σύστημα αυτό βασίζεται σε ηλεκτρονικά συστήματα που ούτως ή άλλως υπάρχουν σε ένα αυτοκίνητο. Ολες οι σημαντικές πληροφορίες παρέχονται από τους αισθητήρες του ABS από τους οποίους ελέγχεται συνεχώς η ταχύτητα περιστροφής καθενός τροχού. Ετσι η διαφορά περιστροφής μεταξύ των τροχών γίνεται άμεσα αντιληπτή. Οταν οι τροχοί μπλοκάρουν, οι πληροφορίες μεταδίδονται στο ABS, ενώ όταν ολισθαίνουν επεμβαίνει το Viscomatic. Ενας υπολογιστής, που σε κάθε χρονική στιγμή γνωρίζει με ποια ταχύτητα γυρνούν οι τροχοί, ποια είναι η κλίση τους και ποια η θέση του πεντάλ του γκαζιού, έχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για να γνωρίζει πόσο γρήγορα κινείται το αυτοκίνητο σε μια στροφή αλλά και πόσο κλειστή είναι η στροφή αυτή. Ετσι είναι σε θέση να κατανείμει τη διαθέσιμη ροπή κατά τέτοιο τρόπο που να εξασφαλίζεται η μέγιστη δυνατή ασφάλεια. Το Viscomatic λύνει το καθημερινό πρόβλημα του "κουρδίσματος" του μηχανισμού μετάδοσης στις κλειστές στροφές ή κατά τις μανούβρες, γιατί πολύ απλά σε αυτές τις περιπτώσεις απεμπλέκεται. Το σύστημα αυτό τοποθετήθηκε για πρώτη φορά στην Alfa Romeo Quadrifoglio 4. Σήμερα έχουν εμφανιστεί νέοι τύποι μετάδοσης της κίνησης στους τέσσερις τροχούς και εφαρμόζονται συνήθως στα ελεύθερου χρόνου οχήματα (Honda HRV, Renault Scenic RX4, Toyota RAV4 κ.ά.). Αυτά τα οχήματα είναι κατά βάση προσθιοκίνητα και μόνο όταν η περιστροφή του εμπρός άξονα είναι μεγαλύτερη από του πίσω, τότε μέρος της ροπής (έως και 50%) μεταφέρεται στο πίσω διαφορικό. Τα δύο διαφορικά εμπρός και πίσω κινούν δύο αντλίες που λειτουργούν σε σειρά. Οταν έχουν την ίδια ταχύτητα, δεν παρατηρείται αύξηση της πίεσης. Οταν όμως το πίσω κινείται πιο αργά, η επιπλέον πίεση ενεργοποιεί έναν πολύδισκο συμπλέκτη που ενεργοποιεί και το πίσω διαφορικό. Παράλληλα έχουν εξελιχθεί νέα συστήματα τετρακίνησης όπως το Quadra -Drive- από την Jeep, το οποίο είναι 100% μηχανικό. Tο σύστημα αυτό βασίζεται σε μια περιστροφική αντλία σύνθλιψης όπου τα γρανάζια συνδέονται με τους άξονες που δίνουν κίνηση εμπρός και πίσω. Οταν δεν υπάρχει διαφορά ταχύτητας, τότε η αντλία δεν λειτουργεί ενώ μόλις υπάρξει απώλεια πρόσφυσης, τότε η αντλία στέλνει λάδι με πίεση σε έναν πολύδισκο συμπλέκτη οπότε επιτυγχάνεται η εξομοίωση της ταχύτητας. Το σύστημα αυτό για την κατανομή της δύναμης εμπρός - πίσω συμπληρώνεται από δύο συστήματα πανομοιότυπης κατασκευής στους δύο άξονες που ελέγχουν την πρόσφυση σε κάθε τροχό ανεξάρτητα, με αποτέλεσμα το αυτοκίνητο να ξεκολλά ακόμα και στην περίπτωση που έχει μόνο ένας τροχός επαρκή πρόσφυση.
Στα αυτοκίνητα με μετάδοση στους πίσω τροχούς και κινητήρα μπροστά, για να γίνει η μετάδοση, το κιβώτιο των ταχυτήτων με το διαφορικό συνδέονται μέσω ενός άξονα.
Ο ηλεκτροϋδραυλικός συμπλέκτης Haldex κατανέμει το μεγαλύτερο ποσοστό της ροπής στον άξονα με τη μεγαλύτερη ολίσθηση των τροχών και λειτουργεί με την αυξομείωση της πίεσης που ασκείται στους δίσκους, η οποία δημιουργείται από το λάδι που βρίσκεται μέσα σε αυτούς.
Το διαφορικό τύπου Viscomatic βασίζεται στους αισθητήρες του ABS, οι οποίοι ελέγχουν συνεχώς την ταχύτητα περιστροφής του κάθε τροχού, και επεμβαίνει μόλις υπάρξει διαφορά περιστροφής.
Στο μηχανικό σύστημα τετρακίνησης Quadra - Drive της Chrysler - Jeep η εξωτερική επιφάνεια της γραναζωτής αντλίας σύνθλιψης ενεργοποιείται μόνο όταν υπάρχει διαφορά ταχύτητας στους δύο άξονες και στέλνει λάδι υπο πίεση στα δισκάκια.
Το σύστημα τετρακίνησης Syncro της VW λειτουργεί κατά βάση ως προσθιοκίνητο και η βασική διαφορά του με τα υπόλοιπα συστήματα είναι ότι όταν υπάρξει διαφορά ταχύτητας μεταξύ των δύο αξόνων εμπλέκεται ο πίσω άξονας μέσω υγρής σιλικόνης και όχι λαδιού.
Κιβώτιο ταχυτήτων
Το κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα σύστημα το οποίο επιτρέπει την αλλαγή σχέσης της μετάδοσης του κινητήρα στους τροχούς και τοποθετείται κοντά στον κινητήρα. Ανάλογα με τη σχέση του κιβωτίου ταχυτήτων, αυξάνονται ή μειώνονται οι στροφές του κινητήρα και ανάλογα αυξάνεται ή μειώνεται η ταχύτητα του αυτοκινήτου. Τα πιο διαδεδομένα συστήματα μετάδοσης είναι το μηχανικό και το αυτόματο. Τα τελευταία χρόνια έχουν εξελιχθεί νέα ημιαυτόματα συστήματα μετάδοσης όπως το σειριακό, χωρίς συμπλέκτη και το συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων (CVT) τα οποία έχουν εφαρμόσει πολλές εταιρείες με διαφορετικούς τρόπους και ονόματα, όπως η Renault το Easy, η Fiat το Selecta, η Alfa Romeo το Selespeed και η Opel το Easytronic.
Το κιβώτιο των ταχυτήτων βρίσκεται κοντά στον κινητήρα και είναι ένα πολύπλοκο σύστημα το οποίο αποτελείται κατά βάση από γρανάζια. Στη φωτογραφία διακρίνονται τα μέρη ενός εξατάχυτου μηχανικού κιβωτίου της Mercedes.
Μηχανικό κιβώτιο
Το μηχανικό κιβώτιο είναι το πιο "πολυφορεμένο", γιατί προσφέρει οδηγική απόλαυση και είναι απλό και οικονομικό στην κατασκευή του. Η λειτουργία του γίνεται μέσω γραναζιών τα οποία έχουν διαφορετικό μέγεθος και ανάλογα με τη σύμπλεξή τους έχουμε την επιθυμητή σχέση στο κιβώτιο. Ο επιλογέας συνδέεται με το κιβώτιο ταχυτήτων -ανάλογα με τον κατασκευαστή- είτε με τρία συρματόσχοινα, είτε με δύο μεταλλικούς άξονες.
Αυτόματο κιβώτιο
Το αυτόματο κιβώτιο καταργεί το συμπλέκτη ενώ οι σχέσεις αλλάζουν αυτόματα -μέσω του μετατροπέα ροπής- ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα και το πρόγραμμα που έχει επιλέξει ο οδηγός από τον επιλογέα. Οι εντολές από τον επιλογέα μεταφέρονται σε μηχανισμούς οι οποίοι τροφοδοτούνται με λάδι και με τη σειρά τους ενεργοποιούν αυτόματα το σύστημα των γραναζιών του κιβωτίου. Επίσης ανάλογα με τις στροφές και τις μεταβολές υποπίεσης του κινητήρα ενεργοποιούνται αισθητήρες οι οποίοι ενεργοποιούν αυτόματα τους μηχανισμούς του κιβωτίου.
Το αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων καταργεί το συμπλέκτη και αποτελείται από το μετατροπέα της ροπής και τα γρανάζια τα οποία ενεργοποιούνται αυτόματα από ένα μηχανισμό ο οποίος τα τροφοδοτεί με λάδι.
Σειριακό κιβώτιο
Τα σειριακά κιβώτια, τα οποία εμφανίστηκαν στα αγωνιστικά και στα ακριβά σπορ αυτοκίνητα (Porsche Tiptronic, Ferrari F1), πέρασαν και στα "καθημερινά" αυτοκίνητα με τις απαραίτητες αλλαγές (Alfa Romeo Selespeed, Opel Corsa Easytronic, Daihatsu Sirion Steershift). Οι ταχύτητες επιλέγονται η μία μετά την άλλη με τη μετακίνηση του επιλογέα πάνω για ανέβασμα (+) και κάτω (-) για κατέβασμα ταχύτητας κάθε φορά που χρειάζεται να γίνει αλλαγή. Στην περίπτωση της Alfa Romeo εκτός από τον επιλογέα υπάρχουν δύο μπουτόν πάνω στο τιμόνι με τα οποία γίνονται οι αλλαγές ενώ παράλληλα όπως και στο Easytronic υπάρχει επιλογή για αυτόματη αλλαγή των σχέσεων. Αν και υπάρχει το μειονέκτημα ότι οι ταχύτητες πρέπει να ακολουθούν πάντοτε μια συγκεκριμένη σειρά, υπάρχει το σημαντικό πλεονέκτημα ότι με τον παραπάνω τρόπο οι αλλαγές μπορούν να γίνουν ταχύτατα και με ακρίβεια. Ομως λόγω της μεγάλης ταχύτητας με την οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας τέτοιος επιλογέας σε ένα τέτοιο κιβώτιο, προκαλείται φθορά στους δακτυλίους συγχρονισμού, γι' αυτό και ο μηχανικοί έχουν τοποθετήσει ένα μικρό ηλεκτροκινητήρα στο κιβώτιο ο οποίος περιστρέφει το φορέα των αυλακώσεων με συγκεκριμένη ταχύτητα σε κάθε αλλαγή. Ο ηλεκτροκινητήρας αυτός ενεργοποιείται κάθε φορά που θα κινηθεί ο επιλογέας μπροστά ή πίσω και η ταχύτητα περιστροφής του είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα με την οποία θα κινηθεί ο επιλογέας. Οι αλλαγές των σχέσεων γίνονται βάσει ενός προγράμματος το οποίο λαμβάνει υπ' όψη την ταχύτητα, το άνοιγμα της πεταλούδας του γκαζιού και τις στροφές του κινητήρα.
Σε αυτές τις φωτογραφίες φαίνονται οι θέσεις μηχανισμού αλλαγής ταχυτήτων ενός σειριακού κιβωτίου στις περιπτώσεις που επιλέγεται νεκρά (επάνω), πρώτη ταχύτητα (αριστερά) και δεύτερη ταχύτητα (δεξιά).
Εκτός από το σειριακό κιβώτιο ταχυτήτων Selespeed η Alfa Romeo έχει κατασκευάσει ένα άλλο κιβώτιο, το Q - System, το οποίο έχει διάταξη των σχέσεων σε σχήμα Η όπως τα χειροκίνητα και λειτουργεί ως αυτόματο και ως χειροκίνητο. 1. Μονάδα ελέγχου διαχείρισης ηλεκτρονικού κιβωτίου 2. Ηλεκτρονικός επιταχυντής γκαζιού 3. Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου κινητήρα 4. Πληροφοριακή οθόνη σχέσεως 5. Πρόγραμμα λειτουργίας Ice, Sport και City. 6. Σχέσεις και πρόγραμμα του κιβωτίου ταχυτήτων 7. Ποντενσιόμετρο ηλεκτρονικού γκαζιού 8. Διακόπτης φρένου.
Οι αλλαγές σχέσεων στο σειριακό κιβώτιο Selespeed της Alfa Romeo γίνονται με τη μετακίνηση του επιλογέα προς τα πάνω (+) για ανέβασμα και προς τα κάτω (-) για κατέβασμα χωρίς τη χρήση του συμπλέκτη.
Κιβώτιο Easy της Renault
To σύστημα Easy, που εξέλιξε η Renault, προέρχεται από την F1 με τις απαραίτητες τροποποιήσεις για να γίνει συμβατό τις καθημερινές κυκλοφοριακές συνθήκες. Με αυτό το σύστημα οι αλλαγές γίνονται όπως σε ένα μηχανικό κιβώτιο με τη διαφορά ότι δεν υπάρχει το πεντάλ του συμπλέκτη. Το σύστημα αποτελείται από ένα υδραυλικό έμβολο, ένα σύνολο ηλεκτρικής αντλίας με διάφορους αισθητήρες (μοχλού ταχυτήτων, φορτίου κινητήρα, επιλεγμένης σχέσης στο κιβώτιο κ.λπ.) καθώς και από έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή. Το υδραυλικό έμβολο και η ηλεκτρική αντλία είναι ενιαία. Το υδραυλικό έμβολο είναι στερεωμένο πάνω στο κιβώτιο ταχυτήτων και είναι συνδεδεμένο με το δίχαλο του συμπλέκτη και ένα συρματόσχοινο. Πραγματοποιεί τη σύμπλεξη και την αποσύμπλεξη των σχέσεων ανάλογα με την πίεση που δέχεται από την ηλεκτρική αντλία. Ο αισθητήρας θέσης, που είναι τοποθετημένος στην άκρη του εμβόλου, πληροφορεί τον υπολογιστή για τη θέση του και συνεπώς για τη θέση του εμβόλου. Το έμβολο αυτό, παρ' όλο που μπορεί να πάρει πολλές θέσεις, τρεις είναι οι σταθερές: η θέση σύμπλεξης, αποσύμπλεξης και πατιναρίσματος, όταν δηλαδή ο δίσκος του συμπλέκτη βρίσκεται σε επαφή με το βολάν του κινητήρα. Παράλληλα ένας αισθητήρας που βρίσκεται ενσωματωμένος στον επιλογέα πληροφορεί τον υπολογιστή ότι ο οδηγός επιθυμεί να αλλάξει ταχύτητα.Στη συνέχεια ο υπολογιστής δίνει εντολή να γίνουν οι ανάλογες ενέργειες για τη σύμπλεξη - αποσύμπλεξη ελέγχοντας το έμβολο μέσω μιας ηλεκτροβαλβίδας που βρίσκεται μέσα στην αντλία. Τέλος ένα περιστροφικό ποτενσιόμετρο, που βρίσκεται στερεωμένο πάνω στο πεντάλ του γκαζιού και ενεργοποιείται από αυτό, πληροφορεί τον υπολογιστή για το πόσο φορτίο κινητήρα ζητάει ο οδηγός. Οταν τα χιλιόμετρα περνούν τα 20 και ο οδηγός δεν πατάει το γκάζι, ο υπολογιστής δίνει εντολή στο έμβολο και απομονώνει την επιλεγμένη ταχύτητα.
Κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων
Το κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων CVT (Continuous Variable Transmission) εμφανίστηκε περίπου στα μέσα της δεκαετίας του '50 αλλά εγκαταλείφθηκε γιατί εφαρμοζόταν μόνο σε οχήματα χαμηλού κυβισμού. Σήμερα πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες το έχουν φέρει ξανά στην επιφάνεια σε εξελιγμένη μορφή όπως η Fiat, η Nissan και η Audi. To σύστημα Selecta της Fiat αποτελείται από ένα ηλεκτρονικό συμπλέκτη που ελέγχεται από μια κεντρική ηλεκτρονική μονάδα για να παρέχει στο αυτοκίνητο ομαλή και σταδιακή εκκίνηση από τη θέση στάσης. Η κίνηση μεταδίδεται στο διαφορικό μέσω ενός μειωτήρα στροφών ο οποίος παράγει απεριόριστο αριθμό σχέσεων. Αντί των κλασικών γραναζιών χρησιμοποιείται ένας μεταλλικός ιμάντας, ενώ η μείωση των στροφών επιτυγχάνεται από δύο τροχαλίες μεταβλητής διαμέτρου που εξασφαλίζουν πρακτικά άπειρες σχέσης μετάδοσης. Παράλληλα μια υδραυλική τρόμπα μεταφέρει λιπαντικό υπό πίεση για τη λίπανση και ψύξη του συστήματος. Τέλος έχει τοποθετηθεί ένας αισθητήρας στο πεντάλ γκαζιού για να γίνονται πιο ομαλά η εκκίνηση του οχήματος και οι μανούβρες κατά τη διάρκεια του παρκαρίσματος. Η Fiat όμως εξέλιξε ακόμα περισσότερο αυτό το σύστημα και κατασκεύασε ένα νέο κιβώτιο ταχυτήτων, το Speedgear. Αυτό το νέο κιβώτιο τοποθετείται στο νέο Punto με τον 16βάλβιδο κινητήρα των 1,2 λίτρων και μπορεί να λειτουργήσει σαν CVT και σαν σειριακό. Η Nissan προχώρησε ένα βήμα παραπέρα και κατασκεύασε πρόσφατα ένα κιβώτιο CVT με την ονομασία Hypertronic και Hypertronic M-6, το οποίο συνεργάζεται με κινητήρα μεγάλου κυβισμού (2.000 κ.εκ.). Οι μηχανικοί της Nissan για να αντιμετωπίσουν την επιπλέον ροπή του μεγάλου κινητήρα χρησιμοποίησαν μια νέα συνδετική ζώνη μεταξύ των δύο τροχαλιών του κιβωτίου. Η νέα ζώνη είναι πάλι χαλύβδινη, όμως έχει μεγαλύτερο πλάτος για μεγαλύτερη αντοχή. Το δεύτερο στοιχείο είναι ένα υδραυλικό σύστημα ελέγχου το οποίο φροντίζει για την ομαλή κίνηση των δύο τροχαλιών ακόμα και σε συνθήκες υψηλών πιέσεων. Το Hypertronic M-6 έχει τη δυνατότητα επιλογής των σχέσεων με τρόπο αντίστοιχο των σειριακών κιβωτίων. Η λειτουργία του βασίζεται στην ύπαρξη έξι προεπιλεγμένων θέσεων στις δύο τροχαλίες του CVT. Ο ατσάλινος ιμάντας μετακινείται άμεσα πάνω σε αυτές ανάλογα με τις εντολές του οδηγού. Οπως είναι λογικό, οι έξι θέσεις αντιστοιχούν σε πέντε σχέσεις ενός κλασικού μηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων και σε μία ακόμη για οικονομική οδήγηση. Τέλος, υπάρχει ένα κουμπί που ενεργοποιείται η θέση "S" η οποία βελτιώνει τη μετάδοση της κίνησης έτσι ώστε να λειτουργεί ο κινητήρας στο φάσμα των στροφών της μέγιστης απόδοσής του. Η Audi επίσης παρουσίασε ένα νέο κιβώτιο CVT το οποίο καινοτομεί και στη θέση του ιμάντα χρησιμοποιεί μια αλυσίδα ελασματιδίων. Λόγω της κατασκευής της είναι σε θέση να αντέχει τις αυξημένες δυνάμεις που παράγουν οι μεγάλου κυβισμού κινητήρες. Η τεχνολογία αυτή έχει το πλεονέκτημα ότι ο οδηγός θα μπορεί να κινείται και να επιταχύνει το όχημά του, παραμένοντας σε ένα σταθερό προεπιλεγμένο ρυθμό στροφών.
Στο σύστημα συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων του κιβωτίου της Fiat, αντί των γραναζιών που χρησιμοποιούνται στα "κλασικά" κιβώτια, υπάρχει ένας μεταλλικός ιμάντας, ενώ η μείωση των στροφών επιτυγχάνεται μέσω δύο τροχαλιών μεταβλητής διαμέτρου. Κοντή σχέση μετάδοσης (δεξιά), μακριά σχέση μετάδοσης (αριστερά).
Το πειραματικό κιβώτιο ταχυτήτων με διαρκώς μεταβαλλόμενες σχέσεις μετάδοσης της Mazda είναι μικρό σε βάρος, έχει περιορισμένες διαστάσεις και είναι αρκετά ανθεκτικό σε μεγάλα φορτία.
Το σχέδιο "φάντασμα" αποκαλύπτει το νέο κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων της Nissan το οποίο είναι το πρώτο παραγωγής που τοποθετείται σε κινητήρα 2.000 κ.εκ. Διακρίνονται χαρακτηριστικά οι δύο τροχαλίες και η χαλύβδινη ζώνη με την οποία συνδέονται.
Η Audi προχώρησε παραπέρα στην κατασκευή των κιβωτίων συνεχώς μεταβαλλόμενων σχέσεων και στη θέση του ιμάντα τοποθέτησε μια αλυσίδα ελασματιδίων.
Το Daihatsu Sirion 1,3 Steershift είναι το πρώτο μικρό αυτοκίνητο που διαθέτει αλλαγή σχέσεων μέσω δύο διακοπτών στο τιμόνι ανάλογους με αυτούς της Alfa Romeo Selespeed.
Στην πάνω φωτογραφία διακρίνεται ο μηχανισμός και ο τρόπος λειτουργίας του ημιαυτόματου κιβωτίου Speedgear της Fiat που λειτουργεί με αντίστοιχο τρόπο των υπόλοιπων ημιαυτόματων κιβωτίων.
To σύστημα Selespeed της Alfa Romeo είναι πολύ απλό στην χρήση και ο οδηγός είναι σε θέση να αλλάζει ταχύτητες, είτε μέσω δύο κουμπιών που βρίσκονται στο τιμόνι είτε μετακινώντας τον επιλογέα πάνω (+) για να ανεβάσει ταχύτητα και κάτω (-) για να κατεβάσει.