Die VARIOMATIK / Der VARIATOR

Zunächst möchte ich sagen, daß diese Ausführung keinen Anspruch auf Vollständigkeit
und komplette Richtigkeit erhebt. Ebenfalls sind alle Vorgänge vereinfacht und nicht
notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt.
Immer wieder kommt dieses Thema auf und ich habe hier lediglich einmal versucht das Prinzip
so einfach wie möglich darzustellen.
Die Details der einzelen Variomatiken können natürlich von der Darstellung abweichen.
Meine Ausführungen sollen lediglich eine Hilfestellung zum Verständnis einer Variomatik geben
und beruhen ebenfalls auf meinen Erfahrungen.

 

Bei allen Buggys ohne Kupplung und Gangschaltung wird üblicherweise ein sogenannter Variator eingesetzt.

Im Englischen auch CVT (Constant Varable Transmission) oder Konstante, Variable Übertragung genannt.

Um mal ein bischen Licht in das Dunkel dieser Technik zu bringen rechts eine Animation als ersten Einblick.

Trotzdem ist dieses Thema nicht "ganz ohne", weil doch relativ viele Komponenten, inkl. der Motorabstimmung und ggf. Untersetzungsgetrieben, aufeinander abgestimmt werden müssen.
Ein sogenanntes "Universalrezept" gibt es nicht und soll hier auch nicht beschrieben werden.

Mit einem gewissen Grundverständnis der Zusammenhänge sollte es jedoch mögklich sein, die Abstimmung des im eigenen Fahrzeug/Buggy verbauten Varators zumindest etwas zu optimieren.

 
Animation: Arilla-Forum, User Scootnfast

Effektiv gibt es neben den Originalen mittlerweile viele verschiedene Typen von Variatoren, sogenannten Tuning-Variatoren, die sich selbst die besten Eigenschaften zuschreiben.

Bevor es aber soweit ist, sollte man verstanden haben, wie das Konzept des Varators eigenlich funktioniert.

Die Prinzipskizze Rechts zeigt die vordere, vom Motor kommende Variatoreinheit im Leerlauf.
Die dunkelgrauen Teile (Statorscheiben) drehen als eine Einheit mit der Achswelle, deren Verbindung zum Motor hier rechts dargestellt ist.
Die Helgraue Variatorscheibe dreht ebenfalls als Einheit mit, ist jedoch auf der Welle in X-Richtung gleitend gelagert.

Das Gelbe Teil ist die "ominöse" Hülse von der oft die Rede ist.
Im Detailausschnit sieht man, das die Länge dieser Hülse einen Einfluß darauf hat, wie weit die Variatorscheibe sich auf der WElle (im Bild nach links) verscheiben läßt.
Über diese Hülse wird also in gewissem Umfang gesteuert wie weit die Varatorscheiben/Statorscheiben Kombination zusammenfahren kann.
Ein "Kürzen" dieser Hülse erlaubt demanch grundsätzlich den Scheiben weiter zusammenzufahren und damit den Keilriemen weiter hochlaufen zu lassen.
Allerdings muß man hierbei vorsichtig sein, denn schnell kann der Riemen oben aus den Scheiben "rauslaufen" und ggf. am Gehäuse schleifen. (wenn die Kraft des Motors reicht)

Hier ist die "Vario" voll aufgefahren, daß heißt der Motor dreht (im optimalen Fall) mit seiner maximalen Drehzahl - oder besser im Bereich seines maximalen Drehmoments.

Effektiv werden die Rollen, die in Laufschienen gelagert sind (nicht dargestellt), durch die Fliehkraft nach außen gedrückt und wandeln somit die auf sie wirkende Kraft in axiale Bewegung der Varitorscheibe um.

Um umfänglich gleiche Kräfte zu übertragen werden deswegen auch gleich mehrere Rollen/Gleitschuhe oder Kugeln eingesetzt.(nicht dargestellt).
Diese Gewichte gibt es in unterschiedlichen Größen und "Gewichtsklassen" und sie haben eine ziemlichen Einfluß.

Das "Umsetzen" der auftretenden Fliehkräfte in axiale Bewegung der Variatorscheibe und das Hochfahren des Keilriemens
entgegen aller Widerstände kann über das Gewicht der Rollen variiert werden.

Leichte Rollen = geringere Fliehkräfte erfordern demnach eine höhere Motordrehzahl um den selben Effekt zu erreichen, den
schwerere Rollen = größere Fliehkräfte schon bei geringeren Drehzahlen erreichen.
Praktisch bedeutet das, daß man mit leichteren Rollen das Drehzhalniveau des Motors bei einer bestimmen Geschwindigkeit
(zumindest theoretisch) anheben kann.
Wegen dem "nichtlinearen" Verhalten der Fliehkraft (Drehzahl geht im Quadrat ein) wirkt sich dies aber effektiv nur im unteren
bis mittleren Drehzahlbereich wirklich aus.
Leichte wie schwere Gewichte fahren den Variator bei hohen Drehzahlen (meist) immer voll auf.
Allerdings gibt es da Grenzen, die ich weiter unten aufzeigen werde.

Also könnte man über die Rollengewichte die zur Kupplung übertragene Drehzahl und damit das Ansprechverhalten
der Fliekraftkupplung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl setzen. ......
... also (theoretisch) vom Anfahr- bis hin zum Beschleunigungsverhalten im mittleren Drehzahlbereich einen besseren "Durchzug"
erhalten, weil der Motor ggf. in einem besseren - sprich drehmomentstärkeren Drehzahlbereich - operiert.

Soweit die Theorie. Leider spielen aber noch weitere Faktoren, u.a. der hintere Teil des Variators eine große Rolle,
so daß einem effektiv nichts anderes übrig bleibt, die (subjektiv) passenden Gewichte sprichwörtlich zu "erfahren".

Der gesamte Variator funtioniert nämlich prinzipiell wie die Kettenschaltung an einem Fahrrad, sprich wenn vorne die Übersetzung
(Zahnrad) gewählt wird, sollte hinten ebenfalls das passende Zahnrad gewählt werden, sonst kann sich u.U. die
vorne gewählte Übersetzung sehr negativ auswirken.
Der Vergleich hinkt etwas, weil das Fahrrad noch einen Kettenspanner zwischengeschaltet hat, der auch eigentlich
"unbrauchbare" Kombinationen zuläßt und außerdem auch axialer Versatz der Kette möglich ist.

Dieser "axiale Versatz", der sich auch im vorderen Variator auf Grund der einseitigen Verschiebung der Variatorscheibe
gegenüber dem Stator ergibt, stellt aber für einen Keilriemen über kurz oder lang das "Todesurteil" dar wenn er nicht
kompensiert wird. Außerdem gibt es in der Variomatik keine Ketten/Keilriemen-Spanner,
der Keilriemen ist immer lgeich lang und sollte auch immer fluchtend laufen, sonst ist der Verschleiß sehr hoch
und die Gefahr des Keilriemrisses gegeben.

Schauen wir uns also mal den hinteren Teil des Variators an. Dieser besteht aus zwei (radial frei) auf der Welle laufenden Variatorscheiben, sprich die haben in Drehrichtung der Welle keine feste Verbindung.
(Lager ausgeblendet)
Axial ist der im Bild rechte (graue) Stator fest, läßt sich also nicht verschieben, während der linke Variator (grün) sich über eine Feder (rot) gegenüber der Kupplung, ebenfalls auf der WElle frei drehend aber axial fest, abstützt.
Hellgrau dargestellt ist die Kupplungsglocke, die fest mit der Welle verbunden ist und letztendlich für den Antrieb der Welle sorgt.
Dargestellt ist der Zustand im Leerlauf.
Die Kupplung greift noch nicht = kein Antrieb
Der Keilriemen läuft ganz oben.

Ich habe bewußt alle Lager ausgeblendet um die Übersicht nicht zu gefährden. Außerdem fehlt ebenfalls der Anteil der Fliehkraft-kupplung (Backen).
Effektv sind aber die grün und grau dargestellen Komponenten (Variatorscheiben und Kupplungsbasis) radial fest verbunden und können sich nur axial gegeneinander verschieben (nur die grüne Scheibe)
Je nach Drehzahl des Motors, respektive eigentlich des seitens des vorderen Variators übertragenden Drehmoments "zieht" sich der Keilriemen im hinteren Teil des Variators mehr oder weniger weiter nach unten, während die Federkraft versucht dies zu verhindern.
Reicht die dann am hinteren Variator übertragende Drehzahl aus, fangen die Kupplungsbacken an zu greifen und die Kupplungsglocke überträgt die Drehzahl und das Drehmoment auf die Abreibswelle.

Hier sieht man den hinteren Variator voll aus-, richtigerweise eigentlich "eingefahren", also idealerweise bei Vollgas. Das heißt, der Keilriemen läuft idealerweise ganz unten in der "Nut" und maximale Drehzahl wird übertragen.

WICHTG: Da der vordere Variator den Keilriemen relativ gesehen ja axial nach links (s.o.) verschiebt kompensiert der hintere Variator dies, indem er ebenfalls nach links wandert. Dadurch wird ein Versatz des Keilriemens (s.o.) verhindert.

Gleichzeitig zeigt dies aber auch, warum man nicht so einfach die Hülse am vorderen Variator kürzen kann.
Dann würde nämlich ein künstlicher Achsversatz erzeugt.
Typischerweise kompensiert man das, indem man am vorderen Variator den gleichen Anteil an "Kürzung" als Unterlegscheiben hinter den rechten Variator-Stator legt.

Kommen wir also nochmal auf die Abstimmung des Variators zu sprechen.
Setzt man also vorne andere (als die originalen) Gewichte ein, dann liegt die zum "Auffahren" des vorderen Variators notwendige
Motordrehzahl entweder höher oder niedrieger.
Im hinteren Variator wird aber die "Gegenhaltekraft" durch eine Feder erzeugt, bleibt also prinzip-bedingt gleich.
.
Wenn man also mit den Gewichten experimentiert, kann man es evtl. schaffen die zum Anfahren (Einziehen des Keilriemens im hinteren
Varitaor) notwendige Kraft (Drehmoment) des Motors besser zu nutzen, weil man die zum Anfahren notwendige Drehzahl des Motors
in eine andere Region (=mehr Drehmoment) "verlegt".
Merke - der hintere Variator reagiert NUR auf das über den Keilriemen erzeugt Drehmoment.

Na super denkst Du jetzt. Alles ganz einfach. Schöne heile Welt ? Von wegen !

Jetzt ist zwar idealerweise das Anfahrverhalten besser und ggf. wirkt sich das, wie oben beschrieben, auch in den mittleren Drehzahlbereich aus, der Vortrieb erscheint (subjekt) erst mal dynamischer, aber betrachten wir mal nur die 2 Komponenten
"Gewichte" und "Feder" und dabei mal 2 Extreme, wobei die Feder erst mal unangetastet bleibt, ergibt sich folgendes Bild:

A) Extrem leichte Gewichte

B) Extrem schwere Gewichte

FAZIT:

WAS BLEIBT ?

Die Tuning-Variomatik, das Allheilmittel?
Was können diese, oder machen diese Varios anders als die tzpischerweise verbaute Standard-Variante ?

Auch die beste Tuning-Variomatik kann sich nicht über die Naturgesetze = Physik hinwegsetzen, daß heißt,
grundsätzlch gilt erstmal, es wird die selbe Technik wie oben beschrieben, verwendet.
Wenn also obiges Einstellen schon schwierig erscheint, dann sind folgende Maßnahmen von einem
"Laien" fast nicht mehr durchzuführen. Es wird also nur noch komplizierter.

Was ist also anders bei der "Tuning-Vario"

Tuning-Varios sind also in Details verbesserte Vario-Einheiten, die aber zu Gunsten der allgemeinen
Verwendbarkeit ebenfalls nur "relativ" grob auf einen Fahtzeugtyp zugeschnitten werden können.
DAher gibt es so viele verschiedene Typen.
Mit anderen Worten bedeutet das, daß eine z.B. in einen HELIX-Roller (Motor CN250) verbaute Tuning-Vario
"super" Resultate liefert, subjektiv (oder idalerweise auch objektiv) also wirklich bessere Fahrleistungen bringt..

Verbaut man gleiche Tuning-Vario aber z.B. in einen BCB-300 (bei gleichem Motor CN250) muß das Ergebnis nicht das Gleiche
sein, denn ein anderes Gewicht, andere Widerstände, andere Getriebeübersetzung und z.B. auch eine andere angestrebte Endgeschwindigkeit
stimmen nicht mit der für den HELIX-Roller überein.
Der Einsatz einer Tuning-Vario kann, MUß sich folglich also nicht positiv auswirken und ist daher mit Vorsicht zu geniessen
und/oder schnell sehr kostspielig - wenn es dann doch nichts bringt.

In jedem Fall ist das "optimierte" Einstellen einer Variomatik keine Sache von 5min und einfachem "Rollentausch".

So - ich hoffe das gibt Euch mal einen groben Überblick - und lüncht mich nicht, wenn das eine oder andere Detail
nicht stimmt - ich erhebe keinen Anspruch darauf, allwissend zu sein, bin aber gerne bereit den Beitrag entsprechend
zu ändern, wenn mich der eine oder andere Fachmann eines Besseren belehrt.

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